I2Cのブロックリード(CUSL2の場合)

使い方
　先にツールの使い方を記す。理論は後ほど。
　FSBCALC
　FSBCHG
再配布禁止ということにしている。

Windows95/98/MEの場合

1.BIOSでの基本設定
　まずはCUSL2のジャンパでジャンパフリー設定にしておく。
　CUSL2のBIOSでFSBとメモリの比率を決定する。実クロックは適当でいい。
　そしてWindowsを立ち上げる。

2.FSBCALCにて設定値を算出する。

　　FSBCALC FSB TYPE
　　FSBCALC CPU TYPE MUL

　FSBまたはCPUクロックで出したい値を指定することで、２つの設定値が表示される。指定したFSBまたはCPUクロック付近のものが複数表示される。
　TYPEにはFSB:MEMのクロックレシオを指定する。66:100の時には0、100:100では1、133:133では2、133:100では3である。だが、今の設定から変えることはできない。
　MULにはCPUの倍率を指定する。6とか10.5とか。
　ちなみにこれは計算のみを行うものであり、実際の設定値を読み出したりはしていない。

　例えばFSB:MEM=100:100でFSB=130MHzの設定は次のように指定すれば算出される。

FSBCALC 130 1
```
(100:100) 486 025 261.969666 130.984833 130.984833 43.661611 （間は省略） 446 023 260.018158 130.009079 130.009079 43.336360
```
ここで最初の2つが3.で指定する値である。またその後の数値はVCO値、FSB、MEM、PCIの値である。

　またFSB:MEM=100:100で4.5倍CPUで600MHzで動かす設定は次のように指定する。

FSBCALC 600 1 4.5
```
(100:100) 477 024 267.089142 133.544571 133.544571 44.514857 600.950569 （間は省略） 439 022 266.676117 133.338058 133.338058 44.446019 600.021263
```
最後にCPUのクロックが出る以外は上と同じ。

3.FSBCHGで設定する。

FSBCHG VCO REF [SET]
VCOとREFは2.で求めた2つの値である。

　例えば2.で出したFSB=130MHz設定にするときは次のような指定になる。

FSBCHG 486 25 SET

　読み出したレジスタと設定したレジスタと計算上のCPU,FSB,MEM,AGP,PCIのクロックが表示される。SETを付けないと計算のみ行い、SETを付けると設定を行なう。

WindowsNT/2000の場合
　Windows起動後、GIVEIO.SYSをLOADDRV.EXEを使って導入しておき、起動する必要がある。

　GIVEIO.SYS は DIRECTIO.ZIP 内に、LOADDRV.EXE は MAY95.ZIP 内の TOMLINSN.ZIP 内に入っている。DIRECTIO.ZIPとMAY95.ZIPは検索すればすぐに見つかると思う。
　GIVEIO.SYSはSYSTEM32\drivers下に置き、LOADDRV.EXEを実行する。パスをC:\WINNT\SYSTEM32\DRIVERS\GIVEIO.SYSに変え、Installを押す。ついでにStartも押す。それぞれsuccessfulと出ればOK。
ここまでが導入。

　ただ、LOADDRV.EXEで設定しただけでは起動時にはGIVEIO.SYSが起動されない。この対策としては、次の３種類がある。
・コマンドプロンプトでNET START GIVEIOを実行する。
・デバイスマネージャで表示メニュー内の非表示のデバイスの表示をチェックして出てくるプラグアンドプレイではないドライバにあるgiveioのプロパティのドライバタブで、開始を押す。
・同じくドライバタブでスタートアップを自動にして再起動する。（これを行うと再起動しても自動的にGIVEIOが動く）

ちなみにGIVEIO.SYSを起動していない状態でFSBCHGを実行するとアプリケーションエラーになる。

その後Windows95/98/MEと同様に、上記1.から3.を実行する。

解説

序章
　ICSのページにCUSL2で使われているクロックジェネレータ94201のデータシートが出ている。これによればXXX/YYY*14.318MHzといった形でクロックが作り出せることになっている。これで今まではBIOS上でFSB1～2MHz単位にしか変更できなかったものが、SMバスをいじることによってWindows上から自由なクロックで動かせる！電圧が足りなくてBIOSを超えられなかったものが、起動後にクロックを上げられる！BIOSで設定できない範囲（133:133で　166Overとか）の設定ができる！と思いきや、そう簡単ではない。

Windows2000
　まず、私は普段Windows2000を使っているのだが、TOTALIO.SYSを入れてもI/Oポートをたたくところでアプリケーションエラーになってしまう。ここはあまり悩まずにWindows98をインストールしてそちらで実験を続けることにした。

ASUS ASIC
　続いてASUSチップが邪魔をしている。普通にICH2のSMバスコントローラをいじっただけで触れるものは環境センサまわりのみ。何かネタはないものかと探してみると、ASUSチップものでもSPDを見られるツール（ここのSPDch）を発見、これを調べる。どうやらCUSL2ではI/Oアドレス2E,2Fをいじることによって、4つあるバスを切り替えられるようだ。ちなみにASUSでもボードの種類によって切り替え方法が違っている。（この人はBIOSを見たらしい）CUSL2における切り替え方法は次のよう。私には意味がわからない。
```
out 2E,87 out 2E,87 out 2E,7  	論理デバイス番号を out 2F,8  	８にする。
out 2E,F1 	インデックスF1の in 2F 		レジスタを読んで、 out 2E,F1 	ビット3,4でバスを指定して、 out 2F,xx 	書き戻す。
```
でやってみる。ざっと見るとASUSのSMBus切り替えで0は環境センサ、1はクロック、2はSPD、3には何もない？らしい。
※実際には0では2d,48,49が、1では69が、2では50が反応していた。
　それでもクロックのデータは読めない。１バイト読みだとデータサイズ（と思われる）のデータだけが読める。データシートにある通りにブロックモードでやればいいのだが、変なステータスが返ってきていて、PIIX4などとはなにかが違う。

ICH2
　よくよくICH2のデータシートをにらむと、ブロックモード時のアクセス方法がPIIX4とは違っていた（ICHから変わっている）。ブロックモードに関係するレジスタをあげて適当に訳を付けると、

Offset 0 - bit 7(R/WC) Byte Done Status	BlockReadで１バイト受信したときにセットされる。BlockWriteで１バイト転送が終わったときにセットされる。最後の転送が終わったときにもセットされる。１を書くことでクリア。
Offset 2 - bit 5(W) LAST BYTE	BlockReadでこれ以上データを読み込まないときにセットする。
Offset 2 - bit 4:2(R/W) SMBus Command	101:Block このコマンドはSlaveアドレス、コマンド、DATA0、ブロックデータバイトレジスタを使う。BlockWriteにはカウントをDATA0に入れ、BlockReadにはカウントがDATA0に出る。BlockWriteではSRAMアレイの最初のnバイトが書かれる。BlockReadではデータはBlockDataByteに出る。
Offset 7 Block Data Byte Register	BlockWriteでは最初のバイトを書いておく。アドレス、コマンド、バイトカウント送信後、ここのデータが送られる。送信後ByteDoneStatus(0-7)が立つ。更にデータを送るなら、次のバイトをここに書き、ByteDoneStatusをクリアする。BlockReadではバイトカウントを読んで、最初のバイトをここにセットしてSMI#か割り込みを発生させる。この割り込みハンドラでデータを読み、ByteDoneStatusをクリアする。

まとめると、ブロックリードでは

0xE804にデバイスの番号を２倍＋１を書く。（クロックジェネレータの場合は0xd3） 0xE803にダミーデータを書く。 0xE802に0x54を書く。 0xE800のビット7がセットされるまで待つ。
0xE805にデータのサイズが出ている。 0xE807を読むとデータが出ている。読んだ後、0xE800に0x80を書いてクリアする。これをサイズ分繰り返す。

ブロックライトではアドレスが0xd2で、１バイト目をセットしてから0xE802に0x54を書く。以下0xE807の制御はリードと同様となる。

※PIIX4ではとても簡単にしか書いていなかったのだが、ICH/ICH2では比較的細かく書かれている。よくはわからないが、PIIX4ではコマンドを出すと全てチップセット内で処理した後でデータをのんびり読んでいけばよかったのが、ICH/2ではリアルタイムに読むように変更されたようだ。読むのが間に合わなかったときにはWaitが勝手に入れられてしまうもよう。
※CUSL2ではSMBusをアクセスするI/OアドレスはE8xxになっている。

ICS94201の制御。
(1)ブロックリードをしたときに6バイトしか読めない。これは6バイト目にサイズを書くことでそれ以降の詳細設定レジスタをアクセスできるようになる。らしい。CUSL2ではジャンパ設定にしているとこうなるが、どうもうまくいっていない。CUSL2でジャンパフリーモードにするとBIOSがレジスタ数24に設定して使っている。実際にはレジスタは25個ある。

(2)ハードワイヤードモードとレジスタ設定モードは0バイト目のビット3で指定する。レジスタモード時の値は0バイト目のビット7-4,2で指定する。※ここで指定できるのはCUSL2のジャンパモードでできるものと同じ。

(3)詳細設定のクロックはバイト14,15で指定する。VCOdv(9ビット)、REFdv(7ビット)を使い、14.31818MHz*(VCOdv+8)/(REFdv+2)をVCOとして、VCO/6,VCO/2,VCO/3がFSBとなる。FSB:MEMが66:100の時にはVCO/6、100:100の時にはVCO/2、133:133または133:100の時にはVCO/3となる。

(4)バイト8ビット7を１にすることで(3)の設定が有効になる。

(5)16,17,18,19バイトをいじると分周率やスプレッドスペクトラムの割合を自由に変えられそうだが、詳細はデータシートにも出ていない。データシート上ではレジスタ設定モードで変更後、読み出した値をそのまま書いてそのままの分周率で使え、となっている。CUSL2ではクロックによってこの値を微妙に変えているのがちょっと不思議。研究するとVCO:FSB:PCIの比がもっと自由になるのかもしれない。

　いざやってみるとあっさりとPLLのデータ読み出し、書き込みができ、FSBの変更にも成功。できてみるとあっけない。

サンプル１
これを元にプログラムを作る。単純なコンソールアプリ。
I2CRWA1
やはり再配布禁止である。
使い方は前に作ったI2CRWと同じ。
これだけではFSBを変更するのは難しい。やり方としては

(1)読む
```
i2crwa1 rk 69 00 DVA = 69  Reg = 00  SIZE = 18 0000 : A2 BF FF FF FB EF 18 FF 82 02 00 01 00 00 9A C1 0010 : 1A EC 09 00 BA 00 90 07
```
データ24バイトが読める。内容はデータシート参照。詳細設定のFSBは9A C1の部分で指定しており、VCOdv=c1*2+1=387、REFdv=1a=26、VCO=(387+8)/(26+2)=201.98861MHzで、100:100の時のFSBはVCO/2のため、FSB=100.994305MHzである。これはCUSL2のBIOS1005.03で100:100、FSB100にしたときのものである。WCPUIDなどで観測されるとおり、1MHz程高くなっている。（CUSL2のBIOS上で、なぜわざわざ正確でないのかは不明。ベンチ対策？）

(2)書く
上のデータを元に、FSBを125MHzにしてみる。変えるのは14,15バイト目のみ。DF*2+0=446、18=24、(114+8)/(24+2)=250.0174507、250/2=125で、18 DFを入れる。（この設定値はBIOSで125MHzを指定したときのもの。）
```
i2crwa1 wk 69 00 18 a2 bf ff ff fb ef 18 ff 82 02 00 01 00 00 18 df 1a ec 09 00 ba 00 90 07 DVA = 69  Reg = 00  SIZE = 18 0000 : A2 BF FF FF FB EF 18 FF 82 02 00 01 00 00 18 DF
0010 : 1A EC 09 00 BA 00 90 07 
```

サンプル２
これでは設定が大変なのでもうちょっとましなプログラムを作る。これまた単純なコンソールアプリ。
FSBCHG VCO REF [SET]
これでVCOとREFを指定する。分周率は変更しない。読み出したレジスタと設定したレジスタと計算上のCPU,FSB,MEM,AGP,PCIのクロックを表示している。SETを付けないと計算のみ行い、SETを付けると設定を行なう。
ちなみにレジスタ設定モードではVCOは313-518、REFは9-37の範囲で設定される。この程度で使うのが安全だと思う。ビット数からVCOdvは8-519、REFdvは2-129までである。
繰り返すと、
66:100のとき、FSB=(VCO+8)/(REF+2)/6
100:100のとき、FSB=(VCO+8)/(REF+2)/2
133:133のとき、FSB=(VCO+8)/(REF+2)/3
133:100のとき、FSB=(VCO+8)/(REF+2)/3
である。

FSBCHG
やはり再配布禁止である。

サンプル３
　またこの２値（VCOとREF）を算出するプログラムを作る。
FSBCALC FSB TYPE
FSBCALC CPU TYPE MUL
　FSBまたはCPUクロックのためのVCOとREFの例を力技でいくつか挙げる。
TYPEには66:100のときには0、100:100では1、133:133は2、133:100は3を書き、MULにはCPUの倍率を書く。

　例えば4.5倍CPU（66*4.5のCeleron300Aなど）で100:100の600MHzで動かすものを求めるには、
FSBCALC 600 1 4.5
とする。結果は次のように出る。（FSBまたはCPUのクロックが+1MHzまでのものを出している。）
```
(100:100) 477 024 267.089142 133.544571 133.544571 44.514857 600.950569 421 021 267.065186 133.532593 133.532593 44.510864 600.896667 365 018 267.034058 133.517029 133.517029 44.505676 600.826630
309 015 266.991943 133.495972 133.495972 44.498657 600.731873 253 012 266.931793 133.465897 133.465897 44.488632 600.596535 458 023 266.890869 133.445435 133.445435 44.481812 600.504456 197 009 266.838806 133.419403 133.419403 44.473134 600.387314
402 020 266.838806 133.419403 133.419403 44.473134 600.387314 346 017 266.770294 133.385147 133.385147 44.461716 600.233162 495 025 266.742401 133.371201 133.371201 44.457067 600.170403 141 006 266.676117 133.338058 133.338058 44.446019 600.021263
290 014 266.676117 133.338058 133.338058 44.446019 600.021263 439 022 266.676117 133.338058 133.338058 44.446019 600.021263 
```
こんな結果が得られる。VCOの設定値、REFの設定値、VCOクロック、FSBクロック、MEMクロック、PCIクロック、CPUクロックの順に出ている。

これを元に
FSBCHG 439 22 SET
とすると（既に100:100であったときには）FSBが133.338058MHzに設定される。

また100:100のFSB130MHzの設定値を求めるには、
FSBCALC 130 1
で、
```
(100:100) 486 025 261.969666 130.984833 130.984833 43.661611 303 015 261.938477 130.969238 130.969238 43.656413 431 022 261.903381 130.951691 130.951691 43.650564
（間の50個省略） 319 016 260.113617 130.056808 130.056808 43.352269 428 022 260.113617 130.056808 130.056808 43.352269 446 023 260.018158 130.009079 130.009079 43.336360
```
と56通りの設定を示してくれる。VCOの設定値、REFの設定値、VCOクロック、FSBクロック、MEMクロック、PCIクロックの順に出ている。

　ちなみにVCOは150～500の間で使え、ということになっている。従って133:100でFSB 200MHzとかにすると、VCOクロックは600MHzになってまずいのだが、CUSL2のBIOSではこの設定もありになっている。

FSBCALC やはり再配布禁止である。

ソース
　ブロックリード部分。

	_outp( SMBAdd+4, ( dva<<1) + 1); 	_outp( SMBAdd+3, Regadd); 	_outp( SMBAdd+2, 0x54); 	while( 1)
	{ 		tmp = _inp( SMBAdd); 		if( tmp & 0x86) 			break;
	} 	if( tmp & 0x06) 		goto next; 	size = _inp( SMBAdd+5);
	for( i=0;i<size;i++){ 		while( (tmp & 0x86) == 0){ 			tmp = _inp( SMBAdd); 		}
		if( tmp & 0x06){ 			break; 		} 		data[ i] = _inp( SMBAdd+7);
		_outp( SMBAdd, 0x80); 		tmp=0; 	} 	_outp( SMBAdd+2, 0x20);

　ブロックライト部分。

	_outp( SMBAdd+4, ( dva<<1)); 	_outp( SMBAdd+3, Regadd); 	_outp( SMBAdd+5, count); 	_outp( SMBAdd+7, data[0]);
	_outp( SMBAdd+2, 0x54); 	while( 1) 	{ 		tmp = _inp( SMBAdd);
		if( tmp & 0x86) 			break; 	} 	if( tmp & 0x06)
		goto next; 	for( i=1;i<size;i++){ 		while( (tmp & 0x86) == 0){ 			tmp = _inp( SMBAdd);
		} 		if( tmp & 0x06){ 			break; 		}
		_outp( SMBAdd+7, data[i]); 		_outp( SMBAdd, 0x80); 		tmp=0; 	}
	_outp( SMBAdd+2, 0x20);

Windows2000
　最後にWindows2000。GIVEIO.SYSというものがあり、それを起動しておいて、更にプログラムでGIVEIOデバイスをオープンすると以降そのプログラムでI/Oが自由になるようだ。まっとうにやるのならば特定のI/Oを行うデバイスドライバを書く必要がある。
GIVEIOを使うためのオープン部分。
```
	HANDLE h; h = CreateFile("\\\\.\\giveio", GENERIC_READ, 0, NULL, 					OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);
    if(h == INVALID_HANDLE_VALUE) { //        printf("Couldn't access giveio device\n"); //        return -1; }
	CloseHandle(h); 
```

クロックレシオ
　CUSL2における、66:100、100:100、133:133、133:100でのレジスタの設定値を書いておく。何かの参考に。

66:100  66.81   22 BF FF FF FB EF 18 FF 82 02 00 01 00 00 10 F8 11 78 91 88 FA 00 90 07 100:100 100.99  A2 BF FF FF FB EF 18 FF 82 02 00 01 00 00 9A C1 1A EC 09 00 BA 00 90 07 133:133 134.00  26 FF FF FF FF EF 18 FF 82 02 00 01 00 00 8B B2 1F F8 98 88 CA 00 90 07 133.100 134.00  A6 FF FF FF FF EF 18 FF 82 02 00 01 00 00 8B B2 1F F8 90 88 EA 00 90 07

ちなみに16,17バイト目がスプレッドスペクトラムの設定、17の上3ビットと18-20がレシオの設定となっている。

66:100  7x 91 88 FA 0011 1111 1010 1000 1000 1001 0001  6 4 6 12 24 100:100 Ex 09 00 BA 0111 1011 1010 0000 0000 0000 1001  2 2 3  6 12 133:133 Fx 98 88 CA 0111 1100 1010 1000 1000 1001 1000  3 3 6 12 24 133:100 Fx 90 88 EA 0111 1110 1010 1000 1000 1001 0000  3 4 6 12 24

http://www10.plala.or.jp/p205tb16/cusl2.html

坂井瑞穂