Изучение нюансов разгона процессоров AMD Vishera

Оглавление

• Вступление
• Тестовый стенд
• Поиск ПО для выявления нестабильности
• Нестабильность процессора
• Нестабильность CPU_NB
• Сравнение стресс-тестов для проверки температурного режима
• Разгон процессора
• Разгон CPU_NB
• Заключение
• Дополнительные фотографии

Вступление

После окончания изучения возможностей процессоров AMD Bulldozer (часть 1, часть 2, часть 3) пришло время взяться за современные модели, а именно за AMD Vishera. В качестве нового подопытного выступит AMD FX-8350.

Как и ранее, в первом материале поговорим о различных аспектах разгона, в которые входит поиск программного обеспечения для выявления нестабильности тех или иных составляющих компьютера, о поиске лучшей «грелки» для ЦП, а также о зависимости частотного потенциала CPU от температуры/напряжения питания. Не менее интересно будет сравнить разницу в поведении стендовых экземпляров Bulldozer и Vishera, если таковая будет.

Тестовый стенд

Тестирование производилось в составе следующей конфигурации:

• Процессор: AMD FX-8350;
• Материнская плата: ASUS Crosshair V Formula;
• Система охлаждения: СЖО на базе водоблока Watercool Heatkiller 3.0 и циркуляционного насоса Lowara TLC 25-7L;
• Термоинтерфейс: Prolimatech PK-1;
• Оперативная память: G.Skill TridentX F3-2400C10D-8GTX, 2*4 Гбайта DDR3-2400 (10-12-12-31, 1.65 В);
• Видеокарта: NVIDIA GeForce GTX 580 1536 Мбайт 772/1544/1002 МГц;
• Жесткий диск: Western Digital Caviar Blue (WD500AAKS), 500 Гбайт;
• Блок питания: Corsair CMPSU-750HX, 750 Вт;
• Корпус: открытый стенд.

Все указанные в тексте статьи или на графиках напряжения – значения, установленные в BIOS платы. Чтобы можно было ориентироваться и сопоставлять результаты, приведу замер напряжений на ASUS Crosshair V Formula:

Работа Load-Line Calibration для напряжения питания процессора:

Работа Load-Line Calibration для напряжения CPU_NB:

При экспериментах с разгоном использовался режим Load-Line Calibration High для напряжения питания процессора и режим Load-Line Calibration Regular для напряжения питания CPU_NB.

Результаты замера вторичных напряжений:

Все замеры производились при помощи мультиметра Mastech MY64.

Поиск ПО для выявления нестабильности

Программное обеспечение, выбранное для выявления нестабильности, условно можно поделить на три категории:

• Программы, изначально ориентированные как стресс-тесты системы. В данную категорию попали LinX 0.6.4 (тестирование производилось в режиме 2560 Мбайт для старой версии Linpack, а также в трех режимах, с доступной памятью 1024 Мбайт, 2560 Мбайт и 6144 Мбайт для последней версии Linpack, с поддержкой инструкций FMA), OCCT 4.3.2.b01 (тест CPU: OCCT в режимах Large Data Set, Medium Data Set и Small Data Set, а также тест CPU: LINPACK в режиме AVX с 90% доступной памяти), Prime95 v27.7 build2 (в режимах Small FFTs, In-place Large FFTs и Blend), CST 0.20.01a (комбинированный тест, включающий в себя режимы Matrix=5, Matrix=7 и Matrix=15).


• Программы, использующиеся в качестве тестов производительности системы, или эмулирующие ту или иную нагрузку, встречающуюся в повседневной работе ПК. Сюда попали Cinebench R10 (тест x CPU), Cinebench R11.5 (тест CPU), wPrime 1.55 (тест 1024M), POV-Ray v3.7 RC3 (тест All CPU’s), TOC F@H Bench v.0.4.8.1 (тест Dgromacs 2), 3DMark 06 (тест CPU1+CPU2), 3DMark Vantage (тест CPU1+CPU2) и 3DMark 11 (на сей раз, отдельно Physics Test и отдельно Combined Test).


• Несколько процессорозависимых игр. В их число вошли Colin McRae DIRT 2 (встроенный тест производительности), Deus Ex: Human Revolution (Детройт), F1-2010 (встроенный тест производительности), Metro 2033 (встроенный тест производительности), Shogun 2 Total War (Битва при Окехадзаме) и The Elder Scrolls V: Skyrim (Поместье «Златоцвет»).

За стабильность принято состояние системы, при котором в течение 10-15 минут работы теста не возникает каких-либо проблем в ее работе.

Нестабильность процессора

В данном подразделе статьи выберем программное обеспечение, при помощи которого легче выявить нестабильность именно процессора, при заведомо стабильных частотах памяти и CPU_NB. Методика относительно проста: при фиксированном значении напряжения питания подобрать максимальный разгон для каждой из программ и вычислить тест, при котором будет достигнута минимальная частота стабильной работы. Ну, а параллельно поиску стабильных частот можно и оценить поведение системы при переразгоне для того или иного теста. Дабы избежать нестабильности, вызванной перегревом ЦП, все тесты производились при напряжении питания CPU 1.25 В.

Частота работы процессора, при которой стартует Windows – 4256 МГц.

Таблица с результатами разгона FX-8350 под стресс-тестами:

Исходя из таблицы выше, наиболее лучший результат показал тест OCCT 4 Medium Data Set, чуть позади (с разницей в 1 МГц по базовой частоте) расположилось сразу несколько приложений: это OCCT 4 в режиме Large Data Set, Prime 95 в режимах In-place Large FFTs и Blend, а также Linpack последней версии в режимах с доступной памятью 2560 Мбайт и 6144 Мбайта. При сравнении результатов с тем, что показывали процессоры AMD Bulldozer (FX-8150 и FX-8120), можно отметить, что разброс результатов между различными синтетическими тестами не так уж и высок, если не брать в расчет результаты теста Linpack + AVX.

Кроме этого, интересно сравнить старую и новую версии Linpack: помимо очень серьезного роста цифр производительности (прирост более двух раз) тест стал более пригодным для выявления нестабильности системы.

Что касается поведения системы при переразгоне, то разница по сравнению с процессорами предыдущего поколения невелика, разве что «любимый» BSOD теперь – 124, а не 101.

Таблица с результатами разгона FX-8350 под тестами производительности:

Как и в случае с процессорами AMD Bulldozer, тесты производительности предъявляют к стабильности системы куда меньшие требования, нежели специализированные программы. Самые тяжелые бенчмарки лишь показали равенство со старой версией Linpack’а: такими тестами стали TOC F@H Bench, 3DMark 11 Physics Test и CPU тесты 3DMark Vantage.

Если сравнивать результаты с разгоном FX-8150 и FX-8120, то картина в целом похожа, разве что опять можно отметить частоту появления BSOD 124, а не BSOD 101. Видимо, к ошибкам у процессоров приводит сбой разных блоков.

Напоследок - таблица с результатами разгона FX-8350 в играх:

Выводы, сделанные относительно игр в прошлый раз с процессорами AMD Bulldozer, подтвердились. Требовательность игр к стабильности ЦП не выше аналогичной у тестов производительности. Примечательно, что лучший результат среди игр показали те же DIRT 2 и Metro 2033, что и в случае с FX-8150.

Нестабильность CPU_NB

В данном подразделе статьи выберем программное обеспечение, при помощи которого легче выявить нестабильность CPU_NB (встроенный в процессор контроллер памяти, а также кэш-память третьего уровня) при заведомо стабильных частотах ЦП и памяти. Методика та же, что и в случае с поиском ПО для тестирования CPU: при фиксированном значении напряжения питания подобрать максимальный разгон для каждой из программ и вычислить тест, при котором будет достигнута минимальная частота стабильной работы. Все тесты производились при напряжении питания CPU_NB 1.2 В. Поскольку CPU_NB включает в себя контроллер памяти и кэш-память третьего уровня, к списку стресс-тестов добавлен Memtest-86 v4.0a.

Частота, при которой стартует Windows – 2544 МГц.

Таблица с результатами разгона FX-8350 под стресс-тестами:

С одной стороны, поведение FX-8350 можно назвать схожим с поведением FX-8150, ведь две из трех «лидирующих» программ совпадают, но с другой стороны, результаты, показанные в Prime 95 Blend удивляют, так как для Bulldozer’а это был один из худших тестов. Сильную разницу можно заметить и с OCCT 4 Large Data Set: в случае с FX-8150 тест не показывал ошибок даже при частоте, выше которой не стартует Windows. Помимо всего прочего, можно отметить, что разброс между лучшим и худшим результатом на сей раз выше, и составляет 52 МГц, в то время как на FX-8150 разброс был всего 37 МГц.

Таблица с результатами разгона FX-8350 под тестами производительности:

Как и в случае с FX-8150, большинство тестов производительности были пройдены уже при частоте старта Windows, с одинаковым результатом в 2544 МГц. Исключение составили лишь два приложения – wPrime 1.55 и 3DMark 11 Physics Test.

Таблица с результатами разгона FX-8350 в играх:

Что ж, среди игр только в Metro 2033 пришлось слегка снизить частоты, все остальные игры показали равный и максимально возможный результат – 2544 МГц.

Сравнение стресс-тестов для проверки температурного режима

Понятное дело, что тесты производительности и игровые приложения далеки от того, чтобы претендовать на роль лучшей «грелки», так что проверялись только стресс-тесты. Для того, чтобы адекватно оценить разницу в результатах, были использованы напряжения 1.25 В и 1.35 В. Стендовый процессор – FX-8350, система охлаждения - Zalman CNPS10X Performa.

Как и ранее с процессорами AMD Bulldozer, наиболее высокий температурный режим наблюдается в тестах OCCT Small Data Set и LINPACK + AVX. Отдельно необходимо отметить результаты LinX с обновленной версией Linpack: невзирая на полученные значения температуры, вероятно, это все же очень серьезная нагрузка, однако работа программ мониторинга негативно сказывается на производительности системы.

В случае со стендовой системой, выключение программ мониторинга давало к результату чуть ли не 5 лишних ГФлопс, что является причиной такого поведения – сказать сложно. Если бы не программы мониторинга, то новый Linpack наверняка бы прогрел систему сильнее. Забегая вперед, это проявляется при сильном разгоне системы, когда тесты OCCT 4 при разгоне на предельных (для системы охлаждения) напряжениях VCore «ловят» нестабильность хуже, нежели LinX с 6144 Мбайтами доступной памяти.

Разгон процессора

В данном подразделе статьи изучим зависимость результатов разгона от установленного напряжения питания, а также сравним разгон на воздушном и жидкостном охлаждении, что, сопоставив результаты, позволит выявить зависимость разгона от температурного режима процессора.

Как и ранее, помимо изучения возможностей к увеличению штатной частоты, проверена и работа режимов с заниженным напряжением питания ЦП. Для удобства прямого сравнения выбран тот же диапазон используемых напряжений: от 1.025 В до того уровня, пока система не начнет перегреваться, либо пока не перестанет реагировать на изменение напряжения.

Результаты FX-8350 с воздушным охлаждением:

Что ж, процессор неплохо реагирует на изменение напряжения вплоть до отметки в 1.475 В, хотя линия графика и выпукла на всем его протяжении, то есть с каждым последующим шагом увеличения напряжения рост частотного потенциала замедляется. Низкий прирост результатов при переходе от 1.475 В к 1.5 В скорее всего обусловлен ростом температурного режима. К слову, о температурах:

Сильный рост температур наблюдается уже начиная с напряжения питания 1.375 В, тем не менее, сильное влияние на частотный потенциал проявляется только при переходе от 1.475 В к 1.5 В, то есть при температурах 66->69 градусов. К слову, для Bulldozer’ов не являлся проблемой и температурный режим в 75 градусов, а значит, чувствительность к температуре у FX-8350 выше, по крайней мере, у протестированного экземпляра.

Напоследок, сравнение разгона FX-8350 с разгоном FX-8150 и FX-8120 в рамках воздушного охлаждения:

Исходя из графика, видно, что отклик процессоров на изменение напряжения при воздушном охлаждении плюс/минус одинаков, все определяется скорее удачностью или неудачностью конкретно взятых экземпляров CPU, нежели их архитектурой. С учетом того, что техпроцесс не менялся – это было ожидаемо.

С воздушным охлаждением разобрались, самое время рассмотреть результаты разгона при переходе на жидкостное охлаждение:

График для сравнения разгона на воздушном и жидкостном охлаждении:

Вплоть до отметки напряжения 1.375 В результаты идут вровень с воздушным охлаждением, а в дальнейшем, каждый шаг увеличения напряжения слегка увеличивает разрыв в частотах между разными СО. Примечательно, что 1.375 В – как раз та отметка, после которой на воздушном охлаждении начинался сильный рост температур. Если же говорить об абсолютных цифрах, то разница в системах охлаждения принесла прирост в 263 МГц, во многом благодаря возможности установить напряжение питания процессора 1.6 В. При равном напряжении (1.5 В) разница в разгоне составила 66 МГц, что выше, чем было в случае с FX-8150 (46 МГц) и находится на близком с FX-8120 уровне (68 МГц). Так что и здесь ключевым моментом является удачливость конкретно взятых экземпляров ЦП.

Не обошлось без ложки дегтя: если тест стабильности в лице OCCT 4 Medium Data Set и тест прогрева в лице OCCT 4 Small Data Set система пройти еще способна, то стресс-тест с новой версией Linpack’а для двух последних точек графика системе не под силу, видимо, с напряжениями уровня 1.575-1.6 В процессор перегревается.

Зависимость температурного режима от напряжения питания процессора:

Что ж, ошибки в Linpack-тесте для двух последних точек графика при взгляде на температурный режим процессора не вызывают какого-либо удивления, как раз по пересечению отметки в 1.55 В рост температур усиливается. Разумным пределом жидкостного охлаждения можно назвать планку в 4776 МГц/1.55 В.

Последний температурный график: сравнение температурного режима FX-8350 для воздушного и жидкостного охлаждения.

Поскольку СЖО эффективнее, не обязательно быть «Капитаном Очевидностью», чтобы отметить, что разница в температуре процессора сильно растет с увеличением напряжения, достигая в пике 23-х градусов при 1.5 В.

В окончание изучения разгона ЦП сравним результаты FX-8350, FX-8150 и FX-8120 в рамках жидкостного охлаждения:

На графике видно, что уже после превышения отметки в 1.425 В отклик на изменение напряжения у FX-8350 лучше, нежели у FX-8150 и FX-8120. Более высокой эффективностью СЖО вследствие смены радиатора это не объяснить, так как при напряжениях 1.425-1.45 В процессоры AMD Bulldozer все же были далеки от перегрева. Возможно, играет роль оптимизация техпроцесса.

Разгон CPU_NB

В данном подразделе статьи изучим зависимость результатов разгона CPU_NB от установленного напряжения питания. Как и в случае с разгоном процессора, произведено и сравнение результатов разгона в зависимости от системы охлаждения.

Методика процесса разгона по сравнению с Bulldozer’ами не изменилась: как точка отсчета взята максимальная стабильная частота при напряжении питания 1 В, после чего проверялся частотный потенциал с шагом напряжения 0.1 В в диапазоне напряжений 1-1.3 В и с переходом на шаг 0.05 В при дальнейшем увеличении напряжения.

Честно говоря, результаты разгона CPU_NB удручают. При этом печален как результат в целом, так и поведение процессора, ведь рост частот начинает сильно замедляться уже при напряжении 1.3 В, в то время как Bulldozer’ы неплохо отзываются на увеличение напряжения и свыше 1.4 В. Стоит учесть и то, что нынешняя стендовая плата в лице Crosshair V Formula завышает напряжение CPU_NB куда слабее, нежели M5A99X Evo, с которой тестировались FX-8150 и FX-8120.

Для наглядности приведу сравнение разгона CPU_NB для FX-8350, FX-8150 и FX-8120 в рамках воздушного охлаждения:

Не думаю, что такие результаты могут быть следствием неудачности экземпляра процессора: да, плохой разгон этим объяснить можно, но нельзя объяснить плохой отклик на увеличение напряжения питания.

Результаты разгона с жидкостным охлаждением:

График для сравнения разгона на воздушном и жидкостном охлаждении:

Что ж, переход на СЖО приводит к весьма значительному увеличению частотного потенциала CPU_NB, что говорит о сильном влиянии температуры процессора на разгон CPU_NB, куда большем, нежели с моделями AMD Bulldozer.

Из этого следует, что надо быть осторожным при разгоне процессора, ведь если сначала подобрать стабильное значение частоты CPU_NB, после чего приняться за разгон непосредственно ЦП, то можно получить ситуацию, когда в связи с ростом температур от разгона CPU проявится нестабильность именно CPU_NB, и попытки поиска стабильности уйдут не в то русло, не позволив в итоге добиться от процессора его максимума.

На графике видно, что почти до уровня напряжения в 1.3 В на жидкостном охлаждении FX-8350 показывает результаты даже лучше, нежели FX-8120, чего не наблюдалось при воздушном охлаждении. Но из-за вышеописанных особенностей это можно записать процессору скорее в минус, нежели в плюс.

Заключение

Все уже сказано в статье выше, осталось сделать краткое заключение. Для удобства восприятия разобью его по пунктам:

• Как тест определения стабильности лучше всего показал себя OCCT 4 в режиме Medium Data Set, недалеко от него расположилось сразу несколько тестов, среди которых OCCT 4 в режиме Large Data Set, Prime 95 в режимах In-place Large FFTs и Blend, а также Linpack последней версии в режимах с доступной памятью 2560 Мбайт и 6144 Мбайта.
• Для выявления нестабильности CPU_NB больше всего подходят такие стресс-тесты как CST, Memtest-86 и Prime 95 в режиме Blend.
• Звание лучшей «грелки» для процессоров AMD Vishera, как и в случае с ЦП AMD Bulldozer, делят между собой тесты OCCT 4 Small Data Set и LINPACK + AVX. Спорны показания температур в последней версии Linpack’а: с одной стороны, цифры не так велики, с другой, на производительность в тесте значительное влияние оказали программы мониторинга. Возможно, какой-то глюк моего стенда или стендовой операционной системы.
• Разгон процессора по сравнению с предшественниками в лице Bulldozer’ов не хуже, но и не лучше, в целом, скорее проявляется разница между конкретно взятыми экземплярами.
• Разгон CPU_NB по сравнению с предшественниками хуже, при этом хуже и реакция на увеличение напряжения питания CPU_NB. На разницу между конкретно взятыми экземплярами это списать проблематично.
• Наблюдается сильное влияние температурного режима ЦП на разгон CPU_NB, что следует брать в расчет при поиске стабильного разгона процессора, поскольку легко перепутать его нестабильность с возможной нестабильностью CPU_NB при росте температур.
• Дивиденды от использования жидкостного охлаждения не так уж и велики, несмотря на разницу в температурных режимах.

Выражаем благодарность:

• Компании AMD и лично Шакирову Ильясу за предоставленные на тестирование процессоры AMD FX-8350, AMD FX-8120, AMD FX-8150 и материнскую плату ASUS Crosshair V Formula.

Дополнительные фотографии