Разгон до 8 ггц
Речь пойдет о попытке покорения психологического для экстремального оверклокера рубежа частоты – 8 ГГц, на процессорах семейства NetBurst (ядро Cedar Mill). Помимо краткого рассказа об истории данной архитектуры вас ждет теория и практика.
Вступление, немного об истории развития архитектуры NetBurst, 8 ГГц. Интерес оверклокера – зачем и кому это нужно, стенд: теоретическая часть и приоритет выбора материнской платы, практическая часть, подготовка материнской платы, процессоров, азотного стакана и стенда
Оглавление
Вступление
В данной статье речь пойдет о попытке покорения психологического для экстремального оверклокера рубежа частоты – 8 ГГц, на процессорах семейства NetBurst (ядро Cedar Mill). Вспомним историю развития данной архитектуры, после чего перейдем к теории, а затем, поскольку вводный курс уже состоялся, и к практике.
Немного об истории развития архитектуры NetBurst
реклама
Активное наращивание тактовой частоты начала компания Intel в конце 2000 года с выходом архитектуры NetBurst, которая пришла на смену P6. К слову, Core 2 Duo является развитием архитектуры P6, начало которой положено еще в 1995 году процессорами Pentium Pro, Pentium II, Pentium III, а также Xeon и Celeron тех времен.
NetBurst просуществовала семь лет, она запомнилась эволюцией ядер процессоров, сокет 478 сменился сокетом 775, техпроцесс становился тоньше, каждое новое ядро довольно быстро меняло степпинги, которые в основном снижали тепловыделение и наращивали и без того высокие частоты. Но каких-либо кардинальных изменений не произошло.
Производительность напрямую была привязана к наращиванию тактовой частоты и объему кэш-памяти процессора. Причем на равных частотах новые ядра не сильно отличались от старых по производительности, а в случае с ядром Prescott, сменившим Northwood в начале 2004 года, производительность первого на равных частотах с Northwood была чуть ниже, несмотря на вдвое увеличенный кэш (1024 Кбайта, против 512 Кбайт у ядра Northwood). Помимо этого, у Prescott, особенно первых степпингов С1 и D0, были серьезные проблемы с потреблением энергии и тепловыделением. Более-менее эти проблемы решил степпинг E0, а G1 заметно прибавил частотный потенциал.
Пожалуй, наиболее значимая ступень эволюции данной архитектуры – смена Socket 478 на Socket 775. Компания Intel первой ввела поддержку памяти DDR2, появились сначала P4 5хх серии под Socket 775 с 1 Мбайтом кэша, вскоре их сменила 6x0 серия с 2 Мбайтами кэша, которая получила название Prescott-2M. В свою очередь топовые чипсеты P865/875 сменились чипсетами P915/925XE, а потом в скором времени чипсетами P945/955, которые уже поддерживали двухъядерные процессоры.
К слову, первые такие решения Intel тоже вышли комом. 25 мая 2005 года было представлено ядро Smithfield, это два ядра Prescott под одной крышкой, соответственно, все недостатки старого ядра перекочевали к Smithfield. Оно получило TDP 130 Вт при частоте всего 3.2 ГГц, а поскольку в то время приложения, использовавшие многопоточность, можно было пересчитать по пальцам, особого смысла покупать Smithfield не было. Аналогичные Prescott отличались более высокими частотами при том же значении TDP, и в подавляющем большинстве приложений были заметно быстрее, и при этом – дешевле и холоднее.
Разработчик утилиты CPU-Z, которая используется в том числе для регистрации в базе CPU-Z Validate результатов разгона процессоров, отменил регистрацию результата экстремального разгона чипа Intel Core i9-12900K до частоты 8 ГГц, заявленного компанией Gigabyte. Выяснилось, что производитель не смог подтвердить разгон до такой частоты.
Источник изображения: Shutterstock
Производители компьютерного оборудования часто обращаются к оверклокерам, чтобы те смогли установить рекорды производительности на их новом оборудовании, тем самым давая возможность выделиться среди конкурентов. Как сообщалось в начале текущего месяца, тайваньский оверклокер Чи Хуа Ке (Chi-Hua Ke), известный под псевдонимом HiCookie, провёл экстремальный разгон процессора Core i9-12900K с использованием материнской платы Gigabyte Aorus Z690 Tachyon.
Источник изображения: Gigabyte
После релиза Alder Lake множество оверклокеров по всему миру стали пытаться установить мировой рекорд в разгоне процессора, однако все столкнулись с ошибкой, возникающей при повышении коэффициента тактовой частоты до 63. В результате данные о фактической частоте разгона отображались в CPU-Z неправильно. Intel в итоге ошибку исправила, выпустив новый микрокод для чипов, но, похоже, оверклокеры нашли иной обходной путь, позволяющий заявлять о фиктивных результатах разгона чипов. Подробно об этом Doc TB написал на своей странице в Twitter. Было установлено, что стабильно все ядра Alder Lake способны разгоняться до 7 ГГц. А разгон на одном ядре возможен только до частоты 7,5-7,6 ГГц. По словам Doc TB, такой резкий переход до частоты 8 ГГц является «как минимум сомнительным».
Команда разработчиков CPU-Z обратилась в компанию Gigabyte, чтобы выяснить подробности о том, как ей, а точнее её оверклокеру HiCookie, удалось установить рекорд разгона процессора Alder Lake.
Фиктивные результаты разгона процессора Intel Core i9-12900K. Источник изображения: Gigabyte
На момент публикации данного текста на странице материнской платы Aorus Z690 Tachyon на сайте компании Gigabyte был по-прежнему указан фиктивный результат разгона чипа.
Роман Хартунг, известный по нику der8auer, решил вернуться к старому доброму процессору FX-8350. Напомним, что процессоры FX-83xx были представлены еще в 2012 году под кодовым названием Vishera, они базировались на архитектуре Piledriver. Процессоры штатно работали на тактовых частотах от 4,0 до 4,2 ГГц, но оверклокеры смогли выжать из них намного больше.
Процессоры производились AMD по 32-нм техпроцессу на собственном заводе в Дрездене. В то время у AMD еще оставались собственные производства. Тепловой пакет составлял 125 Вт.
Рекорды в то время были поставлены на материнской плате ASUS Crosshair V Formula. На этот раз Роман выбрал материнскую плату ASUS 970 Pro Gaming Aura, а также внес другие изменения, которые позволили добиться более высокого результата. В частности, использовался внешний контроллер VRM, а именно Elmor EVC2, который управлял ими через I2C с помощью программной утилиты. Все это позволили более тонко регулировать напряжения.
После соответствующей подготовки к FX-8350 можно было прикладывать любое разумное напряжение. Процессор FX-8350 на дизайне Vishera и архитектуре Piledriver состоит из четырех модулей по два ядра каждое. Разгонялся только один модуль.
При напряжении 1,85 В удалось достичь тактовой частоты 7 ГГц. При этом процессор потреблял порядка 70 Вт, причем даже без нагрузки. При дальнейшей оптимизации настроек была получена частота 8.127 МГц. Температура охлаждающего стакана и, по всей видимости, поверхности процессора составила около -170 °C.
Система на 8 ГГц не работала стабильно. Но на 7,5 ГГц удалось провести однопоточный прогон Cinebench R15. Результат 172 балла чуть выше Intel Core i7-4770K. Процессор при этом потреблял порядка 100 Вт. Рекорд тактовой частоты для данного процессора составляет 8.722,78 МГц - существенно выше, чем результаты Романа.
Так что новых рекордов поставлено не было. Но все равно Роман хорошо показал возможности старого железа. Современные процессоры Skylake не удается разогнать более 7,5 ГГц. Кроме того, приятно вернуться к старым процессорам, которые в то время AMD составляла из модулей.
Подписывайтесь на группы Hardwareluxx ВКонтакте и Facebook, а также на наш канал в Telegram (@hardwareluxxrussia).
Мы рекомендуем ознакомиться с нашим руководством по выбору лучшего процессора Intel и AMD на весну 2020. Оно поможет выбрать оптимальный CPU за свои деньги и не запутаться в ассортименте моделей на рынке.
Как обычно, мы выполняли разгон поэтапно, с шагом в 100 МГц. Благодаря нынешней изоляции BCLK можно выполнять разгон и повышением данной частоты. Но отделение базовой частоты от PCIe на самом деле играет роль только при экстремальном разгоне, когда необходимо выжать последние мегагерцы. Все же путь через увеличение множителя намного проще. Да и на производительность не влияет выбранный метод достижения высокой тактовой частоты, через повышение BCLK или множителя.
Разгон до 4,8 ГГц
С первым этапом повышения частоты CPU Core i9-9900K уже обогнал предшественника. Штатно Core i7-8700K работал, максимум, на 4,7 ГГц, да и то лишь при нагрузке на одно ядро. Сейчас же флагману Coffee Lake Refresh предстоит выдержать 4,8 ГГц на всех восьми ядрах. Хотя штатно данная частота выставляется при нагрузке, максимум, на четыре ядра.
Vcore UEFI
4,8 GHz
Vcore CPU-Z Бездействие
4,8 GHz
Vcore CPU-Z Нагрузка
4,8 GHz (Prime95 29.4 Build 8, Small FFTs)
Как можно видеть, под нагрузкой напряжение всех трех тестовых прогонов (без AVX, AVX2, FMA3) почти не меняется. Иная ситуация получается в режиме бездействия и в UEFI. Хотя система стартует и с меньшими напряжениями в UEFI, стабильность работы теряется.
Package Power
4,8 GHz (Prime95 29.4 Build 8, Small FFTs)
Энергопотребление системы
4,8 GHz (Prime95 29.4 Build 8, Small FFTs)
По потребляемой мощности упаковки на 4,8 ГГц сюрпризов нет. Более интересно энергопотребление всей системы. Уровень почти 198 Вт в режиме без AVX ненамного выше штатных 195,5 Вт с автоматической регулировкой напряжений. Здесь видно, что небольшой ручной разгон может повысить эффективность. То же самое верно и в случае большей нагрузки. В режимах AVX2 и FMA3 энергопотребление оказалось даже чуть ниже штатных настроек.
Температура ядер под нагрузкой
4,8 GHz (Prime95 29.4 Build 8, Small FFTs)
Даже небольшой разгон приводит к существенному нагреву Core i9-9900K. При штатных частотах и высокой нагрузке температура ядер на считанные градусы превышает уровень 60 °C, здесь без AVX на 4,8 ГГц мы получили уже до 74 °C. Если же активировать AVX или FMA3, то температура превышает планку 80 °C.
Разгон до 4,9 ГГц
Частота 4,9 ГГц для всех восьми ядер Core i9-9900K соответствует максимальному уровню Core i7-9700K без SMT при нагрузке на одно ядро. Из предыдущего поколения такой частоты достигал лишь Core i7-8086K - тоже при нагрузке на одно ядро.
Vcore UEFI
4,9 GHz
Vcore CPU-Z Бездействие
4,9 GHz
Vcore CPU-Z Нагрузка
4,9 GHz (Prime95 29.4 Build 8, Small FFTs)
Чтобы все ядра заработали на 4,9 ГГц, в UEFI пришлось выставить довольно высокое напряжение VCore. Конечно, система стартует и с меньшим напряжением, но даже на средних нагрузках возникают проблемы со стабильностью. Высокие требования заметны по реальному напряжению, которое прикладывается под нагрузкой.
Package Power
4,9 GHz (Prime95 29.4 Build 8, Small FFTs)
Энергопотребление системы
4,9 GHz (Prime95 29.4 Build 8, Small FFTs)
По сравнению с предыдущим этапом мы получили прирост тактовой частоты на 2%, при этом энергопотребление упаковки оказалось выше вплоть до 18%. Даже без AVX2 упаковка CPU потребляла больше 156 Вт, на 6% выше, чем на 4,8 ГГц. Общее энергопотребление увеличилось до 20%. В случае FMA3 энергопотребление системы превысило планку 300 Вт.
Температура ядер под нагрузкой
4,9 GHz (Prime95 29.4 Build 8, Small FFTs)
Разгон всех ядер до 4,9 ГГц показывает, что планка 5 ГГц вряд ли достижима в домашних условиях. По крайней мере, если нужны инструкции FMA3. Уровень 94 °C можно назвать уже слишком высоким. Но даже под нагрузкой AVX мы получили 89 °C.
Разгон до 5,0 ГГц
Выше планки 4,9 ГГц нам уже пришлось внести изменения в тестовую процедуру. Поскольку на данном этапе процессор, который по обещаниям Intel должен соответствовать обычным версиям, стал качественно отличаться от розничных CPU. ASUS UEFI указывает, что "качество кремния" довольно низкое - 87%, хотя у розничных CPU в Интернете пользователи приводят значение до 98%. В случае 5,0 ГГц нам пришлось отказаться от использования FMA3 из-за температуры и энергопотребления. А в тестах на 5,1 ГГц мы отказались и от AVX из-за высоких температур.
Для многих Core i7-8700K частота 5,0 ГГц является финальной. Архитектура, техпроцесс и качество кристалла обычно не дают поднять частоту выше без приложения серьезных усилий. Поскольку у процессоров Coffee Lake Refresh серьезных изменений не произошло, если не считать припаянный распределитель тепла, мы ожидали прежних результатов разгона.
После удивительно долгого ожидания компания Intel наконец-то выпустила процессоры 12-го поколения Alder Lake — первые мейнстримовые чипы с поддержкой DDR5, PCIe 5.0 и на новом техпроцессе Intel 7 (10 нм). И 16-ядерный Core i9-12900K сразу обновил пять мировых рекордов по производительности (в своём классе).
Известный оверклокер Аллен "Splave" Голиберсух с помощью нескольких баллонов жидкого азота разогнал Core i9-12900K (8P+8E) до частоты 6,8 ГГц на P-ядрах и до 5,3 ГГц на E-ядрах, а также 5,5 ГГц в кэше. Для сравнения, у процессора номинальная турбо-частота 5,2/3,9 ГГц на P/E-ядрах, соответственно. Получается разгон на 31% и 36%.
Для оверклокинга Splave выбрал материнскую плату ASRock Z690 Aqua OC Edition, почти точную копию обычной Z690 Aqua, но только с двумя слотами памяти DDR5 вместо четырёх, так эффективнее разгонять память. Z690 Aqua OC Edition выпущена ограниченным тиражом 500 штук только для оверклокеров. Память DDR5-4800 разогнали до 6200.
Установку собрали с блоком питания EVGA SuperNOVA 1600 Вт, системой охлаждения Reaktor 2.0. Чаша для жидкого азота от оверклокера der8auer (о нём ниже).
Список мировых рекордов
- XTU 2.0: 12 765
- Geekbench 4: 11 669 (один поток), 93 232 (все потоки)
- Geekbench 5: 2740 (один поток), 26 649 (все потоки)
Нужно заметить, что Core i9-12900K по умолчанию поддерживает оверклокинг CPU, GPU и памяти: есть официальная утилита Extreme Tuning Utility.
Splave установил мировые рекорды Geekbench 4 и Geekbench 5 на частоте 6,8/5,3 ГГц, но для XTU 2.0 ему пришлось снизить частоту основных ядер до 6,7 ГГц, чтобы бенчмарк завершился без сбоев.
Интересно, что 27 октября 2021 года инженеры Intel пытались повторить этот трюк на мероприятии Intel InnovatiON 2021 в прямом эфире, но потерпели неудачу. Однако вечером того же дня представитель Intel Грегори Брайант опубликовал короткое видео в твиттере, где рядом с ними стоит Аллен Голиберсух, подливает жидкий азот в систему охлаждения Core i9-12900K на частоте 6,8 ГГц и зачитывает с экрана результат бенчмарка XTU 2.0 на отметке 12 632.
Продажи Alder Lake начинаются 4 ноября 2021 года по рекомендованной цене $589 (на $210 дешевле, чем Ryzen 9 5950X). Любопытно, что результатов Geekbench в нормальном состоянии (без оверклокинга) ещё нет, так что пока затруднительно сравнить его реальную производительность с Ryzen 9 5950X.
В то же время демонстрационные образцы Core i9-12900K высылают первым тестерам. Ещё один известный оверклокер Роман "der8auer" Хартунг случайно сжёг свой CPU, уронив винт на материнскую плату во время установки системы охлаждения на включённый компьютер (под напряжением). Впрочем, это стало поводом, чтобы разобрать корпус CPU и посмотреть, что находится внутри.
Под интегрированным теплораспределителем Core i9-12900K обнаружился слой припоя и золотое покрытие, см. на фото вверху. Очевидно, этого нужно для лучшего теплоотведения. Ранее сама Intel сообщала, что в этой модели более толстый слой IHS.
На видео Роман говорит, что «положение золотого покрытия какое-то странное», поскольку оно расположено не по центру. Это может быть сделано по определённой причине или просто брак производства.
Согласно измерениям оверклокера, печатная плата Core i9-12900K длиннее прошлых процессоров: 45 мм по сравнению с 37,5 мм у Core i9-11900K и Core i9-10900K.
Что касается непосредственно микросхемы процессора, то её площадь около 208 мм², что немного меньше прежнего. Благодаря переходу на новый техпроцесс с меньшим размером узлов процессор реально стал меньше, несмотря на значительное увеличение в фактическом количестве транзисторов.
Высота кристалла тоже отличается: теперь она 0,46 мм, что на 22% меньше, чем у Core i9-11900K (0,56 мм).
Читайте также: