Ultieme BIOS-tweaks voor Intel LGA1366
De BIOS van een modern systeem is een handige en krachtige tool, voor wie de weg weet te vinden in het oerwoud van mogelijkheden en technische terminologieën. Om optimale prestaties te realiseren met de BIOS-instellingen is wel enige systeemkennis nodig. Wij laten u zien hoe u een supersnel Core i7-systeem nog veel sneller kunt maken.
Het maken van de optimale BIOS-instellingen is een zaak van enerzijds technische knowhow, die we u in turbotempo gaan bijbrengen, en anderzijds een 'wetenschappelijke' benadering van trial on error: het zoeken naar instellingen waarbij de grens opgezocht wordt van het toelaatbare, zonder daarbij de pc of Windows-installatie om zeep te helpen.
Het BIOS tweaken wil niet altijd zeggen dat de pc overgeklokt wordt. Het overklokken van het systeem kan in de BIOS, maar u kunt hier veel meer instellingen veranderen. Bijvoorbeeld om meer gebruik te maken van de beheercapaciteiten van Windows, het opstarten van het systeem te versnellen, de communicatie voor processor, geheugen of harde schijven te optimaliseren, en om onderdelen in en uit te schakelen. Het is handig om bij de aankoop van een moederbord rekening te houden met de mogelijkheden van het moederbord om systeeminstellingen naar uw hand te zetten. Wij gebruiken in dit artikel een ASUS Sabertooth X58. Bewust kiezen we niet voor een overklokkersmoederbord, maar geven we de voorkeur aan een wat meer gangbaar high-endmodel, omdat we denken dat dergelijke moederborden bij hobbyisten meer in trek zijn. Om de kosten voor het BIOS tunen enigszins in de hand te houden is gekozen voor een Cooler Master Hyper 212 Plus als processorkoeler. Een flink zwaar uitgevallen multiplatform-processorkoeler die we voor 'slechts' 25 euro bij onze lokale pc-winkel hebben gekocht.
©PXimport
Een goed ontworpen moederbord, zoals de ASUS Sabertooth X58, helpt om tot optimale prestaties te komen.
1. Kloksnelheden
De Intel-systemen van vandaag de dag zijn wezenlijk anders dan in de periode dat Intel met de LGA775-socket werkte. Een systeem tunen was toen eigenlijk een zaak van enkel de Front Side Bus (FSB) aanpassen, en processor en geheugen werden automatisch overgeklokt via de vaste multipliers en dividers. Multipliers en dividers wil zeggen dat onderdelen zoals geheugen, chipset en processor, een constante waarde hebben die vermenigvuldigd of gedeeld wordt met de snelheid van de FSB. Dit bepaalt dan de kloksnelheid (frequentie) van het betreffende onderdeel. Met de introductie van het Core i7-platform op chipset X58, heeft Intel het FSB-model met pensioen gestuurd en is met Quick Path Interconnect (QPI) verder gegaan. De intrede van QPI vereist een andere aanpak om het uiterste uit het systeem te halen. Om een systeem te tunen is het goed te weten welke onderdelen op elkaar aangesloten zijn en welke onderdelen op wat voor manier dan ook aan elkaar gerelateerd zijn. Wij stellen u de BCLK voor. BCLK staat voor internal base clock, ofwel de interne basisfrequentie van het systeem.
©PXimport
BCLK is de interne basisklok van waaruit een Core i7-systeem zijn klokfrequenties kan bepalen.
2. Aanpassen BCLK
Omdat u de term BCLK ook weer terugvindt in de BIOS-instellingen van uw moederbord, blijven wij deze afkorting op deze manier gebruiken. In het BCLK-overzicht op p. 105 staat met behulp van pijlen en de notatie f1 (DRAM frequency), f2 (UCLK frequency), f3 (CPU frequency) en f4 (QPI Link Data Rate), aangegeven op welke onderdelen het veranderen van de BCLK invloed heeft. De standaardwaarde van de BCLK is 133 MHz. In het geval van onze Core i7-970 processor betekent dit het volgende: de multiplier van de Core i7-970 is 24, wanneer dit vermenigvuldigd wordt met de BCLK-frequentie dan wordt dat 24 x 133 MHz = 3,2 GHz. Door nu te variëren met de multiplier van de processor of de BCLK, kunt u een andere frequentie instellen voor de processor. Let wel op, wanneer u de BCLK aanpast, veranderen de frequenties van enkele andere componenten ook! De BCLK bepaald immers voor 4 onderdelen de frequentie, kijk hiervoor naar het BCLK-overzicht. De verschillende multipliers die u eventueel op een Core i7-systeem kunt instellen variëren in limiet en maximum, afhankelijk van de geplaatste Core i7 processor.
©PXimport
Het vervangen van de standaardkoeling is aan te raden als u de snelheid van de processor wilt verhogen.
3. Processor tweaken
Zoals in stap 2 'Aanpassen BCLK' is uitgelegd, is de frequentie waarop een CPU werkt, gerelateerd aan de multiplier van de processor en de BCLK-frequentie. Wij beschikken over een Intel Core i7-970 met een multiplier van 24. Deze maximale waarde van de multiplier ligt vast en via het moederbord kunt u die alleen verlagen. Wilt u meer vrijheid om uw processor op een andere frequentie te laten lopen; dan dient u, als het om een Core i7 gaat, de Extreme Edition te gebruiken. Bij de Core i7 EE-versies heeft de multiplier geen maximale waarde, waardoor u eenvoudiger het optimale uit de processor kunt halen.
De instelling van het BCLK laten we in eerste instantie bepalen door het geheugen. Voor het geheugen hebt u twee multipliers tot uw beschikking; 8x en 10x. Via het moederbord stelt u eerst de CPU Ratio Setting (multiplier) omlaag naar de standaardfrequentie bij een gewijzigde BCLK, totdat u de optimale BCLK-frequentie gevonden hebt. Daarna doet u de CPU Ratio Setting (multiplier) weer omhoog totdat u de maximale snelheid gevonden hebt waarop uw processor stabiel loopt. Zoals in het BCLK-overzicht te zien is, kent de Core i7-processor twee delen waarop de BCLK van toepassing is. Naast de zes cores van i7-970 zit de uncore. Deze bevat de geheugencontroller, de QPI-controller en het geïntegreerde Level 3 Cache-geheugen. Het is belangrijk om te beseffen dat de geheugencontroller in de uncore zit. Als u een moederbord hebt waarmee u de multiplier van de uncore kunt aanpassen dan moet u ervoor zorgen dat deze minimaal twee keer zo hoog staat als de multiplier voor het geheugen. Over het algemeen laat de uncore zich gemakkelijk overklokken en zal het eerder het core-deel zijn dat de handdoek in de ring gaat gooien.
©PXimport
De Intel Core i7 is een complexe processor waarin de geheugencontroller en QPI-controller zijn ondergebracht.
4. Geheugen tweaken
Om het geheugen te optimaliseren is het noodzakelijk dat u enige kennis hebt van de terminologie die schuilgaat in de rubriek DRAM Timings in het BIOS. Neem voor de werking van het geheugen een map met drie Excel-lijsten in gedachten waarop u de voetbaluitslagen van de Eredivisie, Jupiler League en de lokale amateurclub afzonderlijk in een Excel-bestand bijhoudt. Als u wilt weten wat FC Zwolle de derde wedstrijd van het seizoen ook alweer gedaan had, dan selecteert u eerst de Jupiler League, u kijkt bij speelronde drie en vervolgens bij FC Zwolle en u hebt het resultaat gevonden. Het systeemgeheugen werkt net zo. Eerst wordt een bank geselecteerd, daarna een rij (RAS) en vervolgens de kolom (CAS). tCAS geeft het aantal klokcyclussen aan dat nodig is voordat het geheugen de eerste bit uit een kolom beschikbaar heeft. De kloksnelheid geeft aan hoe lang het geheugen vanaf dat moment nodig heeft om alle data beschikbaar te stellen. Geheugen met een hoge tCAS is dan ook sneller dan geheugen met een lage tCAS. tRCD is het aantal klokpulsen dat het geheugen nodig heeft om van een geactiveerde rij de kolom erbij te zoeken voor de juiste 'cel'. tRP is het aantal klokpulsen dat nodig is voor het deactiveren van een rij en het activeren van de volgende rij, voor een lees- of schrijfactie. tRAS is het aantal klokpulsen dat het geheugen nodig heeft voordat aan een nieuwe geheugeninstructie begonnen kan worden. Lagere waarden zijn beter voor de prestaties. Ook hier geldt weer dat de BCLK-instelling invloed heeft op de kloksnelheid van het geheugen (DRAM frequency). De kloksnelheid van het geheugen is gerelateerd aan de BCLK en heeft een vaste multiplier van 8 of 10. Verandert u de kloksnelheid van het geheugen, zorg er dan voor dat de uncore ten minste op de dubbele snelheid loopt. Let hier wel op de specificaties van het geheugen: hogere frequenties houden andere voltages in voor de DRAM-bus.
©PXimport
Lekker snel geheugen, zoals deze Kingston HyperX DDR3 T1 Triple Channel set maakt het stoeien met de BCLK een stuk aangenamer.
5. Voltage tweaken
Om extreme overklokresultaten te behalen via het wijzigen van de mutlipliers en de BCLK, kunnen op sommige moederborden de voltages aangepast worden. Het aanpassen van voltages moet ertoe bijdragen dat het betreffende onderdeel met hogere frequenties kan werken. Als een BCLK op 200 MHz enige systeeminstabiliteit veroorzaakt, kan het verhogen van de spanning, van bijvoorbeeld de processor-core, de stabiliteit van het systeem terugbrengen. Belangrijk hierbij is om te weten wat de maximale spanning is die op een component mag komen te staan. Het aanpassen van de spanning betekent dat een onderdeel meer energie gaat verbruiken, dit geldt natuurlijk ook voor het verhogen van de frequentie. Een hoger energieverbruik betekent meer warmte-ontwikkeling in de verschillende componenten. Een veel te hoge spanning kan ervoor zorgen dat u onderdelen blijvend beschadigt. Begeeft u zich alleen op dit terrein als u weet wat u aan het doen bent. Het plaatsen van betere koelingen, zoals waterkoeling of extreme luchtkoelingen, is dan wel een vereiste voor enigszins stabiele resultaten. De maximale temperatuur van een Core i7 is ongeveer 100 graden Celsius. Als de temperatuur hoger wordt, dan treedt thermal throttling in werking. Dit wil zeggen dat de processor zijn kloksnelheid naar beneden brengt om zich tegen oververhitting te beschermen. In het kader 'Maximale voltages' zijn de maximale voltages opgenomen die per onderdeel gelden.
Maximale voltages
Verhoog voltages met de kleinst mogelijke stappen als een kloksnelheid niet meer stabiel blijkt te zijn, maar ga nooit hoger dan de volgende waarden.
Processor core-voltage - de standaardwaarde, ofwel de nominale spanning is modelafhankelijk maar in de meeste gevallen 1,2 volt, de maximale spanning mag 1,55 volt zijn.
Uncore-voltage - de nominale spanning van de QPI-controller is net als de core 1,2 volt en de maximale waarde 1,35 volt.
Processor PLL-voltage - PLL staat voor phase-locked loop, een systeem dat de fase controleert van een intern signaal en deze aanpast aan de fase van een inputsignaal. Dit is een belangrijke parameter voor het overklokken van een systeem. De nominale waarde ligt op 1,8 volt en 1,88 volt is de maximale waarde.
DRAM-voltage - wanneer uw moederbord geen afzonderlijke DRAM-bus voltage-regelaar heeft, dan wordt de spanning van de geheugencontroller ook beïnvloed. Aangezien bij een Core i7 de geheugencontroller in de processor gebakken is, mag de spanning in zo'n geval absoluut niet hoger worden dan 1,65 volt.
De maximale waardes zijn overgenomen uit de Intel-specificaties voor de Core i7. Voltage tweaken is een riskante bezigheid en vereist speciale koelingen.
6. Temperatuur monitoren
Als uw moederbord uitgerust is met programma's voor temperatuurregistratie, dan is het verstandig deze te gebruiken tijdens het testen op stabiliteit van de gekozen instelling. Op deze manier kunt u controleren of u binnen de grenzen blijft. U kunt ook gratis het programma Real Temp downloaden. Wees er wel op bedacht dat deze programma's enkel de temperaturen van de reken-cores registreren. De temperatuur van de geheugencontroller en Level 3 Cache worden niet geregistreerd. Dit ligt niet aan de programma's, maar aan het fysiek ontbreken van een temperatuursensor op deze onderdelen. U moet daarom enige voorzichtigheid in acht nemen bij het verhogen van de voltages voor het geheugen en de uncore. Core i7-systemen hebben de Turbo Boost Technology aan boord. Dit is een automatische overklokfunctie die aan de hand van de processorbelasting en energieverbruik de multiplier met 1 of 2 ophoogt. Wanneer u een behoudende overklok hebt gedaan, dan kunt u deze functie gerust activeren in het BIOS. Voorwaarde is wel dat u de powermanagement-functie: Enhanced Intel SpeedStep (EIST), hebt ingeschakeld. Hebt u bij het overklokken het uiterste uit de Core i7 geperst, dan kunt u deze optie beter uitschakelen omdat dit mogelijk tot onstabiliteit gaat leiden. Het verhogen van de multiplier, bij een verhoogde BCLK, kan er voor zorgen dat de Core i7-processor net over het randje wordt geduwd waardoor deze instabiel wordt.
©PXimport
Controle is belangrijk, het laat u zien tot hoe ver u kunt gaan.
7. PCI-express optimaliseren
De X58 IOH (in/out-hub) schakelt tussen de Core i7-processor, PCI-Express 2.0-bus en de Intel Controller Hub (ICH10) southbridge. Om de grafische prestaties te verbeteren moet ingegrepen worden op de X58 IOH. Hiermee kan invloed uitgeoefend worden op de PCI-Express 2.0-bus. Standaard klokt de PCI-Express 2.0-bus 100 MHz. De bandbreedte die een PCI-Express 2.0-bus standaard te bieden heeft is ruim voldoende voor een grafische kaart en om die reden zult u marginale snelheidswinst halen. Maar, het opkrikken van de PCI-Express 2.0-bus-frequentie heeft als gunstig bijeffect dat dit de systeemstabiliteit nog wel eens wil verbeteren wanneer de BCLK rond de 190 tot 200+ MHz draait. De spreiding voor de systemen ligt tussen de 103 MHz en 130 MHz. Ook de gebruikte grafische kaart kan een beperkende factor zijn.
©PXimport
Een schematisch overzicht helpt om te zien welke onderdelen met elkaar verbonden zijn.
8. SATA optimaliseren
Om een conventionele harde schijf optimaal te laten functioneren moet de SATA Advanced Host Controller Interface (AHCI) ingeschakeld worden. AHCI is een standaard voor de wijze waarop SATA-AHCI apparaten gedetecteerd, geconfigureerd en geprogrammeerd moeten worden. Een onderdeel van AHCI is Native Command Queuing (NCQ), dit is een techniek waarbij meerdere aanvragen tegelijk naar een harddisk gestuurd kunnen worden. Stel een harde schijf van 1,5 TB heeft drie platters van elk 500 GB en dus drie leeskoppen (voor elke platter een leeskop). Er komt een aanvraag voor informatie die op drie locaties is opgeslagen. NCQ zorgt er nu voor dat de opdracht op zodanige manier door de harde schijf verwerkt wordt, dat de data in een volgorde aangeleverd wordt, waarbij een minimale beweging van de leeskop nodig is. Dit is vooral interessant voor de levensduur van harde schijven in een serveromgeving, omdat hier systemen zijn uitgerust met meerdere schijven. Een andere functionaliteit van AHCI is de ondersteuning van hot swappable harde schijven, u hoeft een systeem dan niet uit te schakelen om een schijf te vervangen. Daarnaast is er nog staggered spin-up van harde schijven, dit laat meerdere harde schijven in een systeem om beurten opstarten. Oudere SSD's gaan soms niet goed met AHCI om, controleer daarom de ondersteuning van AHCI bij de fabrikant van uw SSD-schijf.
©PXimport
SATA-AHCI is vooral functioneel in een serveromgeving, waarbij systemen uitgerust zijn met meerdere harde schijven.
9. Laatste tips
De verschillende instellingen kunt u testen met SiSoftware Sandra Lite. Dit programma is gratis te downloaden van de SiSoftware-website (www.sisoftware.net) en bevat diverse tools waarmee u afzonderlijk de hardware-onderdelen van uw pc kunt testen en controleren. Het optimaliseren van het systeem kost veel tijd en u moet per onderdeel aanpassingen maken. Als u alles tegelijk doet, dan kunt u niet terugredeneren welk onderdeel problemen heeft gegeven met de laatste instellingen. Gebruik eventueel pen en papier om aantekeningen te maken van de instellingen die u gedaan hebt. Het kan namelijk voorkomen dat een bepaalde instelling ervoor zorgt dat het systeem in zijn geheel niet meer wil starten, en dat u een BIOS-reset moet toepassen. Wees voorzichtig met het tweaken van het voltage, componenten verouderen hierdoor sneller en standaard koeloplossingen zijn doorgaans niet toereikend. Als u frequenties of multipliers verhoogt doe dat dan in steeds kleinere stappen naarmate deze meer afwijkt van de standaardwaarde. Als u de BCLK gaat verhogen, kunt u op voorhand vast een aantal multipliers verlagen om deze later weer te kunnen verhogen. Als u het BIOS onhandig vindt, dan is op de Core i7-systemen ook de Intel Extreme Tuning Utility te gebruiken. Deze biedt een beter overzicht, maar de onderliggende systeemkennis blijft noodzakelijk om de juiste instellingen te kunnen doen.
©PXimport
SiSoftware Sandra is een hele handige tool om het hele systeem te controleren en te benchmarken.
10. De praktijk
Om ons systeem op een zo hoog mogelijke snelheid stabiel te krijgen zijn we als volgt te werk gegaan. Het interne geheugen dat bij ons in gebruik is, werkt optimaal bij 1866 MHz. Standaard is dat 1330 MHz met een normale BCLK instelling (10x 133 MHz). We hebben de multipliers 10x en 8x tot onze beschikking voor het DDR3 geheugen. De BCLK stellen we daarom af op 187 MHz, het geheugen stellen we af op 1866 MHz en een DRAM bus-voltage van 1,65 volt in plaats van de standaard 1,5 volt. De 1,65 volt is de specificatie die Kingston afgeeft voor het HyperX T1-geheugen om op 1866 MHz te werken, zonder deze verhoging wil ons systeem Windows niet eens opstarten. We weten dat de uncore-snelheid ten minste het dubbele moet zijn van het DDR3-geheugen en dus selecteren we 3740 MHz. De spanning voor de uncore moet verhoogd worden naar 1,4 volt om de stresstesten te halen. Op de nominale spanning van 1,275 volt loopt ons systeem vast bij de geheugenstresstest. De processor-core stellen we na diverse pogingen om het plafond te bepalen af op 23x, wat voor 4,3 GHz zorgt. Om deze snelheid te halen moest wel 1,4 volt aan spanning over de processor gezet worden. We kunnen nog Turbo Boost activeren zodat we er zo nu en dan nog 1 a 2 tikken bij kunnen krijgen, wanneer een aantal cores niks staan te doen. Maar we testen eerst zonder Turbo Boost. Als we de juiste basisinstellingen gevonden hebben, doen we met behulp van de Intel Extreme Tuning Utility de stresstests voor het geheugen en de processor. De Core i7 wordt dan vol belast. We zien dat de Core i7-970 de meeste warmte ontwikkelt bij de geheugentest. Dit is niet verwonderlijk omdat we de uncore hebben overgeklokt en op een hoger voltage hebben gezet. Na intensief testen tikt ons systeem een enkele keer 90 graden aan. Dit is vrij hoog en we moeten om die reden na gaan denken om de koeling van het systeem te verbeteren, vooral met het oog op de zomermaanden. Overigens is het bij overklokken zo dat de ene processor de andere niet is, zelfs als het exact hetzelfde type processor is. Het is dus heel goed mogelijk dat uw i7-970 lager uitkomt.
©PXimport
Door alle 6 CPU-cores en de uncore vol te belasten en tegelijk de temperatuur te monitoren met Real Temp, kunnen we de gezondheid van ons systeem in de gaten houden. Overigens kunt u met deze tool rechtstreeks de BIOS-instellingen wijzigen, wat heel prettig werkt.
11. Stabiliteit testen
Om de resultaten van het tunen van het BIOS te controleren, doen we tussen de wijzigingen door korte stresstesten van vijf minuten. Een stresstest wil zeggen dat we een specifiek onderdeel 100 procent belasten. Hiervoor gebruiken we de Intel Extreme Tuning Utility. U kunt hier ook bijvoorbeeld SiSoftware Sandra of Prime 95 voor gebruiken.
Op het moment dat de optimale instellingen bereikt zijn en het systeem een stabiele indruk geeft, moet nog een laatste duurtest gedaan worden. Als deze goed doorstaan wordt, dan weet u dat het systeem goed werkt. In deze laatste controle gebruiken we wederom Real Temp en starten we de geheugentest op. Deze laten we vervolgens een halfuur draaien, terwijl we de temperatuur monitoren. Bij een Core i7-systeem moet de CPU-throttling in de gaten gehouden worden. Deze is gerelateerd aan het opgenomen vermogen en de temperatuur van de Core i7, die respectievelijk maximaal 130 watt en 100 graden mogen zijn. Normaliter is een systeem niet snel onafgebroken 100 procent belast, het is om die reden dan ook niet representatief voor normaal gebruik om uren achtereen een stresstest te doen. Aan de andere kant biedt het u wel zekerheid. In onze testen zien we dat de temperatuur in de eerste tien minuten nog oploopt, daarna zien we geen toename meer. Voor de afsluitende stresstesten kunt u een halfuurtot een uur instellen. Als we daarna nog een game-demo in een loop zetten, dan zien we dat de temperatuur van de Core i7 niet boven de 65 graden uitkomt.
©PXimport
Een game-demo is in de meeste gevallen belastend voor de grafische kaart. De systeemprocessor heeft het dan relatief makkelijk.
