超頻記事 - Intel Xeon X5650 Uncore Lock 問題

       記得四年多前剛買了i7-930 + GA X58A-UD7 + G.Skill DDR3 1600 2Gx3時，不免俗的當然也是要來超頻一下，試試這個板子的用料是否撐得住，以及CPU的體質。猶記得當年這顆i7-930是輕輕鬆鬆就上4G，而這次在換上X5650時，卻遇到了瓶頸，而身為一個化學工程師，Debottleneck是常有的事(菸~)。

       首先，Uncore是什麼呢？可以看一下下面這張圖 (from Internet)

   
       可以看到CPU一般分為二個部份，一個是core，一個是Uncore，core就是我們一般說的雙核心、四核心、六核心之類，而Uncore呢？這邊引用一下維基百科的說明如下：

       「Uncore一詞，是英特爾用來描述微處理器中，功能上為非處理器核心（Core）所負擔，但是對處理器效能的發揮和維持有必不可少的作用的組成部分。處理器核心包含的處理器組件都涉及處理器指令的執行，包括算術邏輯單元（ALU）、浮點運算單元（FPU）、一級快取（L1 Cache）、二級快取（L2 Cache）。Uncore的功能包括QPI控制器、三級快取（L3 Cache）、窺探（記憶體一致性監測）管線（snoop agent pipeline）、記憶體控制器，以及Thunderbolt控制器。至於其餘的匯流排控制器，像是PCI-E、SPI等，則是屬於晶片組的一部分。」

       一般來說，Uncore Frequency = BCLK x Uncore Clock Ratio，

       (BCLK是Base Clock Rate，也就是下圖中的「匯流排速度」，一般統稱的「外頻」。而外頻x倍頻就是CPU的時脈頻率，也是一般所謂超頻在超的東西。如下圖中我的時脈(核心速度)就是200x18=3600MHz，和本篇文章的重點Uncore Frequency是不同的東西)

       而如果在BIOS裡面的Uncore Clock Ratio，即「Uncore倍頻」預設是"AUTO"的話，以我的主機板Gigabyte X58A-UD7來說，會是20倍，所以當我把BCLK拉高時，Uncore Frequency也會跟著變高，但是根據我所查到的Intel規範，Uncore Frequency有其規則如下：

Bloomfield架構的CPU之Uncore倍頻必須要等於記憶體倍頻的2倍或以上

Gulftown架構的CPU之Uncore倍頻則是至少要記憶體倍頻的1.5倍

       而Xeon X5650，是Westmere-EP，基本上可以和Gulftown歸在相似類型，所以必須至少是記憶體倍率的1.5倍：

       再看CPU-Z的記憶體頁面，可以看出我是跑DDR 1600，所以記憶體頻率是800，因此BCLK和記憶體頻率的比例就是200:800，即是2:8，所以我的Uncore倍頻就必須至少是 8x1.5=12，而Uncore Frequency = 200 x 12 = 2400。

       在CPU-Z裡面顯示的NB頻率，即是我所說的Uncore Frequency (據說大家都說NB頻率是錯的，但是CPU-Z好像一直都維持這個名稱)，而在我的圖中顯示的是3399.8即是3400，這是因為我為了要提高效能，所以將Uncore倍頻拉到了17，所以Uncore Frequency = 200x17=3400 MHz。

       這邊，就是本篇文章要敘述的重點了！Uncore倍頻！

       一開始，當我將BCLK拉到200時，就會開不了機，就算開機成功，可能常常會BSOD(Blue Screen of Death，即所謂的"藍天白雲")，甚至後來我必須把VTT加壓到1.46V(VTT預設1.2V，是負責控制Uncore部份)才能穩定跑完Hyper PI以及IntelBurnTest。

       但這是非常不合理的！我只是要從2.66G超頻到4G而已，就會開不了機，難道我CPU體質真這麼差？我還以為是我二組記憶體沒辦法同時和這顆cpu在高頻時相容，所以我拔掉其中一組，結果還是不行，真是奇了！

       後來我終於發現，這是因為我的Uncore倍頻沒辦法調整，所以不管我在BIOS裡面設幾倍，它就是鎖住在20倍，所以當我把BCLK拉到200時，Uncore Frequency會鎖定在4000MHz，而依我爬文的結果是，要將Uncore Frequency拉到這麼高的頻率， CPU、主機板、記憶體都要有一定程度的體質才可以，就算可以穩定跑，系統應該也會非常"火熱"。

       而我的CPU似乎是沒有辦法控制這麼高的頻率，所以必須要對VTT加壓很多才能進得了系統，因此我就只好向google大神求救了，終於讓我發現也有人有同樣的問題。原因是x5650這系列的CPU會和BIOS有關係，而這一層關係就影響了是否可以調整Uncore倍頻。

 OverClock.net Article Link

      這篇文章的第1515樓的作者也發現了這個問題，然後他一直去做研究，後來發現了是因為microcode revision的關係造成。

     「All 6-core Westmere-based CPUs have CPUID 206C2. Therefore a patch with the second microcode would be universal to every single processor that has CPUID 206C2. This is huge guys. I need more data from you. Please run AIDA64, go to Motherboard - CPUID and tell me what is your Microcode Update Revision. If it is 13, you shouldn't have the locked Uncore bug. If it is 0F, you most likely are affected by it. Confirm it with CPU-Z - Memory tab - NB Frequency (divide it by your current BCLK speed) or check the actual multiplier in CPU-Tweaker. If I dig further, I should be able to patch the microcode in the latest BIOS of your motherboard and give it to you for testing.
I'm getting closer, I need your help on this.

       重點就是所有Westmere-based的六核心CPU之CPUID都是206C2，然後他發現只要microcode是0F，那就會有Uncore鎖倍頻的問題，那如果是13，就沒有這問題，而後來作者亦發現，只要是13或是14就不會有鎖倍頻的問題，他同時也找到了一個程式，可以由主機板的BIOS檔查看CPUID及microcode，我這邊也附上這個程式以供使用。

點我下載

       執行程式後，把bios檔拉進去，再按enter就可以了，會出現如下圖的狀況

       這是我後來去找到的BIOS檔，X58A-UD7 Rev 1.0 F9D修改版，可以看到206C2多了一排，Rev是14，所以這個BIOS就可以改Uncore的倍頻，所以我當然就馬上來試刷主機板BIOS啦！刷完開機如下：

       當然如果你功力夠高能編輯BIOS的話，可以將這個Microcode加到你現在使用的BIOS檔裡面去，而我還沒讀夠書，只好找現成能用的了XD

       刷了這個BIOS之後，就如同本篇文章第一張圖，可以調整Uncore倍頻了，此時我才知道，其實這個CPU體質還算OK的，輕輕鬆鬆就上4G啦！當然，記憶體也是18GB全上囉！以下是測試結果：

測試環境：

CPU：Intel Xeon X5650 6C12T + Thermalright Archon
M B：Gigabyte X58A-UD7 Rev 1.0 F9d
RAM：G.Skill DDR3-1600 7-8-7-24 2Gx3
             G.Skill DDR3-1600 7-8-7-24 4Gx3
VGA：ASUS ATI 5970 + Arctic Cooling Xtreme 5970
SSD：Corsair Force 3 120G
PSU：Corsair HX1050W
Case：SilverStone FT02 Red Limited Edition


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首先超頻4G，Uncore Frequency 200x16=3200測試：
CPU Vcore：1.25V
VTT：1.24V (只比預設加了0.4V)
LLC設Level2
其它auto

Hyper PI 1M 十二執行緒過關 (點圖可以放大看原圖)


Hyper PI 32M極限挑戰過關 (點圖可以放大看原圖)


IntelBurnTest Standard過關 (點圖可以放大看原圖)


CPU Mark：617 (點圖可以放大看原圖)


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超頻4G，調整Uncore Frequency 200x17=3400
CPU Vcore：1.26V
VTT：1.28V
LLC設Level2
其它auto

Hyper PI 1M 十二執行緒過關 (點圖可以放大看原圖)


IntelBurnTest Standard過關 (點圖可以放大看原圖)


CPUMark：625


Passmark Performance Test：10538 (點圖可以放大看原圖)


       測試結果這狀態比i7-4770K還高，不過參考就好，新的i7製程比較好，較低溫又較省電，單核效能也比較高，新的指令集等等，所以實際要打還是會輸的~不過有這成績我已經很滿意了XD

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挑戰4.4G，Uncore Frequency 200x16=3200
CPU Vcore：1.36V
VTT：1.24V
LLC設Level2
其它auto

Hyper PI 1M 十二執行緒過關 (點圖可以放大看原圖)


CPU Mark：676 (點圖可以放大看原圖)


Passmark Performance Test：11626 (點圖可以放大看原圖)
 

心得：
       看來這顆U的體質還算OK，至少還上得了4.4G，不過一般使用應該是不需要這麼高，所以我只有跑4G，搭上Uncore Frequency 3400MHz，應該很夠用了。
       想想我也有四年多沒繼續研究CPU超頻了，這次換了CPU後，才又想到再來研究，結果就發現了這個Uncore鎖倍頻的問題，也好，我又多學了點東西，雖然這個對我的生活好像沒有什麼直接的幫助，不過興趣嘛，加上遇到問題不服輸想要解決的「堅持」，就又多了一篇網誌啦(菸~)。

參考文章：

1. PassMark - CPU Mark High End CPUs
2. [狂]X58/p55 BIOS內電壓諸元調整概說及時機
3. [滄者狂少,福虎賀歲]X58基本超頻200/2000概念與Hyper pi實作
4. [狂]玩i7嗎?你不曾注意過的致命元素,Uncore
5. [狂少牌解藥]BSOD?藍天白雲?你懂多少?
6. [狂-僅限滄者]10月份Overclocking Tools CD
7. [狂少]揭開記憶體各種參數應用的面紗;[part I]簡介及CMD
8. [狂少]揭開記憶體各種參數應用的面紗;[part II]RAM之四大金剛
9. X5650小鵰等級測試文
10. Core i7 920如何超頻4GHz以上？　完整步驟教學篇
11. 玩转超频不再难 教你认清BIOS电压配置
12. GIGABYTE Modified Bios
13. * The "Official" Gigabyte GA-X58A-UD3R/UD5/UD7/UD9 Owner's Club *
14. 風系列解析X58第十二部-GIGABYTE X58A-UD7新世代規格完整分析