content: added the "BC-Zero - Board Testing" article
Build and Publish / build (push) Successful in 1m16s
Build and Publish / build (push) Successful in 1m16s
This commit is contained in:
@@ -0,0 +1,532 @@
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title = "BC-Zero - Testing della scheda"
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summary = "Da vecchia scheda da mining a console e server AI"
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date = "2038-01-19"
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tags = ["BC-250", "PS5", "Sblocco", "BIOS", "CPU", "GPU"]
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categories = ["Progetti"]
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series = ["BC-Zero"]
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series_order = 1
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draft = true
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Il 5 febbraio [Soffio](https://t.me/Soffioo), amico e socio
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[LUGMan](https://lugman.org/), mi ha fatto scoprire una scheda particolare: la
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**BC-250**.
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La BC-250 è una scheda proveniente da un [rig per il mining di criptovalute di
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ASRock](https://www.tomshardware.com/news/twelve-ps5-apus-power-asrocks-new-cryptomining-rig),
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che ne ospitava dodici.
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Dentro ognuna di queste schede c'è un chip *binned* derivato dall'APU AMD della
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PlayStation 5, con 6 degli 8 core CPU e 24 delle 36 CU GPU attivi, insieme a
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16GB di RAM GDDR6 **unificati** tra CPU e GPU, uno slot M.2 (PCIe 2.0x2 o SATA
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III) e poche porte: due USB 2.0, due USB 3.0, una Ethernet Gigabit e una
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DisplayPort. L'alimentazione è fornita da un connettore PCIe a 8 pin.
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All'inizio non ero proprio convinto, soprattutto nel vedere un terzo delle CU
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tagliate via così e nel sapere che è una scheda con un chip custom, parzialmente
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bloccato (oltre ai core bloccati, alcune funzionalità come l'enconding/decoding
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video non sono presenti), derivante dal mining e senza alcun tipo di supporto o
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community dietro. Ma il prezzo era decisamente interessante, e a quanto pare
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questa scheda ha una community molto attiva che si impegna per tirarne fuori il
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100% del potenziale su Linux.
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Le cose cambiano però quando la mattina del 30 maggio ricevo questo messaggio:
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E sempre il caro Soffio mi fa presente che da li a breve sarebbero iniziati i
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super sconti AliExpress. Incuriosito dalla faccenda gli chiedo se può prestarmi
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la sua scheda per un po' di giorni, giusto per provarla e vedere cosa si può
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fare.
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E *oh boy* se questa scheda mi ha convinto.
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## Step 0: Preparazione
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Una pecca della BC-250 è che non è proprio *plug-and-play*. Bisogna come minimo:
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1. Trovare un alimentatore in grado di fornire ***realmente*** almeno 300W sul
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rail +12V e con dei cavi che sappiano gestire tutti quegli ampere;
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2. Avere un monitor con DisplayPort (o comprare un adattatore);
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3. Trovare un modo per raffreddare la maledetta;
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4. Flashare il BIOS.
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Il mio setup di prova era:
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1. Il primo alimentatore marchiato "*el cheapo*" che ho trovato sottomano (che
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"sicuramente andrà bene, c'è scritto 500W");
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2. Adattatore passivo DP ➜ HDMI;
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3. Climatizzatore portatile per il raffreddamento (era estate e iniziava a fare
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caldo);
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4. Programmatore SPI CH341 (che avevo già).
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Non proprio il setup migliore per testare la scheda, ma si lavora con quello che
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si ha.
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## Step 1: Flashare il BIOS
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Il [primo punto sulla documentazione della
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community](https://elektricm.github.io/amd-bc250-docs/getting-started/quick-start/#step-1-bios-flash-critical)
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è il flashing del BIOS. Senza un BIOS custom non si hanno funzionalità
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essenziali come l'allocazione dinamica della VRAM (voglio ricordare che i 16GB
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di RAM sono condivisi) e una corretta gestione delle ventole.
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All'inizio ho installato quello consigliato dalla guida, quello di
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[TuxThePenguin0](https://gitlab.com/TuxThePenguin0/bc250-bios), ma più avanti ho
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scoperto un altro BIOS, quello di [Forbidden
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Darkness](https://github.com/Forbidden-Darkness/AMD-BC-250-UEFI-v2.2-Firmware-Menu-Script)
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che, oltre allo sblocco del menù per l'allocazione dinamica offre una selezioni
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di immagini di splash custom e, soprattutto, **lo sblocco di tutti gli 8 core
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CPU**.
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"*Ma come, non erano bloccati?*" A quanto pare non abbastanza.
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L'APU ha tutti i core presenti sul silicio, sono solo disattivati via firmware.
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Un principio simile vale anche per le CU della GPU, ma lo vedremo dopo.
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L'installazione è anche più semplice e non richiede un flasher BIOS: basta
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copiare i file contenuti nell'archivio `.7z` delle release in una chiavetta
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formattata in FAT32 e farci il boot. L'installer chiede che splash image
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vogliamo (la
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[`07`](https://github.com/user-attachments/assets/ca23ce6c-08ab-4293-9a70-0e55f66dc93c)
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è la migliore *imho*) e procede a flashare.
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{{< alert icon="triangle-exclamation" cardColor="#e6d237" iconColor="#1d3557"
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textColor="#1d3557" >}}
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Il flashing del BIOS è un operazione pericolosa. Assicuratevi che la scheda non
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si spenga nel mentre.
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{{< /alert >}}
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Una volta terminato il flashing bisogna resettare tutte le impostazioni del
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BIOS. Per farlo basta staccare l'alimentazione e bridgare i pin 2 e 3
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dell'header `CLRCMOS1` per qualche secondo. Una volta fatto possiamo
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ripristinare l'header sui pin 1 e 2, ricollegare l'alimentazione ed entrando nel
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BIOS premendo `Canc` all'avvio vedremo molte più opzioni.
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Per prima cosa facciamo in modo che l'allocazione di VRAM sia automatica. Per
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farlo dobbiamo andare nella sezione `Chipset` > `GFX Configuration` > `GFX
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Configuration` e impostare `Integrated Graphics Controller` a `Forces`, poi `UMA
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Mode` a `UMA_SPECIFIED` e infine `UMA Frame buffer size` a `512M`.
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Poi in `NB Configuration` disabilitiamo l'IOMMU (su questa scheda sembra non
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essere funzionante)
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Infine abilitiamo tutti i core andando nella sezione `Advanced` > `MeiMeiDXEv3
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Menu` e abilitando tutto.
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{{< alert icon="triangle-exclamation" cardColor="#e6d237" iconColor="#1d3557"
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textColor="#1d3557" >}}
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Nulla garantisce che i tutti core siano funzionanti. Core danneggiati potrebbero
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causare crash improvvisi.
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Per evitare ciò faremo uno stress-test su tutti i core e controlleremo che nei
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log del kernel non appaia nessun `Machine Check Exception` prima di abilitare
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questa impostazione in produzione
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{{< /alert >}}
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Una volta che abbiamo configurato correttamente il BIOS siamo pronti per
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installare un sistema operativo e testare per bene questa scheda.
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## Step 2: Installazione di un OS di prova
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Per fare un po' di stress testing CPU e per fare dei test con la GPU installerò
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Arch Linux.
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Non sarà la distro finale che andrò ad installare, ma la scelta non è casuale:
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lo sviluppo di questa scheda è bleeding-edge e per ora quasi tutti gli script
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assumono che sia installato Arch o Fedora per avere le ultime versioni dei
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pacchetti.
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### Test degli 8 core
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Per prima cosa testiamo se tutti gli 8 core funzionano come dovrebbero. Per
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farlo installiamo il pacchetto `stress-ng` e facciamo uno stress test:
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```sh
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stress-ng --cpu 16 --cpu-method all --verify --timeout 2h --metrics
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```
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Verifichiamo poi che non ci siano stati errori con:
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```sh
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sudo dmesg | grep -iE "mce|machine check|hardware error"
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```
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Se il kernel non segnala alcun errore siamo appena passati da 6 a 8 core
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gratuitamente. In caso di errore invece è possibile modificare quali core
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attivare e quali no dal BIOS.
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### Stress-testing della GPU
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Facciamo poi uno stress testing della GPU per avere una baseline delle
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performance prima di installare il governor o abilitare tutte le CU. Per farlo
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ho installato Furmark e ho fatto il test 1080p
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Direi che 70 FPS non sono *così* male per la scheda *out-of-the-box*, ma si può
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sicuramente fare di meglio, molto meglio.
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Piccola nota che mi sento di aggiungere: se durante lo stess test lo schermo
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diventa nero e la scheda non risponde in alcun modo, controllate
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l'alimentazione. Il piccolo *foreshadowing* che ho fatto nello step 0 riguardo
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all'alimentatore riguarda il fatto che durante i miei test ho fatto girare
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Ollama e ho completamente bruciato la power supply dato che (a quanto pare) non
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riusciva a gestire davvero tutto il carico sul rail +12V. Ho successivamente
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comprato su AliExpress, insieme alla scheda, il PSU consigliato dalla community,
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il [Metalfish 500W
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FlexATX](https://elektricm.github.io/amd-bc250-docs/hardware/power#option-2-flexatx-psu-500w)
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e da li non ho più avuto problemi.
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### Installazione del Governor GPU
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Di default la GPU gira sempre a 1500MHz: un governor permette di alzare il clock
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quando la GPU è sotto carico e di abbassarlo quando non lo è per consumare meno.
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Installeremo `cyan-skillfish-governor-smu`, progetto della community che
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comunica direttamente con la System Management Unit della scheda. È anche già
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pacchettizzato nella AUR, quindi per installarlo basta lanciare un:
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```sh
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paru -S cyan-skillfish-governor-smu
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systemctl enable --now cyan-skillfish-governor-smu
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```
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Possiamo contollare che funzioni con:
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```
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$ cat /sys/class/drm/card1/device/pp_dpm_sclk # Se non funziona prova con card0
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0: 1000Mhz *
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1: 1500Mhz
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2: 2000Mhz
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```
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La prima e l'ultima riga sono rispettivamente la frequenza minima e massima
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della GPU, mentre il valore centrale è variabile. L'asterisco indica la
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frequenza attualmente in uso. Un esempio sotto sforzo:
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```
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$ cat /sys/class/drm/card1/device/pp_dpm_sclk
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0: 1000Mhz
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1: 1850Mhz *
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2: 2000Mhz
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```
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Dovremmo vedere che la GPU usa automaticamente una frequenza più alta sotto
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sforzo e più bassa a riposo.
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**Piccola nota**: lo sblocco degli 8 core influisce sulla lettura dei valori
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dell'SMU. È un problema noto ed andremo a risolverlo più avanti, quando ci
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preoccuperemo del sistema operativo. Senza alcun fix i valori di frequenza
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risultano sbagliati, ad esempio:
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```
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$ cat /sys/class/drm/card1/device/pp_dpm_sclk
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0: 1000Mhz *
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1: 4575Mhz
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2: 2000Mhz
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# Per un chip che può andare al massimo a 2230MHz non è male come overclock
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```
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Detto ciò facciamo uno stress test adesso, con il governor installato.
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Adesso che riusciamo a scalare fino a 1850MHz la nostra GPU riesce ad arrivare a
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83 FPS in 1080p, niente male!
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1850MHz non è assolutamente il massimo che questo chip può gestire, ma per
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adesso ci accontenteremo di questo. Per i più curiosi la curva delle frequenze e
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delle tensioni è completamente personalizzabile e si trova in
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`/etc/cyan-skillfish-governor-smu/config.toml`. Con un po' di prove si può
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spingere al massimo l'hardware minimizzando i consumi, ma lo faremo sempre
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quando andremo a configurare il sistema operativo definitivo.
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### Sblocco delle 40 CU
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Come abbiamo detto all'inizio questa scheda presenta al kernel solamente 24 CU,
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nonostante nella PS5 ce ne siano 36 e sul silicio ce ne siano effettivamente 40.
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Possiamo verificarlo con:
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```
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$ sudo dmesg | grep active_cu_number
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[ 6.882856] amdgpu 0000:01:00.0: SE 2, SH per SE 2, CU per SH 10, active_cu_number 24
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```
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Per testare e successivamente sbloccare tutte le CU useremo il [repository di
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duggasco](https://github.com/duggasco/bc250-40cu-unlock). Il meccanismo è simile
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a quello dello sblocco dei core: anche qui basta cambiare qualche valore, perché
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le CU non sono bloccate a livello hardware, ma solo disattivate dal firmware.
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A decidere quante CU sono attive sono due registri della GPU. Quello che fa
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questo script è patchare il driver `amdgpu` e scrivere i valori giusti nei
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registri mentre il driver si avvia, avviando le CU spente.
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```
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$ git clone https://github.com/duggasco/bc250-40cu-unlock.git
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$ cd bc250-40cu-unlock/
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$ sudo pacman -S linux-headers vulkan-headers
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$ sudo scripts/bc250-enable-40cu-arch.sh build
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# Attendi la ricompilazione del modulo `amdgpu`
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$ sudo scripts/bc250-enable-40cu-arch.sh enable
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```
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Una volta che la BC-250 si sarà riavviata possiamo verificare che la patch ha
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funzionato usando sempre il comando di prima:
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```
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$ sudo dmesg | grep active_cu_number
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[ 8.004012] amdgpu 0000:01:00.0: SE 2, SH per SE 2, CU per SH 10, active_cu_number 24
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```
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A quanto pare il modulo custom non viene caricato in automatico dallo script.
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Non è un problema: rigeneriamo l'initramfs e riavviamo a mano:
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```
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$ sudo mkinitcpio -P
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$ reboot
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# Una volta che si è riavviato
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$ sudo dmesg | grep active_cu_number
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[ 8.058999] amdgpu 0000:01:00.0: SE 2, SH per SE 2, CU per SH 10, active_cu_number 40
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```
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Molto meglio!
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Una volta installato il modulo custom possiamo procedere con il testing delle
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CU:
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```
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$ sudo scripts/bc250-cu-health-test.sh start
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```
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Durante il test il PC si riavvierà automaticamente una ventina di volte. Una
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volta che il PC smette di riavviarsi in automatico possiamo vedere i risultati
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del test con:
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```
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$ scripts/cu_map.sh
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BC-250 CU Map + Health
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SE0 SH0: ■■■■■■■■■■
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SE0 SH1: ■■■■■■■■■■
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SE1 SH0: ■■■■■■■■■■
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SE1 SH1: ■■■■■■■■■■
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40/40 CUs active, 0 harvested
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BC-250 CU Map + Health
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SE0 SH0: ■■■■■■✓✓✓✓
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SE0 SH1: ■■■■■■✓✓✓✓
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SE1 SH0: ■■■■■■✓✓✓✓
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SE1 SH1: ■■■■■■✓✓✓✓
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40/40 CUs usable (0 defective, masked)
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```
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A quanto pare ho vinto la lotteria del silicio e ho 8 core e 40 CU funzionanti.
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Urrà! 🎉
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In caso però ci fossero state delle CU difettose avrei potuto mascherarle usando
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lo script `bc250-cu-mask.sh`.
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Facendo l'ultimo stress test con Furmark:
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Siamo passati dalla scheda nuda e cruda, senza alcun software aggiuntivo, che
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girava mediamente a 70 FPS ad avere un governor e tutte le CU sbloccate per
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avere dei picchi da 138 FPS, il doppio!
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Ovviamente questo approccio per lo sblocco delle 40 CU ha un problema abbastanza
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evidente soprattutto su distribuzioni rolling come Arch: bisogna ricordarsi di
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ricompilare il modulo ogni volta che si aggiorna il kernel. Anche questo è un
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problema che risolveremo più avanti, quando smetteremo di usare un OS di prova,
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ma se dopo un aggiornamento la GPU non va più veloce quanto prima forse è meglio
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buttarci un occhio.
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### Sensori e altre configurazioni indispensabili
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Una volta sistemate le cose essenziali come CPU e GPU rimangono alcune piccole
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accortezze, come ad esempio la gestione dei sensori, delle ventole, la swap, lo
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split della VRAM, ecc...
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Potrei starne per ore a parlarne, ma rimando alla [documentazione della
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community](https://elektricm.github.io/amd-bc250-docs/), che è ben fornita.
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Quello che mi sento di fare adesso è far notare una cosa: usando il comando
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`sensors` abbiamo pochi dati OOTB:
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```
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$ sensors
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amdgpu-pci-0100
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Adapter: PCI adapter
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vddgfx: 799.00 mV
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||||
vddnb: 799.00 mV
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edge: +39.0°C
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PPT: 41.41 W (avg = 40.85 W)
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sclk: 1000 MHz
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||||
k10temp-pci-00c3
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||||
Adapter: PCI adapter
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Tctl: +41.6°C
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```
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Per avere più dati abbiamo bisogno del modulo `nct6683` (read-only) o `nct6687`
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(si possono creare curve custom, ma è *out of tree*). Dato che `nct6683` è già
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disponibile possiamo abilitarlo con:
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```
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$ echo 'options nct6683 force=true' | sudo tee /etc/modprobe.d/sensors.conf
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$ echo 'nct6683' | sudo tee /etc/modules-load.d/99-sensors.conf
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$ sudo mkinitcpio -P
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$ reboot
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```
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Dopo aver riavviato vedremo molti più dati:
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```
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$ sensors
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||||
k10temp-pci-00c3
|
||||
Adapter: PCI adapter
|
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Tctl: +46.9°C
|
||||
|
||||
amdgpu-pci-0100
|
||||
Adapter: PCI adapter
|
||||
vddgfx: 799.00 mV
|
||||
vddnb: 799.00 mV
|
||||
edge: +41.0°C
|
||||
PPT: 42.61 W (avg = 40.75 W)
|
||||
sclk: 1000 MHz
|
||||
|
||||
nct6686-isa-0a20
|
||||
Adapter: ISA adapter
|
||||
VIN0: 800.00 mV (min = +0.00 V, max = +0.00 V)
|
||||
VIN1: 1.01 V (min = +0.00 V, max = +0.00 V)
|
||||
VIN2: 992.00 mV (min = +0.00 V, max = +0.00 V)
|
||||
VIN6: 1.39 V (min = +0.00 V, max = +0.00 V)
|
||||
VIN7: 800.00 mV (min = +0.00 V, max = +0.00 V)
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VIN16: 896.00 mV (min = +0.00 V, max = +0.00 V)
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fan1: 0 RPM (min = 0 RPM)
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fan2: 1709 RPM (min = 0 RPM)
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fan3: 0 RPM (min = 0 RPM)
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fan4: 0 RPM (min = 0 RPM)
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fan5: 0 RPM (min = 0 RPM)
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AMD TSI Addr 98h: +47.0°C (low = +0.0°C)
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(high = +0.0°C, hyst = +0.0°C)
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(crit = +0.0°C) sensor = AMD AMDSI
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Thermistor 14: +37.0°C (low = +0.0°C)
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(high = +0.0°C, hyst = +0.0°C)
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(crit = +0.0°C) sensor = thermistor
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Thermistor 15: +37.0°C (low = +0.0°C)
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(high = +0.0°C, hyst = +0.0°C)
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(crit = +0.0°C) sensor = thermistor
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pwm1: 64%
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pwm2: 64%
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pwm3: 64%
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pwm4: 64%
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pwm5: 64%
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intrusion0: OK
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beep_enable: disabled
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```
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## Step 3: Modifiche hardware
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Vorrei ricordare che per tutti questi test stavo utilizzando la BC-250 di
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Soffio, giusto per vedere se mi potesse interessare. E dato che ormai ero
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abbastanza preso, decido di prendermi tutto l'occorrente da AliExpress.
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Per fortuna con i saldi e anche grazie a TopCashback riesco a portarmi a casa
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tutto il necessario per meno di 200€. Compro poi un paio di Arctic P12 Pro da
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Amazon.
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In data 24 giugno mi arriva il tutto, e quindi ci si mette all'opera per fare:
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* Cambio pasta e pad termici;
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* Installazione dei dissipatori sul pannello posteriore, in modo da raffreddare
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le GDDR6;
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* Rimozione della linguetta metallica e dell'I/O shield (servono solo se la
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scheda viene montata nel rig);
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* Rifare la suite di test sopracitati per vedere se avevo vinto la lotteria del
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silicio per la seconda volta (per fortuna sì);
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* Modifica del dissipatore.
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La modifica del dissipatore mi permette di risolvere uno dei problemi che stavo
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avendo con la scheda, ovvero: come rimuovo 200W di calore? Per adesso avevo il
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pinguino, ma non potevo continuare ad usare una pompa di calore per raffreddare
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una singola scheda.
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Quando sono nel rig da mining, le BC-250 hanno tutti il dissipatore disposto
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longitudinalmente, quindi basta un array di ventole per raffreddare tutte e 12
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le schede contemporaneamente. Se si vuole usare una di queste schede
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indipendentemente bisogna diventare un po' più creativi per rimuovere il calore.
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La soluzione più comune nella community è la [heatsink
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mod](https://reddit.com/r/BC250Gaming/comments/1rjc3io/), che consiste di aprire
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letteralmente il dissipatore nella sezione sopra l'APU per avere un posto dove
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mettere la ventola.
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È un operazione un po' lunga e tediosa, ma nulla di impossibile. È anche un
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compito abbastanza ripetitivo, quindi una volta che si è presa la mano finisce
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presto. Alla fine mi ci è voluta solo una forbice, buona musica e un'ora del mio
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tempo.
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È un lavoro un po' *rough around the edges* (*literally*), ma funziona. E il
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foro è grande esattamente quando una ventola da 120mm, quindi una delle due
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ventole porta soffiare direttamente sopra all'APU.
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Dato che questo articolo si è fatto abbastanza lungo mi sento di spezzettarlo in
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più parti. Nella prossima andremo a progettare un case custom per il mio use
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case.
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