BIOS und Troubleshooting- P22 pdf

SDRAM Cycle Length CAS-Latenzzeit, bis die Daten am Speicheraus-gang zur Verfügung ste-hen möglichst niedrig SDRAM ECC Setting Fehlerkorrekturmecha-nismus bestimmen Enabled ECC SDRAM Idl

SDRAM Cycle Length CAS-Latenzzeit, bis die

Daten am Speicheraus-gang zur Verfügung ste-hen

möglichst niedrig

SDRAM ECC Setting

Fehlerkorrekturmecha-nismus bestimmen

Enabled ECC

SDRAM Idle (Cycle) Limit

Angabe, nach wie vielen Takten eine angewählte Page geschlossen werden soll

8–32, je nach Speicher-größe

SDRAM MA Wait State zusätzlichen

Wartezy-klus festlegen

0 Clock oder Fast

SDRAM PH Limit Pause zur Auffrischung

der Zeilenadresse

64 Cycles

SDRAM RAS Precharge Time

Zeit für das Umschalten auf eine neue Zeile

möglichst niedrig

SDRAM RAS to CAS Delay

Zeit, bis die Zeile im Speicherchip komplett eingelesen worden ist

möglichst niedrig

SDRAM RAS# Timing Angabe der drei Werte

für CL, trcd undtrp

möglichst niedrig

SDRAM Tras Timing Anzahl der Takte für das

automatische Schließen einer Speicherbank

7 (schnell), 2 (langsam)

SDRAM Trcd Timing Zeit, bis die Zeile im

Speicherchip komplett eingelesen worden ist

Möglichst niedrig

SDRAM TRP SRAS Precharge

RAS Precharge Time für das Umschalten auf eine neue Zeile

Möglichst niedrig

SDRAM Trp Timing RAS Precharge Time für

das Umschalten auf eine neue Zeile

Möglichst niedrig

BIOS-Setup-Eintrag Bedeutung/Funktion bevorzugte

Einstellung

Tab 6.6: Die typischen Optionen für SDRAMs in den BIOS-Setups (Forts.)

Insbesondere bei einigen Systemen mit VIA-Chipset gibt es noch eine

Option wie Bank x/y DRAM Timing Sie erlaubt die Einstellung eines

unterschiedlichen Timings für die verschiedenen Speicherbänke (DIMM-Steckplätze), und in der Regel sollte hier die Auto-Funktion optimal

grei-fen Alternative Einstellungen sind Normal, Turbo sowie SDRAM 8ns und SDRAM 10ns, wobei eigentlich nur die beiden letzteren, die sich

nach dem jeweils eingesetzten Modul richten, einen eindeutigen Bezug

haben, während bei Normal und Turbo nicht zweifelsfrei vorhergesagt werden kann, was dies für das Timing zur Folge hat, außer dass Turbo wohl eine Beschleunigung gegenüber Normal hat (siehe Bild 6.13)

TRAS Timing Anzahl der Takte für das

automatische Schließen einer Speicherbank

7 (schnell), 2 (langsam)

TRCD Timing Zeit, bis die Zeile im

Speicherchip komplett eingelesen worden ist

Möglichst niedrig

BIOS-Setup-Eintrag Bedeutung/Funktion bevorzugte

Einstellung

Tab 6.6: Die typischen Optionen für SDRAMs in den BIOS-Setups (Forts.)

Bild 6.14: In den BIOS-Setups von Athlon-Mainboards findet sich mitunter eine

Viel-zahl an Optionen für die Speicherkonfigurierung

Die Option PH-Limit, die eigentlich nur bei Athlon-Mainboards exis-tiert, nennt sich Page Hit Limit und sorgt nach einer festgelegten Anzahl

von Page-Hit-Zugriffen – also wenn sich die benötigten Daten in einer einzigen Page befinden – für eine Pause zur Auffrischung der Zeilen-adresse Demnach ist der Speicherzugriff (theoretisch) umso schneller, je

größer dieser Wert gewählt wird, und falls hier SDRAM PH Limit: 1

Cycle festgelegt wird, findet bereits nach jedem Zyklus ein Refresh statt

Üblicherweise sollten die PC100-DIMMs mit einem Wert von 64 Cycles zurechtkommen Bei einem Speicherproblem setzt man ihn im schlimms-ten Fall auf 32 Cycles, und falls dies immer noch nicht richtig funktio-niert, kann es eigentlich nur an den Speichermodulen liegen

Das BIOS in Bild 6.14 überrascht geradezu mit einer Vielzahl an Spei-cheroptionen, wie es bei den ersten Athlon-Mainboards häufig der Fall ist, wo sich das Timing von Chipset und den Speichermodulen generell als etwas problematisch erwiesen hat, sodass die BIOS-Hersteller – gewissermaßen sicherheitshalber – alle möglichen Parameter für den Anwender als einstellbar »freigelegt« haben Mittlerweile sind derartig ausführliche SDRAM-Einstellungen aber eher selten zu finden, da das Zusammenspiel von CPU-Chipset-BIOS und Speicher auch bei Athlon-Systemen einen hohen Reifungsgrad erreicht hat, sodass klar ist, welche Optionen man als sicher annehmen kann und nicht mehr im BIOS zur

Konfigurierung anbieten muss Die Einträge mit dem Kürzel Drv (Drive)

in Bild 6.14 erlauben sogar eine Manipulierung der Signalstärke für die

Leitungstreiber, wofür man am besten SDRAM Drive

AutoConfig:Enab-led wählt, denn eine Leistungsoptimierung lässt sich hiermit nicht

errei-chen, sondern nur ein stabiler oder ein instabiler Betrieb

6.2.7 DDR-SDRAM-Optionen

Bei Mainboards, die mit DDR-SDRAM arbeiten, können im Prinzip die gleichen Optionen im BIOS-Setup wie bei den gebräuchlichen SDRAMs auftauchen, sodass hierfür ebenfalls die vorhergehenden Erläuterungen zutreffen Die leistungshemmenden Latenzzeiten unterscheiden sich zwi-schen beiden Typen nur unwesentlich voneinander Tabelle 6.7 zeigt die festzulegenden Werte, für den Fall, dass man hier eine manuelle Einstel-lung vornehmen möchte, weil die AUTO-EinstelEinstel-lung kein befriedigendes Ergebnis liefert

Ein (theoretisches) Maximum für die Speichertransferleistung ist dann gegeben, wenn der Speichertakt dem Systemtakt (FSB) entspricht, was für ein PC3200-Modul (DDR400) bei einem Pentium 4 mit 3 GHz einem FSB800 und bei einem Athlon XP3200+ einem FSB400 gleichkommt Beides bedeutet »echte« 200 MHz, was laut QDR-Definition (x4) zur Angabe von FSB800 und laut DDR-Definition zu FSB400 führt Ein schnelleres Modul sollte auch mit einem demgegenüber langsamer arbei-tenden Takt umgehen können, wobei natürlich Leistung verschenkt wird, umgekehrt (z.B DDR333 mit 200 MHz Takt) funktioniert dies natürlich nicht Auch eine Mischbestückung ist nicht unproblematisch, weil die Speichereinstellungen sich dann am langsamsten Modul orientie-ren müssen, was ganz allgemein gilt, wenn der BIOS-Setup keine separa-ten Einstellungsoptionen für einzelne Module bietet Außerdem ist es fraglich, ob nicht durch ein unterschiedliches Modul- bzw Bank-Timing derartige »Reibungsverluste« beim Speicherzugriff entstehen, dass sich demgegenüber eine langsamere – aber für alle Module identische Einstel-lung – als stabiler und letztendlich auch optimaler erweist Die Verwen-dung identischer Module ist nach wie vor die beste Lösung, was im ver-stärkten Maße für Dual-Channel-DDR-Speicherlösungen gilt, wofür die Speicherhersteller (z.B Corsair) auch speziell gestestete Module im

»Doppelpack« anbieten

6.2.8 RAMBus-Optionen

Im Gegensatz zu Mainboards mit SDRAM-Speicher, bei denen das BIOS mit einer Vielzahl an Optionen für die Speichereinstellung aufwarten kann, geht es bei der Verwendung des RAMBus-Speichers vergleichs-weise übersichtlich in den BIOS-Setups zu RAS-, CAS- sowie Timing-Optionen gibt es hier nicht, und im Grunde genommen ist der jeweils eingesetzte Typ das entscheidende Kriterium, was die Speicherkonfigu-rierung einfach hält

Modul-typ

Speed-Klasse

CAS Latency

RAS to CAS Delay

RAS Precharge Time

DDR200 100 MHz PC1600 2 Takte 2 Takte 2 Takte DDR266A 100 MHz PC2100 2 Takte 2 Takte 2 Takte DDR266A 133 MHz PC2100 2 Takte 3 Takte 3 Takte DDR266B 100 MHz PC2100 2 Takte 2 Takte 2 Takte DDR266B 133 MHz PC2100 2,5 Takte 3 Takte 3 Takte DDR333 166 MHz PC2700 2,5 Takte 3 Takte 3 Takte DDR400 200 MHz PC3200 2,5 Takte 3 Takte 3 Takte Tab 6.7: Die für DDR-SDRAMs spezifizierten Werte, wie sie sich in den BIOS-Setups

einstellen lassen sollten

Der typischerweise im Advanced Chipset Features zu findende Eintrag

RIMM Module Used ist zunächst der wichtigste, denn hier kann

mögli-cherweise manuell einer der vier Typen PC600, PC700, PC800, PC1066 angegeben werden, wobei diese Einstellung mit Bedacht gewählt werden sollte, wie es in Tabelle 6.2 auch angegeben ist, denn es gibt hier eine direkte Kopplung zwischen dem System- und dem Speichertakt Eine AUTO-Einstellung sollte an dieser Stelle die korrekten Werte zur Folge haben, und es ist ziemlich aussichtslos, manuell ein PC1066-Modul statt eines PC800-Moduls anzugeben, denn es wird mit ziemlicher Sicherheit nicht stabil funktionieren Ob tatsächlich manuelle Einstellungsmöglich-keiten und auch alle vier RIMM-Typen im BIOS-Setup auftauchen, hängt (wie immer) vom Mainboard- bzw BIOS-Hersteller ab, und natür-lich werden ältere Pentium 4-Boards nicht mit einem 1066-RIMM umge-hen können und neuere Mainboards möglicherweise aber auch nicht mit älteren RIMMs (PC600, PC700)

Für RIMMs stehen prinzipiell die Fehlererkennungs- und -korrekturme-chanismen zur Verfügung wie bei den SDRAMs (siehe Kapitel 6.2.5), und daher werden sie in einem Setup auch für die Konfigurierung

ange-boten Üblicherweise wird man hier H/W-ECC (Hardware Error

Correc-tion Codes) wählen, damit 1-Bit-Fehler automatisch korrigiert werden

können Es sei erwähnt, dass es RIMMs mit und ohne ECC gibt, und das Handbuch zum Mainboard sollte hier Auskunft geben, welche Typen jeweils benötigt werden

Die einzig neue Option für RAMBus-Speicher befindet sich unter einem

Eintrag wie RDRAM pool B state oder auch RDRAM Device Napdown

Hiermit wird die Möglichkeit angeboten, zwei verschiedene Betriebsar-ten einstellen zu können: Standby oder NAP Der Standby-Modus ist dabei die übliche Betriebsart, während im NAP-Modus die zurzeit nicht

angesprochenen RAMBus-Chips in einem so genannten B-Pool

zusam-mengefasst und dann in einen energiesparenden Modus geschaltet wer-den Dies ist weniger aus Energiespargründen interessant, sondern weil die RAMBus-Chips während des Betriebs recht heiß werden können, was letztendlich zu Temperaturproblemen und damit Instabilitäten führen

BIOS-Setup-Eintrag Bedeutung/Funktion bevorzugte Einstellung

RIMM Module Used Angabe des Modultyps Auto RDRAM Device Napdown zurzeit nicht verwendete Chips

in Energiesparmodus schalten

Nap oder Standby in Abhän-gigkeit von der Chipanzahl RDRAM pool B state zurzeit nicht verwendete Chips

in Energiesparmodus schalten

Nap oder Standby in Abhän-gigkeit von der Chipanzahl DRAM Integrity Mode Fehlererkennungsmechanismus

bestimmen

H/W-ECC

Direct RAMBus Clock Takt für den RAMBus Auto Tab 6.8: Gebräuchliche Optionen für RAMBus-Speicher

kann Aus diesem Grunde sind die RAMBus-Module meist auch mit einem Blech als Kühlkörper oder sogar mit einem Lüfter versehen Es hängt von der Anzahl der Chips ab, ob man einige in den NAP-Modus schicken sollte oder nicht Welche dies dann jeweils sein werden, wird –

je nach Systemauslastung – automatisch durchgeführt Bei einem einzi-gen RIM-Modul kann man jedoch beim Standby-Modus bleiben, zumal der Zugriff dann auch schneller ausgeführt wird

6.2.9 Allgemeine Speicheroptionen

Neben den modulspezifischen Optionen gibt es noch einige weitere, die quasi bei jedem Speichertyp auftauchen (können) und daher auch in recht vielen BIOS-Setups zur Verfügung stehen Teilweise scheinen sie mittlerweile auch nicht mehr ganz zeitgemäß zu sein und sind vielfach als überflüssig anzusehen Dennoch ist es gut zu wissen, was sie eigentlich bedeuten

Memory Hole At 15M-16M – Speicherloch?

Dieser Punkt bleibt in den meisten Fällen auf Disabled stehen, da

andernfalls im Speicherbereich von 15–16 MByte ein »Loch« festgelegt wird, wodurch der Hauptspeicher über 15 MByte nicht verwendet wer-den kann Es gibt auch nur wenige (ISA-)Karten (spezielle Controller, Videokarten, ältere ATI-Grafikkarten), die diese Funktion überhaupt benötigen

OS Select for DRAM > 64 MB – mehr als 64 MByte-Speicher?

Bei der Verwendung von mehr als 64 MByte-DRAM mit dem Operating System OS/2 bis zur Version 3.0 (Warp, Fix Level 3) ist diese Option, die

auch als OS/2 Onboard Memory > 64 M bezeichnet wird, einzuschalten,

da dieses OS/2 andernfalls keinen installierten Speicher oberhalb 64 MByte verwenden kann Für Windows ist diese Einstellung nicht von

Bedeutung und sollte daher auf Non-OS2 bzw Disabled geschaltet

wer-den

Bild 6.15: Einige BIOS-Setup-Optionen für den Speicher scheinen nicht mehr ganz

zeitgemäß zu sein

Report No FDD For Win 95 – Option für Windows 9x

Eine eigentlich überflüssige Einstellungsmöglichkeit, die nur dann auf

Yes zu stellen ist, falls kein Diskettenlaufwerk (FDD = Floppy Disc

Drive) vorhanden ist und Windows 9x zum Einsatz kommt

Shadow-RAM – BIOS-Kopie im RAM

Sowohl für das BIOS der Grafikkarte (Video BIOS) als auch für andere

Bereiche im Adaptersegment kann Shadow-RAM festgelegt werden Ist

der jeweilige Bereich, in dem sich das BIOS einer Erweiterungskarte oder

auch das des Systems (System-BIOS-Shadow) befindet, auf Enabled

geschaltet, werden die Routinen vom lediglich 8-Bit breiten BIOS-ROM in den entsprechenden RAM-Bereich kopiert

Dieser sorgt aufgrund seiner 32-Bit-Architektur (ab 386-CPU) und den kürzeren Zugriffszeiten der DRAMs gegenüber den EEPROMs- oder auch Flash-PROMs für einen schnelleren Zugriff Wichtig ist dabei, dass der als Shadow-RAM festgelegte Bereich schreibgeschützt ist und nicht als üblicher RAM-Bereich verwendet werden kann Lediglich bei älteren PCs ist hierfür zusätzlich ein Menüpunkt vorgesehen, alle anderen erledi-gen dies bei Aktivierung von Shadow-RAM automatisch

Der Bereich für das Grafik-BIOS ist in den meisten Fällen ab C0000h und/oder auch C4000h festgelegt, und das System-BIOS befindet sich ab der Adresse F0000h SCSI-Adapter (typisch ab DC000h) und auch Netz-werkkarten (typisch D8000h) können prinzipiell ebenfalls Shadow-RAM verwenden, was jedoch nicht auf jeden Kartentyp zutrifft, da bei-spielsweise einige Adapter generell nicht mit Shadow-RAM funktionie-ren In den meisten Fällen wird daher lediglich für das Grafik-BIOS (Video-BIOS) zusätzlich Shadow-RAM aktiviert, und alle anderen

Berei-che bleiben auf Disabled

Die Shadow-RAM-Funktion ist spätestens seit Windows 95 generell performancetechnisch nicht mehr von Belang, da hier eigene Gerätetrei-ber statt der BIOS-Routinen zum Einsatz kommen Außerdem verwen-den PCI-Karten »variable« Adressen, die automatisch vom Plug&Play-BIOS vergeben werden Diese liegen somit nicht fest und können auch nicht manuell in einen Shadow-RAM-Bereich verlagert werden

Bild 6.16: Auch wenn hier die beiden Bereiche für das System- und das Video-BIOS

als »Cacheable« bezeichnet werden, bedeutet es die Festlegung von Shadow-RAM

6.3 Der Cache-Speicher

Bereits ab 386DX-PCs mit einer Taktfrequenz von 25 MHz ist zusätzlich zum Hauptspeicher ein Cache-RAM (Zwischenspeicher) zu finden, weil die »normalen« DRAMs im Verhältnis zur CPU-Taktfrequenz zu lang-sam sind und die CPU in zusätzlichen Wartezyklen verharren müsste, um auf die Daten aus dem DRAM zu warten Aus diesem Grunde wird quasi zwischen dem DRAM und der CPU ein schneller statischer Speicher (SRAM) realisiert Die Steigerung der Prozessorleistung von einer Gene-ration zur nächsten ist – neben einer stetigen Erhöhung des CPU-Taktes – vielfach nur einem vergrößerten Cache-Speicher zu verdanken und eher weniger anderen neuen Features (MMX, ISSE2, Hyperthreading), die bei der Programmierung entsprechend eingesetzt werden müssen, damit sie überhaupt irgendetwas zur Performance-Steigerung beitragen können

6.3.1 Cache-Realisierungen und -Einstellungen

In einem 80486DX-Prozessor sind ein 8-kByte großer Cache-Speicher und der dafür notwendige Controller gleich mit in der CPU eingebaut Dieser interne Cache-Speicher arbeitet mit dem CPU-Takt und wird als

First-Level-Cache (1-Level, L1-Cache) bezeichnet Er verfügt je nach

CPU-Typ über eine unterschiedliche Kapazität Ab einer Intel-Pentium-CPU mit MMX-Unterstützung besitzt der L1-Cache eine Kapazität von insgesamt 32 kByte, wobei jeweils 16 kByte für Daten und 16 kByte für Befehle zur Verfügung stehen, was auch beim Pentium III der Fall ist

Es gibt noch einen weiteren Cache-Speicher, der als Second Level Cache

(L2-Cache) bezeichnet und bei Sockel 7-Systemen extern auf dem Main-board realisiert wird Der PentiumPro verfügt als erster CPU-Typ auch

über einen integrierten Second Level Cache (Pipelined Burst) mit einer

Kapazität von 256 oder auch 512 kByte, der mit dem vollen CPU-Takt arbeitet, was die Performance gegenüber einem Pentium-Prozessor maß-geblich steigert

Der L2-Cache befindet sich beim PentiumPro mit auf dem gleichen Chip (On Die) wie die eigentliche CPU, was fertigungstechnisch einige Pro-bleme aufwarf, sodass beim Nachfolger Pentium II der L2-Cache mit ein-zelnen Chips realisiert und daher das Slot-1-Design notwendig wurde Davon konnte man sich erst wieder trennen und zu einem Sockel-Design zurückkehren, als es technologisch und dabei kostengünstig möglich war, den L2-Cache wieder On-Die zu realisieren, wie es heute allgemei-ner Standard bei Intel und AMD ist

Prinzipiell sind zwei verschiedene Cache-Betriebsarten möglich: Write

Through und Write Back In der ersten Betriebsart werden die Daten

vom Mikroprozessor sowohl in das DRAM als auch gleichzeitig in den Cache geschrieben (durchschreiben = write through)

Beim Lesen der Daten überprüft der Cache-Controller dann anhand eines Vergleichs der im DRAM abgelegten Adressen mit denen im Cache-Tag-RAM, ob sich die Daten bereits im Cache befinden Ist dies der Fall (Cache Hit) – wobei die Wahrscheinlichkeit bis zu 95 % betragen kann –, erfolgt ein schneller Lesezugriff aus dem Cache-RAM, andernfalls wer-den die Daten aus dem langsameren DRAM gelesen (Cache Miss) Mit-hilfe des Cache-Tag-RAMs bestimmt der Cache-Controller generell, ob

ein Cache Hit oder ein Cache Miss vorliegt Das TAG-RAM enthält

gewissermaßen das Inhaltsverzeichnis der Cache-Belegung

(typisch bzw

maximal)

L2-Cache-Takt

486DX 8 kByte extern, 128 kByte externer CPU-Takt, max 50 MHz Pentium 16 kByte extern, 256 kByte externer CPU-Takt, max 66 MHz Pentium MMX 32 kByte extern, 256 kByte externer CPU-Takt, max 66 MHz Pentium Pro 16 kByte 256 oder 512

kByte

CPU-Takt

Pentium II 32 kByte 512 kByte halber CPU-Takt AMD-K6-II 64 kByte extern, 256 kByte externer CPU-Takt, max 100

MHz AMD-K6-III 64 kByte 256 kByte CPU-Takt, L3-Cache möglich Celeron 266, 300 MHz 32 kByte keiner keiner

Pentium III 32 kByte 512 kByte halber CPU-Takt Pentium III 32 kByte 256 kByte CPU-Takt Pentium 4 32 kByte 256 kByte CPU-Takt Athlon, Modell 1 128 kByte 512 kByte je nach CPU-Takt (:2, :2,5, :3) Athlon,

ab Thunderbird

128 kByte 256 kByte CPU-Takt

Tab 6.9: Die Cache-Speicherdaten bei den verschiedenen CPUs

Bei der zweiten Cache-Arbeitsweise Write Back wird die Leseoperation

im Prinzip wie beim Write Through Cache absolviert Bei einer

Schreib-operation hingegen werden zuerst die Daten im Cache aktualisiert, nicht aber automatisch die im Hauptspeicher Der Cache-Controller merkt sich in einem Dirty-Bit, dass der Cache-Inhalt verändert wurde und nicht

mehr mit dem Inhalt der Hauptspeichers übereinstimmt Dirty bedeutet

demnach, dass keine Übereinstimmung zwischen DRAM und Cache gegeben ist, und nur in diesem Fall werden nachfolgend auch die Daten

für den Hauptspeicher aktualisiert Ein Write Back Cache ist demnach einem Write Through Cache überlegen, da die Zeit für Schreibzugriffe

minimiert wird und nur dann Daten aktualisiert werden, wenn sie sich auch verändert haben

Ob ein PC ausschließlich im Write-Through- oder auch im Write Back-Modus arbeiten kann, hängt von mehreren Faktoren ab: von der verwen-deten CPU, vom Aufbau des externen Caches, vom Chipsatz des Main-boards und vom BIOS des PC Standardmäßig kann bereits eine Pen-tium-CPU (Sockel 7) im leistungsfähigeren Write-Back-Modus arbeiten,

und im BIOS-Setup sollte dann – wenn möglich – auch Write Back

einge-stellt werden

Die Größe des L2-Cache-Speichers orientiert sich an der installierten Größe des DRAMs, damit ein entsprechend großer DRAM-Bereich zu

»cachen« ist Probleme mit unzureichend ausgelegten Cacheable Areas

und unterschiedlichen Typen gibt es glücklicherweise nicht mehr, seit-dem sich auch der L2-Cache in der CPU selbst befindet Die Chipsets

Bild 6.17: Write Back ist die bevorzugt zu wählende Cache-Einstellung