Разгон процессоров AMD Athlon (K7)

Процессоры AMD Athlon были разработаны с учетом накопленного опыта эксплуатации ранее выпущенных процессоров AMD-K6-2 и AMD-K6-III. Первые представители новой линейки были выпущены в 1999 г. Процессоры AMD Athlon выполнены по технологии 0,25 мкм и 0,18 мкм. Ядро процессора содержит более 20 млн. транзисторов. Как и предыдущие разработки AMD, данные процессоры поддерживают технологии и операции ММХ и 3DNow!.

Процессоры AMD Athlon не только не уступают популярным и широко распространенным Pentium III, но по ряду параметров демонстрируют свое преимущество.

Процессоры AMD Athlon электрически и логически несовместимы с процессорами фирмы Intel, но совместимы с ними программно. Используют разъемы Slot А, механически совместимые с разъемами Slot 1. Требуют специальных материнских плат с чипсетами, поддерживающими данные процессоры.

Передовые технологии, положенные в основу процессоров AMD Athlon, обеспечивают высокие показатели их производительности. В ряде случаев они обеспечивают более высокие значения параметров производительности не только по сравнению с процессорами Intel Pentium II и Pentium III (Katmai), но и с более совершенными процессорами Intel Pentium III, построенными на основе архитектуры Coppermine. Результаты тестирования (по данным www.anandtech.com) процессоров AMD Athlon (материнская плата ЕРоХ ЕР-7КХА с VIA Apollo KX133) и Pentium III (Coppermine, 133 МГц FSB, материнская плата Tyan Trinity 400 Rev.D с VIA Apollo Prol33A) представлены в таблицах.

Content Creation Winstone 2000

Частота процессора, МГц

AMD Athlon

Pentium III

1000

33,7

31,6

800

30,6

29,2

600

27,0

25,6

SYS Mark 2000

Частота процессора, МГц

AMD Athlon

Pentium III

1000

171

186

800

153

155

600

127

132

Процессоры AMD Athlon обладают значительным технологическим запасом. Имеются данные о том, что фирма KryoTech в своих установках экстремального охлаждения разгоняет процессоры AMD Athlon 600 до частоты 800 МГц.

Архитектура процессоров AMD Athlon имеет следующие основные особенности: увеличенная до 128 Кбайт кэш-память L1; 512 Кбайт кэш-памяти L2, как у процессоров Intel Pentium II и Pentium III (Katmai), расположены на плате процессора; улучшенный блок FPU, напряжение питания ядра 1,6—1,8 В; новый тип шины процессора EV6, отличающийся от шины процессоров Intel, и т. д.

Повышение частоты шины

Процессоры AMD Athlon рассчитаны на работу с шиной Alpha EV6, разработанной фирмой DEC для процессоров Alpha и лицензированной для своих изделий типа Athlon фирмой AMD.

Шина Alpha EV6, используемая в качестве шины процессора (FSB), обеспечивает передачу данных по обоим фронтам тактовых импульсов (double-data-rate). Это увеличивает пропускную способность, обеспечивая рост производительности всей системы компьютера. При тактовой частоте 100 МГц шина FSB Alpha EV6, называемая обычно EV6, обеспечивает передачу данных с частотой 200 МГц, в отличие от шин GTL+ и AGTL+ процессоров Celeron, Pentium II/III фирмы Intel, для которых частоты передачи данных и тактовая совпадают.

Однако при всех своих достоинствах высокая рабочая частота шины процессора EV6 создает определенные трудности для дальнейшего ее повышения в режимах разгона процессоров AMD Athlon, ограничивая эту возможность обычно дополнительными 10—15%.

Рассматривая возможности использования форсированных режимов, следует принимать во внимание, что процессоры AMD Athlon (рис. 12.4) как и процессоры Intel Pentium II, Pentium III (Katmai, Coppermine) имеют фиксированный множитель — коэффициент умножения частоты, связывающий внутреннюю и внешнюю частоты. В результате форсирование работы процессоров осуществляется, как правило, за счет увеличения внешней частоты — частоты шины процессора FSB EV6. Применяя этот метод, необходимо учитывать ограниченность данного ресурса для целей разгона.

Рис. 12.4. Внешний вид процессора Athlon

Однако в дополнение к указанному традиционному методу форсирования работы процессоров для AMD Athlon существуют альтернативные способы их разгона. Эти способы основываются на использовании ряда специфических особенностей конструкции этого типа процессоров.

Разгон процессоров AMD Athlon может быть осуществлен либо перепайкой резисторов, определяющих основные характеристики процессоров, либо использованием их внешних технологических разъемов, расположенных на плате процессора.

Изменение распайки резисторов

Следует отметить, что напряжение, множитель и частота системной шины процессора Athlon задаются несколькими резисторами, которые находятся на плате процессора. Поэтому изменить указанные характеристики можно за счет перепайки нескольких резисторов на плате процессора. Однако, планируя эти действия, необходимо помнить, что, вскрыв корпус процессора, пользователь нарушает его товарный вид и автоматически теряет гарантию. Таким образом, в случае выхода процессора из строя, пусть даже не вследствие использования нештатных режимов разгона, он не может быть возвращен по гарантии и заменен на новый исправно работающий экземпляр. Также стоит напомнить, что осуществлять разгон, тем более такой, который требует вскрытия корпуса и перепайки резисторов, целесообразно только профессионально подготовленному человеку. В данном случае требуется опыт вскрытия корпуса процессора и пайки SMD-резисторов. Кроме того, для выполнения данных операций необходимо иметь соответствующий инструментарий.

Схемы расположения резисторов, определяющих параметры процессора AMD Athlon, представлены на рис. 12.5 и 12.6.

Рис. 12.5. Расположение резисторов на задней стороне платы процессора AMD Athlon

Рис. 12.6. Расположение резисторов на передней стороне платы процессора AMD Athlon

Резисторы либо установлены, либо нет. Во втором случае можно видеть два контакта, к которым можно при необходимости припаять резистор. Резисторы R3, R4, R5, R6, R121, R122, R123, R124 отвечают за частоту; R148, R150, R151, R153 - за напряжение; R155, R156, R157, R158 - за множитель. Итак, на обеих сторонах процессора имеются 16 резисторов (или посадочных мест для них), задающих основные параметры работы процессора.

Разгон можно разделить на четыре этапа. Каждый этап соответствует изменению расположения перечисленным группам резисторов.

1. Установка множителя (R155, R156, R157, R158).

На рис. 12.7 представлен подробный рисунок части платы процессора с необходимыми резисторами. Левее расположены резисторы, отвечающие за напряжение питания процессора.

Рис. 12.7. Резисторы для изменения множителя

Все резисторы представляют собой так называемые SMD-резисторы с сопротивлением по 1000 Ом. Следующая таблица показывает правильное размещение этих четырех резисторов для соответствующих режимов (частот) процессора ("есть"- - резистор установлен, "—" — резистор отсутствует).

Все резисторы представляют собой SMD-резисторы ('102') с сопротивлением по 1000 Ом. Следующая таблица показывает правильное расположение этих четырех резисторов для соответствующих режимов (частот) процессора ("есть" — резистор установлен, "—" — резистор отсутствует).

Установка множителя

Частота, МГц

R155

R156

R157

R158

500

есть

есть

есть

550

есть

есть

-

600

есть

есть

650

есть

-

-

700

есть

есть

есть

750

есть

есть

800

есть

есть

850

есть

900

есть

есть

950

-

есть

1000

-

-

есть

1050

2. Установка частоты (R121, R122, R123, R124).

На рис. 12.8 представлено подробное изображение соответствующих резисторов на плате процессора.

Рис. 12.8. Резисторы для изменения частоты

Установка частоты

Частота, МГц

R121

R122

R123

R124

500

есть

есть

550

есть

600

есть

есть

есть

650

есть

есть

-

700

есть

есть

750

есть

800

есть

есть

есть

850

есть

-

есть

-

900

-

есть

есть

есть

950

есть

есть

-

1000

есть

есть

есть

есть

1050

есть

есть

есть

-

3. Установка частоты (R3, R4, R5, R6).

На рис. 12.9 представлен подробный рисунок расположения соответствующих резисторов на плате процессора.

Рис. 12.9. Резисторы для изменения частоты

Все резисторы представляют собой SMD-резисторы с сопротивлением по 1000 Ом. Первый резистор — R3 (а не самый правый R2). Следующая таблица показывает правильное размещение этих четырех резисторов для соответствующих режимов (частот) процессора ("есть" - - резистор установлен, "—" - резистор отсутствует).

Установка частоты

Частота, МГц

R3

R4

R5

R6

500

есть

есть

550

есть

есть

есть

600

-

есть

-

650

есть

есть

700

есть

есть

750

есть

есть

есть

800

-

есть

850

есть

есть

900

есть

950

есть

-

есть

1000

-

1050

есть

Итак, необходимый множитель и соответствующие частоты установлены. Теперь следует проверить все установки, после чего можно собрать процессор и сделать попытку запуска компьютера с новым разогнанным процессором Athlon. В очень редких случаях целесообразно поднимать напряжение. Но даже при возникновении такой необходимости не следует увеличивать его более чем на 0,05 В.

4. Установка напряжения (R148, R150, R151, R153).

По данным фирмы AMD (AMD Athlon Processor Data Sheet) минимальные, нормальные и максимальные значения напряжения питания ядра процессора в обычных условиях для стабильной работы представлены в следующей таблице. Model 1 — это процессор с ядром 0,25 мкм, Model 2 — с ядром 0,18 мкм, Model 4 — 0,18 мкм с кэшем L2 (256 Кбайт) в составе кристалла.

Значения напряжения питания ядра процессоров в обычных условиях

Ядро

Частота, МГц

Минимальное напряжение питания, В

Нормальное напряжение питания, В

Максимальное напряжение питания, В

Model 1

500-700

1,5

1,6

1,7

Model 2

550-750

1,5

1,6

1,7

 

800-850

1,6

1,7

1,8

 

900-1000

1,7

1,8

1,9

Model 4

650-850

1,6

1,7

1,8

  900-1000 1,65 1,75 1,85

На рис. 12.10 представлено подробное изображение расположения группы резисторов, устанавливающих напряжение питания процессора.

Рис. 12.10. Резисторы для напряжения питания процессора

Все резисторы представляют собой SMD-резисторы ('ЮГ) с сопротивлением по 100 Ом. Следующая таблица показывает правильное расположение этих четырех резисторов для соответствующих режимов (частот) процессора ("есть" -- резистор установлен, "—" - резистор отсутствует).

Установка напряжения

Напряжение, В

R148(VIDO)

R150(VID1)

R151 (VID2)

R153(VID3)

1,30

1,35

есть

-

1,40

-

есть

-

1,45

есть

есть

-

1,50

-

есть

-

1,55

есть

-

есть

1,60

-

есть

есть

-

1,65

есть

есть

есть

-

1,70

-

-

есть

1,75

есть

   

есть

1,80

есть

есть

1,85

есть

есть

есть

1,90

-

есть

есть

1,95

есть

-

есть

есть

2,00

есть

есть

есть

2,05

есть

есть

есть

есть

Следует напомнить, что после любого разгона необходимо подумать об усовершенствовании системы охлаждения, особенно если при разгоне увеличивалось напряжение питания.

Использование внешнего технологического разъема

Надо отметить, что перепайка резисторов на плате процессора требует определенной квалификации и навыков от пользователя и часто является довольно опасной операцией для работоспособности процессора AMD Athlon. Результат может быть весьма грустным для обладателя процессора. В результате неосторожных действий возможна необратимая потеря работоспособности процессора. К счастью, существует другой метод коррекции частотного коэффициента, облегчающий разгон процессора. В архитектуре процессора AMD Athlon предусмотрен дополнительный разъем (рис. 12.11), который можно использовать аналогично резисторам на плате процессора и тем самым устанавливать произвольные режимы его работы.

К данному разъему необходимо подключить небольшую конструкцию из переключателей и резисторов, которые будут задавать нужные режимы работы. К разъему можно подключаться по-разному. Например, можно напрямую припаять провода, что является не самым лучшим способом. Связано это с тем, что в случае неосторожных действий провод может оторваться, переломиться и т. д. В результате нарушения контакта может быть, например, резкое увеличение уровней напряжения на процессоре и почти мгновенный выход его из строя. Более правильное решение — это применение специального переходника, устройство которого обеспечивает надежные контакты с внешним технологическим разъемом (рис. 12.12 и 12.13).

Рис. 12.11. Внешний технологический разъем процессора Athlon

Рис. 12.12. Переходник под внешний разъем (вид снизу)

Когда вопрос с подключением схемы к разъему процессора AMD Athlon решен, можно приступать к реализации следующей схемы (рис. 12.13).

Рис. 12.13. Схема платы для разгона процессора Athlon

Все используемые резисторы представляют собой SMD-резисторы с сопротивлением 56 Ом. Во включенном состоянии каждый резистор потребляет мощность приблизительно 440 мВт. Это составляет достаточно большую величину и требует использования резисторов соответствующей мощности. В противном случае возможно уменьшение срока эксплуатации этих элементов и соответственно процессора AMD Athlon. Указанные резисторы служат для того, чтобы заблокировать действие резисторов 1000 Ом на плате процессора. Ряд исследователей считают, что в качестве внешних элементов подойдут резисторы с большим сопротивлением, например, 220 Ом. В этом случае мощность рассеивания существенно меньше по сравнению с использованием резисторов 56 Ом и составит 113 мВт.

Стоит отметить, что предлагаемая схема достаточно проста, т. к. состоит лишь из резисторов и переключателей. Однако ей требуется питание +5 В и +3,3 В, а также "земля" (GND), но все это легко найти непосредственно в компьютере или реализовать собственными силами, например, с помощью внешнего источника питания. Те пользователи, которые не чувствуют себя достаточно и уверенно в создании такой схемы, могут попробовать поискать подобные устройства в специализированных компьютерных магазинах. Пример такого устройства представлен на рис. 12.15.

Рис. 12.15 Устройство для разгона процессора Athlon

Необходимые положения переключателей представлены в следующих таблицах ("вкл."— включить, "—" — выключить, 0 — перевести переключатель в положение О, 1 — перевести переключатель в положение 1).

Установка множителя

Частота, МГц

FID3

FID2

FID1

FIDO

500

вкл.

-

вкл.

вкл.

550

вкл.

-

вкл.

-

600

вкл.

-

вкл.

650

вкл.

-

-

700

 

вкл.

вкл.

вкл.

750

вкл.

вкл.

 

800

-

вкл.

вкл.

850

 

вкл.

900

 

-

вкл.

вкл.

950

-

вкл.

-

1000

-

-

вкл.

1050

-

-

Установка частоты

Частота, МГц

BP_FIDO

BP_FID1

BP_FID2

BP_FID3

500

1

1

0

1

550

0

1

0

1

600

1

0

0

1

650

0

0

0

1

700

1

1

1

0

750

0

1

1

0

800

1

0

1

0

850

0

0

1

0

900

1

1

0

0

950

0

1

0

0

1000

1

0

0

0

1050

0

0

0

0

Рекомендации фирмы AMD по поводу напряжения питания процессора Athlon представлены в следующей таблице. Model 1 — это процессор с ядром, выполненным по технологии 0,25 мкм, Model 2-е ядром, выполненным по технологии 0,18 мкм, Model 4 — 0,18 мкм с кэшем L2 (256 Кбайт) на кристалле процессора.

Рекомендации фирмы AMD

Ядро

Минимальное Частота, МГц напряжение питания, В

Стандартное напряжение питания, В

Максимальное напряжение питания, В

Model 1

500-700

1,5

1,6

17

Model 2

550-750

1,5

1,6

1,7

 

800-850

1,6

1,7

1,8

 

900-1000

1,7

1.8

1,9

Model 4

650-850

1,6

1,7

1,8

 

900-1000

1,65

1,75

1,85

Установка напряжения

Напряжение, В

R 148 (VI DO)

R150(VID1)

R151 (VID2)

R153(VID3)

1,30

1,35

вкл.

-

-

1,40

-

вкл.

-

-

1,45

вкл.

вкл.

1,50

вкл.

1,55

вкл.

вкл.

1,60

-

вкл.

вкл.

1,65

вкл.

вкл.

вкл.

1,70

вкл.

1,75

вкл.

-

вкл.

1,80

вкл.

вкл.

1,85

вкл.

вкл.

вкл.

1,90

-

вкл.

вкл.

1,95

вкл.

-

вкл.

вкл.

2,00

вкл.

вкл.

вкл.

2,05

вкл.

вкл.

вкл.

вкл.

Для более точного анализа температурного режима компьютера и оценки необходимых средств охлаждения ниже приведены данные о мощности процессоров Athlon (K7) с ядрами процессоров, выполненных по техноло-.гии 0,25 и 0,18 мкм.

AMD Athlon (0,25 мкм - Model 1)

Частота процессора, МГц

Обычная мощность, Вт

Максимальная мощность, Вт

500

38

42

550

41

46

600

45

50

650

48

54

700

45

50

AMD Athlon (0, 18 мкм — Model 2)

Частота процессора, МГц

Обычная мощность, Вт

Максимальная мощность, Вт

550

28

31

600

30

34

650

32

36

700

34

39

750

35

40

800

43

48

850

45

50

900

53

60

950

55

62

1000

60

65

Athlon (0,18 мкм — Model 4, 256 Кбайт L2 на кристалле)

Частота процессора, МГц

Обычная мощность, Вт

Максимальная мощность, Вт

650

32,4

36,1

700

34,4

38,3

750

36,3

40,4

800

38,3

42,6

850

40,2

44,8

900

44,6

49,7

950

46,7

52,0

1000

48,7

54,3