Обновление микрокодов BIOS на материнской плате Intel DG965SS для поддержки Intel Xeon E5320. Альтернативный способ модификации AMI BIOS для поддержки процессоров в конструктиве LGA771 Надо ли обновлять микрокод процессора

Не для кого не секрет, что процессор представляет собой автомат с микропрограммным управлением. И любая его инструкция является совокупностью микрокоманд, прошитых в ПЗУ процессора при его изготовлении. Ошибки микрокода и схемные погрешности (errata), допущенные при проектировании, могут вызывать отклонения от спецификаций процессора и ошибкам в его работе. При выпуске процессора обычно публикуются его спецификация и список обнаруженных errata.

Все процессоры Intel с архитектурой P6, а к ним относятся семейства Pentium Pro, Pentium II & III, Celeron, Pentium II & III Xeon и Pentium II Overdrive, обладают таким замечательным свойством, как "reprogrammable microcode". В этих процессорах имеется возможность изменения микрокода, т.е. имеется возможность исправления ошибок в программно-схемотехнической реализации конкретных процессоров семейства P6 и некоторых встроенных ошибок практически на уровне "железа". Ошибки могут появляться на этапе проектирования процессоров, а исправляются они именно с помощью изменения микрокода. Каждое из подсемейств (PII, Celeron, PPro, Xeon) имеет спецификацию. При выпуске каждого нового степпинга процессора (внутри него все приборы являются идентичными в рамках технологических отклонений), Intel публикует для него обновление спецификации, где указываются обнаруженные и исправленные errata (отклонения от спецификации).

Ошибки эти могут, в принципе, осложнить жизнь программному обеспечению, которое работает на этих "дефектных" процессорах (и пользователю;-)) .

Конечно, все зависит от конкретных ошибок. Для избавления от подобных ужасов и требуется изменение микрокода процессора, в результате чего ошибка может быть полностью устранена или могут быть просто смягчены последствия от ее присутствия.

Кстати, поддержка биосами вновь вышедших процессоров определяется, в частности, и наличием соответствующей прошивки. Например, когда появился первый Celeron, именно отсутствие соответствующей версии микрокода не позволяло корректно запустить систему с этим процессором.

Сами обновления микрокода - это 2-хкилобайтные блоки данных, прошитые в системном BIOS. Такой блок есть для каждого степпинга процессора из семейства P6. Intel поставляет свежие версии микрокода ведущим производителям BIOS. База данных с обновлениями пополняется и изменяется при появлении новых моделей и версий микрокода. Intel рекомендует выполнять обновление версий микрокода с помощью своей утилиты при установке нового процессора на материнскую плату или перепрограммирования флэш-памяти, чтобы быть уверенным, что в BIOS содержится самая свежая версия микрокода. Эта программа определяет используемый процессор (с помощью CPUID) и ищет соответствующее ему обновление в своей базе. Если найдена свежая версия микрокода, утилита локально перепрошивает код в BIOS, не затрагивая остальные участки. Т.о. отпадает необходимость перепрограммирования всего флэша для поддержки нового ЦПУ, как это было ранее. Обновление базы данных Intel периодически выкладывает на своем сайте.

Последняяи из доступных нам баз имеет ревизию 5.01 и содержит следующие версии микрокода:

Processor	Processor Stepping	Microcode Update Rev
Pentium III Processor	0x672	0x04
Pentium III Processor	0x673	0x02
Pentium III Xeon Processor	0x672	0x21
Pentium III Xeon Processor	0x673	0x22
Pentium II Processor	0x633	0x34
Pentium II Processor	0x634	0x35
Pentium II Processor	0x650	0x32
Pentium II Processor	0x651	0x30
Pentium II Processor	0x652	0x14
Pentium II Processor	0x653	0x01
Pentium II Xeon Processor	0x652	0x29
Pentium II Xeon Processor	0x653	0x04
Intel Celeron Processor	0x650	0x32
Intel Celeron Processor	0x651	0x30
Intel Celeron Processor	0x660	0x09
Intel Celeron Processor	0x665	0x02
Pentium II OverDrive Processor	x1632	0x02
Pentium Pro Processor	0x612	0xC6
Pentium Pro Processor	0x616	0xC6
Pentium Pro Processor	0x617	0xC6
Pentium Pro Processor	0x619	0xD2

Загрузить последнюю версию утилиты, исправляющую микрокод можно прямо отсюда: pupdt501.exe (115 Kb)

Старую базу (PEP15.PDB) можно загрузить отсюда: pupdt461.exe (111 Кб)

После окончания работы утилиты, необходимо выключить питание компьютера. Загрузка обновления в процессор происходит во время выполнения POST при каждом запуске системы. Естественно для работы утилиты необходимо разрешить перезапись флэш-памяти перемычкой или в BIOS Setup. Программа должна запускаться из-под "голого" ДОСа.

Однако для такого идеального варианта необходима поддержка BIOS"ом специального API обновления микрокода процессора, позволяющего утилите обновления с помощью BIOS загрузить новый микрокод. Если используемая версия системного BIOS не поддерживает API, пользователю ничего не остается, кроме как добыть новую версию у производителя материнской платы. Однако бывает, что найти её не так уж просто, если не невозможно. Зачастую, после прекращения производства какой-либо модели системной платы, производитель перестает выпускать и обновления биосов для нее, но при этом новые процессоры могут появиться в продаже, а у пользователя может возникнуть желание установить в свою систему новый CPU.

В данном случае, утилита, тем не менее, может загрузить исправления технических погрешностей непосредственно в процессор. В этом случае утилита вызывает загрузку операционной системы сразу после обновления микрокода. Однако обновление микрокода будет потеряно при мягкой или жесткой перезагрузке системы.

Возникает вопрос, а чем чревато самостоятельное обновление прошивки? Ну, во-первых, сначала нужно удостовериться, что вам это действительно необходимо. Если версия прошивки старая, а новых версий BIOS производитель системной платы не предлагает, но, главное, вы столкнулись с нестабильной работой какого-то приложения, и рассчитываете, что изменение микрокода процессора вам поможет. Только в этом случае имеет смысл самостоятельно изменить прошивку. А насчет того, чем это чревато - по-моему, ничем опасным. Во-первых, не стоит забывать, что загрузка обновления микрокода в процессор применяется во всех BIOS на платах для P6 и уже давно (многие видели в Setup загадочную опцию Microcode Update: Enable/Disable). И ничего! Все работает.

Это еще раз подчеркивает необходимость его использования. Кто знает, как бы обстояло дело без этого обновления! Отличие лишь в том, что раньше микрокод обновлялся с установкой новой версии флэша, а теперь можно перепрограммировать не все содержимое BIOS, а лишь ограниченный кусок.

Мой личный опыт работы с этой программой пока был ограничен 7 случаями, из которых удалось обновить микрокод только на одной системной плате (Abit LX6 c PII 233). В остальных случаях BIOS уже содержал обновленные версии микрокода. Также не удалось встретить BIOS, не поддерживающий обновление микрокода.

Что касается аналогичной возможности обновления микрокода в процессорах других производителей (AMD, Cyrix), то никакой информации по этому вопросу мне найти не удалось. Но я почти уверен, что в этих CPU имеется аналогичная возможность изменения микрокода.

Modern processors are complex devices that can have bugs. Furthermore, instead of executing x86 instructions directly, modern x86 processors contain internal code that implements support for the x86 instruction set. The internal code is called microcode. Microcode can be updated to fix or mitigate CPU bugs.

Some CPU bugs can make Firefox crash. For example, Firefox 57 and later is known to occasionally crash on Broadwell-U CPUs with old microcode in a manner not seen with newer Broadwell-U microcode versions.

Microcode updates can be loaded onto the CPU by firmware (usually called BIOS even on computers that technically have UEFI firmware instead of old-style BIOS) or by the operating system. Microcode updates do not persist across reboot, so in the case of a dual-boot system, if the microcode update isn"t delivered via BIOS, both operating systems have to provide the update.

On Mac, to have an up-to-date system, apply all OS X system updates and Apple firmware updates offered in the Updates pane of the App Store app.

To allow Windows to load updated microcode onto the CPU, make sure Windows Update is enabled and set to install updates.

To see the processor microarchitecture and which microcode revision is in use, run the command reg query HKEY_LOCAL_MACHINE\HARDWARE\DESCRIPTION\System\CentralProcessor\0 in the Windows command prompt. (You can open the command prompt by pressing Windows + R , typing cmd and pressing Return .) The line labeled "VendorIdentifier" shows the CPU vendor (GenuineIntel for Intel or AuthenticAMD for AMD). The line labeled "Identifier" gives the microarchitecture as three numbers: "Family", "Model" and "Stepping". These are relevant in identifying if a particular CPU bug may be relevant to the CPU in your computer. The line labeled "Update Revision" shows the current microcode revision (for the particular microarchitecture) with zeros on both sides. For example, Update Revision REG_BINARY 000000001E000000 means that the revision is 1E (hexadecimal). The line labeled "Previous Update Revision" shows the microcode revision loaded from BIOS.

If the vendor is GenuineIntel, family is 6, model is 61 and stepping is 4, to avoid crashes with Firefox 57 or later, the microcode revision needs to be 1A or higher.

Whether microcode updates are in use by default depends on the Linux distribution and can differ for Intel and AMD CPUs.

• On Debian-based distributions, including Ubuntu, microcode updates for Intel processors are provided by the intel-microcode package and microcode updates for AMD processors are provided by the amd64-microcode package.
• On Arch, AMD microcode updates are installed by default, but Intel microcode updates require special steps .
• On Fedora, microcode updates are installed by default.

To see the processor microarchitecture and which microcode revision is in use, run the command less /proc/cpuinfo in terminal. The line labeled "vendor_id" shows the CPU vendor (GenuineIntel for Intel or AuthenticAMD for AMD). The microarchitecture is given as three numbers on lines labeled "cpu family", "model" and "stepping". These are relevant in identifying if a particular CPU bug may be relevant to the CPU in your computer. The line labeled "microcode" shows the microcode revision number (for the particular microarchitecture) in hexadecimal.

Если чипсет и материнская плата LGA 775 теоретически могут поддерживать XEON 771, но родной BIOS не поддерживает его, а модифицированного нет — то можно модифицировать BIOS самостоятельно.

ВАЖНО

1. Все изменения в прошивке BIOS (.ROM файл обычно) Вы делаете на свой страх и риск. При ошибке из материнской платы получается гарантированный «кирпич»
2. Размер файла оригинальной прошивки и измененного варианта должны совпадать до байта.
3. Прошивка измененного файла BIOS обратно в микросхему выполняется только с помощью фирменной утилиты от разработчика материнской платы (необходимо скачать с сайта производителя).
4. В топовых материнских платах в самом BIOS есть встроенный модуль обновления прошивки (например, EZ Flash 2 utility для ASUS P5Q в разделе Tools) — самый лучший вариант.

Как лучше сделать:
1. Все-таки поискать в интернете готовый вариант с поддержкой XEON?
2. Скачать с официального сайта последнюю версию прошивки и добавить микрокоды?

Как видится — второй вариант безопаснее, Вы в любом случае скачиваете оригинальную прошивку с сайта производителя материнской платы, т.е. гарантируется последняя версия и отсутствие ошибок (точнее исправление всех найденных ранее ошибок). При скачивании готового варианта со сторонних ресурсов (по вполне очевидным причинам на оригинальном сайте его не будет) — Вы можете получить кривую версию и убить BIOS.

Предварительно можно оценить наличие микрокодов XEON в прошивке BIOS.

— получаем текущий образ AMI BIOS через Universal BIOS Backup ToolKit 2.0
— смотрим содержимое полученного ROM-файла через AMIBCP V 3.37

Вариант для BIOS AMI (American Megatrends Inc).

1. Скачиваем самую последнюю версию BIOS с сайта производителя вашей материнской платы

3. Скачиваем микрокоды для процессоров XEON 771: lga771_microcodes

4. Узнаем CPUID вашего процессора с помощью AIDA64 или аналогичной программы (он выглядит как cpu0001067Ah). Если BIOS будет зашиваться до установки процессора, то пропускаем этот пункт.

5. Распаковываем архивы MMTool и lga771_microcodes и оставляем из файлов с расширением .bin только те файлы, начало которых совпадает с CPUID вашего компьютера (например, cpu0001067a_plat00000044_ver00000a0b_date20100928.bin )

Если не знаем какой код, то зашиваем все.

A. Запускаем MMTool . Жмем кнопку (1) Load ROM и загружаем в программу последний BIOS для вашей матплаты. Если у вас самый новый BIOS, то можно так же слить утилитой бекап BIOS с ПК и править его.

B. Переходим на вкладку (2) CPU Patch , затем кнопкой (3) Browse , откройте файл .bin соответствующий вашему CPUID.

C. В опциях оставьте значение по умолчанию «Insert a Patch data» и нажмите кнопку (4) Apply .

После обновления модифицированным биосом необходимо сделать сброс настроек через кнопку сброса или перемычки, если матплата поддерживает такой сброс, или же вытаскиванием на пару минут батарейки BIOS. Далее процессор уже корректно воспринимается компьютером и работает как надо.

Basic Input Output System - базовая система ввода-вывода, сокращенно BIOS. Маленькая микросхема на материнской плате, которая первой получает управление при включении ПК. Обеспечиваются: базовые настройки ПК проверка компонентов ПК при старте...

Приобретённый на Алиэкспрессе в материнскую плату Intel DG965SS (с разъёмом LGA775). Можно конечно и самому переделать LGA771 в LGA775, но при цене в $6,5 долларов за процессор гораздо проще взять его и китайцев.

При использовании Intel Xeon 5320 операционная система Windows 10 заработала только при выключении в БИОСе режима "Core multiplexing" (в отличии от прекрасно работающей Ubuntu 17.10). При этом процессор работал только в однопоточном режиме, так что, согласно тесту CPU-Z, производительность в многопоточном режиме оказалась в 2 раза ниже, чем у Intel Core 2 duo E6300, на замену которому и покупался Xeon.

Оказалось, что микрокоды процессора должны быть обновлены. Можно сделать это и в программном режиме, причём в Ubuntu операция на голову проще, чем в Windows 10. Да и в последней нужно позаботиться о том, чтобы микрокоды обновлялись при каждой загрузке. Также есть возможность обновить микрокоды и в БИОСе, по крайней мере в некоторых BIOS от AWARD, AMI, Phoenix, особенно в версиях до UEFI.

Инструкций для материнских плат Intel намного меньше. И не удивительно. С Intel DG965SS пришлось очень прилично повозиться.

Перед обновлением микрокодов нужно установить процессор, поддержку которого мы хотим обеспечить. Если потребуется установить другой процессор, то процедуру придётся повторить.

Некоторые инструкции предлагают создать загрузочную дискету, т.к. не все компьютеры позволяют загружаться в флешки. Я сделал загрузочную флешку с FreeDOS при помощи бесплатного приложения с открытым исходным кодом Rufus (для этого нужно отметить галочкой "Create a bootable disk using" и выбрать из списка пункт "FreeDOS").

Представляю донора BioStar A740G M2L+ (AMD 740G / SB710) и реципиента BioStar A740G M2+ (AMD 740G / SB700). Мат.плата, что с литерой «L», более свежая и поддерживает процессоры AM3 официально, в отличие от другой, что ограничена лишь поддержкой процессоров AM2+. Напрашиваются на сравнительный анализ БИОСы их.
С оф. сайта загружаем лишь последнее обновление прошивки БИОСа для каждой их этих мат.плат:
- для A740G M2+ последняя бэта A74GM916.BSS за сентябрь 2009г.
- для A740G M2L+ - файл 74GCU511.BSS - за май 2010г.

Далее вооружаемся утилитой MMTOOL (я использовал версии 3.22, 3.23 и 3.26 - различий в работе не обнаружил) . Для работы с MMTOOL расширения файлов прошивок БИОС необходимо переименовывать на *.rom.

Теперь запускаем две MMTOOL и в них подгружаем файлы прошивок от двух мат. плат. Обращаем внимание на разные размеры в столбце «Source size» (да и в «Size in Rom» тоже разумеется) модуля 11 «P6 Micro Code» в каждой из прошивок.

Переходим в раздел CPU PATCH для детального сравнения:

Файл донора 74GCU511.rom - cpu_list содержит 14 строк с поддержкой CPURev.ID + 1 пустая (рис.1).

Бэта-версия реципиента A74GM916.rom - cpu_list содержит 13 строк с поддержкой CPURev.ID + 1 пустая (рис.2).

После анализа списков этих двух БИОСов становится очевидно, что для более новой мат.платы разработчики использовали более свежие патчи для процессоров AMD, где подправлен микрокод двух строк с CPURev.ID 1043 и 1062 (датируются 2009/07/31) и одна строка с CPURev.ID 10A0 добавлена (датируется 2010/02/17).

Способ №1 - модификация отличительных строк.

Производится извлечение этих трёх отличительных строк из донора 74GCU511.rom - действия «Extract a Patch Data» + «Apply» + 1 последнюю пустую строку и сохранение их в отдельные файлы.

Предварительно в в разделе CPU PATCH файла реципиента A74GM916.rom удаляются две строк с номерами CPURev.ID 1043 и 1062 (чей микрокод более старый чем мы будем далее вставлять) и последняя пустая строка - действия «Delete a Patch Data» + «Apply» (рис.3).

После этого поочерёдно вставляется более новый микрокод из четырёх уже ранее полученных файликов-патчей для CPURev.ID 1043, 1062, 10A0 и пустая строка (рис.4).

Обращаем внимание на размеры («Source size» и «Size in Rom») модуля 11 «P6 Micro Code» до и после применения данных изменений в файле реципиента.
После применения эти размеры у реципиента (рис.6) станут идентичны размерам такого же модуля в файле-доноре 74GCU511.rom (рис.5).
Стоит заметить, что несложно понять, как формируется размер модуля (каждая строка, что в разделе CPU PATCH, занимает по 2048 байт).

Сохранять изменения лучше под новым именем файла.
Далее этот файл проверяется, чтобы по новой без ошибок открывался MMTOOL.

Способ №2 - модификация заменой модуля целиком.

Собственно именно он и описан на просторах интернета (например частично ).

В MMTOOL подкружаем файл донора 74GCU511.rom, переходим во вкладку «Extract» и ищем строку «P6 Micro Code». Затем выделяем её, в поле «module file» задаем ему имя ncpucode.bin и выполняем Extract module «in uncompressed form».

Теперь в MMTOOL подгружаем файл реципиента A74GM916.rom, переходим во вкладку «Replace» и снова ищем строку «P6 Micro Code». Выделяем её, ждём Browse и выбираем наш донорский модуль ncpucode.bin. Жмём Replase и далее соглашаемся на замену данного модуля.

Снова обращаем внимание на размеры («Source size» и «Size in Rom») модуля 11 «P6 Micro Code» до и после замены данного модуля в файле реципиента.
После применения эти размеры у реципиента (рис.7) станут идентичны размерам такого же модуля в файле-доноре 74GCU511.rom (рис.5).

Если сравнить результаты обоих способов (рис.6 и рис.7), то заметна разница в 10байт в адресе RomLoc модуля «User Defined or Reserved», следующего за обновляемым модулем «P6 Micro Code» - возможно, это особенности работы MMTOOL...

Заключение и послесловие.

Таким вот образом из разных прошивок БИОС различных мат. плат на сокете АМ2+ (и даже АМ3 для сравнения) можно найти самые свежие микрокоды для каждого типа CPURev.ID, как в Award так и AMI биосах, затем скомбинировать в единый ncpucode.bin.
В последтсвии он получился у меня размером 32768 байт из 16 строк (микрокодов) с самыми свежими датами из числа изученных прошивок различных БИОСов: с 15ю различными типами ревизий процессоров для сокета АМ2+ (040A, 0413, 0414, 041B, 0433, 0680, 0C1B, 1000, 1020, 1022, 1040, 1041, 1043, 1062, 10A0) и 16-ой строкой для RevID 0000 (видимо некий универсальный микрокод для ревизий процессоров, не описанных в других строках - имхо, например будущих).

При комбинировании собственного ncpucode.bin импортированием необходимых патчей(микрокодов) для каждой необходимой ревизии процессоров в качестве лабораторного можно использовать абсолютно любую прошивку AMI биос с модулем «P6 Micro Code».

Однако при сохранении файла прошивки была замечена неприятная особенность MMTOOL - утилита почему-то прибавляла 8 нулевых байт в конец модуля «P6 Micro Code» - он получался размером 32776 байт. При извлечении тем же MMTOOL из лабораторной прошивки файл ncpucode.bin также становился на выходе размером 32776 байт.
Можно сие отредактировать простыми доступными всем редакторами. Но я также (случайно) обнаружил альтернативный способ: при извлечении универсальной утилитой BIOS_EXT.EXE всех модулей из лабораторной прошивки файл ncpucode.bin уже получался правильного размера 32768 байт - утилита BIOS_EXT.EXE сама правильно определила конец модуля «P6 Micro Code» при сохранении его в файл.