Лабораторная работа №2

Тема работы: Знакомство с Bios и программным обеспечением для тестирования различных узлов ПК. Использование тестовых пакетов AIDA64 и SiSoft Sandra для знакомства с внутренней структурой ПК.

Цель работы: Ознакомиться с устройством, принципом работы и установками BIOS на примере Award BIOS, научиться настраивать работу подсистемы памяти ПК с помощью BIOS Setup.Ознакомиться с программами AIDA64 и SiSoft Sandra и с их помощью описать конфигурацию компьютера.

Основные функции опции и настройки bios

BIOS(Basic Input/Output System, базовая система ввода/вывода) — набор небольших подпрограмм, используя которые операционная система и прикладные программы "общаются" с аппаратным обеспечением. Кроме того, в функции BIOS входят тестирование компьютера при включении (POST, Power-On Self Test) и запуск загрузчика операционной системы с винчестера или дискеты. Физически BIOS – это микросхема ROM (Read Only Memory), расположенная на системной плате и состоящая из двух частей – CMOS RAM и Flash RAM. Чтобы обеспечить правильную работу программ с "железом", BIOS должна знать его параметры (аппаратную конфигурацию). Эта информация хранится в CMOS RAM (Complementary Metal Oxide Semiconductor RAM) – специальных микросхемах памяти, для питания которых используются батарейка или аккумулятор, устанавливаемые обычно на системной плате. Благодаря этому данные о параметрах "железа" сохраняются и после выключения компьютера. Таким образом, если компьютер регулярно "забывает" свою конфигурацию, то, скорее всего, пора заменить аккумулятор (батарейку). Во Flash памяти хранятся микропрограммы BIOS, что позволяет достаточно легко их изменять исправляя ошибки в коде и добавляя поддержку новых устройств и протоколов. Кроме того, процессоры семейства P6 (Pentium Pro, Pentium II, Celeron, Xeon) имеют особый механизм, называемый "программируемым микрокодом", который позволяет исправить некоторые виды ошибок, допущенных при разработке и/или изготовлении процессоров, за счет изменения микрокода. Обновления микрокода остаются в BIOS и загружаются в процессор в процессе выполнения инструкций BIOS. Большинство установок, хранящихся в CMOS RAM имеют свою специфику, определяя некоторые особенности и тонкости функционирования управляемых ими подсистем. Систему можно настроить на максимальную эффективность, установив соответствующие параметры на максимально возможные значения с точки зрения производительности, но при этом нет никакой гарантии, что компьютер будет работать надежно и без сбоев. С другой стороны, систему можно настроить на максимальную отказоустойчивость, "загрубив" при этом производительность. Каждая из этих крайностей имеет свои плюсы и минусы, поэтому обычно стремятся достичь "золотой середины", варьируя значения соответствующих пунктов настройки BIOS Setup. Таким образом, можно получить оптимально сбалансированные параметры и добиться максимально возможной производительности при обеспечении стабильного функционирования ПК. После включения компьютера BIOS выполняет диагностику и инициализацию компонентов системы (POST). Если на этом этапе выявляются проблемы с оборудованием, то на экран выдается сообщение об ошибке, которая, в зависимости от серьезности проблемы, может быть фатальной или не фатальной. Во втором случае допускается дальнейшая загрузка системы. Появление сообщения о фатальной ошибке обычно сопровождается серией коротких звуковых сигналов, в этом случае загрузка системы невозможна. После того, как POST выполнен, BIOS выводит на экран таблицу, в которой указаны основные параметры "железа". Затем происходит загрузка операционной системы. Непосредственно перед этим можно, нажав клавишу [Del], запустить программу

BIOS – Setup, с помощью которой изменяются установки в CMOS RAM. (Вместо [Del] иногда используется [Esc], [Ctrl]+[Esc], [Ctrl]+[Alt]+[Esc]). Если вы так "оптимизировали" настройки своей системы, что компьютер виснет при загрузке, то заставить BIOS игнорировать их можно, удерживая клавишу [Ins]. Настоятельно рекомендуем выписать все параметры, установленные в BIOS. Такая запись пригодится при их восстановлении после неудачного эксперимента или сбоя в CMOS. Основными моментами в вопросе оптимизации и ускорения производительности компьютера являются установки параметров, предназначенных для конфигурирования системного ОЗУ (оперативной памяти): всевозможные задержки, специфические режимы работы, общие схемы функционирования и т.д. Прежде чем начинать описание опций BIOS, затрагивающих работу памяти (обычно они находятся в Advanced Chipset Setup), нужно хотя бы приблизительно разобраться, как именно происходит к ней доступ. У современного компьютера память подключена к системному контроллеру (точнее, к контроллеру памяти) с помощью 64-разрядной шины. По этой шине передаются как адреса, так и данные. Физический адрес определенной ячейки памяти содержит в себе адреса строки (Row) и столбца (Column) в запоминающем массиве. Сигнал RAS (Row Access Strobe) сигнализирует о том, что в данном такте выбирается определенная строка, сигнал CAS (Column Access Strobe) – столбец, а точнее, элемент (слово) из строки. После этого данные в виде пакета (нескольких последовательных слов) выдаются на шину. Кроме того, современные микросхемы памяти содержат в себе несколько независимых банков. Работа с банком начинается с его активации (открытия) и заканчивается закрытием, после чего данные в нем обновляются (перезаряжаются ячейки динамической памяти, содержимое которых имеет свойство быстро обнуляться).

Итак, работа с памятью происходит по следующему алгоритму:

1. активируется банк подачей сигнала RAS;

2. происходит задержка, пока данные поступают из выбранной строки банка в усилитель (задержка RAS-to-CAS);

3. подается сигнал CAS на выборку первого слова из строки;

4. данные поступают на шину, при этом происходит задержка (CAS Latency);

5. следующее слово выдается уже без задержки, так как оно содержится в подготовленной строке;

6. когда цикл выборки пакета из четырех слов завершен и больше нет обращений к этой строке, происходит закрытие банка; данные возвращаются в ячейки (задержка RAS Precharge). Важно понимать, что уже открытый банк не требует задержек на активацию, а доступ к данным в нем требует только одну задержку – CAS Latency. Поэтому именно она оказывает наибольшее влияние на производительность подсистемы памяти. Также стоит обратить внимание на тот факт, что банки памяти могут открываться и закрываться независимо друг от друга, что позволяет работать с одним из них тогда, когда другой занят перезарядкой. Основные настройки подсистемы памяти в BIOS Setup: SDRAM Cycle Length (CAS Latency, CAS Delay) Число тактов, требуемых для выдачи данных на шину после поступления сигнала CAS. Самый важный параметр, влияющий на производительность. Если память позволяет, нужно выставлять значение 2.

RAS-to-CAS Delay (Trcd)

Число тактов, необходимых для поступления строки данных в усилитель. Тоже оказывает влияние на производительность. Значение 2 предпочтительнее и подходит в большинстве случаев. SDRAM RAS Precharge Time (TRP) Время перезарядки ячеек памяти после закрытия банка. Обычно используется значение 2, хотя чипсеты VIA позволяют установить 3 (см. ниже).

SDRAM RAS Time (TRAS)

Время, в течение которого банк остается открытым и не требует обновления (перезарядки). Как правило, такой отдельной опции нет, она комбинируется с последующей.

SDRAM Cycle Time (TRC, TRAS/TRC)

Время (в тактах), требуемое на полный такт доступа к банку, начиная с открытия и заканчивая закрытием. Обычно задается вместе с параметром TRAS. TRC=TRAS+TRP. Чипсет i815 позволяет устанавливать TRAS/TRC в значения 5/7 и 7/9, чипсеты VIA Apollo и KT – 5/7, 5/8, 6/8, 6/9, изменяя при этом время TRP. Современная память со временем цикла 50 нс и частотой 133 МГц (маркировка 7.5 нс) позволяет работать в режиме 5/7. SDRAM Idle Cycle Иногда встречается и такая опция. Она устанавливает время простаивания банка памяти, не занятого обменом данными. Изменять значение по умолчанию не имеет смысла. RAS Precharge Control (Page Closing Policy) Управляет процедурой закрытия банков памяти. Если установлено значение Disabled ( Precharge All), то контроллер памяти закрывает сразу все открытые банки памяти при попытке доступа за пределы текущего банка. При необходимости доступа к следующему банку нужно его открыть. Если же поставить Enabled (Precharge Bank), то все банки остаются открытыми до тех пор, пока не потребуется перезарядка их ячеек. Тем самым можно выполнять доступ к нескольким банкам без ожидания их закрытия и последующей активации, что существенно ускоряет работу при чтении больших блоков данных, но замедляет – при активном использовании процессорного кэша (банк приходится закрывать в самый неподходящий момент).

Bank Interleaving

Включение этого режима позволяет работать с банками по очереди, то есть получать данные из одного в то время, когда другие заняты. Причем выбор значения 2-Way позволяет чередовать пару банков, а 4-Way – четыре банка (они есть у большинства микросхем DIMM-модулей), а это, конечно, выгоднее.

Bank X/Y DRAM Timing

Опция, часто встречающаяся в BIOS Setup материнских плат на чипсетах VIA. Список значений этой опции – 8/10/Normal/Fast/Turbo.

Значение опции	Trash	Trp	RAS-to-CA	Bank Interleaving
SDRAM 8-10ns	6T	3T	3T	Disabled
Normal	5T	2T	1T	4 way
Medium	6T	3T	3T	Disabled
Fast	6T	3T	3T	Disabled
Turbo	6T	3T	2T	Disabled

Очевидно, что наибольшая производительность будет достигнута при значении Normal; Turbo отключает чередование банков и устанавливает меньшие значения задержек RCD и Precharge, а все остальные вообще ничем не отличаются. Впрочем, известно, что на платах ASUS эта опция переделана – там Turbo дает минимальные задержки, а Normal – максимальные. Выяснить, изменил ли производитель материнской платы эти опции AwardBIOS, можно либо с помощью тестов (хорошо подойдет Sandra Memory Bandwidth test), либо с помощью утилиты WPCREDIT.

DRAM Clock

Чипсеты VIA, а также Intel i810/i815 и модификации допускают псевдоасинхронную работу шины памяти и процессорной шины (FSB – Front Side Bus). Данная опция у чипсетов VIA имеет значения Host CLK, CLK+33 и CLK-33 (не все присутствуют), что подается как возможность повышать или понижать частоту памяти относительно процессорной шины на 33 МГц. На самом деле часто-та не суммируется, просто используется другой множитель относительно частоты шины PCI, которая всегда равна 33 МГц. Например, при FSB=100 (PCIx3) память может работать на частоте 66 (PCIx2) или 133 (PCIx4). Если память позволяет, частоту нужно

увеличивать – ставить CLK+33. Для чипсетов Intel есть возможность выбрать либо частоту 100, либо – 133 МГц. Последняя возможна только в том случае, если и процессор работает на шине 133 МГц. И кроме того, i810/i815 не позволяет использовать три модуля памяти на частоте 133 МГц.

Memory Timing by SPD

Как известно, SPD (Serial Presence Detection) – механизм получения

информации о характеристиках модуля DIMM. В небольшой EEPROM-микросхеме хранятся CAS Latency, RAS-to-CAS и множество других параметров. Если эту опцию включить, то BIOS при загрузке автоматически сконфигурирует контроллер памяти, установив наилучший допустимый режим работы, поставит и CAS Latency, и Bank Interleaving, и даже частоту работы памяти. Пользователю уже не нужно беспокоиться о выборе правильных настроек. Однако не во всех случаях SPD дает положительный эффект. Во-первых, недобросовестные производители памяти могут «зашить» в ППЗУ завышенные значения, и память будет сбоить. Во-вторых, при проблемах с чтением SPD все настройки памяти будут выставлены по минимуму. Поэтому включать данную опцию нужно с осторожностью, будучи уверенным, что микросхемы SPD всех модулей памяти исправны.

Memory Hole at 15-16М

Эта опция изначально предназначена для устранения проблемы

несовместимости со старыми ISA-устройствами. Некоторые из них требовали монопольного выделения диапазона адресов в пределах 16-го мегабайта. Сейчас такие устройства найти нелегко, поэтому Memory Hole можно было бы смело считать анахронизмом. Если бы не один непонятный побочный эффект: часто включение этой опции помогает решить проблему нестабильной работы чипсетов VIA со звуковыми картами Creative (SB Live!) и Aureal. Видимо, при этом происходит перераспределение выделяемых устройствам адресов. Правда, можно потерять доступ к памяти за пределами 16 Мб, особенно в Linux, если не принять специальных мер. Но если у вас никаких проблем не наблюдается, то и не включайте эту опцию.