Какие функции реализуют операторы freqs feedback

freqs

учитывая числитель и коэффициенты знаменателя в векторах b и a .

h = freqs(b,a,w) возвращает комплексную частотную характеристику аналогового фильтра, заданного векторами коэффициентов b и a . freqs оценивает частотную характеристику вдоль мнимой оси в комплексной плоскости на угловых частотах в rad/s, заданном в векторе действительных чисел w , где w является вектором, содержащим больше чем одну частоту.

[h,w] = freqs(b,a,n) частота n использования указывает, чтобы вычислить частотную характеристику, h , где n является действительным, скалярным значением. Вектор частоты w автоматически генерируется и имеет длину n . Если вы не используете n как вход, 200 точек частоты используются. Если вам не нужен сгенерированный возвращенный вектор частоты, можно использовать форму h = freqs(b,a,n) , чтобы возвратить только частотную характеристику, h .

freqs без выходных аргументов строит значение и фазовый отклик по сравнению с частотой в окне текущей фигуры.

freqs работает только на действительные входные системы и положительные частоты.

freqs

h = freqs( b , a , w ) возвращает комплексную частотную характеристику аналогового фильтра, заданного векторами коэффициентов b и a , оцененный на угловых частотах w .

[ h , wout ] = freqs( b , a , n ) использование n частота указывает, чтобы вычислить h и возвращает соответствующие угловые частоты в wout .

freqs( ___ ) без выходных аргументов строит величину и фазовые отклики как функции угловой частоты в окне текущей фигуры. Можно использовать этот синтаксис с любым из предыдущих входных синтаксисов.

Примеры

Частотная характеристика от передаточной функции

Найдите и изобразите частотную характеристику в виде графика передаточной функции

H ( s ) = 0 . 2 s 2 + 0 . 3 s + 1 s 2 + 0 . 4 s + 1 .

a = [1 0.4 1]; b = [0.2 0.3 1]; w = logspace(-1,1); h = freqs(b,a,w); mag = abs(h); phase = angle(h); phasedeg = phase*180/pi; subplot(2,1,1) loglog(w,mag) grid on xlabel('Frequency (rad/s)') ylabel('Magnitude') subplot(2,1,2) semilogx(w,phasedeg) grid on xlabel('Frequency (rad/s)') ylabel('Phase (degrees)')

Можно также сгенерировать графики путем вызова freqs без выходных аргументов.

figure freqs(b,a,w)

Частотная характеристика аналога Lowpass фильтр Бесселя

Спроектируйте аналог 5-го порядка lowpass фильтр Бесселя с приблизительно постоянной групповой задержкой до 1 0 4 рад/с. Постройте частотную характеристику фильтра с помощью freqs .

[b,a] = besself(5,10000); % Bessel analog filter design freqs(b,a) % Plot frequency response

Входные параметры

b A — Коэффициенты передаточной функции
векторы

Коэффициенты передаточной функции в виде векторов.

Пример: [b,a] = butter(5,50,’s’) задает пятый порядок Фильтр Баттерворта с частотой среза 50 рад/секунда.

Типы данных: single | double

w — Угловые частоты
положительный вектор действительных чисел

Угловые частоты в виде положительного вектора действительных чисел описываются в рад/секунда.

Пример: 2*pi*logspace(6,9) задает 50 логарифмически расположенных с интервалами угловых частот от 1 МГц ( 2π × 10 6 рад/секунда) и 1 ГГц ( 2π × 10 9 рад/секунда).

Типы данных: single | double

n — Количество точек оценки
200 (значений по умолчанию) | положительный целочисленный скаляр

Количество оценки указывает в виде положительного целочисленного скаляра.

Типы данных: single | double

Выходные аргументы

h — Частотная характеристика
вектор

Частотная характеристика, возвращенная как вектор.

wout — Угловые частоты
вектор

Угловые частоты, в который h вычислен, возвращен как вектор.

Алгоритмы

freqs возвращает комплексную частотную характеристику аналогового фильтра, заданного b и a . Функция оценивает отношение полиномов Преобразования Лапласа

H ( s ) = B ( s ) A ( s ) = b ( 1 ) s n + b ( 2 ) s n − 1 + ⋯ + b ( n + 1 ) a ( 1 ) s m + a ( 2 ) s m − 1 + ⋯ + a ( m + 1 )

вдоль мнимой оси на частоте указывает s = jω :

s = 1j*w; h = polyval(b,s)./polyval(a,s);

Смотрите также

Представлено до R2006a

Открытый пример

У вас есть модифицированная версия этого примера. Вы хотите открыть этот пример со своими редактированиями?

Документация Signal Processing Toolbox

• Примеры
• Функции и другая ссылка
• Информация о релизах
• PDF-документация

Поддержка

• MATLAB Answers
• Помощь в установке
• Отчеты об ошибках
• Требования к продукту
• Загрузка программного обеспечения

© 1994-2021 The MathWorks, Inc.

• Условия использования
• Патенты
• Торговые марки
• Список благодарностей

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте
Войти
Памятка переводчика

1. Если смысл перевода понятен, то лучше оставьте как есть и не придирайтесь к словам, синонимам и тому подобному. О вкусах не спорим.

2. Не дополняйте перевод комментариями “от себя”. В исправлении не должно появляться дополнительных смыслов и комментариев, отсутствующих в оригинале. Такие правки не получится интегрировать в алгоритме автоматического перевода.

3. Сохраняйте структуру оригинального текста — например, не разбивайте одно предложение на два.

4. Не имеет смысла однотипное исправление перевода какого-то термина во всех предложениях. Исправляйте только в одном месте. Когда Вашу правку одобрят, это исправление будет алгоритмически распространено и на другие части документации.

5. По иным вопросам, например если надо исправить заблокированное для перевода слово, обратитесь к редакторам через форму технической поддержки.

Разработка лабораторных практикумов по обработке сигналов на основе компьютерного моделирования Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

ЭЛЕКТРОННЫЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ / ЛАБОРАТОРНЫЕ ПРАКТИКУМЫ / ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ / КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ / СРЕДЫ РАЗРАБОТКИ / ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ / СРЕДА ГРАФИЧЕСКОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ LABVIEW / ELECTRONIC EDUCATIONAL RESOURCES / LABORATORY PRACTICAL WORKS / SIGNAL PROCESSING / COMPUTER MODELING / DEVELOPMENT OF SOFTWARE / GRAPHIC PROGRAMMING ENVIRONMENT LABVIEW

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Бессонов А. С.

Рассмотрены особенности разработки электронных образовательных ресурсов и лабораторных практикумов , создаваемых на основе компьютерного моделирования сигналов и процессов их обработки. Приведен краткий обзор известных подходов к их созданию. Указана важность этапа выбора программных средств разработки. Описаны преимущества использования графических сред программирования в этой области. Предложена структура программного обеспечения лабораторной работы.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Бессонов А. С.

Лабораторная установка для учебного курса «Цифровая обработка сигналов»

Сетевой учебно-исследовательский Центр коллективного пользования уникальным лабораторным оборудованием на базе веб-портала как элемент системы дистанционного образования

Применение технологии виртуальных приборов при создании лабораторных практикумов для изучения сложных технических объектов

Новые технологии вычислительной техники в учебных планах кафедры информационных и управляющих систем СПбГПУ

Комплексный лабораторный практикум по электротехнике и электронике с использованием «Миниатюрной электротехнической лаборатории мэл-2», компьютерного моделирования, Mathcad и LabVIEW

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The features of the signal processing laboratory practical works created on the basis of computer modeling are considered. The brief review of existing approaches is given. The importance of the stage of the development environment choice is specified.The advantages of graphic programming environment LabVIEW are described. The software structure of a laboratory work on processing signals is offered.

Текст научной работы на тему «Разработка лабораторных практикумов по обработке сигналов на основе компьютерного моделирования»

УДК.004.94 ББК 32.973-018

РАЗРАБОТКА ЛАБОРАТОРНЫХ ПРАКТИКУМОВ ПО ОБРАБОТКЕ СИГНАЛОВ НА ОСНОВЕ КОМПЬЮТЕРНОГО

А.С. Бессонов, к.т.н., доц., доц. каф. Информационных систем Тел.: (495)434-94-45, E-mail: didugan4@mail.ru Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет) http:// www.mirea.ru

The features of the signal processing laboratory practical works created on the basis of computer modeling are considered. The brief review of existing approaches is given. The importance of the stage of the development environment choice is specified.The advantages of graphic programming environment LabVIEW are described. The software structure of a laboratory work on processing signals is offered.

Рассмотрены особенности разработки электронных образовательных ресурсов и лабораторных практикумов, создаваемых на основе компьютерного моделирования сигналов и процессов их обработки. Приведен краткий обзор известных подходов к их созданию. Указана важность этапа выбора программных средств разработки. Описаны преимущества использования графических сред программирования в этой области. Предложена структура программного обеспечения лабораторной работы.

Ключевые слова: электронные образовательные ресурсы, лабораторные практикумы, обработка сигналов, компьютерное моделирование, среды разработки, программное обеспечение, среда графического программирования LabVIEW.

Keywords: electronic educational resources, laboratory practical works, signal processing, computer modeling, development of software, graphic programming environment LabVIEW

В последнее время происходят повсеместное внедрение новейших достижений информационных технологий в образовательный процесс и создание разнообразных электронных образовательных ресурсов (ЭОР), необходимость которых стала очевидной не только при дистанционной, но и при обычной очной форме обучения. В ряде вузов проводятся работы по разработке ЭОР, устанавливаются вычислительная техника, сетевое оборудование и уникальные лабораторные установки, создается специальное программное обеспечение (ПО).

Между тем развивается и другое направление, не требующее вложений значительных средств. К нему можно отнести такие простые ЭОР, как интерактивные курсы лекций и лабораторные практикумы, построенные на основе компьютерного моделирования объектов исследования, явлений

и процессов. Использование моделирования здесь не только является прекрасным поясняющим и иллюстративным материалом, но зачастую достаточно для достижения целей, поставленных в рамках изучаемого курса. Такой лабораторный практикум на основе компьютерного моделирования физически может представлять собой обычную книгу с компакт-диском или электронную книгу со ссылками на программы моделирования. Оба варианта отличаются доступностью, простотой тиражирования и распространения.

Изучению обработки электрических сигналов посвящены различные дисциплины многих технических специальностей. Теоретические и практические вопросы обработки сигналов достаточно трудны. Поэтому именно в этой области должен иметься набор разнообразных компьютерных моделей, изучив которые, студент сможет достичь должного уровня понимания материала и получить необходимые практические навыки.

В предлагаемой статье анализируются подходы к созданию ЭОР указанного класса. Важными вопросами при этом являются выбор средств разработки программного

обеспечения, от чего в значительной мере зависят качественные показатели результата. Следующим этапом является разработка структуры ПО лабораторной работы и практикума в целом, которое должно создаваться с учетом специфики изучаемого курса, его основных и дополнительных целей и задач. В ряде случаев найти приемлемые решения возможно только при использовании нескольких технологий программирования.

На основе определенных подходов могут создаваться комплексы ЭОР для конкретной специализации того или иного направления обучения.

Указанные вопросы являются предметом обсуждения в настоящей статье, написанной на основе более чем десятилетнего опыта преподавания информационных технологий в вузе.

1. Обзор курсов по обработке сигналов

При изучении многих курсов для различных технических специальностей предполагается изучение методов и алгоритмов аналоговой и цифровой обработки сигналов. В большинстве этих дисциплин изучение методов и алгоритмом обработки сигналов является основной целью обучения. В других случаях алгоритмы обработки сигналов могут стать материалом, на основе которого изучаются те или иные информационные технологии и пишутся компьютерные программы. Тогда обработка сигналов может стать дополнительной целью обучения.

Практически во всех указанных случаях учебный процесс предполагает выполнение лабораторных практикумов. Их особенности непосредственным образом зависят от их направленности, поставленных целей и задач соответствующих дисциплин. Проведя некоторое обобщение, учебные курсы по обработке сигналов можно разделить на следующие группы.

1. Теоретические курсы. Примером может служить курс с названием «Теоретические основы цифровой обработки сигналов».

2. Курсы, связанные с разработкой программного обеспечения для решения задач обработки сигналов. К этой группе также относятся разработка программного обеспечения для микропроцессорных и микроконтроллерных устройств и систем, занимающихся цифровой обработкой сигналов.

3. Курсы, посвященные теоретическим аспектам построения устройств и систем обработки сигналов и автоматического управ-

4. Курсы, посвященные в большей мере практике использования устройств и систем обработки сигналов и управления.

Можно смело утверждать, что во всех случаях лабораторные работы играют большую роль в учебном процессе, позволяют студентам лучше понять теорию и получить необходимые практические навыки. Благодаря применению новых информационных технологий стали разрабатываться и внедряться компьютерные лабораторные практикумы, основанные на моделировании входных сигналов и процессов их обработки. В таких практикумах отсутствует специальная аппаратная часть, необходимы только персональный компьютер и специальное программное обеспечение.

Начальный этап проектирования ЭОР обязательно должен включать в себя определение направленности соответствующего курса и поставленных в нем основных и дополнительных целей и задач. Затем разработчик должен решить, какая из доступных сред разработки ПО наилучшим образом подходит для данного случая.

2. Среды разработки программного обеспечения

Для создания компьютерных практикумов имеется богатый выбор сред разработки ПО:

— математические среды обработки данных;

— среды программирования универсального назначения;

— среды графического программирования;

— среды графического моделирования систем.

В России из математических сред наиболее широкое распространение получили MATLAB фирмы MathWorks, Inc., MathCAD фирмы Mathsoft Engineering & Education, Inc. и Maple фирмы Waterloo Maple, Inc. Среды программирования универсального назначения представлены, прежде всего, продуктами фирм Microsoft и Borland, основанными на использовании алгоритмических языков С++ и Pascal — Visual С++, C+ + Builder, Delphi и др. Среди сред графического моделирования первенство держит SIMULINK фирмы MathWorks, Inc., а среди сред графического программирования и моделирования — LabVIEW компании National Instruments.

Практически на основе любого из перечисленных программных продуктов может быть создано программное обеспечение для лабораторного практикума по обработке сигналов. Однако эффективность этой реа-

лизации в каждом конкретном случае будет различной. Поэтому актуальным является вопрос о выделении объективных и субъективных критериев выбора среды разработки лабораторного практикума, часть из которых обсуждается ниже.

3. Особенности разработки моделей с помощью математических сред обработки данных

Разработка программного обеспечения практикума по обработке сигналов на основе той или иной математической среды обработки данных характерна для курсов, имеющих теоретическую направленность. Здесь на первый план выходит изучение математических методов и алгоритмов. Задачи моделирования входных сигналов и отображения результатов измерений решаются достаточно просто. Сам процесс обработки поддержан библиотеками многочисленных функций обработки данных.

Эти преимущества были отмечены многими авторами, после чего были созданы компьютеризированные курсы и практикумы по обработке сигналов. Среди них хочется выделить известные книги [1, 2] и электронное учебное пособие [3], созданное целиком в среде МаШСАБ.

При сравнении математических сред между собой как средств разработки практикумов рассматриваемого класса, в первую очередь, следует ответить на вопрос, насколько удобно и эффективно будет использование компьютерных моделей. Не займет ли обучение основам работы в той или иной математической среде слишком много времени, что может повредить усвоению основного материала.

Сравним реализации простого примера синтеза фильтра Баттерворта нижних частот и определения амплитудно-частотной (АЧХ), фазо-частотной (ФЧХ) и импульсной характеристик в средах MATLAB и MathCAD.

Работа в среде MATLAB основана на применении специального языка, значительно отличающегося от естественного математического языка, и вызове необходимых функций, состав которых необходимо знать и понимать. Для нашего примера текст программы, строящей АЧХ и ФЧХ фильтра пятого порядка, будет следующим: [z,p,k]=buttap(5); w=0:0.01:5; [b,a]=zp2tf(z,p,k) h=freqs(b,a,w); figure

plot(w,unwrap(angle(h))),grid. Для построения импульсной характеристики также используется специальная функция MATLAB — impz(b,a,Wn).

Из текста программы видно, что для достижения результатов (рис. 1) студенту нужно знать язык программирования и функции, предназначенные для синтеза фильтров Баттерворта. В то же время в явном виде математические операции обработки данных скрыты от пользователя и не отображаются, что может отрицательно сказаться на учебном процессе.

В отличие от MATLAB, при реализации известного примера в MathCAD можно использовать вместо готовых функций язык, очень близкий к естественному математическому языку.

Рис. 1. Амплитудно-частотная (а) и фазо-частотная (б) характеристики фильтра Баттерворта нижних частот пятого порядка, полученные в МЛТЬЛБ

На рис. 2 можно видеть практически без 1

изменений формулу АЧХ фильтра Баттерворта порядка п

и формулу дискретизированной действительной части импульсной характеристики фильтра [2, с. 187]

И = 41Б(/) • 008(2-л-/• Т)#.

Такая модель лучше читается и понимается в учебном процессе, имеет преимущества и в ряде случаев становится более предпочтительной.

Однако наличие иных критериев в выборе среды разработки может заставить оказать предпочтение МЛТЬЛБ. Приведем две возможные причины:

— одной из целей курса является изучение и получение навыков работы в среде МЛТЬЛБ;

— образовательные учреждения, где планируется внедрение практикума, имеет лицензию на использование МЛТЬЛБ.

Эти причины могут повлиять на окончательный выбор сред разработки ЭОР, рассмотренных в последующих разделах.

Следует также упомянуть, что важным недостатком практикумов, реализованных в математических средах, является необходимость установки у пользователя самой среды, без чего проведение моделирования невозможно.

Если же направленность курса по обработке сигналов носит прикладной характер, предусматривает моделирование устройств и систем как средств обработки сигналов или обучение процессу программирования в качестве основной цели, то более предпочтительными оказываются другие среды программирования.

А( f) ■ cos ( 0(f)) ,-30

3. Особенности разработки моделей с помощью универсальных сред визуального и графического программирования

При создании во время учебного процесса программ, предназначенных для решения задач цифровой обработки, без использования готовых функций, имеется возможность достижения глубокого уровня понимания происходящих вычислительных процессов. Студент знакомится с численными методами реализации таких математических операций, как интегрирование, дифференцирование и др., получает необходимые знания для построения устройств и систем обработки данных и управления.

Существуют курсы, в которых используется обучение основам обработки сигналов с применением компьютерных программ, написанных на известных алгоритмических языках [4]. Для работы с этими программами используются среды программирования универсального назначения. Их существенным недостатком является трудности при формировании (только при помощи базовых средств) интерфейса пользователя, в том числе предназначенного для графического отображения данных. Хорошим решением является привлечение дополнительных средств — библиотек классов или программных компонентов. Прекрасным средством, значительно расширяющим возможности визуальных сред MS Visual C++, Borland C++ Builder, являются библиотеки Measurement Studio компании National Instruments [5].

fa := 40 j : /Т x(f) := — k:=0..100

Рис. 2. Моделирование фильтра Баттерворта пятого порядка в MathCAD

Автор настоящей статьи, ведя занятия по разработке программного обеспечения виртуальных приборов (в рамках курса «Виртуальные средства измерений»), широ-

ко использует готовые функции обработки сигналов среды графического программирования Lab VIEW. На занятиях студенты самостоятельно создают LabVIEW-модели

виртуальных приборов и систем и затем на их основе изучают основы их работы. Низкая трудоемкость программирования в графических средах позволяет получать желаемые результаты в течение одного лабораторного занятия, но при этом программная реализация функций обработки сигналов остается неизученной.

Пример, моделирование которого в математических средах рассматривалось выше, в LabVIEW реализуется в виде передней панели и блок-диаграммы (рис. 3).

Как видно из рисунка, создание Lab-VIEW-моделей обработки сигналов не является совсем простым делом, требует знаний основ программирования и окупается в случае необходимости изучения основ программирования в данной среде. В качестве дополнительного примера здесь можно рассмотреть учебное пособие по цифровой обработке сигналов [6]. Оно предназначено для студентов, хорошо знающих LabVIEW, или применимо в случае, когда обработка сигналов и обучение программированию происходят одновременно.

В случае, когда основной целью дисциплины является моделирование сложных систем, при разработке следует пользоваться другими средами разработки. Однако появившийся с недавнего времени (начиная с версии 8.0) в составе LabVIEW модуль Control De-sign&Simulation Module позволяет успешно проводить такое программирование и изучать системы обработки сигналов и управления на уровне их функциональных схем ничуть не хуже, чем в специальных средах графического моделирования систем.

4. Особенности разработки моделей с помощью сред графического моделирования систем

Система графического моделирования SIMULINK, входящая в состав математического пакета MATLAB, по праву завоевала широкую популярность. Пользователь, не обладая глубокими знаниями в области программирования, может создать и исследовать модель сложной системы. Для этого следует только выбрать необходимые функциональные блоки из проблемно-ориентированных библиотек, провести связи, объединив их в схему, и вывести интересующие сигналы на элементы отображения.

Для моделирования реализующего известный пример устройства (рис. 4) от создания модели до анализа результатов моделирования, отображающихся в графической форме, вполне достаточно нескольких минут учебного времени.

Появление в составе LabVIEW средств Control Design&Simulation Module позволило использовать эту мощнейшую систему в режиме создания графических моделей. Графическое моделирование устройств и систем в LabVIEW и SIMULINK в этой части стали очень похожи (сравните рис. 4а и рис. 5а), но в распоряжении разработчика в LabVIEW имеются более развитые средства интерфейса пользователя, средства программирования и создания исполняемъх приложений и др., которых просто нет в средах MATLAB-SIMULINK. В результате появилась возможность создания разнообразнейших LabVIEW-ЭОР в виде отдельных программных продуктов, не требующих для использования среды разработки, а также легко тиражируемых и распространяемых.

5. LabVIEW- модели систем

Среда графического программирования LabVIEW удобна для создания моделей сложных устройств и систем обработки сигналов в виде «черного ящика», на основе которых можно проводить их исследование в целях определения характеристик, изучать особенности функционирования и разбираться в решаемых системой задачах.

Такая модель представляет собой своего рода учебный тренажер, который предоставляет возможности оперативно изменять входные сигналы, менять настройки и режимы работы (параметры модели) и изучать сигналы на выходе (результаты моделирования). Входные воздействия и условия для моделирования могут браться из файлов, сформированных заранее. Все сигналы, настройки, параметры и т.п. могут отображаться на разнообразнейших экранах и индикаторах в графическом и цифровом видах.

Поскольку такая LabVIEW-модель — готовая программа, в распоряжении студента имеется только передняя панель. Эта модель отличается наглядностью и позволяет, не отвлекаясь на частности, понять основы, суть работы системы обработки сигналов и ее назначение в целом, разобраться в особенностях функционирования при различных режимах работы, понять поведение при различных входных воздействиях и при их смене.

В качестве примера LabVIEW-модели на рис. 6 приведен вид передней панели модели, предназначенной для изучения функционирования системы согласованной фильтрации при решении задач распознавания сигналов.

Подлежащие обработке сигналы выбираются и читаются из файлов, подготовленных заранее. Их форма и найденный с помощью быстрого преобразования Фурье спектр сразу

же отображаются на соответствующих графических экранах. Затем после выбора образцового сигнала строятся и отображаются импульсная характеристика и частотные характеристики согласованного фильтра. Путем выполнения операции свертки (во временной области), перемножения спектров (в частотной области) и других известных операций в модели находятся и отображаются выходные сигналы и отношения сигнал/шум на входе и на выходе. Перебрав все имеющиеся образцовые сигналы, на основе полученной информации можно распознать, какому из образцов соответствует входной сигнал.

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рис. 3 Моделирование фильтра Баттерворта пятого порядка в среде Lab VIEW: а) передняя панель; б) блок-диаграмма

6. Пример структуры лабораторной работы при использовании нескольких сред программирования

Рассмотренные выше подходы использовались при создании лабораторного практикума на основе компьютерного моделирования для курса «Преобразование измерительных сигналов». Его основными целями и задачами явились изучение математических основ и алгоритмов обработки измерительных сигналов. Вопросы программирования и изучения устройств и систем, реализующих указанные алгоритмы, в данный курс не вошли, но для лучшего понимания материала на системном уровне было решено использовать в составе лабораторных работ LabVIEW-moдели.

Рис. 4. Модель системы — фильтра Баттерворта

низких частот — в среде БЕУГОЬШК: а) — блок-схема; б) — результаты моделирования

Рис. 5. Блок диаграмма Lab VIEW:

а) кадр последовательной структуры,

содержащий функции модуля Control Design&Simulation Module;

б) кадр последовательной структуры содержащий базовые функции Lab VIEW

Особенности разгона современных процессоров Intel для LGA1150

Возможность разгона процессоров уже многие годы является их неотъемлемой частью. Конечно, с ростом производительности эта процедура стала менее востребованной, но своей актуальности все же не утратила. Центральный процессор до сих пор остается основным компонентом ПК, в связи с чем остальные комплектующие в системе очень сильно зависят от его быстродействия. Причем, чем выше уровень конфигурации, тем сильнее сказывается эта зависимость. Вторая причина, заставляющая пользователей смотреть в сторону разгона процессора, заключается в недостаточной оптимизации программного обеспечения. Так, купив многоядерный процессор, вы еще не гарантируете обеспечение максимальной производительности. Например, в играх не редки случаи, когда модель с меньшим количеством ядер, но большей частотой, показывает лучшие результаты, чем ее более дорогой аналог.

Таким образом, чтобы там не говорили скептики, оверклокинг на сегодняшний день не является просто развлечением, а несет реальную практическую пользу. В этих словах мы уже неоднократно убеждались, тестируя процессоры разной производительности. Однако в рамках обычного обзора трудно рассказать обо всех нюансах, касающихся процесса оптимизации параметров. Поэтому данному вопросу мы решили посвятить отдельный материал, вернее сказать, цикл материалов. Первой его частью станет эта статья, где мы постараемся в полной мере раскрыть особенности разгона современных процессоров компании Intel. Речь пойдет о моделях, основанных на микроархитектуре Intel Haswell: семействах Intel Haswell, Intel Haswell Refresh, Intel Devil’s Canyon и Intel Haswell-E.

Способы разгона

Суть оптимизации параметров процессора в подавляющем большинстве случаев сводится к увеличению его тактовой частоты. В современных решениях от Intel она вычисляется по формуле:

CPU Freq = CPU Ratio × CPU Cores Base Freq

• CPU Freq − частота процессора;
• CPU Ratio − процессорный множитель;
• CPU Cores Base Freq − базовая частота процессорных ядер.

В связи с этим можно выделить три основные способа их разгона:

• путем изменения процессорного множителя;
• путем изменения опорной частоты;
• путем одновременного изменения процессорного множителя и опорной частоты.

Во время оверклокинга также требуется настройка массы дополнительных параметров, затрагивающих работу не только самого процессора, но и других структурных узлов ПК (подсистемы оперативной памяти, чипсета, слотов расширения, интерфейсов). Более того, нужно постоянно отслеживать основные показатели всей конфигурации и на каждом этапе проверять стабильность ее функционирования.

Чтобы избавить пользователя от большинства из этих обязанностей, производители материнских плат предлагают инструменты автоматического разгона процессоров.

Как правило, они реализованы на уровне драйвера.

. или же доступны в виде специального раздела в меню BIOS.

В некоторых случаях для этих целей даже предусмотрена специальная группа кнопок, распаянных непосредственно на текстолите.

Вроде бы, основная цель достигнута − производительность процессора увеличена, и на этом материал можно заканчивать. Но у автоматического способа разгона есть много недостатков, которые выявляются в процессе повседневной эксплуатации. Во-первых, он нередко завышает многие параметры для обеспечения стабильной работы системы, тем самым излишне нагружая другие компоненты ПК. В результате конфигурация потребляет больше энергии, требует лучшего охлаждения и издает дополнительный шум. Во-вторых, материнская плата содержит лишь несколько профилей оверклокинга. Поэтому разогнать процессор до той отметки, которая требуется именно вам, не всегда получится. Придется довольствоваться только значениями, предусмотренными производителем. Более того, в некоторых случаях у системы может попросту не получиться подобрать необходимые параметры (например, при использовании решения с заблокированным множителем) и никакого ощутимого прироста от процедуры оверклокинга вы не получите. В-третьих, использование определенных функций вместе с автоматическим разгоном может быть затруднено. Особенно это касается тонкой настройки режимов энергосбережения. В-четвертых, в автоматическом режиме вы никогда не сможете достичь тех показателей и результатов, которые будут продемонстрированы при ручной оптимизации параметров.

Исходя из этого, мы рекомендуем отказаться от автоматического способа оверклокинга в пользу ручного. Однако для начала потребуются определенные знания о принципе работы процессора и подконтрольных ему узлов, а также способы его взаимодействия с другими комплектующими. Об этом мы поговорим в следующем разделе.

Особенности функционирования современных процессоров Intel. Анализ работы структурных элементов, задействованных во время процедуры разгона

Более детально об особенностях микроархитектуры Intel Haswell и Intel Haswell-E можно узнать, перейдя по соответствующим ссылкам. Здесь же внимание будет акцентировано на структурных элементах, касающихся разгона.

Самым главным из них является базовая (или опорная) частота тактового генератора (BCLK), которая по умолчанию равна 100 МГц. Как видно из схемы, все узлы процессора (процессорные ядра, кэш-память последнего уровня, встроенное графическое ядро, кольцевая шина, контроллеры памяти, шин PCI Express и DMI) так или иначе с ней связаны. Поэтому любое изменение опорной частоты неминуемо отразится на их работе. Причем, если процессорные ядра без проблем переносят такую процедуру, то другие узлы процессора и компоненты ПК могут терять стабильность своего функционирования при значении базовой частоты, которое всего лишь на несколько мегагерц превышает отметку в 100 МГц. Иными словами, разгон процессора по базовой частоте, по сути, просто лимитируется остальными узлами системы.

Чтобы решить сложившуюся проблему, в микроархитектуру Intel Haswell было внедрено понятие CPU Strap − множитель опорной частоты процессорных ядер. Таким образом, имеем следующее:

CPU Cores Base Freq = CPU Strap × BCLK Freq

• CPU Cores Base Freq − базовая частота процессорных ядер;
• CPU Strap − множитель опорной частоты процессорных ядер;
• BCLK Freq − опорная частота BCLK.

Как правило, для параметра CPU Strap доступны четыре значения: 1,00; 1,25; 1,66 и 2,5. Но и их хватит с головой для максимального разгона процессора по опорной частоте. Поскольку при стандартном значении BCLK (100 МГц) базовая частота процессорных ядер может достигать 250 МГц при использовании максимального множителя CPU Strap. То есть теоретически скорость процессора можно увеличить в 2,5 раза, не меняя его множителя. Владельцы решений из серий Intel Sandy Bridge / Ivy Bridge о таком могли только мечтать.

Правда, потенциальным покупателям современных моделей на основе микроархитектуры Intel Haswell тоже не стоит сильно обольщаться. Параметр CPU Strap доступен только для процессоров с разблокированным множителем (с индексом «K» в конце названия). Иными словами, обычные решения в данном случае тоже не смогут похвастать большим оверклокерским потенциалом − максимум +5. +10 МГц к опорной частоте BCLK без потери стабильности работы всей системы, что даст прибавку в скорости в виде дополнительных 150 − 400 МГц в зависимости от процессорного множителя.

Отметим, что параметр CPU Strap можно использовать двумя способами. В первом случае его значение фиксируется вручную, а во втором − подбирается автоматически материнской платой на основе желаемой базовой частоты опорных ядер процессора. Допустим, мы хотим, чтобы наша частота CPU Cores Base Freq была равна 150 МГц. На основе этого значения материнская плата сама определит, что параметр CPU Strap нужно зафиксировать на уровне 1,66, что даст нам скорость BCLK (BCLK Freq) на уровне 90,3 МГц (150 МГц / 1,66 = 90,3 МГц). Правда, стоит понимать, что стабильная работа системы при этом тоже не гарантируется. Зато так проще производить оптимизацию, поскольку фактически мы меняем только один параметр (скорость работы процессорных ядер). Тогда как в ручном режиме придется производить манипуляцию уже с двумя настройками (CPU Strap и базовая частота BCLK).

Теперь давайте вкратце пройдемся по узлам процессора и комплектующим ПК, скорость работы которых тактируется базовой частотой BCLK. Самыми чувствительными к изменению этого значения являются встроенные в процессор контроллеры памяти, линий PCI Express и шины DMI, служащие для «общения» с внешними компонентами системы (оперативной памятью, картами расширения и чипсетом соответственно). Поэтому очень важно позаботиться об их стабильной работе. Достигается это с помощью увеличения напряжения питания на конкретных узлах, а также путем отключения энергосберегающих технологий (более детально об этом читайте в следующих разделах).

В современных процессорах часто на кристалле распаивается графическое ядро. Скорость его работы рассчитывается по формуле:

iGPU Freq = iGPU Ratio × BCLK Freq / 2

• iGPU Freq − частота встроенного графического ядра;
• iGPU Ratio − множитель встроенного графического ядра;
• BCLK Freq − опорная частота BCLK.

Из-за архитектурных особенностей, встроенное графическое ядро чуть лучше «переваривает» повышенные значения базовой частоты BCLK, особенно при увеличении напряжения на нем. Однако в большинстве случаев в составе современных ПК используется дискретная видеокарта, в связи с чем встроенная графика автоматически деактивируется. Тем самым убирается один из компонентов, который может лимитировать разгон процессора. Еще одной положительной стороной отказа от использования iGPU является снижение нагрева процессора. К примеру, разгон встроенного графического ядра Intel HD Graphics 4600 с номинальных 1250 МГц до 1700 МГц приводит к росту энергопотребления модели Intel Core i7-4770K в среднем на 40 Вт.

Для расчета скорости оперативной памяти используется следующая формула:

Memory Freq = Memory Ratio × BCLK Freq × Memory Strap

• Memory Freq − частота оперативной памяти;
• Memory Ratio − множитель оперативной памяти;
• BCLK Freq − опорная частота BCLK;
• Memory Strap − делитель между опорной частотой и скоростью работы оперативной памяти.

Как видим, в данном случае мы также имеем два множителя (или делителя, смотря относительно каких величин анализировать). Первый (Memory Ratio) задает непосредственно коэффициент умножения для скорости подсистемы оперативной памяти. Второй же (Memory Strap) указывает на соотношение опорной частоты BCLK к базовой частоте модулей оперативной памяти. По сути, этот параметр является аналогом CPU Strap, только для оперативной памяти. Правда, в данном случае доступно уже меньше значений (в основном только 1,00 и 1,33). Использование значения 1,33 позволяет устанавливать более низкий множитель (Memory Ratio) и запускать память с меньшими таймингами. Таким способом можно улучшить показатели при прохождении определенных синтетических тестов, критических к задержкам модулей. Но с другой стороны, от этого страдает стабильность работы всего ПК. Поэтому при разгоне процессора оптимальное соотношение опорной частоты BCLK к базовой скорости планок оперативной памяти все же будет 1,00.

Последним важным структурным компонентом, напрямую зависящим от опорной частоты BCLK, является блок Uncore, объединяющий в себе кольцевую шину и кэш-память последнего уровня процессора. В микроархитектуре Intel Haswell их пропускная способность существенно увеличена (примерно в 2 раза), поэтому нет больше необходимости использовать модуль Uncore на высоких частотах. Кроме того, разработчики добавили возможность управлять его работой независимо от процессорных ядер. То есть эти два структурных блока (стек физических ядер и кэш-память) могут функционировать на разных частотах. Большинство оверклокеров сходятся во мнении, что при сильном разгоне процессора, скорость Uncore лучше устанавливать примерно на 300 − 500 МГц меньше частоты самого процессора. Хотя в некоторых синтетических бенчмарках синхронизация этих показателей, наоборот, позволяет добиться более высоких результатов. Как бы там ни было, нужно помнить, что оптимизация на уровне скорости блока Uncore осуществляется не для достижения стабильности работы системы после разгона процессора, а для увеличения показателей производительности.

Расчет частоты кольцевой шины и скорости кэш-памяти осуществляется по следующей формуле:

Uncore Freq = Uncore Ratio × BCLK Freq

• Uncore Freq − скорость работы модуля Uncore;
• Uncore Ratio − множитель частоты работы модуля Uncore;
• BCLK Freq − опорная частота BCLK.

Особенности регулятора питания современных процессоров Intel. Анализ напряжений, которые используются во время процедуры разгона

Изменение схемы работы структурных узлов процессора, как правило, требует корректировки их рабочих напряжений. То же самое касается остальных комплектующих, находящихся в тесной связи с процессором (оперативная память и чипсет). Можно, конечно, положиться на материнскую плату и предоставить ей возможность в автоматическом режиме подобрать необходимые значения. Но, опять же, такая оптимизация будет далека от оптимальной и не позволит добиться максимальных результатов разгона.

Поэтому рекомендуем запастись терпением и разобраться в электротехнической части процессоров, основанных на микроархитектуре Intel Haswell.

Как видно из представленной выше схемы, их ключевой особенностью является отказ от полностью внешнего регулятора питания, ведь часть его перекочевала внутрь процессора (iVR). Теперь на входе процессора модуль VRM (расположен на материнской плате) формирует одно напряжение Vccin, которое в дальнейшем превращается в номиналы, необходимые для питания конкретных узлов. Такое техническое решение позволило увеличить качество выходных напряжений (в частности, уменьшить пульсации) и повысить эффективность самого преобразователя. С другой стороны, iVR занимает часть полезного пространства на кристалле и продуцирует дополнительное тепло. Но это уже особенности микроархитектуры Intel Haswell, которые не имеют прямого отношения к процедуре разгона процессора.

Итак, какие же нам напряжения пригодятся во время оптимизации параметров современных решений от Intel? Для лучшей наглядности приведем их в виде списка:

• Vccin (VRIN) − входное напряжение питания процессора;
• Vcore − напряжение питания на ядрах процессора;
• Vring (Vuncore, Vcache) − напряжение питания на модуле Uncore (кольцевой шине и кэш-памяти последнего уровня);
• Vigpu (Vgfx) − напряжение питания на встроенном в процессор графическом ядре;
• Vsa (VCCSA) − напряжение питания на системном агенте, которое, по сути, является напряжением питания на контроллере памяти (используется при увеличении скорости работы подсистемы оперативной памяти);
• Vioa / Viod − напряжения питания на узлах, связанных с работой встроенного контроллера памяти (используются при увеличении скорости работы подсистемы оперативной памяти);
• Vddq (Vdram) − напряжение питания на модулях оперативной памяти.

Разбираемся с настройками меню BIOS

На наш взгляд, наиболее удобным и универсальным инструментом для разгона процессора является меню BIOS, поскольку программное обеспечение, работающее в среде операционной системы, имеет сравнительно ограниченный функционал.

В данном разделе мы постараемся по максимуму осветить настройки BIOS, которые могут пригодиться во время оверклокинга, а также дать конкретные рекомендации по выбору значений для тех или иных параметров. Хотим обратить ваше внимание, что основной акцент сделан на разгоне процессора, а процедуре оптимизации параметров той же самой подсистемы оперативной памяти будет посвящена отдельная статья. Ну и напоследок хочется сказать, что приведенные ниже рекомендации в основном касаются неэкстремального оверклокинга с применением традиционных систем охлаждения (воздушный кулер, СВО).

Настройки, касающиеся частоты работы структурных узлов процессора и сопутствующих комплектующих

Если после входа в BIOS загрузилось упрощенное меню, советуем сразу же переключиться в расширенный режим. Это сделает доступными все настройки, касающиеся разгона комплектующих и мониторинга основных показателей состояния системы. Как правило, интересующие нас опции группируются на отдельных вкладках, носящих характерные названия: «OC Tweaker» (ASRock), «Extreme Tweaker» (ASUS), «M.I.T.» (GIGABYTE), «OC» (MSI).

Здесь и далее в таблице приводятся названия настроек, которые наиболее часто встречаются в меню BIOS материнских плат. Для более детального ознакомления с возможностями каждой опции предлагаем посетить наш справочник по настройкам BIOS.

Рекомендации по использованию

BCLK Frequency (ASUS), BCLK/PCIE Frequency (ASRock), Host/PCIe Clock Frequency (GIGABYTE), CPU Base Clock (MSI)

Задает базовую (опорную) частоту BCLK

Подобрать такое значение, при котором система сохраняет стабильность своей работы и показывает максимальную производительность.

CPU Core Ratio (ASUS / GIGABYTE), CPU Ratio (ASRock), Adjust CPU Ratio (MSI)

Задает процессорный множитель

Подобрать такое значение, при котором система сохраняет стабильность своей работы и показывает максимальную производительность.

Если материнская плата позволяет задать максимальный множитель для каждого ядра отдельно, рекомендуем во всех случаях устанавливать одинаковые значения (синхронизировать скорость всех ядер).

CPU Strap (ASUS), Processor Base Clock / Gear Ratio (GIGABYTE), Adjust CPU Base Clock Strap

Задает делитель между опорной частотой BCLK и базовой частотой процессорных ядер

Для неэкстремального разгона, как правило, можно ограничиться значениями [1,00] и [1,25]. Поскольку, чем больше значение базовой частоты процессорных ядер, тем меньший процессорный множитель удастся выставить до появления проблем со стабильностью работы системы.

CPU Base Clock (GIGABYTE)

Изменяет опорную частоту процессорных ядер

Данная настройка доступна не на всех платах. Суть ее заключается в том, что вы изначально меняете только опорную частоту процессорных ядер, а такие параметры как скорость BCLK и делитель CPU Strap подбираются автоматически. Такой способ является более удобным и простым, поэтому если в меню BIOS присутствует соответствующая опция, рекомендуем ею воспользоваться.

Max. CPU Cache Ratio (ASUS), CPU Cache Ratio (ASRock), Uncore Ratio (GIGABYTE), Adjust Ring Ratio (MSI)

Устанавливает множитель частоты модуля Uncore (кольцевой шины и кэш-памяти последнего уровня)

Значение стоит подбирать так, чтобы в случае незначительного разгона процессора частота работы модуля Uncore была примерно на 0 − 300 МГц меньше скорости процессорных ядер, а при сильном разгоне − меньше на 300 − 500 МГц.

DRAM Frequency (ASRock / ASUS, MSI)

Задает скорость работы оперативной памяти

Подобрать такое значение, при котором система сохраняет стабильность своей работы и показывает максимальную производительность. Обращаем ваше внимание, что список значений формируется автоматически на основе множителей, которые используются при расчете скорости оперативной памяти. Причем последние не всегда доступны для регулировки.

System Memory Multiplier (GIGABYTE)

Задает множитель базовой частоты оперативной памяти

По сути, то же самое, что и настройка DRAM Frequency, только в этом случае скорость оперативной памяти задается не простым выбором частоты, а путем установки необходимого множителя. При этом материнская плата сразу же показывает расчетную скорость модулей.

BCLK Frequency: DRAM Frequency Ratio (ASUS), DRAM Reference Clock (MSI)

Задает делитель между опорной частотой BCLK и базовой частотой оперативной памяти

Используется для точной настройки частоты оперативной памяти во время разгона. Также может пригодиться для достижения рекордных результатов в специфических синтетических тестах.

В обычной же ситуации рекомендуем использовать значение

Max. CPU Graphics Ratio (ASUS), Adjust GT Ratio (MSI)

Задает множитель базовой частоты встроенного графического ядра

Подобрать такое значение, при котором система сохраняет стабильность своей работы и показывает максимальную производительность. Если использование встроенной графики не планируется, лучше оставить значение

GT Frequency (ASRock), Processor Graphics Clock (GIGABYTE)

Задает частоту встроенного графического ядра

Используется для тех же целей, что и опции Max. CPU Graphics Ratio (ASUS), Adjust GT Ratio (MSI). Разница кроется лишь в том, что здесь частота задается не через множитель, а явно.

Если использование встроенной графики не планируется, лучше оставить значение

Настройки, касающиеся напряжений, которые используются для корректной работы структурных узлов процессора и сопутствующих комплектующих

Перед тем, как перейти к непосредственному анализу настроек, стоит отметить, что напряжения питания на большинстве материнских плат могут задаваться несколькими способами:

• В автоматическом режиме, когда значения устанавливаются по умолчанию.
• В ручном режиме, когда точное значение напряжения питания вводится вручную.
• В offset-режиме, когда точное значение напряжения питания задается вручную с помощью offset-параметра (величина, на которую будет увеличено/уменьшено номинальное напряжение питания).
• В адаптивном режиме, когда напряжение питания задается вручную с помощью offset-параметра и/или специально отведенной для этих целей опции. При этом оно может динамически меняться в зависимости от частоты работы узла и характера текущей нагрузки на него для улучшения стабильности работы системы или уменьшения энергопотребления. Данный способ рекомендуем использовать для постоянной работы с разогнанным процессором, после того как в ручном режиме уже были подобраны оптимальные настройки.

Для некоторых напряжений питания доступен только один способ их регулировки, для других − сразу все четыре. Какой из них использовать, зависит только от ваших личных предпочтений и возможностей материнской платы. Мы же для упрощения в таблице укажем названия лишь для ручного способа (исключением являются те опции, для которых предусмотрен только offset-режим) установки значений напряжения питания.

Рекомендации по использованию

CPU Input Voltage (ASRock / ASUS), CPU VRIN External Override (GIGABYTE), VCCIN Voltage (MSI)

Задает входное напряжение питание процессора (Vccin / VRIN)

Данное значение всегда должно быть выше остальных напряжений питания, использующихся узлами процессора. В большинстве случаев для неэкстремального оверклокинга достаточно значения, лежащего в пределах 1,7 − 2,0 В. Для использования разогнанного процессора на постоянной основе рекомендуем не превышать отметки 2,2 В.

CPU Core Voltage Override (ASUS), Vcore Override Voltage (ASRock), CPU Vcore Voltage (GIGABYTE), CPU Core Voltage (MSI)

Задает напряжение питания на процессорных ядрах (Vcore)

В большинстве случаев для неэкстремального оверклокинга достаточно значения, лежащего в пределах 1,10 − 1,35 В. Для использования разогнанного процессора на постоянной основе рекомендуем не превышать отметки 1,38 В.

CPU Cache Voltage Override (ASUS), CPU Cache Override Voltage (ASRock), CPU RING Voltage (GIGABYTE, MSI)

Задает напряжение питания на модуле Uncore: кольцевой шине и кэш-памяти последнего уровня (Vring / Vuncore / Vcache)

Поднятие этого напряжения питания даже без увеличения частоты Uncore часто помогает достигнуть стабильной работы процессора при разгоне. В большинстве случаев для неэкстремального оверклокинга достаточно значения, лежащего в пределах 1,10 − 1,25 В. Для использования разогнанного процессора на постоянной основе рекомендуем не превышать отметки 1,30 В.

CPU Graphics Voltage Override (ASUS), GT Voltage Offset (ASRock), CPU Graphics Voltage (GIGABYTE), CPU GT Voltage (MSI)

Задает напряжение питания на встроенном в процессор графическом ядре (Vigpu / Vgfx)

Следует изменять только в случае разгона встроенного в процессор графического ядра. Как правило, достаточно значения, лежащего в пределах 0,90 − 1,35 В. Дальнейшее увеличение напряжения не оправдано, поскольку практически не влияет на стабильность работы iGPU на высоких частотах.

CPU System Agent Voltage Offset (ASUS / GIGABYTE), System Agent Voltage Offset (ASRock), CPU SA Voltage Offset (MSI)

Задает напряжение питания на системном агенте, которое, по сути, является напряжением питания на контроллере памяти (Vsa / VCCSA)

Используется при увеличении скорости работы подсистемы оперативной памяти. Если акцент делается на разгоне процессора, то рекомендуем устанавливать значение

CPU Analog I/O Voltage Offset (ASRock / ASUS / GIGABYTE / MSI)

Задает напряжения питания на узлах, связанных с работой встроенного контроллера памяти (Vioa / Viod)

Используется при увеличении скорости работы подсистемы оперативной памяти. Как показывает практика, в обоих случаях лучше оставлять значение

CPU Digital I/O Voltage Offset (ASRock / ASUS / GIGABYTE / MSI)

DRAM Voltage (ASRock / ASUS / GIGABYTE / MSI)

Задает напряжение питания на модулях оперативной памяти

Используется при увеличении скорости работы подсистемы оперативной памяти. Если акцент делается на разгоне процессора, то рекомендуем выбирать параметр

PCH Core Voltage (ASUS), PCH 1.05V Voltage (ASRock / MSI), PCH Core (GIGABYTE)

Задает напряжение питания на чипсете

Изменение этого напряжения питания позволяет улучшить стабильность работы системы при увеличении опорной частоты BCLK. Как правило, достаточно выставить значение в пределах 1,05 − 1,15 В.

PCH VLX Voltage (ASUS), PCH 1.5V Voltage (ASRock / MSI), PCH IO (GIGABYTE)

Задает напряжение питания на модуле в чипсете, отвечающего за обмен данными между процессором и чипсетом посредством шины DMI

С помощью данного параметра можно улучшить стабильность работы системы при изменении частоты шины DMI (а иногда и опорной частоты BCLK). Экспериментальным путем установлено, что чем выше ее скорость, тем ниже должно быть значение этого напряжения и наоборот. К примеру, для частоты DMI свыше 120 МГц нужно выставлять значение близкое к 1,05 В, а для частоты меньше 90 МГц − около 1,70 В.

В оверклокерских материнских платах можно обнаружить массу дополнительных напряжений, которые имеет смысл изменять только при экстремальном разгоне. В повседневных же ситуациях эти опции окажутся маловостребованными. Если же вас все-таки заинтересует их предназначение, опять же, рекомендуем обратиться к нашему справочнику по настройкам BIOS.

Дополнительные настройки, позволяющие добиться стабильности работы процессора после его разгона

В современных материнских платах реализовано довольно много технологий, которые так или иначе влияют на работу системы, в том числе и процессора. Пока все компоненты ПК функционируют в «стоковых» режимах, это незаметно. Но вот в процессе оверклокинга их влияние становится более заметным, поэтому иногда оптимизацию полезно проводить и на этом уровне.

Рекомендации по использованию

Load Line Calibration (ASUS), CPU Load Line Calibration (ASRock), CPU VRIN Loadline Calibration (GIGABYTE), CPU Vdroop Offset Control (MSI)

Позволяет скомпенсировать просадки напряжения питания на компонентах процессора, возникающие при увеличении нагрузки на него

При стандартных параметрах или при их незначительной оптимизации стоит устанавливать значения [Medium], [Standart] или [High] (если значения в процентах, то [+25%] или [+50%]), а при экстремальном разгоне есть смысл использовать и более агрессивные настройки − [Ultra High] и [Extreme] (если значения в процентах, то [+75%] или [+100%]). Однако стоит учитывать тот факт, что чем выше значение, тем большим будет нагрев силовых элементов модуля VRM и самого процессора. К тому же выбор неправильного параметра может, наоборот, привести к слишком завышенному напряжению на процессоре, что, опять же, негативным образом скажется на его температуре. Корректность и точность работы технологии Load Line Calibration также зависит и от уровня материнской платы.

PLL Selection (ASUS), Filter PLL Frequency (ASRock), CPU PLL Selection (GIGABYTE), CPU PCIE PLL (MSI)

Отвечает за выбор метода фильтрации сигнала тактового генератора опорной частоты BCLK

При поднятии опорной частоты BCLK рекомендуется выбирать метод [SB PLL]

Filter PLL (ASUS / MSI), Filter PLL Level (GIGABYTE)

Позволяет активировать дополнительные методы фильтрации сигнала тактового генератора опорной частоты BCLK

При сильном поднятии опорной частоты BCLK (свыше 170 МГц) следует устанавливать параметр [High BCLK], в противном случае − оставлять значение по умолчанию (

BCLK Amplitude (ASUS / MSI)

Позволяет задать амплитуду сигнала тактового генератора опорной частоты BCLK

Увеличение этого значения рекомендуется при сильном поднятии опорной частоты BCLK.

CPU Spread Spectrum (ASUS), Spread Spectrum (ASRock, MSI, GIGABYTE)

Изменяет форму сигнала на системной шине (BCLK), благодаря чему уменьшается уровень электромагнитного излучения и наводок от компонентов системы

При любой, даже незначительной оптимизации параметров системы рекомендуется отключать эту опцию (значение [Disabled]).

EPU Power Saving Mode (ASUS), Power Saving Mode (ASRock), CPU Internal VR Efficiency Management, Intel Turbo Boost Technology, Intel SpeedStep Technology, EIST Technology (ASUS / ASRock / GIGABYTE / MSI) и другие

Отвечают за активацию разнообразных энергосберегающих технологий, как всего процессора, так и его отдельных узлов

Для достижения максимальных результатов во время разгона комплектующих рекомендуется выключать все эти функции (значение [Disabled]).

CPU Integrated VR Current Limit (ASUS), Primary Plane Current Limit (ASRock), Core Current Limit (GIGABYTE), CPU Current Limit (MSI)

Позволяет установить максимальную силу тока, проходящего через встроенный в процессор регулятор питания

В зависимости от степени разгона, следует устанавливать более высокие значения, что отодвинет порог срабатывания «троттлинга» (пропуск тактов) при достижении максимальной величины тока, проходящего через встроенный регулятор питания.

Long Duration Package Power Limit (ASUS / ASRock / GIGABYTE / MSI)

Задает значение максимальной мощности, потребляемой процессором

В зависимости от степени разгона следует устанавливать более высокие значения, что отодвинет порог срабатывания «троттлинга» (пропуск тактов) при достижении максимальной мощности, потребляемой процессором. По умолчанию этот показатель равен TDP процессора.

Short Duration Package Power Limit (ASUS / ASRock / GIGABYTE / MSI)

Задает значение максимально возможного энергопотребления процессора при очень кратковременных нагрузках (не более 10 мс)

Следует устанавливать такое значение, которое не превышает показатель Long Duration Package Power Limit больше, чем на 25%.

CPU Current Capability (ASUS), Thermal Feedback (ASUS), CPU Integrated VR Fault Management (ASUS), CPU Over Voltage Protection (MSI), CPU Over Current Protection (MSI), CPU VRM Over Temperature Protection (MSI), CPU VRIN Current Protection (GIGABYTE), CPU VRIN Thermal Protection (GIGABYTE), CPU VRIN Protection (GIGABYTE) и другие

Расширяет диапазон разнообразных параметров процессора и регуляторов питания (например, силы тока, входного напряжения, допустимых рабочих температур и т.д.)

Данные опции фактически являются защитами от повреждения процессора и других компонентов системы из-за подачи высокого напряжения. Во время оверклокинга допустимые значения стоит увеличивать (либо вовсе отключать некоторые опции), чтобы избежать ситуации, когда материнская плата будет ограничивать возможности разгона.

Intel Adaptive Thermal Monitor (ASUS / ASRock / GIGABYTE / MSI)

Позволяет управлять механизмом защиты процессоров Intel от перегрева

Во время разгона процессора данную опцию лучше отключать (значение [Disabled]), а его нагрев мониторить вручную.

От теории к практике. Разгон процессоров, основанных на микроархитектуре Intel Haswell, на примере модели Intel Core i7-4770K

А теперь пришло время показать, как использовать полученные теоретические знания на практике. Для этого был выбран процессор Intel Core i7-4770K с разблокированным множителем. Остальная конфигурация тестового стенда приведена в таблице:

ASRock Fatal1ty Z97X Killer (версия BIOS 2.00)

Intel Core i7-4770K

SilverStone Heligon SST-HE01 (максимальная скорость вращения вентилятора)

2 x DDR3-2400 TwinMOS TwiSTER 9DHCGN4B-HAWP

AMD Radeon HD 6970

Seagate Barracuda 7200.12 ST3500418AS

Чтобы показать зависимость между параметрами системы во время разгона процессора, были проведены три серии тестов для разных значений опорной частоты процессорных ядер (100, 125 и 166 МГц). В каждом случае мы постепенно увеличивали их множитель и искали минимально возможные показатели напряжения входного питания (VRIN) и напряжения на процессорных ядрах (Vcore), при которых ПК еще сохранял стабильность своей работы (проверка осуществлялась путем прогона стресс-теста). Для комплексного анализа эффективности оптимизации параметров параллельно осуществлялась фиксация нагрева процессора (выбиралась температура самого горячего ядра) и уровень входного энергопотребления (всей конфигурации от розетки). Естественно, все показания снимались под максимальной нагрузкой на CPU.

Опорная частота процессорных ядер − 100 МГц

Частота процессора, МГц

Входное напряжение питания на процессоре, В

Напряжение питания на процессорных ядрах, В

Температура самого горячего ядра, °С

Энергопотребление всей системы, Вт