Вредоносное ПО (malware) - это назойливые или опасные программы,...
Разгон Core i7-3770K | Что это влечёт за собой?
Пониженное энергопотребление, предположительно пониженное выделение тепла, уменьшенный размер кристалла, уменьшенные затраты на производство, всё это характерно для нового 22-нанометровго дизайна . Но не привело ли уменьшение техпроцесса к сокращению потенциала для разгона? В нашем первом обзоре новой архитектуры (Обзор ) мы выяснили, что разгон новых процессоров оказался не лучше чем у флагманского процессора Core i7-2700K на архитектуре Sandy Bridge
с техпроцессом 32 нм. Хотя температура на базовых частотах была низкой, она быстро поднялась, когда мы начали увеличивать напряжение чтобы получить 5 ГГц на воздушном охлаждении.
Разгон: что для этого нужно?
Время переключения транзистора в цифровой схеме зависит от его размера, производственного процесса, компоновки, температуры и рабочего напряжения. Максимальная частота работы чипа зависит от этой задержки и количества логических уровней, которые сигналу приходится преодолевать за один такт. Последний показатель фиксирован и зависит от архитектуры процессора. Поэтому для разгона мы концентрируем наше внимание на том, как уровень напряжения влияет на задержку транзистора. Более высокое напряжение может сократить задержку, но при этом увеличить энергопотребление. Увеличение тактовой частоты также повышает динамическое энергопотребление за единицу времени, а это, в свою очередь, повышает энергопотребление цепи, что приводит к увеличению температуры чипа.
Оба эффекта вместе объясняют, почему разгон с увеличенным напряжением CPU повышает потребление электроэнергии и тепловыделение, и почему охлаждение разогнанного процессора может стать затруднительным. Как и в спорте, вытянуть последние несколько очков – самая трудная задача.
Производители CPU стараются предохраняться от необдуманного разгона, который могут сделать неопытные пользователи (и безответственные сборщики систем). Несколько лет назад AMD и Intel начали поставки процессоров с заблокированным множителем, а для разгона выпускают более продвинутые модели.
В случае процессоров Intel серии K на архитектуре , самый высокий множитель CPU был увеличен до 63x (с 57x на Sandy Bridge ), что в теории может обеспечить частоту 6,3 ГГц, если не затрагивать BCLK 100 МГц. Чтобы получить больше, необходимо изменить базовую частоту, что довольно тяжело. Выше показателя 110 МГц большинство систем теряют стабильность. Как бы там ни было, для охлаждения вам понадобится более продвинутый кулер. В реальности, предельные частоты для архитектуры вы, скорее всего, увидите только в соревнованиях по разгону и в видеороликах на YouTube.
Разгон: ожидания
В прошлом уменьшение производственного техпроцессора увеличивало разгонный потенциал. Маленькие транзисторы требовали более низкого напряжения и потребляли меньше энергии, что обычно проявлялось в увеличенных показателях разгона. Процессоры Intel серии К на базе архитектуры Sandy Bridge с лёгкостью достигали 4,3-4,6 ГГц с помощью воздушных кулеров, а иногда и больше. Исходя их этого, от мы ожидали цифру ближе к 5 ГГц (как и многие другие энтузиасты).
Однако этого не случилось, несмотря на множество экспериментов в различных странах и на различных образцах процессоров. Но мы также получали сообщения, что чипы Intel с техпроцессом 22 нм можно разогнать до рекордных показателей с помощью более экстремальных систем охлаждения при использовании жидкого азота.
Понимая, что жидкий азот применяется в единичных случаях для установки рекордов, мы намерены получить максимальный разгон с помощью традиционного воздушного охлаждения, при этом мы будем обсуждать причины ограничений архитектуры .
Разгон Core i7-3770K | Справляемся с температурой
Даже шестиядерный процессор Core i7-3960X (Sandy Bridge-E , у которого более 2,2 миллиарда транзисторов) демонстрирует более низкие показатели температуры. Ни одно из шести ядер не перешагивает за 81°C притом, что частота чипа 4,7 ГГц.
Разгон Core i7-3770K | Выше напряжение – выше температура
Наши тесты говорят о том, что на одинаковых частотах процессоры Sandy Bridge с техпроцессом 32 нм нагреваются меньше, чем чипы с техпроцессом 22 нм. В результате Core i7-3770K быстрее сбрасывает повышенную частоту, чтобы защитить целостность CPU, сводя к нулю наши попытки разгона. Увеличение напряжения ядра тоже не поощряется, так как это только усугубляет ситуацию.
Таким образом, троттлинг можно обойти, если получить целевую частоту при наиболее низком напряжении ядра. Тем не менее, напряжение должно быть достаточно высоким, чтобы транзисторы работали стабильно. Бытующее мнение, что увеличение напряжения обеспечивает более высокую частоту, с чипами на базе не работает. После включения троттлинга, средняя тактовая частота падает до 3,6 ГГц. Это существенное понижение по сравнению целевой частотой 4,6 ГГц.
Мы думаем, что наиболее успешный разгон процессоров вы получите, если будете как можно ближе придерживаться рекомендуемых настроек напряжения CPU или же установите мощную систему охлаждения, чтобы справиться с повышенной температурой, вызванной более агрессивными настройками напряжения. На 4,6 ГГц необходимые для стабильно работы настройки напряжения быстро приводят к включению троттлинга, поэтому мы вынуждены остановиться на частоте 4,5 ГГц при поднятии напряжения ядра на 70 мВ, чтобы стабильно провести все бенчмарки.
Как и в нашем первом обзоре новой архитектуры, частота 4,5 ГГц оказалась наиболее стабильной, и на таком уровне у нас не возникало проблем. Было не сложно увеличить этот показатель до 4,7 ГГц (а на одном из образцов даже до 4,9 ГГц), но в некоторых тестах система постоянно давала сбой.
Разгон Core i7-3770K | Разбираемся в проблемах с разгоном Ivy Bridge
Новая технология транзисторов
Нужно учесть ещё один компонент, а именно новые транзисторы tri-gate. Как заявляет Intel, при обычном использовании они потребляют на 50% меньше электроэнергии, чем традиционные транзисторы, поскольку их трёхмерная структура, состоящая из одного горизонтального и двух вертикальных затворов, эффективно увеличивает полевой эффект затвора, что резко понижает токи утечки.
В данном случае мы бы хотели сделать ударение на фразе "при обычном использовании", поскольку, чем выше разгон, тем мы дальше от нормальных условий. Мы действительно можем подтвердить снижение мощности для типичного использования (дождитесь тестов), однако на данный момент не совсем понятно, как эти транзисторы ведут себя на гораздо более высоких частотах. Может быть, они просто ещё не оптимизированы для скоростей, характерных для разогнанного чипа. Возможно, необходимо дождаться последователя - архитектуры Haswell, тогда мы узнаем, можно ли расширить пределы 22-нанометрового техпроцесса.
22 нм Ivy Bridge: если не считать GPU, то по сравнению с Sandy Bridge
32 нм, площадь CPU сократилась более чем на половину прежнего размера
Распределение тепла
Увеличение плотности транзисторов и новая технология вполне могут быть ответственны за повышенную температуру. Но мы и прежде видели такое, и каждый раз, технологии охлаждения и упаковки справлялись с результатами. Что же может сдерживать ? Возможно тот факт, что Intel решила использовать термопасту вместо обычного припоя между кристаллом CPU и теплораспределительной крышкой.
С помощью ножа для бумаги (мы не рекомендуем делать этого дома), автор статьи отделил крышку от чипа и заменил термопасту, которую использовали инженеры Intel, поочередно на две другие – OCZ Freeze Extreme и Coollaboratory Liquid Pro. Паста OCZ позволила разогнать процессор до 4,9 ГГц при напряжении 1,55 В, а паста Coollaboratory обеспечила стабильную частоту в 5,0 ГГц. Такие показатели были получены с воздушным кулером, хотя автор не использовал стандартный, взяв вместо этого Thermalright Silver Arrow SB-E (от редактора: эта информация взята с сайта Impress PC Watch и переведена через Google Translate). Мы считаем, что именно это решение виновно в повышенной температуре, особенно если учесть, что исследователи из Impress PC Watch смогли увеличить эффективность охлаждение на 20%.
Разгон Core i7-3770K | Практический совет: Sandy Bridge или Ivy Bridge?
Мы выяснили, что рассеивает тепло с меньшего, чем у Sandy Bridge , кристалла и, затем, использует менее эффективную технологию для передачи его на теплоотводную крышку. Когда нагружаются четыре ядра разогнанного процессора, температура возрастает так быстро, что монитор температуры процессора сразу включает троттлинг, и мы даже не успеваем сделать скриншот в Core Temp. Скачок действительно впечатляет, от режима бездействия до температуры, при которой включается троттлинг, проходит меньше секунды. И чтобы получить скриншот нам пришлось использовать скрипт.
Избавляемся от лишнего тепла
В ходе исследования мы выяснили одно препятствие, которые не позволяет получить более высокие тактовые частоты на процессорах , а именно, подсистема охлаждения, которая должна работать эффективно и без задержек. С воздушным кулером троттлинг включается до того как вентилятор успевает раскрутиться. Мы не можем позволить себе испортить чипы, снимая с них крышку, и не рекомендуем этого делать остальным. Но мы можем посоветовать использовать систему жидкостного охлаждения с замкнутым циклом. Конечно, экстремалы могут использовать и более продвинутые технологии.
Платформа X79 с водяным охлаждением
Без всяких колебаний мы можем заявить, что процессоры с воздушным охлаждением нельзя разогнать сильнее, чем модели на архитектуре Sandy Bridge . Это следует принять к вниманию оверклокерам, которые охотятся за последними и лучшими в разгоне процессорами с целью получить высокие показатели тактовой частоты. Вероятно, даже в свете новой архитектуры , чипы на базе Sandy Bridge всё ещё являются лучшим вариантом.
Если масштабируемость для вас не важна, то естественно вам подойдёт процессор . Если рассматривать две архитектуры в контексте одинаковой частоты, то производительность на такт новых чипов на несколько процентов выше. Не забывайте, что CPU на архитектуре , работающий на частоте 4,5 ГГц, обходит модели на Sandy Bridge с чуть большей частотой. Если ограничиться разгоном Core i7-3770K до 4,2-4,3 ГГц, то ваш процессор будет работать гораздо стабильнее. Проблем с температурой не будет, а производительность останется на высоком уровне. С другой стороны, такая система будет не особо быстрее, чем при работе на базовых частотах.
Разгон Core i7-3770K | Конфигурация и тесты
| Тестовая конфигурация | ||
| Материнская плата | Intel DZ77GA-70K, Чипсет: Intel Z77 Express, BIOS: 3254 | |
| Процессоры LGA 1155 | Intel Core i7-3770K (22 нм, Ivy Bridge, D2), 4 ядра/8 потоков, 3,5 ГГц, 4 x 256 кбайт кэша L2, 8 Мбайт кэша L3 w/ HD Graphics 4000, 77 Вт TDP, 3,9 ГГц max. Turbo Boost Intel Core i7-2600K (32 нм, Sandy Bridge, D2), 4 ядра/8 потоков, 3,4 ГГц, 4 x 256 кбайт кэша L2, 8 Мбайт кэша L3, w/ HD Graphics 3000, 95 Вт TDP, 3,8 ГГц max. Turbo Boost |
|
| Память | 2 x 4 Гбайт DDR3-1600, Kingston KHX1600C9D3K2/8GX | |
| Платформа LGA 2011 | ||
| Материнская плата | Intel DX79SI, Чипсет: Intel X79 Express, BIOS: 280B | |
| Процессор LGA 2011 | Intel Core i7-3960X (32 нм, Sandy Bridge-E), 6 ядер/12 потоков, 3,3 ГГц, 6 x 256 кбайт кэша L2, 15 Мбайт кэша L3, 130 Вт TDP, 3,9 ГГц max. Turbo Boost | |
| Память | 4 x 4 Гбайт DDR3-1600, Kingston KHX1600C9D3K2/8GX | |
| Кулер CPU | Arctic Cooler Freezer 13 | |
| Общие компоненты | ||
| Видеокарта | AMD Radeon HD 6850, GPU: Cypress (775 МГц), Graphics RAM: 1024 Мбайт GDDR5 (2000 МГц), потоковые процессоры: 960 | |
| Системный накопитель | Samsung PM810, 256 Гбайт SATA 3 Гбит/с | |
| Блок питания | Seasonic X-760, SS-760KM Aktive PFC F3 | |
| Драйверы и настройки | ||
| Операционная система | Windows 7 Ultimate x64 SP1 | |
| Драйверы AMD Radeon | AMD Catalyst 12.3 пакет для Windows 7 | |
| Драйверы Intel Chipset | Chipset Installation Utility Ver. 9.3.0.1020 | |
| Драйверы Intel Rapid Storage | Ver: 11.1.0.1006 | |
Для наших тестов мы настроили каждую систему на максимально возможную тактовую частоту при условии стабильной работы. Для охлаждения процессора мы использовали воздушный кулер Freezer 13 от Arctic Cooling. Для справедливости сравнения на всех системах мы установили память DDR3-1600. Несмотря на то, что более быстрая память могла бы добавить несколько очков в некоторых тестах, в целом она не сильно влияет на производительность разогнанного CPU.
| Тесты и настройки | |
| Аудио/видео тесты | |
| iTunes | Версия: 9.0.3.15 Audio CD (""Terminator II"" SE), 53 мин., конвертация в аудио формат AAC |
| Lame MP3 | Версия 3.98.3 Audio CD "Terminator II SE", 53 мин., конвертация WAV в MP3, Комманда: -b 160 --nores (160 Кбит/с) |
| HandBrake CLI | Версия: 0.9.6 Видео: THG Video (1920x1080, 25 кадров Canon EOS 7D) 1 мин. 23 с, Аудио: PCM, 48 000 Гц, два канала, Английский, в Видео: AVC Audio1: AC3 Audio2: AAC (High Profile) |
| MainConcept Reference | Версия: 2.2.0.1555 MPEG-2 в H.264, MainConcept H.264/AVC Кодек, 28 sec HDTV 1920x1080 (MPEG-2), Audio: MPEG-2 (44.1 кГц, 2 канала, 16-бит, 224 кбит/с), Кодек: H.264 Pro, Mode: PAL 50i (25 FPS), Профиль: H.264 BD HDMV |
| Тесты - приложения | |
| WinRAR | Версия 4.0: THG-Workload-2010, RAR, параметры коммандной строки "winrar a -r -m3" |
| 7-Zip | Версия 9.22 beta: THG-Workload-2010, LZMA2, параметры командной строки "a -t7z -r -m0=LZMA2 -mx=5" |
| Adobe Premiere Pro CS 5.5 | Paladin Sequence в H.264 Blu-ray Вывод 1920x1080, максимальное качество, Mercury Playback Движок: Software Mode |
| Adobe After Effects CS 5.5 | Версия: CS5.5 Tom"s Hardware Workload, Sd проект с тремя рамками картинка в картинке, источник видео на 720p, визуализация нескольких кадров одновременно |
| Blender | Версия: 2.62 Syntax blender -b Helicopter-2.6.1-toms.blend -f 1, Helicopter-2.6.1 (scene-Helicopter-2.6.1.blend), кадр:1, разрешение: 1280х720, потоки: Auto-Detect |
| Cinebench 11.5 | Версия 11.5 Build CB25720DEMO, тест CPU Test однопоточный и многопоточный |
| Adobe Photoshop CS 5.1 (64-Bit) | Версия: 11 Фильтрация изображения размером 16 Мбайт в формате TIF (15 000 x 7 266), Фильтры:, Radial Blur количество: 10, метод zoom, качество: good) Shape Blur радиус 46 пк; custom shape: Trademark sysmbol) Median радиус 1 пк) Polar Coordinates (Rectangular to Polar) |
| Adobe After Effects CS5.5 | Создание видео, включаещее три потока, кадров:210, визуализация нескольких кадров одновременно: включено |
| ABBYY FineReader | Версия: 10.0.102.82 Чтение PDF сохранение в Doc, Источник: Political Economy (J. Broadhurst 1842) 111 страниц |
| Autodesk 3ds Max 2012 | Версия 14.0 x64: Space Flyby Mentalray, 248 кадров, разрешение 1440x1080 |
| Adobe Premiere Pro CS5.5 | Видео длиной 2 мин. 21с, 960x720, вывод 1280x720 |
| Adobe Acrobat X Professional | Версия: 10.0.0 Pro, == меню настройки печати ==, настройки по умолчанию: стандарт == Adobe PDF Security - Edit Menu ==, шифование всех документов (128-бит RC4), Open Password: 123, Permissions Password: 321 |
| Microsoft PowerPoint 2010 | Версия: 14.0.4734.1000 (32-бит), PPT в PDF, PowerPoint Document (115 страниц), Adobe PDF-Printer |
| Matlab | R2011a, Internal Benchmark: 10 прогонов |
| Синтетические тесты | |
| PCMark 7 | Version: 1.0.4 |
| 3DMark 11 | Version 1.0.3 |
Разгон Core i7-3770K | Результаты тестов
Профессиональные приложения
3ds Max использует все доступные ядра процессора. И хотя в архитектуре были сделаны некоторые усовершенствования IPC по сравнению с Sandy Bridge
, более высокий разгон предшествующей архитектуры обеспечивает более высокий уровень производительности. В то же время, два дополнительных ядра процессора на Sandy Bridge-E
обеспечивают ему ещё большую скорость в этой задаче, несмотря на более низкую тактовую частоту.
Такую же ситуацию мы наблюдаем в FineReader в тесте по распознаванию текста. Процессор с частотой 4,5 ГГц не может угнаться за Core i7-2600K
с частотой 4,8 ГГц. Однако Core i7-3960X
превосходит обе модели.
Похожая тенденция проявляется в Blender. снова заканчивает на последнем месте, причём разогнанный Core i7-3960X значительно обгоняет двух соперников.
Adobe CS 5.5
Тут картина повторяется. Sandy Bridge-E
во всех трёх тестах занимает первое место, затем следует процессор на архитектуре Sandy Bridge
, при этом отрыв зависит от степени оптимизации приложения под многопоточность. Ни в одном из приложений пакета Adobe четырёхядерный процессор Core i7-3770K
с частотой 4,5 ГГц не смог опередить Core i7-2600K
с частотой 4,8 ГГц.
Аудио/видео
iTunes конвертирует аудио файлы в однопоточном режиме и пользуется преимуществом архитектурных усовершенствований . Наконец Core i7-3770K
с частотой 4,5 ГГц показал более высокий результат, чем Core i7-2600K
с частотой 4,8 ГГц.
Lame тоже однопоточной тест, но здесь новый процессор не смог обойти модель на базе Sandy Bridge
работающую на 300 МГц быстрее. Между платформами разница не так велика, и если у вас уже есть быстрый процессор Core i7, переход на вам определённо не поможет.
Разогнанный Core i7-3770K
достигает почти незаметного преимущества в три секунды над процессором Core i7-2600K
. Но ни одни из этих четырёхъядерных CPU даже близко не подобрался к шестиядерному Core i7-3960X
.
В приложении MainConcept, мы снова видим близкие результаты между процессорами Sandy Bridge на 4,8 ГГц и на 4,5 ГГц.
Matlab
В Matlab различия между разогнанными процессорами практически неразличимы.
WinRAR выигрывает от увеличенной тактовой частоты и дополнительных ядер, поэтому финиширует последним, несмотря на более высокую производительность на такт.
Потребление энергии
Даже в разогнанном состоянии Core i7-3770K
является наиболее экономичным процессором для энтузиастов. Несмотря на высокую производительность, при бездействии вся система потребляет 52 Вт, включая видеокарту Radeon HD 6850. Результат действительно впечатляет.
При максимальной нагрузке в тестах производительности процессору на архитектуре тяжело одержать победу над Core i7-2600K , поскольку его частота на 300 МГц ниже. Но в остальном, улучшения в производительности на ватт ставят эти процессоры довольно близко друг к другу.
Но как мы можем видеть, энергопотребление существенно ниже. Естественно, это хорошо отражается на результатах эффективности процессора Core i7-3770K . Core i7-3960X явно демонстрирует преимущество в производительности, но при этом ему необходимо на 68% больше мощности. Очевидно, что его эффективность гораздо ниже. Однако такую цену приходится платить за максимальную производительность.
Эффективность в многопоточных и однопоточных приложениях
Однопоточные приложения.
Общее время выполнения для всех однопоточных приложений не сильно различается. Но в конечном итоге, более высокая частота обеспечивает процессору Sandy Bridge
победу. Однако тесты энергопотребления указывают в пользу .
Многопоточные приложения.
В оптимизированных под многопоточность приложениях мы наблюдаем похожую картину. Тем не менее, шестиядерная архитектура обеспечивает Core i7-3960X
победу по производительности. Но если учитывать энергопотребление, то выигрывает процессор на архитектуре .
Разгон Core i7-3770K | Общая эффективность
На диаграмме видно, что процессор Intel Core i7-3770K
с частотой 4,5 ГГц обходит соперников в тесте эффективности, который состоит почти из всех приложений, использованных в данной статье.
 |
График эффективности подтверждает наши выводы.
Разгон Core i7-3770K | Ivy Bridge получает бронзу за разгон и золото за эффективность
Не будем преуменьшать, процессоры на новой архитектуре с техпроцессом 22 нм обеспечивают высокий уровень производительности при низком энергопотреблении. Их можно довольно сильно разогнать. Но с другой стороны, предыдущие поколения процессоров Intel обеспечивают более высокий разгон, и мы ожидали от нового поколения большего. Первый розничный CPU на архитектуре нельзя разогнать также высоко как предшествующие модели с помощью обычного воздушного охлаждения. Тем не менее, разница в частоте практически не влияет на показатели производительности, которые с самым быстрым чипом Sandy Bridge очень близки.
На практике существуют чёткие пределы частоты
Небольшой размер кристалла даёт как положительный, так и отрицательный эффект. Четыре ядра, увеличенный GPU и 8 Мбайт кэша L3 располагаются на чипе площадью 160 мм², который на 26% меньше, чем аналогичный процессор Sandy Bridge . Если не считать GPU, который, кстати, увеличился, CPU уменьшился приблизительно на 40%.
Уменьшённому кристаллу Intel противопоставляет уменьшенный тепловой пакет. Однако при разгоне чипу приходится рассеивать столько же тепла, что и CPU на базе Sandy Bridge , но на меньшей поверхности. Вполне очевидно, что решив использовать термопасту вместо теплопроводного припоя, Intel сильно ограничила максимальную стабильную частоту новых процессоров. В результате температура поднимается очень быстро, и решить эту проблему можно только с помощью более продвинутых систем охлаждения. В целом, типичный пользователь-энтузиаст ощутит явные ограничения в разгоне . Подождём и посмотрим, будет ли в будущих процессорах Intel использоваться более эффективный материал между кристаллом процессора и теплораспределительной крышкой.
Реальные преимущества
Учитывая всё вышесказанное, несмотря на свой ограниченный потенциал для разгона, Core i7-3770K лишь немного медленнее, чем Core i7-2600K с техпроцессом 32 нм, когда оба процессора разогнаны до своих максимальных частот. Однако на практике различия не заметны.
Тем не менее, при бездействии и под нагрузкой чип на базе потребляет значительно меньше электроэнергии. Профессиональные пользователи, которым достаточно частоты 4,5 ГГц, могут получить неплохой уровень производительности при уменьшенном энергопотреблении с процессором Core i7-3770K
. Однако наша рекомендация, которую мы сделали ещё в первом обзоре новой архитектуры остаётся неизменной: если вы послушались нашего совета и купили чип на базе архитектуры Sandy Bridge
в прошлом году, то не стоит рассматривать процессор в качестве апгрейда. Модели на новой архитектуре больше подойдут людям, которые до сих пор используют процессоры двумя поколениями старше или еще более древние.
Сколько нам ни предвещали угасание интереса к теме разгона процессоров, ничего подобного не происходит. Разгон десктопных процессоров остается актуальной темой и сегодня, несмотря на тот факт, что производительность процессоров с каждым годом возрастает и полезность самого разгона становится все более и более сомнительной.
Подливают масла в огонь и производители материнских плат и процессоров. Так, компании Intel и AMD производят серии разблокированных процессоров, которые специально предназначены для разгона, а производители материнских плат, пытаясь завоевать признание пользователей, не только допускают возможность разгона на своих материнских платах, но и прилагают к платам различные утилиты, упрощающие процесс разгона. Кроме того, имеются и специализированные серии материнских плат, которые ориентированы именно на разгон процессоров.
Сразу же оговоримся, что существует два типа разгона. Первый - это экстремальный разгон с использованием жидкого азота. Собственно, это разгон ради разгона. В результате могут быть достигнуты рекордные показатели, но работать на таких компьютерах невозможно. Проводятся такие эксперименты только для фиксации рекордных результатов, а для обычного пользователя такой экстремальный разгон интереса не представляет.
Другим типом разгона является разгон с целью повышения производительности процессора без ущерба стабильности работы. Такой разгон реализуется с использованием воздушного (реже водяного) охлаждения. Именно о таком типе разгона и пойдет речь в этой статье.
Зависимость производительности от тактовой частоты
Традиционно под разгоном процессора понимают увеличение его тактовой частоты выше номинальной. Собственно, отсюда и термин Overclock, который дословно означает «превышение тактовой частоты».
Современный процессор имеет множество различных характеристик, которые в совокупности и определяют его производительность. Но из всего набора характеристик, влияющих на производительность процессора, пользователь может изменить только одну - тактовую частоту. Есть, конечно, еще возможность заблокировать некоторые функции или отключить использование нескольких ядер процессора, однако это приведет не к росту, а, наоборот, к падению производительности.
Как известно, под производительностью (Performance) процессора принято понимать количество инструкций, выполняемых в единицу времени (Instruction Per Second, IPS) и при таком определении производительность процессора должна быть прямо пропорциональна его тактовой частоте (F) и количеству инструкций, выполняемых за один такт (Instruction Per Clock, IPC) , то есть: Performance =F×IPC
Соответственно, существует и два принципиально разных подхода к увеличению производительности процессора. Первый из них заключается в увеличении тактовой частоты, а второй - в увеличении IPC. Однако пользователю доступен лишь первый подход, то есть увеличение тактовой частоты, поскольку IPC определяется микроархитектурой процессора, количеством ядер, размером кэшей и другими не поддающимися изменению со стороны пользователя характеристиками процессора.
Каждый процессор, в силу технологических особенностей производства, имеет определенный запас по тактовой частоте, который как раз и можно использовать для разгона. Максимальное значение тактовой частоты процессора, как правило, ограничивается его предельно допустимым энергопотреблением и температурой, однако может ограничиваться и особенностями кристалла процессора, когда критические значения температуры и энергопотребления еще не достигнуты, но транзисторы уже не могут переключаться на заданной тактовой частоте.
Зависимость энергопотребления от тактовой частоты
Зависимость энергопотребления процессора от его тактовой частоты и напряжения питания достаточно простая: P=F×U²×C . То есть мощность, потребляемая процессором, прямо пропорциональна тактовой частоте (F) , квадрату напряжения питания процессора (U) и его так называемой динамической емкости (C) .
Проблема осложняется тем, что увеличение тактовой частоты процессора выше некоторого значения требует и увеличения напряжения питания, и получается, что после некоторого значения частоты потребляемая процессором мощность зависит от частоты процессора нелинейным образом (практически, пропорционально третьей степени частоты). Естественно, потребляемая процессором мощность выделяется в виде тепла, и это тепло нужно отводить от процессора, дабы он не перегрелся, а потому разгон процессора требует эффективной системы охлаждения. В штатном режиме работы процессора (то есть без разгона) тепловая мощность, которую кулер должен быть в состоянии отвести от него, определяется TDP этого процессора. То есть TDP процессора определяет ту тепловую мощность, которую кулер должен рассеивать для обеспечения стабильной работы процессора с гарантией того, что он не перегреется даже при максимальной нагрузке. Однако в режиме разгона TDP процессора теряет свой смысл, поскольку тепловыделение становится выше, чем при штатном режиме работы. Соответственно, при разгоне кулер должен отводить от процессора существенно больше тепловой мощности, чем TDP этого процессора.
Ну а теперь рассмотрим основные способы разгона процессоров.
Особенности разгона процессоров семейств Sandy Bridge, Ivy Bridge и Haswell
Процессоры этих семейств (за исключением младших моделей) поддерживают замечательную технологию динамического разгона Intel Turbo Boost, а кроме того, в семействах этих процессоров имеется «элитная» K-серия полностью разблокированных процессоров, специально ориентированная на разгон.
Напомним, что разгон любого процессора по тактовой частоте возможен двумя способами: либо за счет изменения опорной частоты тактового генератора (BCLK), либо за счет изменения коэффициента умножения.
Разгон изменением частоты BCLK
В процессорах Sandy Bridge, Ivy Bridge и Haswell частота BCLK составляет по умолчанию 100 МГц. Собственно, это базовая частота, от которой всё и «пляшет». Частота работы различных модулей процессора (интегрированного графического ядра, контроллера памяти, контроллера шины PCI Express и др.) тактируется этой базовой частотой, однако с использованием множителей, позволяющих изменить эту частоту. К примеру, для вычислительных ядер процессора может использоваться множитель (коэффициент умножения) 35, в результате чего тактовая частота ядер процессора составит 3,5 ГГц.
Для процессоров Sandy Bridge и Ivy Bridge минимальное значение коэффициента умножения составляет 16, то есть минимальное значение их тактовой частоты составляет 1,6 ГГц. А вот для новых процессоров Haswell минимальное значение коэффициента умножения составляет 8.
Понятно, что если увеличить опорную частоту, то увеличится и тактовая частота процессора. К примеру, при коэффициенте умножения 35 увеличение опорной частоты на 10 МГц приведет к увеличению тактовой частоты ядер процессора на 350 МГц. Однако нужно понимать, что увеличение опорной частоты приводит к увеличению тактовых частот всех модулей процессора, а не только его ядер, но не все модули процессора (модули Uncore Logic) способны работать на повышенных частотах. Особенно чувствительны к превышению тактовой частоты контроллеры шин DMI и PEG (контроллер линий PCI Express, используемых для дискретной графики). Поэтому разгон процессоров Sandy Bridge и Ivy Bridge путем увеличения опорной частоты тактового генератора возможен в очень ограниченных пределах (как правило, удается повысить опорную частота не более чем на 5-10 МГц), и основной способ разгона этих процессоров заключается в изменении коэффициента умножения.
В процессорах Haswell для манипуляций с частотой BCLK используется несколько иной подход. Для частоты BCLK введены дополнительно четыре множителя: 1,00, 1,25, 1,66 и 2,55. При установке одного из этих множителей опорная тактовая частота для ядер процессора получается умножением частоты BCLK на соответствующий множитель, а для элементов Uncore Logic - остается неизменной и равной частоте BCLK.
Например, если установлен множитель 1,66, а частота BCLK составляет 100 МГц, то опорная частота для ядер процессора составит 166 МГц, а опорная частота Uncore Logic - 100 МГц.
Кроме того, если задавать опорную частоту для ядер процессора (все зависит от конкретной материнской платы и версии BIOS), то выбор множителей 1,25, 1,66 и 2,55 будет недоступен - они будут устанавливаться автоматически. К примеру, на плате Gigabyte G1.Sniper 5 (BIOS F6f) это происходит это следующим образом. Если опорную частоту для ядер процессора (в случае платы Gigabyte G1.Sniper 5 она называется CPU Base Clock) повысить до значения 106,01 МГц, то автоматически установится множитель 1,25. Соответственно, опорная частота Uncore Logic (она же частота BCLK) составит 84,80 МГц (106,01 МГц/1,25). Отметим, что в варианте платы плате Gigabyte G1.Sniper 5 частота BCLK называется Host/PCIe Clock Frequency.
Аналогично, если частоту CPU Base Clock повысить до значения 145,01 МГц, то автоматически установится множитель 1,66, а если увеличить до значения 193,34 МГц, то установится множитель 2,5.
Напомним, что аналогичная манипуляция с частотой BCLK была реализована в процессорах Sandy Bridge-E (LGA2011). Казалось бы, введение дополнительных частотных множителей в процессорах Haswell дает им неоспоримое преимущество в плане разгона путем увеличения опорной частоты, на что практически неспособны процессоры Sandy Bridge и Ivy Bridge. Однако есть одно существенное но , которое сводит на нет все кажущиеся преимущества. Дело в том, что возможность выбора дополнительных частотных множителей реализована только в процессорах К-серии. А вот обычные процессоры Haswell в плане разгона путем увеличения частоты BCLK ничем не отличаются от процессоров Sandy Bridge и Ivy Bridge. То есть обычные процессоры Haswell разогнать таким способом не получится. Как показывает практика, увеличение частоты BCLK на 1-2 МГц уже делает систему нестабильной.
Разгон изменением коэффициента умножения
Самый простой способ разгона в современных процессорах Intel - это разгон путем изменения коэффициента умножения. Для такого разгона оптимально использовать процессоры K-серии, которые имеют полностью разблокированный коэффициент умножения (Fully Unlocked). Это, правда, не означает, что коэффициент умножения можно выбрать любой: максимальное его значение для процессоров Sandy Bridge составляет 57, то есть максимальная тактовая частота этих процессоров может достигать 5,7 ГГц (при частоте BCLK 100 МГц). В процессорах Ivy Bridge максимальный коэффициент умножения был повышен до 63, то есть путем изменения коэффициента умножения процессор теоретически можно разогнать до частоты 6,3 ГГц. А в процессорах Haswell максимальный коэффициент умножения составляет 80, что теоретически позволяет разогнать процессор до частоты 8 ГГц (естественно, такие частоты недостижимы при использовании воздушного охлаждения).
Отметим, что поддержка процессорами технологии Intel Turbo Boost делает возможным два способа разгона путем изменения коэффициента умножения. Во-первых, можно заблокировать возможность использования технологии Intel Turbo Boost (если это позволяет сделать BIOS платы) и изменять коэффициент умножения. В этом случае все ядра процессора, вне зависимости от количества активных ядер, будут работать на одной и той же тактовой частоте. Тем не менее, это не исключает использование процессором технологии Intel Speed Step, так что в режиме неактивности процессор будет снижать тактовую частоту.
Во-вторых, можно не блокировать, а настраивать технологию Intel Turbo Boost (не на любой плате данную технологию можно заблокировать). В этом случае имеется возможность, например, указать для всех вариантов числа активных ядер одинаковый коэффициент умножения - тогда, формально, данный вариант разгона не будет отличаться от предыдущего. Правда, в данном варианте есть одна особенность. Дело в том, что для реализации технологии Intel Turbo Boost необходимо, чтобы процессор не вышел за рамки установленного значения энергопотребления, максимального значения тока, температуры и некоторых других значений. И только при выполнении всех условий может быть задействована технология Intel Turbo Boost. Поэтому при разгоне процессора путем настройки режима Intel Turbo Boost иногда приходится корректировать в BIOS и значения таких параметров, как максимальное энергопотребление, максимальное значение тока и т. д.
Процессоры Sandy Bridge и Ivy Bridge, которые не относятся к К-серии полностью разблокированных процессоров, имеют так называемый частично разблокированный коэффициент умножения (Limited Unlocked). То есть все процессоры Sandy Bridge и Ivy Bridge являются разблокированными, но в меньшей степени, чем процессоры K-серии. Правило здесь работает такое: максимальный коэффициент умножения для частично разблокированных процессоров может быть на четыре единицы выше, чем коэффициент умножения для максимальной частоты процессора в режиме Turbo Boost.
Рассмотрим, к примеру, частично разблокированный процессор Core i5-2400 (Sandy Bridge). Его штатная тактовая частота составляет 3,1 ГГц, а в режиме Turbo Boost максимальная тактовая частота может достигать 3,4 ГГц (при одном активном ядре). Соответственно для этого процессора коэффициент умножения для максимальной частоты в режиме Turbo Boost составляет 34. Значит, максимальный коэффициент умножения, который можно задать, равен 38.
В процессорах Haswell все обстоит несколько иначе. Они могут быть либо полностью разблокированными (процессоры K-серии), либо полностью заблокированными. То есть никаких частично разблокированных процессоров в данном семействе нет, и если процессор Haswell не относится к К-серии, то разогнать его путем изменения коэффициента умножения нельзя. Ну а с учетом особенностей разгона путем изменения частоты BCLK можно с сожалением констатировать, что процессоры Haswell, не относящиеся к К-серии, вообще не подлежат какому-либо разгону.
Изменение напряжения питания процессора при его разгоне
Разгон процессоров путем изменения коэффициента умножения или же путем изменения опорной частоты нередко требует и корректировки напряжений питания процессора. Задача эта отнюдь не тривиальная, поскольку в настройках BIOS обычно имеется возможность задавать различные типы напряжений процессора (V core , V offset , V droop , VRIN, Ring Voltage, VTT, Processor I/O и т. д.), что в совокупности с набором напряжений других компонентов (памяти, чипсета) нередко приводит пользователя в замешательство. Проблема осложняется еще и тем, что в BIOS Setup различных материнских плат одно и то же напряжение может обозначаться по-разному.
Тут нужно отметить, что в процессорах Haswell используется принципиально новый регулятор напряжения питания, интегрированный в сам процессор, а на материнской плате имеется лишь регулятор напряжения для памяти и общий регулятор напряжения питания процессора. Этот общий регулятор формирует входное напряжение, которое обычно обозначается CPU VRIN. По умолчанию это напряжение равно 1,8 В. Входное напряжение поступает на интегрированный в процессор регулятор напряжения (Integrated Voltage Regulator, IVR), и именно IVR занимается формированием напряжений для различных модулей процессора. IVR состоит из 20 ячеек, каждая их которых состоит из 16 фаз питания с максимальным током 1,56 А на каждую фазу питания. Суммарно IVR может выдерживать максимальный ток до 400 A. По данным компании Intel, новый IVR отличается стабильностью работы и высокой эффективностью. Так, пульсация напряжения составляет не более 0,002 В, а температурный дрейф - не более 0,001 В.
С учетом нового IVR в процессорах Haswell в большинстве случаев при разгоне (не экстремальном) ядер процессора корректировать необходимо только значение напряжения на ядрах процессора, которое называется CPU V core (встречаются также обозначения CPU Voltage, Core Voltage, Processor Voltage Override и другие). Для процессоров Haswell BIOS позволяет менять значение CPU V core с шагом 0,001 В до максимального значения 1,8 В.
Кроме фиксированного значения V core можно выбрать значение Automatic (Dynamic или Normal). Собственно, это режимы по умолчанию, и в этом случае напряжение на процессоре будет соответствовать номинальному для данной модели. Однако напряжение питания ядер процессора не является статической характеристикой, а динамически изменяется в зависимости от загрузки процессора. И в этом плане заданное значение напряжения - это максимальное значение, которое никогда не будет превышено, если не принимать в расчет падения напряжения.
Дело в том, что значение V core всегда немного отличается от реального напряжения на ядрах процессора. V core - это лишь выходное напряжение, формируемое IVR. И естественно, по закону Ома, часть напряжения падает (проседает) на проводниках, которые соединяют регулятор напряжения питания с самим ядром процессора. Если загрузка процессора невелика, то и потребляемый им ток невелик. В этом случае падение напряжения на проводниках ничтожно мало, и его можно не учитывать. Однако при увеличении загрузки процессора потребляемый им ток возрастает, и несмотря на тот факт, что сопротивление проводников мало, часть напряжения падает на них, и процессору «достается» меньше, чем положено. То есть при больших загрузках процессора происходит явление проседания напряжения. Величина этого проседания называется V droop , причем V droop =V idle −V load , то есть V droop определяется, как разница между напряжением ядра процессора без нагрузки V idle и напряжением под нагрузкой V load .
Отметим, что если в процессорах Sandy Bridge и Ivy Bridge при разгоне иногда возникала необходимость корректировать проседание напряжения под нагрузкой, то в процессорах Haswell, за счет интегрированного регулятора напряжения питания, значение проседания напряжения мало даже при высоких нагрузках. Тем не менее, на некоторых (но далеко не на всех) платах под процессоры Haswell предусмотрена возможность компенсации падения напряжения при загрузке процессора. Эта технология называется Load Line Calibration (LLC), то есть компенсация нагрузочной кривой. Иногда встречаются и другие обозначения, например Processor VR Droop Control. На разных платах предусмотрены различные опции для функции LLC. Это могут быть уровни компенсации (к примеру, может быть пять уровней), LLC может выражаться в процентах, а могут быть и такие малопонятные значения, как High V-droop (Power Saving), Mid V-droop и Low V-droop (Performance).
Казалось бы, а зачем нужны различные уровни компенсации падения напряжения? Не лучше ли его всегда компенсировать полностью? Но тут нужно иметь в виду, что при использовании технологии LLC, во-первых, увеличивается время стабилизации напряжения питания процессора при переходах между состояниями с низкой и высокой загрузкой, а во-вторых, увеличивается амплитуда всплесков напряжений, что может быть небезопасно. Одним словом, LCC - это не всегда хорошо, и экспериментировать с данной технологией нужно аккуратно.
Как мы уже отмечали, реальное напряжение на ядре процессора всегда немного отличается от установленного значения V core за счет проседания напряжения. Кроме того, даже в случае слабой загрузки процессора, когда значением V droop можно пренебречь, напряжение ядра V core может отличаться от V idle . Точнее, напряжение процессора без нагрузки может быть и меньше V core , а может быть и равно напряжению ядра. Причем разница между значением V core и V idle (если она имеется) называется V offset (напряжение сдвига), и это напряжение может задаваться в настройках BIOS.
Напряжение сдвига необходимо для того, чтобы нивелировать всплески напряжений на ядре процессора. Дело в том, что при резком переходе процессора из состояния простоя (Idle) или слабой загрузки в состояние высокой загрузки (High Load) либо при обратном переходе напряжение процессора меняется не мгновенно, а в течение некоторого времени (время стабилизации напряжения). Причем сам процесс изменения напряжения сопровождается затухающими колебаниями, и всплески напряжения могут достигать существенной величины, опасной для процессора, то есть значений, при которых процессор может выйти из строя. Напряжение сдвига V offset используется для того, чтобы обеспечить условия, при которых текущее значение ядра процессора V core не превосходило бы установленное в BIOS значение.
Наконец, последнее интересное нам значение напряжение, которое можно менять в BIOS некоторых материнских плат - это напряжение PLL (Phase Locked Loop). PLL - это модуль фазовой автоподстройки опорной частоты. Менять напряжение PLL имеет смысл только при значительном увеличении опорной частоты BCLK, и чаще всего это напряжение не изменяют при разгоне процессора (если речь не идет об экстремальном разгоне).
Разгон процессора Intel Core i7-4770K
Ну а теперь, после небольшого теоретического вступления, перейдем от теории к практике.
Мы будем разгонять топовый процессор Haswell c разблокированным множителем - Intel Core i7-4770K. Стенд для разгона имел следующую конфигурацию:
- кулер: Thermaltake Contac 30 (с одним 120-миллиметровым вентилятором);
- материнская плата: Gigabyte G1.Sniper 5 ;
- чипсет материнской платы: Intel Z87 ;
- память: 8 ГБ DDR3-1600 (два модуля Corsair Vengeance);
- накопитель с операционной системой: Intel SSD 520 (240 ГБ).
На стенде устанавливалась операционная система Windows 8 (64-битная). В качестве видеокарты использовалось интегрированное в процессор графическое ядро.
Для разгона процессора Intel Core i7-4770K в настройках BIOS блокировалась технология Intel Turbo Boost, а сам разгон производился путем увеличения коэффициента умножения при трех (1,00, 1,25 и 1,66) значениях частотного множителя, то есть для опорной частоты ядер процессора 100, 125 и 166 МГц. Частота памяти составляла 1333 МГц (за счет подбора коэффициента умножения). Опорная частота для элементов Uncore Logic при этом составляла 100 МГц.
Для загрузки процессора, а также для контроля температуры и потребляемой мощности использовалась утилита AIDA64 Extreme Edition 3.0.
Итак, начнем с частотного множителя 1,00, когда опорная частота для ядер процессора составляет 100 МГц. Мы увеличивали коэффициент умножения от 40 до 49, то есть разгоняли процессор от 4 до 4,9 ГГц. Вплоть до частоты 4,6 ГГц напряжение V core устанавливалось автоматически. Однако при частоте 4,6 ГГц напряжение V core составило 1,356 В, а температура процессора при нагрузке достигала 98 °C. Понятно, что дальнейшее увеличение частоты уже было невозможно в силу перегрева процессора. Вообще, как показывает практика, при воздушном охлаждении процессоров Haswell предельное значение напряжения V core составляет 1,4 В, не более.
Единственный вариант в данном случае - это вручную понизить напряжение V core и попытаться увеличить частоту процессора. Снизив напряжение V core до значения 1,3 В, нам удалось добиться стабильной работы процессора на частоте 4,7 Гц. Для частоты 4,8 ГГц напряжения V core пришлось увеличить до значения 1,32 В, а для частоты 4,9 ГГц минимальное значение напряжения V core , при котором система загружалась, составило 1,355 В. При такой частоте в режиме загрузки процессора температура составляла порядка 98 °C и включался режим троттлинга. Кроме того, работа процессора была нестабильна и сопровождалась зависаниями системы. Одним словом, максимум, что нам удалось выжать из процессора Intel Core i7-4770K с воздушным охлаждением при опорной частоте 100 МГц - это 4,8 ГГц при стабильной работе в режиме загрузки процессора.
| Опорная частота 100 МГц | ||||
| Коэффициент умножения | Частота, ГГц | Мощность, Вт | Температура, °С | Напряжение, В |
| 40 | 4,00 | 60 | 64 | 1,092 |
| 41 | 4,1 | 60 | 64 | 1,092 |
| 42 | 4,20 | 80 | 82 | 1,284 |
| 43 | 4,30 | 83 | 83 | 1,284 |
| 44 | 4,40 | 88 | 85 | 1,284 |
| 45 | 4,50 | 89 | 86 | 1,284 |
| 46 | 4,60 | 103 | 98 | 1,356 |
| 47 | 4,70 | 95 | 93 | 1,300 |
| 48 | 4,80 | 100 | 95 | 1,320 |
| 49 | 4,90 | 105 | 98 | 1,355 |
При опорной частоте для ядер процессора 125 МГц мы увеличивали коэффициент умножения от 32 до 39, то есть разгоняли процессор от 4 до 4,88 ГГц. Вплоть до частоты 4,75 ГГц напряжение V core устанавливалось автоматически и составляло 1,3 В. Однако для достижения частоты 4,88 ГГц напряжение V core пришлось вручную повысить до значения 1,38 В. Но при данной частоте и напряжении в режиме загрузке процессора его температура составляла 100 °C и наступал режим троттлинга. Ну а стабильная работа процессора была достигнута лишь на частоте 4,75 ГГц.
| Опорная частота 125 МГц | ||||
| Коэффициент умножения | Частота, ГГц | Мощность, Вт | Температура, °С | Напряжение, В |
| 32 | 4,00 | 112 | 86 | 1,308 |
| 33 | 4,13 | 114 | 87 | 1,308 |
| 34 | 4,25 | 117 | 88 | 1,308 |
| 35 | 4,38 | 118 | 90 | 1,308 |
| 36 | 4,50 | 120 | 92 | 1,308 |
| 37 | 4,63 | 125 | 95 | 1,308 |
| 38 | 4,75 | 129 | 97 | 1,308 |
| 39 | 4,88 | 142 | 100 | 1,380 |
При опорной частоте для ядер процессора 166 МГц мы увеличивали коэффициент умножения от 24 до 29, то есть разгоняли процессор от 4 до 4,83 ГГц. При этом напряжение V core устанавливалось автоматически и составляло 1,3 В. Дальнейшее увеличение частоты процессора оказалось невозможным, однако при частоте 4,83 ГГц процессор работал вполне стабильно, а его максимальная температура составила 96 °C.
| Опорная частота 166 МГц | ||||
| Коэффициент умножения | Частота, ГГц | Мощность, Вт | Температура, °С | Напряжение, В |
| 24 | 4,00 | 150 | 87 | 1,308 |
| 25 | 4,17 | 152 | 87 | 1,308 |
| 26 | 4,33 | 157 | 88 | 1,308 |
| 27 | 4,50 | 161 | 92 | 1,308 |
| 28 | 4,67 | 167 | 95 | 1,308 |
| 29 | 4,83 | 170 | 96 | 1,308 |
Стоит отметить, что утилита AIDA64 Extreme Edition 3.0 позволяет контролировать не только температуру, но и энергопотребление процессора. Правда, вопрос о том, насколько корректные значения энергопотребления выдает эта утилита, остается открытым. Но интересно, что чем выше значение частотного множителя, тем выше энергопотребление процессора при прочих равных условиях. Так, для частотного множителя 1,00 при напряжении V core 1,3 В и частоте 4,7 ГГц энергопотребление процессора, по данным утилиты AIDA64 Extreme Edition 3.0, составляет 95 Вт. Для частотного множителя 1,25 при напряжении V core 1,3 В и частоте 4,63 ГГц энергопотребление составляет 125 Вт, а для частотного множителя 1,66 при напряжении V core 1,3 В и частоте 4,67 ГГц - составляет 167 Вт.
Выводы
Вообще, разгонные возможности процессоров Haswell разочаровывают. То есть нельзя сказать, что эти процессоры не гонятся, однако процессоры Sandy Bridge и Ivy Bridge разгоняются лучше. Еще раз отметим, что мы говорим не об экстремальном разгоне с применением жидкого азота, а об обычном, «бытовом» разгоне с воздушным охлаждением. Кроме того, напомним, что в процессорах семейства Haswell разгону поддаются только модели K-серии, в то время как процессоры Sandy Bridge и Ivy Bridge, даже не относящиеся к К-серии, являются частично разгоняемыми.
Одним из минусов процессоров Haswell является тот факт, что у них не очень качественная система теплоотвода. В результате процессоры перегреваются, но кулер при этом гонит практически холодный воздух, а теплосъемная подошва радиатора кулера остается прохладной. И если процессоры Ivy Bridge можно было разгонять с использованием воздушного охлаждения при напряжении V core в диапазоне 1,39–1,40 В, то в случае процессоров Haswell такой фокус не пройдет, поскольку при таких напряжениях процессор мгновенно перегреется. По всей видимости, проблема заключается в термоинтерфейсе между кристаллом и теплорассеивающей крышкой процессора: процессор перегревается внутри кристалла, не успевая передавать тепло наружу. Фактически, это означает, что какой бы мощный кулер вы ни использовали для разгона процессора, он не поможет, поскольку проблема заключается не в эффективности кулера. И единственный выход в данном случае - снимать теплорассеивающую крышку процессора, менять термопасту и устанавливать кулер непосредственно на сам кристалл процессора. Но… это уже экзотика и годится разве что для экстремального разгона.
Старшего представителя нового семейства Coffee Lake. С его выпуском компания Intel решительно ввела в массовый сегмент чипы с шестью вычислительными ядрами, чем сделала старшую новинку обновлённого модельного ряда крайне желанным решением для энтузиастов. Действительно, шестиядерный Core i7-8700K не только оказался намного (в среднем на 35 %) быстрее флагманского четырёхъядерного Kaby Lake, но и смог предложить лучшую производительность по сравнению с конкурирующими восьмиядерниками серии AMD Ryzen 7. Поэтому совершенно неудивительно, что прогрессивная часть компьютерного сообщества с нетерпением встречает все новости, связанные с Coffee Lake. Тем более что реальных владельцев таких процессоров совсем немного: официальные продажи Coffee Lake только начались, и их поставки в магазины пока носят эпизодический характер.
Поэтому мы решили продолжить исследование имеющегося в нашей редакции образца процессора Core i7-8700K и уделить дополнительное внимание его разгону. Причин «второго подхода к снаряду» две. Во-первых, компания Intel снабдила нас новым образцом процессора. Это значит, что, сопоставив результаты разгона двух экземпляров CPU, мы сможем получить более полную статистику частотного потенциала. Во-вторых, в рамках первоначального обзора проверка оверклокерских возможностей Coffee Lake делалась с немодифицированным процессором. Но давно известно, что значительно улучшить результаты разгона интеловских чипов можно при помощи скальпирования. Поэтому расширить старый опыт за счёт более основательного подхода к процессу оверклокинга - вполне логичный следующий шаг.
Тестовый Intel Core i7-8700K
В принципе всё, что следует знать о Core i7-8700K, мы рассказали в - никаких важных дополнительных сведений о новинке после анонса нам не открылось. Поэтому ограничимся лишь повторением её базовых спецификаций в сравнении с характеристиками его предшественника, Core i7-7700K:
| Core i7-8700K | Core i7-7700K | |
| Кодовое имя | Coffee Lake | Kaby Lake |
| Технология производства, нм | 14++ | 14+ |
| Ядра/потоки | 6/12 | 4/8 |
| Базовая частота, ГГц | 3,7 | 4,2 |
| Частота Turbo Boost 2.0, ГГц | 4,7 | 4,5 |
| L3-кеш, Мбайт | 12 | 8 |
| Поддержка памяти | DDR4-2666 | DDR4-2400 |
| Интегрированная графика | GT2: 24 EU | GT2: 24 EU |
| Макс. частота графического ядра, ГГц | 1,2 | 1,15 |
| Линии PCI Express | 16 | 16 |
| TDP, Вт | 95 | 91 |
| Сокет | LGA1151 v2 | LGA1151 v1 |
| Официальная цена | $359 | $339 |
Как следует из этой небольшой таблички, Core i7-8700K стал немного дороже, чем прошлый флагманский LGA1511-процессор, но зато он теперь предлагает в полтора раза больше вычислительных ядер и, что немаловажно, более высокие турбочастоты. Таким образом, Coffee Lake воплощает идеальный вариант увеличения многопоточности процессора. Добавление в этот процессор дополнительных параллельных вычислительных мощностей не обернулось ни значительным увеличением тепловыделения, ни падением производительности при одно- и двухпоточной нагрузке.
И даже больше того, реальные рабочие частоты Core i7-8700K всегда выше, чем у Core i7-7700K, без какого бы то ни было разгона. Компания Intel решила не сообщать подробности о работе технологии Turbo Boost 2.0 для процессоров поколения Coffee Lake, а зря. Дело в том, что при разной нагрузке она всегда готова вывести Core i7-8700K на более высокую частоту, чем мог обеспечить в аналогичной ситуации Kaby Lake. Наглядно это видно по следующей таблице.
| Номинальная частота | Максимальная частота Turbo Boost 2.0 | ||||||
| 1 ядро | 2 ядра | 3 ядра | 4 ядра | 5 ядер | 6 ядер | ||
| Core i7-8700K | 3,7 ГГц | 4,7 ГГц | 4,6 ГГц | 4,4 ГГц | 4,4 ГГц | 4,3 ГГц | 4,3 ГГц |
| Core i7-7700K | 4,2 ГГц | 4,5 ГГц | 4,4 ГГц | 4,4 ГГц | 4,4 ГГц | - | - |
Главное, чтобы Core i7-8700K хватало охлаждения: если его температура остаётся в приемлемых рамках, он действительно может работать на частоте 4,3 ГГц при нагрузке на все ядра без какого-либо разгона. И да, это верно даже для приложений, которые задействуют наиболее энергоёмкие инструкции AVX 2.0.
Именно поэтому разгон Core i7-8700K, который мы получили при подготовке прошлого обзора, показался не слишком результативным. Частоту процессора удалось повысить с 4,3 до 4,7 ГГц, то есть всего лишь на 9 %, - стоило ли это затраченных на эксперименты усилий?
В то же время обзоры Core i7-8700K, которые можно найти на некоторых других ресурсах, в первую очередь англоязычных, утверждают, что этот процессор легко разгоняется до 5,0 ГГц и даже выше, что совершенно не сходится с нашими выводами. Поэтому мы взяли другой экземпляр CPU и повторили тестирование.
Впрочем, никаких принципиально иных результатов замена процессора не дала. Даже без всякого разгона, в номинальном режиме, второй Core i7-8700K вновь продемонстрировал подозрительно высокий нагрев. Даже с весьма производительным воздушным кулером Noctua ND-U14S максимальные температуры Core i7-8700K под нагрузкой в LinX 0.8.0 (данная утилита основана на математической библиотеке Intel Math Kernel Library) достигали отметки в 84 градуса, при том что предельно допустимое значение температуры для ядер Coffee Lake - 100 градусов.
Напомним, прошлый побывавший в наших руках экземпляр Core i7-8700K в аналогичных условиях разогревался до 88 градусов, то есть новый процессор оказался получше, но не так чтобы кардинально. Иными словами, Core i7-8700K - весьма горячий CPU, и это - непреложный факт, который вряд ли нуждается в каких-либо дополнительных подтверждениях.
Неудивительно, что разгон такого процессора вновь оказался ограничен высокими температурами. Новый образец удалось вывести на частоту 4,8 ГГц, что на 100 МГц лучше, чем позволял прошлый экземпляр, но проверка стабильности в таком состоянии приводила к близкому к критическому разогреву процессорного кристалла. Максимальные температуры при тестировании в LinX 0.8.0 достигали 95 градусов.
Напряжение для стабильной работы на частоте 4,8 ГГц пришлось повысить до 1,3 В. Потребление процессора при таком разгоне по его собственной оценке, выросло с 135-140 Вт под максимальной нагрузкой в номинальном режиме до 165-170 Вт.
Каким образом в таких условиях некоторым обозревателям удаётся добиться работы Coffee Lake на частотах порядка 5,0 ГГц? Всё очень просто: дело в критериях стабильности. В то время как мы требуем от процессора беспроблемной работы и отсутствия троттлинга в абсолютно любых ситуациях, в том числе и при AVX/AVX2-нагрузке, многие наши коллеги не столь щепетильны и считают достаточным, чтобы разогнанный процессор проходил тесты в простых бенчмарках вроде Cinebench или wPrime, нагрузка в которых носит гораздо более щадящий характер. Более того, даже известные магазины уровня caseking .de или overclockers.co.uk , предлагающие предварительно отобранные процессоры с гарантией разгона, пользуются для проверки чипов отнюдь не современными средствами, а утилитой Prime95 старой версии 26.6 (актуальная версия Prime95 имеет номер версии 29.3), которая не поддерживает векторные инструкции AVX/AVX2.
Иными словами, оверклокинг, о котором говорим в этой статье мы, принципиально отличается тем, что он гарантированно применим в совершенно любых условиях: в играх, в ресурсоёмких приложениях и даже в специализированных тестах. Улучшить же такой «железобетонный» разгон Core i7-8700K до близких к пятигигагерцевой отметке частот возможно лишь сделав что-то для улучшения эффективности отвода выделяемого процессором тепла. И рецепт, как этого добиться, давно и хорошо известен. Помогает скальпирование и замена штатного интеловского термоинтерфейса материалом с более высокой теплопроводностью, который мог бы обеспечить более эффективный отвод тепла от разогнанного процессорного кристалла.
Скальпирование Coffee Lake
Итак, имеющийся процессор Core i7-8700K в своём исходном состоянии способен разгоняться до 4,8 ГГц с увеличением напряжения до 1,3 В. Но если говорить о его частотном потенциале и температурном режиме в более широком смысле, то свойства этого экземпляра можно обрисовать следующей температурной картой, построенной в LinX 0.8.0 с использованием кулера Noctua ND-U14S.
При напряжениях питания V CC менее 1,1 В процессор не способен поддерживать стабильность на частоте хотя бы 4,0 ГГц, а при увеличении напряжения выше 1,375 В такая частота оказывается недостижима из-за перегрева кристалла под нагрузкой. В интервале между 1,1 и 1,375 В оптимальным с точки зрения раскрытия разгонного потенциала оказывается напряжение 1,3 В, однако очевидно, что результаты разгона можно улучшить, поскольку он упирается в достижение процессором предельных температур.
Собственно, резкое снижение максимально достижимой частоты при увеличении напряжения V CC выше 1,3 В и указывает на то, что сдерживает разгон Core i7-8700K именно проблема с теплоотводом. Выделяемая полупроводниковым кристаллом тепловая энергия попросту не успевает отводиться, и это приводит к перегреву. Впрочем, это было понятно и без всяких экспериментов. Ещё в процессорах поколения Ivy Bridge компания Intel отказалась от пайки теплораспределительной крышки CPU на процессорный кристалл и стала применять в качестве термоинтерфейса между кристаллом и крышкой полимерную термопасту. Именно она из поколения в поколение выступает узким местом на пути теплового потока, не только сдерживая разгон, но и приводя к повышенным температурам процессора при нормальной эксплуатации в номинальном режиме.
Готовя к выпуску процессоры поколения Coffee Lake, компания Intel ввела в строй новую версию технологического процесса с нормами 14 нм, которая условно называется 14++ нм. Благодаря применению несколько ослабленных производственных параметров и совершенствованию профиля трёхмерных транзисторов в ней декларируется лучшее масштабирование частоты без роста энергопотребления. Так, Intel говорит об увеличении шага затворов транзисторов с 70 до 84 нм, что снижает негативное влияние токов утечки на общую стабильность полупроводникового устройства. В результате Coffee Lake должны быть способны работать на частотах, превышающих частоты Kaby Lake на 10-15 %, - так говорит теория.
Однако реальный опыт с теорией не сходится, поскольку возможность роста частоты блокируется недостаточной эффективностью применённого под процессорной крышкой теплоотвода. Попробуем избавиться от этого препятствия и заменить интеловский термоинтерфейс чем-то более эффективным.
Процесс скальпирования Core i7-8700K вряд ли нуждается в подробном описании. Конструктивно Coffee Lake не отличаются от своих предшественников: они не только используют тот же, что и раньше, процессорный разъём LGA1151, но и имеют абсолютно аналогичные размер и форму платы и теплораспределительной крышки. Не изменился и метод их сопряжения - они склеены герметиком, как и в Kaby Lake. Всё это позволяет использовать при снятии крышки с процессоров поколения Coffee Lake точно такие же подходы и приспособления, что и при скальпировании Kaby Lake.
Как показывает опыт, наиболее простой и безопасный метод - это силовой сдвиг теплораспределительной крышки с процессора в тисках или в специальном устройстве. Именно этим методом мы и воспользовались для разборки Core i7-8700K, но с одним важным дополнением. В нашем распоряжении осталось напечатанное на 3D-принтере вспомогательное приспособление для скальпирования процессора в тисках, которое мы делали для Core i7-7700K, им же мы решили воспользоваться и в этот раз.
О том, как работает это приспособление, подробно уже рассказывалось. Суть в том, что оно обеспечивает правильное распределение усилий при силовом сдвиге крышки относительно процессорной платы и предохраняет её от излома.
Сам процесс демонтажа теплораспределительной крышки вряд ли стоит описывать детально - на нашем сайте можно найти сразу по . Процессор просто вставляется в приспособление, к нему применяется усилие (надо заметить, достаточно серьёзное), и крышка оказывается оторванной от платы, к которой припаян процессорный кристалл.
В этот момент нетрудно убедиться, что Intel не отказалась от своей фирменной термопасты. Ненавистная плотная субстанция серого цвета заполняет промежуток между кристаллом и крышкой и в Core i7-8700K. То есть, даже несмотря на то, что ядер в процессоре стало больше, Intel продолжает считать, что эффективности полимерного термоинтерфейса вполне достаточно. Впрочем, ничего другого и не ожидалось. Пайка теперь не используется даже в премиальных многоядерных процессорах Intel серий Skylake-X и Skylake-SP, чего уж тогда ждать от массовых Coffee Lake.
Если очистить процессорную плату и кристалл от пасты и герметика, то можно оценить размеры кристалла Coffee Lake. Он стал больше, чем кристалл Kaby Lake, но ненамного. Площадь Coffee Lake оценивается в 150 мм 2 , в то время как у Kaby Lake эта величина примерно равнялась 126 мм 2 .
Заменять интеловскую термопасту лучше какими-то материалами на основе жидкого металла - индия или галлия. На сегодняшний день производители термоинтерфейсов предлагают богатый выбор соответствующих составов. Мы традиционно пользуемся продукцией компании Coollaboratory, но аналоги можно найти, например, в ассортименте Thermal Grizzly. Причём, судя по данным независимых тестов, жидкометаллический термоинтерфейс Thermal Grizzly Conductonaut несколько выигрывает по теплопроводности у вариантов Coollaboratory Liquid Pro и Ultra.
Тем не менее, в Core i7-8700K мы решили испытать жидкий металл Coollaboratory Liquid Ultra, который по сравнению с применяемым нами ранее в скальпированных процессорах термоинтерфейсом Coollaboratory Liquid Pro получил несколько улучшенную теплопроводность и стал более прост в использовании за счёт лучшего сцепления с поверхностями. Однако не стоит забывать о том, что перед тем, как начинать наносить жидкий металл на процессорный кристалл и крышку, поверхности необходимо тщательно очистить и обезжирить.
После нанесения нового теплопроводящего состава остаётся последнее - приклеить обратно на процессор медно-никелевую теплораспределительную крышку. Она, в отличие от внутреннего термоинтерфейса, сохранила качественное исполнение и превосходно решает возложенные на неё задачи - предохраняет от повреждений процессорный кристалл и распределяет поступающее на неё тепло по большей площади.
В том, что весь описанный процесс имеет огромный практический смысл, убедиться элементарно просто: достаточно сравнить коэффициенты теплопроводности разных термоинтерфейсных материалов. Так, коэффициент теплопроводности жидкого металла Coollaboratory Liquid Ultra - 38,4 Вт/(м∙К), в то время как теплопроводность интеловской термопасты оценивается величиной 4-5 Вт/(м∙К). Поэтому каждый раз, когда мы проделывали процедуру скальпирования, температуры CPU как в номинальном режиме, так и при разгоне заметно снижались. Давайте посмотрим, что произошло на этот раз.
Разгон скальпированного Core i7-8700K
Эффект от скальпирования Core i7-8700K виден сразу. Даже в номинальном режиме предельные температуры тут же упали на 13 градусов. То есть теперь, даже при максимальной и самой жёсткой для процессора нагрузке нагрев ядер не превышает 71 градуса.
Ещё более весомое улучшение температурного режима прослеживается при разгоне. Например, при выборе для процессора настроек частоты, которые изначально были предельными и приводили к нагреву Core i7-8700K до критических температур, теперь стал отчётливо виден доступный и нераскрытый частотный потенциал.
При выборе частоты 4,8 ГГц с напряжением 1,3 В температуры процессорных ядер не превышают 78 градусов. То есть здесь скальпирование позволило выиграть целых 17 градусов. Но что ещё важнее, оно открыло путь к дальнейшему оверклокингу.
Понемногу повышая напряжение дальше, мы смогли добиться работы тестового Core i7-8700K на частоте 5,0 ГГц. Причём речь идёт об абсолютно стабильном разгоне, в котором процессор способен проходить любые испытания, включая и тестирование в LinX 0.8.0 с задействованием AVX/AVX2-инструкций.
Для обеспечения работоспособности процессора на частоте 5,0 ГГц его напряжение пришлось повысить до 1,4 В, но температуры ядер, фиксируемые при работе c AVX-алгоритмами, не превышали 89 градусов. Иными словами, частота 5,0 ГГц для скальпированного Core i7-8700K - вполне подходящий режим, который можно без каких-либо колебаний ставить «на постоянно».
Здесь стоит отметить одну немаловажную деталь. В качестве тестовой платформы в экспериментах по разгону мы пользовались материнской платой ASUS Strix Z370-F Gaming. И несмотря на то, что на ней реализован фирменный четырёхканальный стабилизатор питания Digi+ на ШИМ-контроллере ASP1400BT с удвоителями фаз, на данный момент эта плата не может обеспечить стабильное напряжение на процессоре даже при включении максимального, седьмого уровня Load-Line Calibration. Как можно судить по данным мониторинга, под нагрузкой напряжение проседает почти на 0,1 В - до 1,312 В. Но несмотря на это, никаких претензий к стабильности работы Core i7-8700K на частоте 5,0 ГГц у нас не возникло, и в нашем случае явно дефектная реализация Load-Line Calibration на плате ASUS Strix Z370-F Gaming разгонный потенциал никак не ограничила. Тем не менее на других платах, где данная функция работает без проблем, частоту 5,0 ГГц можно было бы получить и при более низком напряжении V CC . Насколько более низком - мы обязательно проверим, как только другие платы доберутся до нашей лаборатории.
Более полно картину того, насколько значительный эффект даёт скальпирование Core i7-8700K при разгоне, можно оценить по температурной карте, составленной для этого процессора после замены термоинтерфейса. Приведённые на ней значения температур - это максимум, который был зафиксирован при прохождении тестирования в LinX 0.8.0.
Представленная таблица ясно даёт понять, что замена интеловской термопасты жидким металлом, который имеет на порядок лучшую теплопроводность, серьёзно снижает рабочие температуры и буквально отодвигает предел разгона. То есть штатный интеловский термоинтерфейс искусственно сдерживает частотные возможности кристаллов Coffee Lake в составе процессоров Core восьмого поколения, и на самом деле они способны на гораздо большее.
Правда, нужно учитывать и ещё один момент - безопасность долговременной эксплуатации разогнанного процессора. Считается, что от длительной работы при повышенных частоте и напряжении полупроводниковый кристалл может деградировать. И в этом есть доля истины: такое действительно случается. Поэтому на оверклокерских форумах для 14-нм процессоров обычно рекомендуют останавливаться на максимальных значениях напряжений порядка 1,35-1,4 В - они у оверклокеров-практиков считаются сравнительно безопасными.
Тем не менее инженеры из числа разработчиков материнских плат говорят, что эта рекомендация - не слишком корректная. Дело в том, что деградация полупроводниковой структуры процессора происходит не столько от напряжения, сколько от высоких токов, поэтому безопасный уровень напряжения питания зависит от изначального качества полупроводникового кристалла, и его нужно определять не в виде абсолютной величины, а через фактическое энергопотребление каждого конкретного экземпляра CPU при его разгоне. Общая рекомендация звучит так: повышать напряжение V CC безопасно до тех пор, пока потребление процессора под нагрузкой превышает изначальный уровень энергопотребления, наблюдаемый при номинальной частоте и штатном VID, не более чем вдвое.
Поэтому попутно с температурой мы проанализировали и то, как растёт потребление разогнанного Core i7-8700K. Для этого было выполнено измерение тока, проходящего через разъём EPS 12V на материнской плате, от которого питается процессорный VRM, при разгоне CPU до различных частот с различным напряжением. Результаты представлены в следующей таблице.
Подумать только, разгон приводит к тому, что потребление 95-ваттного (формально) процессора Core i7-8700K может переваливать за 250 Вт! Но стоит иметь в виду, что реальное потребление старшего Coffee Lake при максимальной нагрузке в номинальном режиме составляет далеко не 95 Вт. В реальности при работе с AVX/AVX2-инструкциями этот процессор расходует существенно больше электроэнергии - на уровне 135-140 Вт. Поэтому 250 Вт при разгоне - вполне допустимый режим, который не должен внушать опасения по поводу быстрой деградации полупроводникового кристалла.
До этого момента мы говорили об оверклокинге, имея в виду полную стабильность процессора в программах, которые активно работают с AVX/AVX2-инструкциями. Среди игровых и офисных приложений таких встречается очень немного, но современные творческие программы, в первую очередь связанные с обработкой изображений или видео, векторные инструкции задействуют достаточно активно. Однако пользуются такими программами далеко не все, поэтому в дополнение к проделанному тестированию мы решили посмотреть, насколько разгонится скальпированный Core i7-8700K, если его стабильность проверять не в LinX 0.8.0, а более поверхностно - в Prime95 29.3 с отключённой поддержкой AVX/AVX2.
Ослабленные требования к стабильности, естественно, позволили получить более высокую частоту. При выставленном в BIOS материнской платы напряжении 1,45 В процессор смог проходить часовое тестирование в Prime95 на частоте 5,2 ГГц.
Температура ядер не превышала 90 градусов, потребление процессора, по данным системного мониторинга, оставалось в пределах 170-175 Вт.
Этот результат позволяет применить для скальпированного процессора Core i7-8700K комбинированный разгон со снижением частоты при активации AVX/AVX2-инструкций. Соответствующая опция поддерживается в BIOS материнских плат на базе набора логики Intel Z370, поэтому «плавающий» разгон до 5,0-5,2 ГГц - вполне допустимый рабочий режим для скальпированного Core i7-8700K.
А это значит, что без каких-либо дополнительных финансовых затрат в наших руках оказался аналог процессоров Core i7-8700K Ultra Edition , которые распространяет немецкий энтузиаст Der 8auer через магазин caseking .de .
В частности, для Core i7-8700K Ultra Edition обещается стабильная работоспособность на частоте 5,2 ГГц в приложениях без поддержки AVX, и это ровно то же самое, что получилось после скальпирования имеющегося в нашей лаборатории образца Core i7-8700K. Конечно, нужно понимать, что успех разгона того или иного экземпляра CPU зачастую зависит от везения. Но очень похоже, что Coffee Lake, если ему обеспечить должный теплоотвод, действительно может предложить на 100-200 МГц лучший разгон по сравнению с Kaby Lake, несмотря на увеличенное в полтора раза количество вычислительных ядер. И это значит, что на покорение символической 5-гигагерцевой вершины может рассчитывать практически любой оверклокер, способный смириться с утратой гарантии на процессор и готовый решиться на скальпирование процессора и вживление в него эффективного термоинтерфейса на основе жидкого металла.
ВведениеМы продолжаем знакомство с процессорами – носителями новой микроархитектуры Nehalem. Вслед за теоретическим материалом
и статьей, посвящённой анализу производительности систем
, построенных на базе процессоров семейства Core i7, мы решили несколько подробнее осветить вопрос, особенно волнующий энтузиастов – разгон. И хотя многие пользователи всё ещё не осознают те преимущества, которые можно получить, разгоняя свой компьютер, армия оверклокеров неуклонно увеличивается. Этому способствует не только общее повышение интереса к новым технологиям, но и тот факт, что производители компьютерного оборудования поворачиваются к занимающимся разгоном потребителем, что называется, «лицом». Стараясь привлечь в свой лагерь большее число сторонников, многие производители аппаратных компонентов добавляют новые функции, позволяющие облегчить раскрытие недокументированных возможностей оборудования. И даже компания Intel, ещё несколько лет тому назад рьяно боровшаяся с оверклокерской идеологией, сегодня сменила гнев на милость. Теперь она не только не отрицает возможность использования собственных процессоров в нештатном режиме, но и, напротив, поощряет оверклокеров, повсеместно приглашая их на различные мероприятия и адаптируя для них собственные процессоры и материнские платы.
В этом свете нам кажется, что появление новой микроархитектуры вполне может выступить очередным катализатором процесса популяризации разгона, так как системы, в основе которых лежат процессоры Core i7, разгонять стало, с одной стороны, проще, а с другой – ещё интереснее. К тому же, произошедшие платформенные изменения, такие как внедрение новой схемы управления питанием, перенос в процессор контроллера памяти и отказ от шины FSB, делают разгон и более доступным, поскольку влияние на его результаты со стороны самого капризного компонента системы – материнской платы – становится меньше.
Чтобы придать сегодняшней статье большую практическую ценность, при её подготовке мы отказались от использования инженерных образцов комплектующих, собрав систему из уже появившихся в продаже серийных процессора, материнской платы, памяти и кулера. В качестве же основного объекта для разгона мы избрали Core i7-920, самого дешёвого представителя семейства Nehalem. Итогом нашего исследования станет конкретный рецепт: каким образом из этого процессора (стоимостью около 10 тысяч рублей
) можно выжать производительность, ощутимо превышающую быстродействие одного из самых дорогих процессоров на рынке – Core i7-965 Extreme Edition.
В этой статье мы старались раскрыть все премудрости разгона LGA1366-систем максимально подробно. Тем не менее, мы предполагаем, что читатели уже имеют базовые понятия в части строения Nehalem систем. Если же вы знакомитесь с новой платформой впервые, то для начала мы всё же рекомендуем обратиться к нашей статье «».
Частоты и коэффициенты
Процедура разгона систем, основанных на процессорах семейства Core i7, хотя и нова, не так уж и трудна. По нашему убеждению, разгонять системы на новых процессорах не сложнее, чем платформы, в основе которых лежат четырёхъядерные процессоры прошлого поколения, Core 2 Quad. Однако при этом необходимо понимать, что поскольку одним из основных изменений, привнесённых микроархитектурой Nehalem, стал принципиально новый дизайн платформы, разгон Core i7 требует совершенно иного подхода.Так, в общем случае разгон старых LGA775-систем выполняется путём повышения частоты процессорной шины. Вслед за её ростом неминуемо поднимается частота процессора и памяти, пропорционально связанные с частотой FSB множителями и делителями. При этом коэффициент умножения процессора определяется штатной частотой процессора, но при желании может быть и изменён в сторону уменьшения. Исключение здесь составляют процессоры серии Extreme Edition, снабжённые свободно изменяемым множителем, дающим возможность разгона через простую установку коэффициента умножения выше его номинального значения. Делитель же, связывающий частоты FSB и памяти, определяется северным мостом чипсета, в котором в LGA775-системах расположен контроллер памяти. Современные наборы системной логики обладают широкими возможностями по установке различных делителей для частоты памяти, что даёт возможность её относительно гибкого изменения, в том числе и независимого от процессора разгона.
В LGA1366-платформах, использующих новые процессоры Core i7, ситуация обстоит совершенно иначе. Ведь мало того, что эти процессоры оборудованы 8-мегабайтной разделяемой L3 кэш-памятью и имеют встроенный контроллер памяти, они ещё и используют принципиально новый последовательный интерфейс для соединения с чипсетом. В результате, системы нового поколения лишены традиционной шины FSB, игравшей ранее определяющее значение для формирования частот всех частей системы. Вместо этого ключевое значение получила так называемая базовая частота, BCLK, которая сама по себе, в чистом виде, не имеет никакого приложения. Однако через частоту BCLK с использованием множителей в LGA1366-платформе задаются частоты всех основных функциональных узлов. В число таких частот входят:
Частота процессора , на которой непосредственно работают процессорные ядра.
Частота встроенного в процессор северного моста , также называемая Uncore clock или UCLK. На этой частоте тактуется процессорный 8-мегабайтный L3 кэш и встроенный в процессор трёхканальный контроллер DDR3 SDRAM.
Частота работы DDR3 памяти .
Частота интерфейса QPI , связывающего процессор с чипсетом.
Для получения этих четырёх основных частот в процессорах Core i7 используется четыре различных множителя. Иными словами:
[Частота CPU ] = BCLK x [Множитель процессора ].
[Частота Uncore ] = BCLK x [Множитель Uncore ].
[Частота памяти ] = BCLK x [Множитель памяти ].
[Частота QPI ] = BCLK x [Множитель QPI ].
Все четыре участвующих в приведённых соотношениях коэффициента умножения независимы, за исключением множителей для памяти и встроенного в процессор северного моста: [Множитель Uncore ] должен быть как минимум вдвое больше, чем [Множитель памяти ].
Номинальное значение BCLK для любых процессоров Core i7 равно 133 МГц. Однако производные частоты различаются в зависимости от конкретной модели. Ниже приводится таблица, описывающая штатные, определённые спецификацией, значения частот для модельного ряда Core i7, который на данный момент состоит из трёх моделей:
Хотя для каждой модели процессора спецификация чётко определяет значения всех основных частот, на самом деле Intel предлагает несколько большую свободу в части изменения коэффициентов, их задающих. Фактически, жёстко ограничивается сверху лишь процессорный множитель и множитель для частоты шины QPI, остальные же коэффициенты умножения в серийных процессорах можно изменять в достаточно широких пределах. Следующая таблица описывает доступные для разных моделей диапазоны (штатные значения множителей выделены жирным шрифтом).
Таким образом, разгон процессоров Core i7, за исключением экстремально дорогой модели Core i7-965 Extreme Edition, выполняется единственным методом – поднятием базовой частоты BCLK. Однако установка её в значения, превышающие штатные 133 МГц, приводит к одновременному увеличению свыше штатных частот всех узлов системы, включая L3 кэш, память и шину QPI. Плохая новость здесь заключается в том, что скомпенсировать пропорциональный рост второстепенных частот выбором пониженных множителей можно лишь для DDR3 SDRAM, так как все процессоры, кроме старшей модели, уже используют минимально возможные значения множителей для частот Uncore и QPI. Но есть и хорошая новость: L3 кэш и шина QPI демонстрируют отличный потенциал по работе на повышенных частотах, так что в большинстве случаев фактором, ограничивающим разгон, будут выступать именно возможности процессорных ядер, а не их «обвязки».
Напряжения и температуры
Любой «гонщик» знает, что одним из неотъемлемых факторов, способствующих успешному разгону процессора, является увеличение напряжения питания различных узлов платформы. Так, например, при разгоне LGA775-систем нередко приходится прибегать к увеличению напряжений на процессоре, памяти, процессорной шине, памяти и чипсете. Установка этих величин выше их номинальных значений практически всегда расширяет разгонный потенциал системы. Впрочем, при этом не следует забывать и о том, что рост напряжений питания полупроводниковых приборов приводит к увеличению их тепловыделения и, вообще говоря, сокращению срока службы. Однако применение высококачественных систем охлаждения и умеренное отклонение от номинальных величин напряжений позволяет найти компромисс между «факторами риска» и ростом частотного потенциала.Это же относится и к платформам нового поколения. Но системы, основанные на процессорах Core i7, имеют отличающееся строение и, вследствие этого, управление напряжениями в них при разгоне требует и иного подхода. Так, ввиду того, что чипсетный серверный мост и процессорная шина утратили своё определяющее значение, их напряжения в большинстве случаев не требуют корректировки даже при достаточно серьёзном увеличении частот. Зато переместившийся в процессор контроллер памяти и L3 кэш получили собственное независимое питание, управление которым при разгоне может принести определённые дивиденды.
Таким образом, определяющее значение в Core i7 системах имеют четыре основных напряжения, оперировать которыми и имеет смысл при разгоне. Это:
Напряжение питания процессора , которое используется непосредственно процессорными ядрами. Номинальное значение этого напряжения зависит от конкретного экземпляра процессора, но обычно равно 1,2 В. При этом максимально допустимым напряжением процессора спецификация называет 1,55 В, однако использование столь высокого вольтажа требует применения как минимум систем водяного охлаждения.
Напряжение питания Uncore : встроенного в процессор контроллера QPI и L3 кэша. Штатное напряжение для этих компонентов процессора установлено равным 1,2 В, однако спецификация предполагает, что без ущерба для процессора оно может быть увеличено до 1,35 В.
Напряжение питания памяти . Хотя на первый взгляд это напряжение не имеет прямого отношения к процессору, оно влияет не только на разгонные характеристики установленной в системе DDR3 SDRAM. Это же напряжение используется для питания переехавшего из чипсета в процессор контроллера памяти, что накладывает определённый отпечаток на его предельно допустимые величины. Intel крайне не рекомендует увеличивать напряжение питания памяти свыше 1,65 В, игнорирование же этого требования может привести к необратимому снижению частотного потенциала и повреждению процессора.
Напряжение CPU PLL (системы фазовой автоподстройки частоты). Данное напряжение играло немалую роль в разгоне четырёхъядерных LGA775 процессоров, эта роль сохранилась и для Core i7. Номинально напряжение устанавливается равным 1,8 В, но Intel допускает возможность его повышения до 1,88 В без какого-либо ущерба для процессора.
Известно, что увеличение напряжения процессора при разгоне приводит к квадратичному росту его тепловыделения. Именно поэтому при разгоне Core i7, как и любых других процессоров, необходимо пристально следить за температурным режимом. Предельно допустимая температура для ядер Core i7 – 100 градусов Цельсия. При переходе через этот порог процессор принудительно снижает напряжение питания и свой множитель вплоть до 12x. Благодаря данной мере кристалл защищается от опасного перегрева.
Для контроля температурного режима процессора существует несколько утилит, например CoreTemp или RealTemp . Их использование во время тестирования разогнанного процессора на стабильность позволит подобрать оптимальное напряжение питания, либо подаст знак о необходимости усовершенствования системы охлаждения.
Однако при этом необходимо иметь в виду, что процессоры Core i7 сообщают лишь о температурах своих вычислительных ядер, что позволяет с некоторой степенью вероятности быть уверенным в отсутствии перегрева в этих частях процессора. При этом температура встроенного в процессор северного моста не контролируется никаким образом. К тому же, Core i7 не имеет никаких встроенных механизмов по предупреждению перегрева L3 кэша и встроенного контроллера памяти, поэтому при увеличении напряжений Uncore и памяти нужно быть предельно осторожным.
Турбо-режим
Казалось бы, приведённой выше теоретической информации вполне достаточно для того, чтобы перейти к практическим экспериментам по разгону Core i7. И отчасти это так. Но всё же выстроенная стройная картина взаимосвязей множителей, напряжений и частот несколько нарушается дополнительными нововведениями, которыми располагают процессоры нового поколения. Речь идёт о технологии Turbo Boost – своего рода динамическом разгоне, внедрённом в процессоры самой Intel.Напомним, что суть технологии Turbo Boost заключается в способности процессора увеличивать свой коэффициент умножения выше номинального значения в том случае, если это не приводит к превышению установленного равным 130 Вт порога энергопотребления. Текущая реализация этой технологии разрешает процессорам Core i7 превышать штатный множитель на 2, если в процессоре загружено работой только одно ядро, либо на 1, если под нагрузкой находится большее число ядер.
Казалось бы, такое несколько фривольное обращение процессора с собственным множителем может навредить разгону, однако на практике это оказывается не совсем так. Напротив, оверклокеры, выбравшие объектом приложения своих рук LGA1366-системы, получают в свои руки дополнительный инструмент.
Так, самый простой вариант заключается в элементарном отключении через BIOS Setup технологии Turbo Boost. Все материнские платы для процессоров Core i7 имеют соответствующую опцию. Более того, технология Turbo Boost напрямую связана с другой управляющей процессорным множителем технологией – Enhanced Intel SpeedStep. Это выражается в том, что турбо-режимы могут быть активированы только после включения EIST. Многие же оверклокеры привыкли отключать энергосберегающие технологи, а значит, они автоматически деактивируют и Turbo Boost.
Однако турбо-режим можно не игнорировать, а обратить и в свою пользу. Дело в том, что BIOS большинства LGA1366 материнских плат позволяет отключить контроль процессором собственных энергетических характеристик без деактивации турбо-режима. Такой трюк даёт возможность статически увеличить множитель CPU на 1 выше номинала при любой нагрузке, вне зависимости от текущего энергопотребления процессора. В результате, процессор Core i7-920 со штатным множителем 20x можно использовать при множителе 21x, а Core i7-940 – при множителе 23x, в то время как его штатный коэффициент умножения установлен равным 22x. Конечно, такое увеличение коэффициента умножения само по себе выглядит несерьёзно, но вместе с наращиванием базовой частоты BCLK оно вполне может помочь достижению лучших результатов в разгоне.
К сказанному остаётся добавить, что мы не рекомендуем использовать турборежим при разгоне в полной мере и по прямому назначению, хотя, в принципе, это возможно. Динамическое повышение множителя процессора при снижении нагрузки, не вызывающее никаких отрицательных последствий при эксплуатации в номинальном режиме, при разгоне может оборачиваться нестабильностью. Секрет кроется в том, что при разгоне процессора через изменение частоты BCLK шаг прироста частоты процессора при увеличении множителя становится больше, в результате чего процессор при переходе в турбо-режим может «переразгонять» себя дальше предела стабильности. В итоге легко может сложиться несколько парадоксальная ситуация: процессор будет успешно проходить ресурсоёмкие тесты на стабильность, но при умеренной реальной нагрузке, вследствие попыток перейти в турбо-режим, система будет давать сбои.
Комплектующие для оверклокерской системы
Материнская плата – ASUS P6T DeluxeВполне логично, что для разгона процессоров Core i7, также как и при разгоне любых других процессоров, выбор высококачественных комплектующих выступает одним из слагаемых успеха. Определяющее значение в оверклокерской платформе, несомненно, играет материнская плата, как один из самых важных компонентов системы, объединяющий воедино процессор, память, видеокарту и периферийные устройства. Для наших тестов мы избрали плату ASUS P6T Deluxe в первую очередь потому, что компания ASUS завоевала авторитет поставщика качественных и дружественных оверклокерам решений.
Впрочем, мы не можем сказать, что от беглого знакомства с ASUS P6T Deluxe у нас осталось какое-то особенное впечатление. Плата как плата, на первый взгляд. Невольно даже закрадывается некоторое разочарование, так как стоимость P6T Deluxe превышает 10 тысяч рублей, а материнская плата при этом не поражает воображение одним лишь внешним видом. Хотя, конечно, следует понимать, что платы для процессоров Core i7, основанные на единственном совместимом с ними наборе логики Intel X58 Express, в принципе не могут быть недорогими. Тон задаёт сама Intel, продающая производителям плат набор логики Intel X58 по цене, превышающей 50 долларов США.
Тем не менее, ASUS P6T Deluxe – это далеко не самая дешёвая плата на базе Intel X58. Дело в том, что разработчики ASUS решили не экономить на мелочах. Например, в плате используются электронные компоненты повышенной надёжности, восьмислойная, а не шестислойная PCB, а также ряд интересных дополнительных контроллеров. Но давайте познакомимся со всеми особенностями P6T Deluxe по порядку.
В первую очередь необходимо отметить наличие на этой плате трёх слотов PCI Express x16 (совместимых с версией протокола 2.0), предназначенных для установки графических карт. Эти слоты могут работать в двух режимах: x16/x16/x1 при использовании одной или двух видеокарт, либо x16/x8/x8, если в системе установлено сразу три видеокарты. Таким образом, ASUS P6T Deluxe позволяет собрать видеосистему из двух видеокарт без каких-либо ограничений. Что особенно приятно, P6T Deluxe прошла процедуру сертификации у NVIDIA, в результате чего она поддерживает не только технологию ATI Crossfire, но и NVIDIA SLI. Таким образом, рассматриваемая плата может служить основой высокопроизводительной игровой системы, оснащённой одной или несколькими видеокартами любого производителя.
Помимо трёх слотов PCI Express x16, плата предлагает один дополнительный слот PCI Express x4 и два слота PCI, один из которых, впрочем, скорее всего, будет заблокирован системой охлаждения видеокарты.
Инженеры ASUS решили придерживаться традиционного размещения слотов памяти, они находятся справа от процессорного гнезда. Кстати, именно такое, а не исповедуемое платой Intel Smackover расположение слотов над LGA1366, предусматривается референс-дизайном. Кроме того, в отличие от интеловской платы, ASUS P6T Deluxe обладает шестью слотами для DDR3 SDRAM – по два слота на каждый канал. Это означает, что в P6T Deluxe можно установить в общей сложности до 12 Гбайт памяти.
Отдельно хочется отметить тот факт, что инженеры ASUS чрезвычайно трепетно отнеслись к качественной прокладке сигнальных линий от процессора до памяти. Обратите внимание, ось, проходящая через центр слотов памяти, проходит и через центр процессора. Такое выравнивание может добавить дополнительную стабильность подсистеме памяти, например, при её разгоне. Кстати, для питания модулей DDR3 SDRAM предусмотрен трёхфазный, а не двухфазный, как на большинстве иных плат, преобразователь напряжения.
Что же касается конвертера питания самого процессора, то его схема включает шестнадцать каналов, плюс два отдельных канала для питания встроенного в процессор северного моста. Это – беспрецедентно сложная схема, в теории, гарантирующая высокую «чистоту» питания. При этом, благодаря использованию традиционного управляющего контроллера EPU, схема при небольшой нагрузке уменьшает количество используемых фаз до четырёх: таким путём достигается высокий КПД преобразователя питания. Неудивительно, что, реализовав столь сложную схему, ASUS не стала скупиться и на элементной базе. В составе конвертера питания, да и на всей плате целиком применяются конденсаторы с полимерным электролитом с увеличенным сроком службы, катушки с броневым сердечником и высокочастотные транзисторы с низким сопротивлением в открытом состоянии.
На транзисторах, окружающих процессорное гнездо, установлены традиционные для ASUS алюминиевые радиаторы медного цвета. За охлаждение южного моста отвечает невысокий радиатор, закрытый сверху декоративной пластиной с подсвечиваемым во время работы логотипом производителя. На северном мосту, напротив, обнаруживается массивный алюминиевый радиатор с небольшим числом рёбер причудливой формы. Согласно мнению инженеров ASUS, такая форма идеальна при отсутствии на чипсете собственного вентилятора, так как ребра пролегают вдоль воздушного потока, создаваемого процессорным кулером. Впрочем, вместе с этим разработчики позаботились и о возможности установки на этот затейливый радиатор стандартного 40 мм вентилятора. В комплекте поставки платы имеются специальные крепёжные стойки.
Как это принято на платах верхнего ценового диапазона, все перечисленные радиаторы соединены в единую систему охлаждения тепловыми трубками.
Необходимо отметить, что эта система охлаждения вряд ли помешает установке на ASUS P6T Deluxe массивных процессорных кулеров. Но дело тут даже не в том, что все радиаторы на плате имеют небольшую высоту, а в том, что референс-дизайн LGA1366 материнских плат предполагает некоторое смещение процессорного гнезда от верхнего края платы. И хотя это известие не порадует владельцев старых корпусов с воздуховодом, подходящим к процессорному кулеру, благодаря изменению компоновки на верхней части платы освобождается дополнительное место, дающее проектировщикам плат большую свободу в распределении компонентов.
Говоря об особенных возможностях ASUS P6T Deluxe, необходимо отметить, что эта плата снабжена дополнительным SAS-контроллером, встретить который в платформах для продвинутых пользователей ранее было невозможно. ASUS же установил на свою плату двухпортовый контроллер Marvell 88SE6320, позволяющий подключать как SATA, так и SAS-винчестеры и объединять их в RAID массивы уровня 0 или 1.
Кстати, так как в южном мосту ICH10R, использованном в основе P6T Deluxe, отсутствует поддержка PATA устройств, инженеры ASUS реализовали её установкой на плату ещё одного контроллера – Marvell 88SE6111. Благодаря ему на P6T Deluxe имеется не только PATA-133 интерфейс, но и дополнительный порт eSATA, вынесенный на заднюю панель платы.
Глядя на заднюю панель ASUS P6T Deluxe, можно обнаружить, что у этой платы имеются два гигабитных сетевых порта, обслуживаемых контроллерами Marvell 88E8056. Эти порты можно использовать как раздельно, так и вместе – в режиме Teaming. Также на задней панели присутствует разъём IEEE1394 FireWire и восемь портов USB 2.0. Ещё один порт Firewire и шесть USB 2.0 присутствуют на плате в виде дополнительных игольчатых разъёмов. Помимо перечисленного, на заднюю панель вынесен один PS/2 порт (он может работать как с клавиатурой, так и с мышью), а также аудио-разъёмы: шесть аналоговых и два S/PDIF – оптический и коаксиальный, работа которых обеспечивается восьмиканальным кодеком ADI AD2000B.
Следует заметить, что ASUS P6T Deluxe не лишена целого ряда прочих приятных мелочей, например, поддержки технологии ExpressGate, позволяющей загружать SplashTop Linux со встроенного флеш-носителя практически моментально после включения платы.
Или же нового приложения Turbo-V, позволяющего управлять всеми ключевыми параметрами платы (частотой BCLK и всеми напряжениями) непосредственно из операционной системы, а также работать с профилями настроек.
Ну или, наконец, установленных непосредственно на плату кнопок включения и перезагрузки, сильно упрощающих жизнь тестировщикам.
Хотя, конечно, гораздо больший интерес, в свете выбранной для этой статьи тематики, вызывают возможности BIOS Setup по конфигурированию процессора и платформы. Основная часть настроек, ориентированных на разгон, традиционно сведена на странице «Ai Tweaker».
Здесь присутствуют опции для установки всех основных частот и напряжений. Базовая частота BCLK выставляется в пределах от 100 до 500 МГц, частоты же для памяти, Uncore и QPI при этом выбираются из множества значений, определяемых соответствующими доступными коэффициентами. В этом ключе следует отметить удобство BIOS Setup рассматриваемой платы, который предлагает оперировать не множителями для соответствующих частот, а реальными значениями частот, получаемыми при использовании этих множителей.
Одновременно с возможностью изменения ключевых частот, P6T Deluxe предлагает и богатые средства для конфигурирования всех основных и второстепенных напряжений. Список возможных настроек и диапазонов их изменения приводится в таблице:
В этом изобилии настроек напряжений есть и четыре основные (те самые, о которых мы говорили выше), так что для разгона процессоров P6T Deluxe вполне подходит.
Кстати, помимо перечисленных установок, рассматриваемая плата сохранила и полезную функцию Load-Line Calibration, призванную бороться с вредным при разгоне падением напряжения на проводниках платы на участке от конвертера питания до процессора (эффект Vdroop).
Не обделён BIOS Setup и функциями для управления процессорными технологиями. В соответствующем разделе находятся опции для включения энергосберегающих технологий и технологии виртуализации, а также опции для включения турбо-режима. Так, установка «Intel Turbo Mode Tech» позволяет включить или отключить турбо-режим (после активации EIST), а параметр «Intel C-STATE Tech» отвечает за активацию контроля процессором собственного энергопотребления.
В остальном BIOS рассматриваемой платы мало отличается от BIOS других плат ASUS верхнего ценового диапазона. Поэтому добавить к сказанному хочется разве только одну любопытную деталь: встроенные в BIOS утилиты «ASUS O.C. Profile» (для работы с профилями настроек) и «ASUS EZ Flash» (для обновления прошивок) теперь способны работать не только с внешними носителями данных, но и с жёсткими дисками с файловой системой NTFS (в режиме чтения).
Память – Kingston KHX16000D3K3/3GX
При разгоне LGA1366 систем мы советуем использовать специализированную трёхканальную оверклокерскую память. И дело тут не только в том, что такая память продаётся комплектами по три модуля. Как мы знаем, в Core i7 системах можно использовать и двухканальную память, падение производительности в этом случае несущественно. Главная проблема заключается в том, что, во избежание повреждения встроенного в процессор контроллера памяти, Intel настоятельно рекомендует не увеличивать напряжение питания памяти свыше 1,65 В. Все же распространённые двухканальные комплекты DDR3 SDRAM, присутствующие на рынке, оптимизированы для использования в старых LGA775 системах и требуют установки более высоких напряжений.
Казалось бы, в этом случае при разгоне можно обойтись и обычной DDR3 памятью, работающей на штатном напряжении 1,5 В при частотах 1067 и 1333 МГц, однако это не совсем так. Дело в том, что увеличение частоты BCLK влечёт за собой и рост частот памяти. При этом минимальный множитель для частоты DDR3 SDRAM, равный 6x, в серийных процессорах Core i7 работоспособен лишь при незначительном отклонении BCLK от стандартного значения. В результате, при разгоне приходится пользоваться множителем 8x, а в этом случае частота памяти превышает 1333 МГц уже при разгоне BCLK до 167 МГц, то есть при повышении этой частотой своего номинального значения всего на 25 %. Поэтому оверклокерские Core i7 платформы, предполагающие более чем 25-процентный разгон повышением базовой частоты BCLK, должны комплектоваться DDR3 SDRAM, способной работать как минимум на частоте 1600 МГц при напряжении 1,65 В.
Конечно, можно выбрать такие модули и среди памяти «прошлого поколения», но гораздо проще приобрести специализированную DDR3 SDRAM, ориентированную на использование в Core i7 платформах. К настоящему моменту все ведущие производители оверклокерской памяти анонсировали свои комплекты соответствующего назначения. Для нашей же системы мы выбрали память Kingston HyperX KHX16000D3K3/3GX.
Данный комплект привлёк наше внимание тем, что на сегодняшний день это – самая скоростная представленная на рынке DDR3-память для LGA1366 систем. Этот трёхканальный комплект, включающий три гигабайтных модуля, способен работать на частотах до 2000 МГц при напряжении 1,65 В и таймингах 9-9-9-27.
Память Kingston HyperX KHX16000D3K3/3GX, вообще говоря, по своим характеристикам отлично подходит для эксплуатации в системах с экстремальным разгоном. Дело в том, что тактование памяти в Core i7 системах на частотах, близких к 2000 МГц, требует значительного повышения напряжения питания Uncore части процессора, примерно до 1,6–1,7 В. Поэтому мы бы не рекомендовали использовать память на столь высокой частоте без использования как минимум жидкостного охлаждения процессора. Тем более, что процессоры Core i7, к сожалению, не имеют никаких средств для диагностики перегрева встроенного L3 кэша и контроллера памяти.
Тем не менее, это совершенно не противоречит возможности применения Kingston HyperX KHX16000D3K3/3GX в «обычных» оверклокерских системах, в которых используются более распространённые воздушные кулеры. В таком случае эта память при напряжении питания 1,65 В может работать при частотах до 1780 МГц с таймингами 8-8-8-24, а при частотах до 1550 МГц – с задержками 7-7-7-21.
Впрочем, если вы не хотите тратиться на дорогую память Kingston HyperX KHX16000D3K3/3GX, работающую на частоте 2000 МГц, этот же производитель может предложить высококачественную трёхканальную память с напряжением 1,65 В с более низкими номинальными частотами: 1867, 1800 или 1600 МГц. Подобные же предложения есть и у других поставщиков памяти для энтузиастов.
Процессорный кулер – Noctua NH-U12P
Выбор высокоэффективного кулера для оверклокерской LGA1366 платформы – ответственное занятие. Дело в том, что тепловыделение процессоров Core i7 при разгоне ощутимо возрастает, поэтому для полного раскрытия частотного потенциала необходим соответствующий по эффективности отвод тепла. Максимальная температура процессорных ядер, при которой включается защита, составляет 100 °C и, например, штатного «коробочного» кулера от Core i7 не хватает для достаточного охлаждения этих процессоров уже при среднем разгоне.
Казалось бы, производители систем охлаждения предлагают массу высокоэффективных систем воздушного и водяного охлаждения, но в своей основной массе они пока неприменимы для LGA1366 платформ. Дело в том, что Intel изменил расположение крепёжных отверстий на материнской плате, по сравнению с LGA775 они отодвинуты от процессорного гнезда на большее расстояние. К счастью, некоторые производители оперативно сориентировались в изменившейся конъюнктуре и выпустили к своим флагманским продуктам дополнительные крепления, позволяющие устанавливать их в новых системах. Нам, например, удалось получить новое крепление для кулера Noctua NH-U12P, которое компания Noctua, кстати, готова выслать всем желающим бесплатно .
Сам по себе кулер NH-U12P уже сумел подтвердить свою хорошую эффективность, поэтому его использование в разогнанной Core i7 системе мы посчитали вполне уместным.
Новое LGA1366 крепление, получившее собственное название «Noctua LGA1366 SecuFirm2», позволяет надёжно закрепить хорошо знакомый кулер в новой платформе. Конструктивно оно подобно старому LGA775, но в нём применены пластина и скобы большего размера. К сожалению, это новое крепление сохранило и все недостатки своего предшественника: оно прекрасно подходит для однократной установки на плату, но замена процессора в тестовой системе вызывает серьёзные сложности. Так, для демонтажа кулера необходимо снимать с него вентилятор, а при необходимости замены процессора приходится отвинчивать и одну из крепёжных скоб, блокирующих защёлку процессорного гнезда.
Впрочем, мы простили Noctua NH-U12P эти недостатки. Ведь, во-первых, этот кулер – одна из самых эффективных на рынке систем воздушного охлаждения, а во-вторых, производитель всё-таки продлил жизнь своему удачному продукту, снабдив его дополнительной системой крепления.
Процессор – Intel Core i7-920
В качестве основного объекта для экспериментов мы решили выбрать наиболее популярный процессор в линейке Core i7. Этим процессором оказалась младшая модель в семействе, Core i7-920. Востребованность этого процессора объясняется его невысокой стоимостью, например, в официальном интеловском прайс-листе он оценён в 284 доллара, при том что следующая, более скоростная модель в этом семействе имеет цену 562 доллара. В рознице на данный момент Core i7-920 стоит около десяти тысяч рублей .
Характеристики этого процессора обсуждались уже не раз, поэтому позволим себе привести их перечень без дополнительных комментариев.
Заметим лишь, что поставляемые сегодня на рынок серийные процессоры Core i7 имеют степпинг C0, такой же степпинг мы наблюдали и у инженерных образцов, которые нам прислал Intel перед официальным анонсом. Однако как оказалось, серийные процессоры Core i7-920, которые появились на прилавках магазинов, имеют существенные отличия от ранее разосланных тестерам образцов. Серийные процессоры Core i7 получили разблокированные множители для формирования частот встроенного в процессор северного моста и памяти. В результате в системах, основанных на серийных процессорах Core i7, появилась возможность тактования DDR3-памяти на частотах, превышающих 1067 МГц, даже без увеличения частоты BCLK выше штатного значения. Иными словами, несмотря на то, что в официальном списке характеристик Core i7 значится лишь поддержка DDR3-800 и DDR3-1067 памяти, фактически эти процессоры поддерживают также и DDR3-1333. Формально, Core i7-920 позволяет установить и более высокие множители для частоты памяти, но на практике они, к сожалению, оказываются неработоспособными.
Например, приведённые ниже показания диагностической утилиты Everest сделаны нами как раз при работе памяти в режиме DDR3-1333.
Заметьте, утилита показывает, что напряжение питания нашего экземпляра процессора равно 1,2 В. На данный момент это – стандартное значение, все процессоры Core i7, с которыми нам довелось познакомиться, использовали именно это напряжение.
Поскольку мы взяли на тесты серийный процессор в коробочной поставке, пару слов следует сказать и о ней. Core i7 поставляется в синей картонной коробке, явно превышающей по размерам коробки четырёхъядерных процессоров семейства Core 2 Quad. Тем не менее, содержимое поставки осталось тем же. Помимо процессора, в коробке лежит буклет с инструкцией по установке и кулер.
Принципиальная конструкция штатного кулера, прилагаемого к Core i7, практически не изменилась по сравнению с системами охлаждения, поставляемыми с LGA775 процессорами. Он состоит из массивного алюминиевого радиатора цилиндрической формы с медным сердечником и вентилятора диаметром 90 мм. Также прогресс не коснулся и устройства крепления, которое выполнено в виде четырёх пластиковых защёлок, фиксируемых в специализированных отверстиях материнской платы.
Эффективности этого кулера вполне достаточно при эксплуатации процессора в штатном режиме, однако при разгоне он явно не справляется с возлагаемыми на него обязанностями и не даёт частотному потенциалу процессора раскрыться в полной мере.
Что касается самого процессора, то по виду он мало отличается от тестировавшихся нами ранее образцов. Единственное его отличие состоит в появлении серийной маркировки на крышке, где, помимо торговой марки Intel Core i7 и номера 920, имеется указание на штатную частоту, размер кэш-памяти третьего уровня и частоту QPI, а также метка PCG (Platform Compatibility Guide), отражающая электрические характеристики. Идентификационный номер (S-Spec) доставшегося нам процессора – SLBCH, на данный момент его имеют все серийные процессоры Core i7-920.
Описание тестовой системы
Подытоживая сказанное, приведём полный перечень участвующих в нашей тестовой системе комплектующих:
Процессор: Core i7-920 (2,66 ГГц, 8 Мбайт L3, ядро Bloomfield ревизии С0).
Процессорный кулер: Noctua NH-U12P с двумя вентиляторами Noctua NF-P12 (около 1300 об./мин).
Материнская плата: ASUS P6T Deluxe (BIOS 0904 от 18.11.2008).
Память: Kingston HyperX KHX16000D3K3/3GX (3 x 1 Гбайт, DDR3-2000, тайминги 9-9-9-27 при напряжении питания 1,65 В).
Видеокарта: ATI RADEON HD 4870 512 Mбайт.
Дисковая подсистема: Western Digital WD1500AHFD.
Блок питания: SilverStone SST-ST85ZF (850 Вт).
Операционная система: Microsoft Windows Vista Ultimate SP1 x86-64.
Разгон процессора
Приведённая в первой части данной статьи информация уже позволяет получить общее представление о том, как же следует разгонять процессоры Core i7. Основная идея этого процесса заключается в повышении базовой частоты BCLK, влекущей за собой рост тактовой частоты процессора. Но поскольку с BCLK связаны и другие частоты в системе, как то частота встроенного в процессор северного моста, частота памяти и частота шины QPI, при разгоне следует стараться по возможности использовать уменьшенные множители частот Uncore, DDR3 SDRAM и QPI. Это позволит более полно раскрыть потенциал процессора, и не даст разгону запнуться из-за чрезмерного повышения прочих частот в системе. Естественно, как и всегда, результаты разгона могут быть дополнительно улучшены увеличением основных напряжений выше их штатных значений, но увлекаться этим не стоит, по крайней мере, не позаботившись о качественном охлаждении процессора.Используя имеющийся в лаборатории процессор Core i7-920, первым делом мы решили установить ту максимальную частоту, на которой он сможет работать без увеличения напряжений выше их номинального уровня. Для этого в BIOS Setup используемой нами материнской платы ASUS P6T Deluxe мы жёстко зафиксировали напряжение процессора и Uncore на стандартном уровне 1,2 В. Заметим, что установка значений напряжений в положение «Auto» не рекомендуется, так как в этом случае материнская плата начинает повышать их при разгоне самостоятельно и неподконтрольно пользователю.
Чтобы оградить себя от всяких сюрпризов, при разгоне мы отключили технологии EIST и Turbo Boost и жёстко зафиксировали коэффициент умножения в положении 20x – штатном для Core i7-920, номинальная частота которого равна 2,66 ГГц. Для частоты памяти мы выбрали множитель 8x. К сожалению, младший из доступных коэффициентов, 6x, продемонстрировал неработоспособность уже при частоте BCLK 150 МГц. Соответственно, для частоты Uncore, которая должна как минимум вдвое превышать частоту памяти, использовался множитель 16x. Для формирования же частоты шины QPI устанавливался минимальный доступный коэффициент 18x.
При таком наборе параметров нам удалось довести частоту BCLK до 175 МГц без какого-либо ущерба для стабильности функционирования. Кстати, тестирование стабильности мы выполняли, пользуясь 64-битной версией утилиты Prime95 25.7 в режимах Small FFTs и Blend. Именно эта программа показала наилучшую способность выявлять чрезмерный разгон и зачастую выдавала ошибки, когда другие популярные средства тестирования стабильности (в том числе OCCT, LinX и IntelBurnTest) показывали отсутствие каких-либо проблем.
Процессор в результате разогнался до 3,5 ГГц, что, учитывая его работу при штатном напряжении 1,2 В, можно назвать весьма неплохим результатом. Максимальная температура ядер во время прохождения тестов на стабильность не превышала при этом 74 градусов.
Очевидно, улучшить этот результат можно увеличением напряжения питания процессорного ядра. Однако мы не советуем злоупотреблять этой настройкой, так как увеличение напряжения влечёз за собой и рост тепловыделения, который в конечном итоге и встаёт на пути роста тактовой частоты при разгоне. В частности, при использовании воздушного охлаждения напряжение на процессоре в большинстве случаев не следует увеличивать свыше 1,35 – 1,4 В, так как в противном случае процессор будет перегреваться, не достигая своего предела по тактовой частоте.
Впрочем, в нашем случае установка напряжения процессорного ядра 1,35 В достичь ощутимо более высоких частот без дополнительных действий не позволила. И хотя при повышении частоты BCLK до 180 МГц система проходила тесты на стабильность процессора, при проверке стабильности подсистемы памяти возникали сбои. Очевидно, такое поведение тестовой платформы обуславливается достижением предела разгона встроенного в процессор северного моста, работающего на собственной частоте, также связанной с BCLK, и использующего собственное напряжение питания. К моменту увеличения базовой частоты до 175 МГц частота Uncore выросла до 2800 МГц, а это, очевидно, предел возможностей встроенного L3 кэша при штатном напряжении. Поэтому для дальнейших экспериментов мы повысили до 1,35 В и напряжение Uncore. Заодно, на всякий случай, мы увеличили до 1,88 В напряжение CPU PLL.
Предпринятые шаги позволили добиться стабильной работы процессора при частоте BCLK, равной 190 МГц. Процессор разогнался до 3,8 ГГц, а частота встроенного в него северного моста достигла 3040 МГц.
В таком состоянии тесты стабильности проходили без проблем, но дальнейшее увеличение частоты приводило к сбоям в Prime 95, даже предпринятое одновременно с дополнительным приростом процессорных напряжений. Похоже, что частота 3,8 ГГц и является пределом разгона нашего тестового Core i7-920, несмотря на то, что максимальная температура ядер при тестировании стабильности доходила лишь до 86 градусов, в то время как критический предел температуры установлен равным 100 °C.
Собственно, частоты порядка 3,8 ГГц – это и есть наиболее распространённый предел разгона процессоров Core i7-920 с применением воздушного охлаждения. Именно такой вывод можно сделать не только исходя из результатов наших тестов, но и анализируя отзывы первых покупателей этих процессоров. Кстати, имеющейся в нашей лаборатории, помимо серийного экземпляра, инженерный образец Core i7-920 продемонстрировал аналогичные разгонные возможности. Даже при повышении напряжения ядра до 1,4 В он смог разогнаться лишь до того же уровня 3,8 ГГц. Причём в данном случае речь идёт уже именно о пределе ядер, а не встроенного в процессор северного моста. Чтобы дополнительно убедиться в этом, мы снизили множитель процессора до 19x и получили его абсолютно стабильную работу при тех же настройках напряжений, но с использованием частоты BCLK, равной 200 МГц.
Подведём итог. Нам удалось добиться разгона процессора Core i7-920 со штатной частотой 2,66 до 3,8 ГГц. Таким образом, мы получили более чем 40-процентный прирост тактовой частоты с применением воздушного охлаждения и использованием потенциально безопасных для процессора напряжений. Рекомендуемые для такого разгона настройки, проверенные нами на двух разных экземплярах процессора, приводятся на скриншоте (на примере материнской платы ASUS P6T Deluxe).
Заметим, что успех этого разгона во многом определяется наличием в системе качественной памяти, способной работать на частоте порядка 1600 МГц с напряжением 1,65 В. Впрочем, память, используемая нами, могла бы работать и на более высокой частоте, вплоть до 2000 МГц. Но, к сожалению, попытки её дополнительного разгона провалились. Дело в том, что одновременно с увеличением частоты шины памяти требуется увеличивать и частоту встроенного в процессор северного моста. Но, к сожалению, на частоте порядка 4 ГГц он работать отказался даже со значительным повышением напряжения Uncore.
Выводы
Подведём финальную черту. Сегодняшнее тестирование подтвердило, что новые процессоры Core i7 разгоняются не хуже своих предшественников. Взяв наудачу первый попавшийся серийный процессор Core i7-920, мы смогли увеличить его частоту более чем на 40 %, достигнув 3,8-гигагерцового рубежа. При этом мы не прибегали ни к специальным методам охлаждения, используя серийно выпускаемый воздушный кулер, ни к повышению напряжений до потенциально опасных уровней.Таким образом, можно говорить о том, что микроархитектура Nehalem не накладывает никаких серьёзных ограничений на рост тактовых частот. Используемый же для выпуска современных Core i7 технологический процесс с нормами производства 45 нм, в котором применяются диэлектрик на основе соединений гафния и металлические затворы, даёт возможность увеличения частот без резкого роста тепловыделения и энергопотребления процессора. А это значит, что со временем процессоры нового поколения станут не менее популярны среди оверклокеров и энтузиастов, чем процессоры семейства Core 2 Quad.
Ещё один важный вывод, который можно сделать по итогам проведённого исследования, касается сравнительной простоты разгона процессоров семейства Core i7. Несмотря на то, что они используют несколько независимых множителей для тактования различных узлов, а также раздельное питание для ядер и встроенного северного моста, процесс разгона более чем логичен, а потому не вызывает никаких недопониманий.
Главными же составляющими успеха в деле разгона процессоров Core i7 выступают, очевидно, качественные комплектующие, составляющие платформу. Рассмотренная в этой статье материнская плата ASUS P6T Deluxe оказалась в этом ключе прекрасной основой для оверклокерской системы, отличаясь самыми ценными для энтузиастов качествами: хорошей стабильностью и предсказуемостью. Немалое значение играет и оперативная память, которая для сохранения работоспособности процессора должна работать при сравнительно высоких частотах без экстремального увеличения напряжения. И с этой ролью прекрасно справился комплект Kingston HyperX KHX16000D3K3/3GX, который мы смело рекомендуем всем оверклокерам, планирующим связать свою судьбу с процессорами Core i7.
На этом рассказ о разгоне Core i7 мы не заканчиваем, в одной из ближайших статей мы познакомимся с тем, насколько производительными оказываются системы, построенные на разогнанных процессорах нового поколения, а также проанализируем, какие из четырёхъядерных процессоров, представленных на рынке, выгоднее приобретать с расчетом на разгон.
Другие материалы по данной теме
Новый хит Intel: процессоры Core i7
Первое знакомство с микроархитектурой Intel Nehalem
Благодаря интернету и энтузиастам, которые охотно делятся своими достижениями в вопросе разгона процессоров – у нас появилась возможность проанализировать методы и статистику повышения частоты работы высокопроизводительного CPU Intel Core i7-3770K . Как известно его штатная частота равняется 3.5 ГГц (до 3.9 ГГц в режиме Turbo Boost). Как показал анализ многочисленных форумов и сайтов, посвящённых IT тематике и делу оверклокинга в частности – вполне реально достичь стабильной работы всех ядер процессора на 4.6 ГГц с применением воздушного охлаждения . Сегодня речь и пойдёт именно о том – как разогнать процессор i7-3770K производства Intel, что для этого необходимо и что, в общем-то, излишне. Обратите внимание, что используется модель CPU и индексом «K » на конце, который обозначает разблокированный множитель частоты.
Методика разгона , в принципе, не претерпела больших изменений по сравнению с оверклокингом (overclocking) процессоров на ядре Sandy Bridge, но сразу предупреждаем о пониженном напряжении питания CPU и повышенным требованиям к его охлаждению ! Итак, если Вы горите желанием увеличить производительность своего i7 3770K, то первым делом позаботьтесь о должном охлаждении. Для достижения частот 4.6 ГГц и более – рекомендуем избавиться от штатного (боксового) кулера и подобных низкобюджетников. Как охладить процессор? Советуем Вам приобрести систему или добротный кулер на основе тепловых трубок и множеством пластин, рассеивающих тепло в окружающую среду.
После установки соответствующей системы охлаждения приступаем непосредственно к разгону: загружаемся в BIOS и переходим к настройкам раздела «Overclocking ». Запоминаем, что по-прежнему разгон осуществляется повышением множителя и выставляем указанные ниже параметры в нужные значения.
– Core ratio : пошагово повышаем от стандартных x35 с шагом 2 (к примеру) с тестированием стабильности работы процессора.
– CPU Voltage / Vcore : 1.3 и при необходимости повышаем
– VRM Frequency
: 400-500 KHz;
– Phase Control
: Manual Ajustment – Ultra Fast;
– Duty Control
: Extreme;
– CPU Current Capability
: 130-140%.
– LLC (Load Line Calibration / Load Line Compensation)
: Low V-drop
Самыми важными параметрами являются первые два! На недорогих системных платах могут отсутствовать ряд из этих настроек, но установить множитель и поднять напряжение питания процессора можно на большинстве плат.
Важнейшим параметром при увеличении рабочих частот является напряжение CPU Voltage . В нашем случае хватило значения 1.32 В для разгона процессора до 4.7 ГГц и стабильной работы всех ядер под максимальной нагрузкой без перегрева. Дальнейшее повышение до 1.35…1.375 В дали мизерный прирост в 100 МГц.
Технология LLC позволяет менять напряжение на процессоре в зависимости от его загруженности. Можно встретить примерно такие возможные значения: High V-droop (Power Saving), Mid V-droop и Low V-droop (Performance). Зависимость напряжения Vcore от настроек LLC отлично отслеживается на приведённом выше рисунке.
«Задирание» второстепенных напряжений, судя по отчётам первопроходцев, при разгоне этого процессора практически не имеет смысла даже при установке довольно высоких значений. Полезным может оказаться параметр «CPU PLL» – повышение этого напряжения может немного повысить стабильность системы при существенном разгоне. С оглядкой на новый техпроцесс изготовления кристалла мы не рекомендуем Вам превышать отметку ~1.85 В при регулировке «CPU PLL». Материнские платы, ориентированные на любителей разгона , имеют множество расширенных настроек и иногда позволяют поднять частоту ЦП на дополнительные 100…200 МГц, но переплата за такие системные платы в подавляющем большинстве случаев несоизмерима с полученным увеличением быстродействия.
Если Вы решили задать агрессивные алгоритмы управления преобразователем питания , то рекомендуем следить за его температурным режимом, а в идеале – установить дополнительный вентилятор на обдув околосокетного пространства. При разгоне посредством увеличения «BCLK» удалось увеличить последний лишь до 104.7 МГц, что, по сути, является мелочью в общем быстродействии CPU. Различные манипуляции с настройками питания процессора Intel Core i7-3770K не привели к возможности увеличения «BCLK».
Троттлинг
В завершение хотим ещё раз напомнить о необходимости установки высокопроизводительных кулеров для работы процессоров на нештатных завышенных частотах и напряжениях. В противном случае Вы рискуете получить срабатывание механизма защиты ядер ЦП от перегрева – троттлинга , при котором процессор снижает свою частоту и быстродействие системы так же падает. В худшем случае – Вы значительно ускорите деградацию (амортизацию) кристалла CPU, что с большой вероятностью может привести к выходу его из строя.
На иллюстрации выше представлен пример срабатывания такого механизма (с совершенно другой системы). В верхней части скриншота имеется график частоты работы процессора, а в нижней – график температуры ядер. При простейшем анализе этих двух графиков видно, что следствием достижения процессором пиковых значений нагрева является снижение частоты. При остывании – частота, соответственно, возвращаются на прежний уровень.
В завершение
Наш процессор Intel Core i7-3770K оказался весьма удачным экземпляром, скриншоты из программы CPU-Z представлены ниже. Без разгона в состоянии покоя
Без разгона под нагрузкой
С разгоном в состоянии покоя
С разгоном под нагрузкой
Если Вы решили оставить все настройки без изменения и передумали разгонять процессор Intel Core i7-3770K, то рекомендуем Вам ознакомиться с темой выбора бюждетного кулера , который вполне способен охладить CPU должным образом.
