Лаборатория продолжает цикл статей о ретроклокинге. Новая статья будет посвящена разгону различных процессоров и спутнице каждого оверклокера и ретроклокера – госпоже Удаче или «Силиконовой лотерее». В последний раз удача меня не подвела, и из 30-ти процессоров был найден один очень удачный экземпляр, но это был опыт отбора процессоров Pentium MMX, а сейчас стоит более масштабная задача – догнать и перегнать короля одноядерной производительности – AMD Athlon 64 FX-57.
Socket 939 для меня является знаковым, так как именно с него я начал заниматься оверклокингом в полном смысле этого слова. Сборка нового системного блока в конце 2005 года была организована со 100% уклоном в возможности разгона всех компонентов системы. Кроме того, в то время процесс разгона давал возможность владельцу ПК реально увеличить производительность системы, на значения от 25% и выше. Сейчас же картина диаметрально изменилась – все заняты снижением задранных производителем напряжений и рабочих температур, которые находятся в диапазоне от 90 до 100°C.
Хитом среди всех процессоров на Socket 939 были CPU, основанные на ядре San Diego, которые имели в своем распоряжении большой по тем временам L2 кэш с объемом в целый мегабайт. Объем кэша решал как 20 лет назад, так и сейчас – привет всем процессорам AMD Ryzen X3D. Модельный ряд ЦП для Socket 939 начинался с индекса Athlon 64 3000+ и заканчивался моделями CPU, которые занимали особую нишу, стоили $999, предлагали самые высокие тактовые частоты и позволяли своему владельцу изменять множитель процессора.
Речь, конечно же, о представителях серии Athlon 64 FX, покупку которых тогда могли позволить себе только очень обеспеченные энтузиасты. Хотя попробуйте купить сейчас почти 20-ти летнего старичка AMD Athlon 64 FX-57… Думаю, это также получится далеко не у каждого. Поэтому цель сегодняшней статьи – попытаться определить, какие именно процессоры с помощью разгона и удачи смогут достичь высот AMD Athlon 64 FX-57 или хотя бы близко подойти к ним.
Модельный ряд Socket 939 начинался с процессоров с индексом 3000+, но процессоры AMD Athlon 64 с 1 Мб кэшем второго уровня, основанные на ядре San Diego, начинались с модели с индексом 3700+. Все, что было ниже – довольствовалось 512 Кб кэшем второго уровня и было основано на ядрах Winchester, NewCastle и Venice.
Вначале техпроцесс изготовления этих моделей был 130 нм, а затем с выходом процессоров на ядрах NewCastle (и позднее Venice) сменился на 90 нм. Но разгонный потенциал этих ЦП в целом был очень слабым, в ряде отдельных случаев можно было найти удачный экземпляр, но общая картина была печальной.
Мой первый приобретенный процессор как раз имел индекс 3500+, а в его основе лежало самое последнее ядро – Venice. Все, что я смог получить на достаточно высоких напряжениях, это цифру чуть выше 2700 МГц, что вкупе с 512 Кб кэша давало не такую, как мне бы хотелось производительность, на фоне процессоров с 1 Мб кэшем L2. И менее через два месяца я обменял его с доплатой на Athlon 64 3700+, основанный на ядре San Diego (степпинг Е4). Вместе с кулером Thermaltake Big Typhoon этот процессор в разгоне отработал год на частоте 2900+ МГц.
Вернемся к процессору AMD Athlon 64 FX-57. Данная модель на момент выхода (27 июня 2005 года) имела рекомендованную стоимость $1031, что было выше психологического рубежа в 1000 USD предыдущего флагмана FX-55 стоимостью $999. Тактовая частота 57-го равнялась 2800 МГц, что являлось рекордом среди всех процессоров в исполнении Socket 939.
Предыдущий 55-й FX имел тактовую частоту 2600 МГц и, как все процессоры, относящиеся к FX серии, имел незаблокированный на повышение множитель, благодаря чему разгон мог осуществляться на любой плате, и тактовая частота оперативной памяти могла быть тонко подстроена под итоговую частоту CPU. Такой привилегии удостаивались только ЦП серии Athlon 64 FX.
Если в основе модели процессора AMD Athlon 64 FX-57 лежало одно ядро San Diego с степпингом Е4, то AMD Athlon 64 FX-55 вначале дебютировал на ядре ClawHammer (130 нм без поддержки инструкций SSE3), а в следующим году производитель перевел его на ядро San Diego со степпингом Е4, которое принесло поддержку инструкций SSE3 и стало производиться по 90 нм техпроцессу. Поэтому в случае с этой моделью нужно быть внимательным и учитывать маркировку ЦП при покупке.
AMD Athlon 64 FX-57 дебютировал на ~полтора месяца позже, чем Athlon 64 FX-55, и так получилось, что одновременно в продаже находились оба флагмана, второй вместо $999 продавался по рекомендованным $827. Иными словами, за дополнительные 200 МГц необходимо было заплатить еще чуть более $200. В то же время на старте продаж модель процессора с индексом 3700+ оценивалась в $329, а за 4000+ просили уже $643. Так что в опытных руках модель с индексом 3700+ всегда превращалась в 4000+, в подавляющем большинстве случаев и в FX-55, а вот для FX-57 нужна была еще хорошая материнская плата и удача. И не нужно забывать, что FX-57 тоже разгоняется.
Если для моделей Athlon 64 FX-55 отбирались хорошие кристаллы, то для Athlon 64 FX-57 – очень хорошие, хотя я не исключаю тот факт, что все же был шанс найти очень хороший экземпляр среди не FX-57 моделей, хотя и не забываем, что процессор работает на штатном напряжении ~ 1.35 В на частоте 2800 МГц.
Казалось бы, все просто, покупаем на Авито или в любых других местах с десяток Athlon 64 3700+ вперемешку с 4000+ экземплярами и ловим удачу за хвост. Но после выпуска одноядерных моделей Athlon 64 компания AMD порадовала всех владельцев 939 сокета двухъядерными процессорами Athlon 64 X2. В основе Athlon 64 X2 располагались два ядра San Diego, каждый со своим мегабайтом L2 кэш-памяти. Ядро таких процессоров носило имя Toledo, при этом в кремнии это было одно монолитное ядро. Помимо двухъядерных моделей с 1 Мб кэш-памяти второго уровня на ядро, были выпущены модели процессоров с 512 Кб памяти на ядро, но нам они в рамках этой статьи неинтересны, хотя отмечу, что они так же плохо разгоняются, как и их одноядерные собратья. Для ядра Toledo были исправлены некоторые накопившиеся ошибки в ядре San Diego, отчего был изменен степпинг ядра с E4 на E6.
Если у вас возникает вопрос, какое отношение абзац выше имеет к одноядерным процессорам, то, как ни странно – прямое. В ходе производства двухъядерных моделей получались кристаллы, в которых рабочим оставалось только одно ядро, и этот кремний в целях экономии пускался для производства одноядерных моделей процессоров Athlon 64 3700+ и Athlon 64 4000+ уже со степпингом E6. В то время оверклокерское сообщество волновал вопрос: какие одноядерные прцоессоры лучше? Cо старым степпингом E4 или отбраковка с новым E6?
Приведу один из вариантов размышлений на эту тему из новости тех лет: «Фотографии процессора Athlon 64 3700+ на базе двухъядерного кристалла Toledo степпинга E6 мы изучали вчера. Помимо сомнительной возможности включения второго ядра, оверклокеров привлекали разгонный потенциал и температурный режим. Согласно имеющимся гипотезам, ядро увеличенной площади, пусть и "полумёртвое", увеличивает эффективность теплоотвода. Соответственно, снижается температура, а разгонный потенциал может слегка возрасти, если температурный режим до этого являлся сдерживающим фактором».
В дополнение отмечу, что рабочее напряжение и нагрев у Toledo меньше, чем у San Diego, отсюда можно предположить, что частотный потенциал обязан быть лучше. Кстати, модели процессоров Athlon 64 FX-55 и Athlon 64 FX-57 не переводились на E6 степпинг и ядро Toeldo не использовалось в их производстве.
Отличить разные степпинги одноядерных Athlon 64 легко, достаточно взглянуть на маркировку процессора. Для примера рассмотрим модель Athlon 64 3700+. В случае с E4 степпингом маркировка будет иметь следующий вид: ADA3700DAA5BN, а для E6 последние два символа буду отличаться ADA3700DKA5CF. Иными словами, если в конце маркировки BN = E4 / CF=E6.
Теперь, когда мы определились со степпингами и различиями в моделях процессоров, настало время выбрать кандидатов для тестов. Всего для сравнения я подобрал 11 экземпляров, все они были куплены мною в различное время, на различных барахолках ближнего и дальнего зарубежья.
Процессоры:
Как можно видеть, ассортимент подобрался разнообразный, разбежка по времени выпуска – больше года. Будут ли хороши в разгоне более свежие экземпляры или хуже более ранние? Ответ на этот вопрос узнаем немного позже.
А пока, чтобы иметь представление, что реальные обладатели таких процессоров получали почти 20 лет назад, обратимся к разделу сайта «Статистика разгона». Раньше этот раздел был очень популярным и позволял быстро найти интересующую модель CPU и посмотреть, на что можно рассчитывать при разгоне. Приведу несколько примеров:
Как видно по комментариям, реальные обладатели процессоров на ядрах San Diego, хотели получить производительность топовых процессоров, таких как Athlon 64 FX-55 или FX-57. Кому-то это удавалось, кому-то – нет.
Отдельным мастерам разгона покорялись цифры более 50% по увеличению тактовой частоты относительно номинала, вот он настоящий дух соревновательного оверклокинга!
Если кто-то из авторов приведенных выше результатов прочитает эту статью, напишите в комментариях, как это было «тогда», а для всех остальных – ссылка на все результаты разгона процессоров с ядром San Diego из базы Статистики разгона. Занятное, надо сказать, чтиво.
Какие выводы можно сделать из приведенных результатов? Условно все результаты можно поделить на три категории.
I. До 2600 МГц или стоковой частоты AMD Athlon 64 FX-55. До 2600 МГц должны разгоняться все процессоры. Либо конкретный процессор из первого примера, выпущенный на 22-й неделе 2005 года самый неудачный в мире, либо (скорее всего) разгон уперся в частоту системной шины материнской платы.
II. Процессоры, покорившие 2800 МГц или сравнявшиеся с вожделенным AMD Athlon 64 FX-57.
III. Процессоры, стабильно работающие на частотах свыше 3 ГГц. Если не подключать рабочий компьютер к системе центрального водоснабжения и не выносить его зимой на балкон, ни один из приведенных процессоров не смог войти в третью «VIP» категорию.
Приобретенный мною экземпляр процессора AMD Athlon 64 3700+ в 2006 году относился ко второй категории, на 3 ГГц я мог загрузить ОС и снять скриншоты, но о стабильности работы речи тогда не шло. Сейчас же прошло почти два десятка лет, отобранные экземпляры где-то долго трудились и изрядно подустали, заодно проверим степень их усталости, если таковая имеется.
Успех разгона зависит не только от центрального процессора, но и на 50% от используемой материнской платы. Раньше хорошие или даже очень хорошие решения были доступны большинству покупателей. Из своего личного опыта приведу пример, материнская плата DFI Lanparty UT NForce4 Ultra-D была приобретена мною в ноябре 2005 года за $163. Топовые платы с поддержкой SLI предлагались в районе $200, а лютый Hi-End стоил в районе $250. Бюджетные решения стартовали с отметки $80-90.
Надо отметить, что материнские платы на 4-м Nforc’e были сами по себе недешёвыми, а чтобы достичь частоты в 3000 МГц, необходимо было разогнать частоту системной шины Athlon 64 3700+ с 200 до 300 МГц. Так что в качестве материнской платы будет использоваться DFI Lanparty UT NForce4 SLi-D, которая позволит раскрыть разгонный потенциал абсолютно всех участников и не станет узким местом в погоне за AMD Athlon 64 FX-57.
В качестве оперативной памяти были выбраны два модуля G.Skill объёмом 1 Гб каждый. Чтобы разгон по FSB не упирался в оперативную память, её делитель понижался до частоты 333 МГц. Разгон осуществлялся в ОС Windows XP SP3 x32 с помощью утилиты «ClockGen for nForce4».
А теперь настало время рассказать о методике тестирования и разгона. Было выделено три ключевых состояния процессоров в зависимости от стабильности их работы и подаваемого напряжения.
I. Максимально возможная стабильная частота работы процессора на штатном напряжении. Это проверялось прогоном теста Super Pi c объемом задачи 8M и прохождением 3D бенчмарка 3DMark 2006. Некоторые экземпляры стабильно проходили тест Super Pi, но при наличии 3D нагрузки тест заканчивался неудачей или попросту закрывался. Поэтому критерием стабильности было успешное выполнение двух тестов.
II. Максимально стабильная работа процессора при напряжении 1.60 В, критерии стабильности аналогичны п.1.
III. Максимальная частота валидации в CPU-Z версии 1.86 х32. Смещая ползунок FSB с шагом 1 МГц, снималась валидация (по нажатию клавиши F7) с созданием валидационного файла в директории утилиты. Этот подход позволит узнать предельную частоту, на которой процессор в состоянии выполнять простейшие операции, и послужит ориентиром дальнейшего разгона при последующем повышении рабочего напряжения.
Цель проведения такой «Силиконовой Лотереи» – найти экземпляр или экземпляры процессоров, стабильно работающие на частоте 3000 МГц, а также определить влияние даты производства и степпинга (E4/E6) процессора на удачность того или иного экземпляра.
Пока предлагаю всем желающим сделать ставки и определить победителя, либо поставить на zero, а я пока определю своих фаворитов. Думаю, многие поставят на один из Athlon 64 FX-55, неплохо также выглядит экземпляр Athlon 64 3700+ (E6), изготовленный на 41 неделе 2006 года. Я же ставил на AMD Athlon 64 4000+ (E6) с датой производства 47 неделя 2006 года. Этот процессор был куплен мною на Ebay, подкупила рекордно поздняя дата производства и рейтинг 4000+, что намекало на отборный кремний под крышкой.
Среди классического степпинга E4 неплохо смотрится AMD Athlon 64 3700+ (E4) с датой производства 48 неделя 2005 года. Ну что же ставки сделаны – пока крутить барабан!
Кто поставил вместе со мной на экземпляр с индексом 4000+, купленный на всемирной барахолке – проиграл. Увы, пропуск хода. Я пытался запустить данный процессор не один десяток раз и лишь один раз мне показался POST, и я вошел в BIOS, но не увидел отображения в нем L2 кэша, больше успешных стартов не было. Видимо, процессор «замкнуло» и на нажатие кнопки «Power» система никак не реагировала. К счастью, это был единственный форс-мажор, и все остальные 10 экземпляров продолжат свое участие в эксперименте.
Конфигурация тестового стенда
Программное обеспечение
Тестирование проводилось в Windows XP Sp3 x32 с помощью следующего ПО:
Разгон в Windows XP осуществлялся с помощью специальной версии утилиты «ClockGen for nForce4», которая позволяет изменять множитель процессора и частоту FSB в ОС.
Один из процессоров 3700+, основанный на E6 степпинге, показал крайне провальный результат – 2547 МГц. Два других 3700+ с аналогичным степпингом смогли догнать Athlon 64 FX-55 по частоте, но не вышли за рубеж 2700 МГц, так что эти 30% смело относим к аутсайдерам. Единственный живой 4000+ на степпинге Е4 добрался до 2706 МГц, за старания ставим три, но учитывая, что это старшая модель, ставим двойку, вот и переплачивай после это за такое.
Затем идет 3700+ E4 степпинга с датой производства конца 2005 года с результатом 2822 МГц. Предыдущему владельцу, можно сказать, повезло, он получил производительность Athlon 64 FX-57 и сэкономил $700. Далее идет стразу троица процессоров, два из которых Athlon 64 FX-55 и 3700+ на E6 степпинге со свежей датой производства начала 2006 года. Все они вошли в коридор 2860-2870 МГц, назовем это очень хорошим результатом.
AMD Athlon 3700+ на E6 степпинге, изготовленный в конце 2006 года, пошел еще дальше и показал 2872 стабильных мегагерца – прелестный результат. И, наконец, чудеса акробатики показал Athlon 64 3700+ с E4 степпингом, выпущенный на 46-й неделе 2005 года, ошеломляющие 2905 МГц!
А теперь поднимем напряжение до 1.60 В и посмотрим, будут ли покорены 3.0 ГГц или даже больше?
Аутсайдеру не помогло увеличение напряжения для достижения заветной частоты Athlon 64 FX-57 – итого 2797 стабильных мегагерца. Далее картина на графике до результата 4000+ включительно повторяется, пара 3700+ с E6 степпингом с разницей даты производства в неделю, вошли в коридор от 2800 до 2900 МГц, но цели не достигли. Далее последовал Athlon 64 FX-55 с более ранней датой производства, а за ним расположился 3700 со степпингом E4. В результате оба они недотянули до 2950 МГц.
Следующая группа, состоящая из более свежего Athlon 64 FX-55 и 3700+ с E6 степпингом с датой производства конца 2006 года, показала практически идентичный результат – 2987 МГц. Мой первый приобретённый 3700+ с E4 степпингом в 2006 году выступил на 10 МГц хуже, но я был тогда доволен результатом, хотя заветные три гигагерца еще долгое время не давали покоя.
Места лидеров неожиданно изменились. Победитель, работающий на штатном напряжении, занял второе место с результатом 3003 МГц. А в лидерах оказался 3700+ с E6 степпингом и датой производства 06/16, который занял третье место со штатным напряжением, показав результат 2863 МГц, но с поднятием напряжения до 1.6 В он выдал стабильные 3030 МГц!
Дополнительно победитель был проверен с другим комплектом памяти, для выяснения, как процессор работает с высокочастотной DDR1-SDRAM, тест также завершился успехом.
В сухом остатке у нас осталась максимальная валидация в CPU-Z или выяснение предельной тактовой частоты, на которой процессор в состоянии выполнять минимальные операции.
Сразу перейду к фавориту, он не изменился, это все тот же Athlon 64 3700+ с E6 степпингом, который остановился на 3180 МГц. Второе место у Athlon 64 3700+ также с E6 степпином, который в предыдущей дисциплине занял третье место. Итого 3113 МГц. И на третье место попадает Athlon 64 FX-55 с результатом в 2988 МГц. По результатам этого теста можно сделать следующий вывод: максимальная валидация не всегда означает максимальную стабильность!
Далее последуют результаты тестов процессоров на стабильных частотах. В качестве отправной точки в графики были добавлены референсные результаты Athlon 64 3700+ и Athlon 64 4000+, чтобы наглядно увидеть разницу от разгона.
Итоговые результаты получились интересными и где-то даже неожиданными. Если сравнить даты производства процессоров, то чем позднее изготовлен процессор, тем выше шанс наткнуться на лучший разгонный потенциал. Если сравнивать степпинги, то верхнюю строчку занимает более свежий E6, но одновременно он содержит большее количество самых неудачных экземпляров, так что тут как повезет и 50/50. При повышении напряжения до 1.6 В 90% всех экземпляров ЦП достигли производительности топового Athlon 64 FX-57, но существует шанс встретить крайне неудачный экземпляр.
Что касается моей личной цели – получить процессор, стабильно работающий на частоте 3000 МГц, то она достигнута. Хотя если бы такой экземпляр попался мне в актуальное время, то степень восторга, несомненно, была бы выше.
Напряжение 1.6 В далеко не предел, можно было немного добавить до 1.65 или 1.7 В, тогда бы частоты еще подросли, но заветные 3 ГГц взяты. Не забываем, что под крышкой процессора нет никакого припоя. За прошедшее время характеристики субстанции под крышкой изменились явно не в лучшую сторону, но, несмотря на это, по прошествии почти 20 лет разгонный потенциал практически не изменился.
Если говорить о короле одноядерной производительности – Athlon 64 FX-57, то его характеристики превосходят все экземпляры, рассмотренные в этой статье. Как-то мне посчастливилось познакомиться с одним таким образцом, выпущенным на 22 неделе 2005 года, подробнее об этом можно прочесть, перейдя по ссылке и сравнив его с полученными в этой статье результатами.
Пользуясь случаем, поздравляю всех оверклокеров с наступающим Новым 2025 годом, желаю успехов в разгоне, не забывайте держать ноги в тепле, а процессор в холоде, до встречи в Новом году!