Изучение нюансов разгона процессоров AMD Kaveri

Оглавление

• Вступление
• Тестовый стенд
• Краткое изучение возможностей материнской платы
• Установка напряжений
• Разгон базовой частоты
• Поиск ПО для выявления нестабильности
• Нестабильность процессора
• Нестабильность CPU NB
• Сравнение стресс-тестов для проверки температурного режима
• Разгон процессора
• Разгон CPU_NB
• Заключение

Вступление

В данном материале в рамках лаборатории будет рассмотрен разгон APU AMD A10-7850K. Процессоры AMD Kaveri являются уже четвертым поколением «гибридов» и преемниками AMD Richland.

Причем если при предыдущей смене поколений от Trinity к Richland внутренняя архитектура процессоров не изменялась, и был улучшен только частотный потенциал, то в Kaveri изменения носят более масштабный характер. Во-первых, у моделей Kaveri благодаря различным оптимизациям улучшили «clock per clock» производительность, во-вторых – наконец-то перешли на встроенную графику с архитектурой GCN.

Изучить обновленную графику еще успеем, а пока заострим внимание на особенностях разгона обновленной процессорной части.

Тестовый стенд

Тестирование производилось в составе следующей конфигурации:

• Материнская плата: ASUS A88X-PRO;
• Процессор: AMD A10-7850K;
• Система охлаждения 1: Thermalright SilverArrow SB-E Extreme;
• Система охлаждения 2: 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);
• Жесткий диск: Western Digital Caviar Blue (WD500AAKS), 500 Гбайт;
• Блок питания: Corsair CMPSU-750HX, 750 Вт;
• Корпус: открытый стенд.

Программное обеспечение:

• Windows 7 Ultimate SP1 x64.

Краткое изучение возможностей материнской платы

Материнская плата всегда привносит тот или иной оттенок в процесс разгона ЦП, так что перед тем, как приступить к рассмотрению разгона процессора, не мешает ознакомиться и с возможностями платы. Ранее ее возможности уже проверялись в паре с A10-5800K и A10-6800K, но при смене испытуемого может измениться и поведение системы, так что лишней проверка не будет.

Используемая при тестировании версия BIOS – 1301.

Установка напряжений

Поскольку все указанные в дальнейшем в тексте статьи или на графиках напряжения – значения, установленные в BIOS платы, то замеры необходимы в первую очередь для того, чтобы пользователи других материнских плат могли сопоставлять результаты со своими.

Работа Load-Line Calibration для напряжения питания процессора:

Повлияла ли на поведение платы смена прошивки, или смена процессора, поведение материнской платы по сравнению с предыдущим тестом изменилось. Да, режимы Load-Line Calibration работают как и раньше: при установке Regular (этот же режим и работает штатно) напряжение питания процессора остается стабильным, в то время как в режимах Medium, High и Extreme напряжение под нагрузкой возрастает. Ключевым же отличием можно назвать абсолютный уровень напряжения во всех режимах – материнская плата после смены процессора и обновления BIOS’а стала занижать уровень напряжения относительно установленного.

Что касается программного мониторинга, то его отклонения от показаний мультиметра не велики, программному мониторингу вполне можно верить.

Дабы убедиться в постоянстве материнской платы с занижением VCore, дополнительно был произведен замер с различными уровнями напряжения. В качестве режима Load-Line Calibration использовался Regular, как наиболее адекватный:

Как показали замеры, уровень занижения остается стабильным независимо от установленных значений VCore, и под нагрузкой составляет 0.018-0.019 В.

Работа Load-Line Calibration для напряжения CPU_NB:

В отличие от CPU VCore, склонность материнской платы к занижению CPU NB отмечалась и ранее, так что здесь поведение не изменилось. Оптимальным режимом, как и для VCore, выглядит Regular/Auto.

Замер в режиме Regular для различных уровней напряжения:

Во всех протестированных режимах материнская плата показала занижение напряжения под нагрузкой на 0.025 В.

Все замеры производились при помощи мультиметра Mastech MY64.

Разгон базовой частоты

С процессорами Trinity и Richland материнская плата отметилась интересным поведением: в случае использования внешнего графического адаптера разгон базовой частоты достигал отметки в 170 МГц, и для Richland’а даже превышал эту отметку, в то время как при использовании встроенной графики разгон базовой частоты останавливался на скромной отметке в 106 МГц.

С испытуемым A10-7850K в данной дисциплине материнская плата выступила не лучшим образом, повторив поведение A10-5800K и A10-6800K с использованием встроенной графики. Только, в отличие от предшественников, в случае с Kaveri переход на внешний графический адаптер дивидендов не принес. Итого, есть в системе видеокарта или нет, максимальный разгон базовой частоты составил 106 МГц.

Соответствие реальных значений базовой частоты с установленными в UEFI:

Идеальной точностью в установке базовой частоты ASUS A88X-PRO не отличается, но в отличие от ранее используемой в стенде Gigabyte F2A85X-UP4, шаг изменения базовой частоты постоянен и нет «провалов» уровня 99.82->101.9 и 103.98->106.49, которые наблюдались на плате Gigabyte. Постоянный шаг изменения базовой частоты упростит поиск стабильного разгона.

Поиск ПО для выявления нестабильности

Предыдущие опыты по процессорам AMD Bulldozer, AMD Vishera, AMD Trinity, AMD Richland и Intel Haswell показали, что для определения стабильности лучше подходят специализированные стресс-тесты, нежели тесты производительности системы или игры, так что остановимся только на них.

Программное обеспечение, выбранное для выявления нестабильности:

• LinX 0.6.4 (тестирование производилось в режиме 3072 Мбайт для старой версии Linpack, а также в трех режимах, с доступной памятью 1024 Мбайт, 3072 Мбайт и 6144 Мбайт для версии Linpack с поддержкой инструкций FMA);
• OCCT 4.4.0 (тест CPU: OCCT в режимах Large Data Set, Medium Data Set и Small Data Set);
• Prime95 v27.9 (в режимах Small FFTs, In-place Large FFTs и Blend).

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

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 процессора, все тесты производились при штатном напряжении питания процессора (1.36125 В).

Частота работы процессора, при которой стартует Windows – 4325 МГц.

Таблица с результатами разгона A10-7850K под стресс-тестами:

Как видно по таблице выше, лучший результат показывает Prime 95 в режиме In-place Large FFTs, остальные тесты «ловят» нестабильность хуже.

По сравнению с процессорами Trinity/Richland поведение процессора несколько изменилось – если предыдущие процессоры при переразгоне зачастую были непредсказуемы (система могла зависнуть, могла перезагрузиться, многие тесты еще до зависания или перезагрузки системы успевали остановиться в связи с возникающими ошибками), то здесь зачастую все проще. Работает простое правило: переразгон->BSOD 101, разве что в Linpack-тестах при частотах близких к стабильным, вместо BSOD’а можно получить остановку теста с ошибкой.

Поиск программного обеспечения для выявления стабильности позволяет составить первое впечатление о возможностях процессора к разгону: 4160 МГц при штатных для процессора 1.36125 – весьма и весьма скромный результат. Напомню, в таких же условиях, A10-6800K был способен на 4332 МГц при 1.325 В, герой сегодняшнего обзора в таком режиме не способен даже запустить Windows. Куда ближе результаты к процессорам Trinity, ибо A10-5800K при своих штатных 1.375 В показал результат 4159 МГц, что очень близко.

Нестабильность CPU NB

В данном подразделе статьи выберем программное обеспечение, при помощи которого легче выявить нестабильность CPU NB (встроенный в процессор контроллер памяти), при заведомо стабильных частотах процессора и памяти. Методика та же, что и в случае с поиском ПО для тестирования процессора: 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 штатном напряжении питания CPU_NB 1.1375 В.

Частота, при которой стартует Windows – 2060 МГц.

Таблица с результатами разгона A10-7850K под стресс-тестами:

В отличие от предшественников, у процессоров Kaveri штатное напряжение питания CPU NB существенно ниже, ниже оказался и порядок частот при тестировании. При этом разница между частотой старта системы и частотой стабильной работы и вовсе минимальна.

По сути, бенчмарки поровну поделились на две группы – половина тестов осталась стабильной при 2000 МГц, вторая половина работала при 2020 МГц.

Для выявления лучшего теста для поиска нестабильности пришлось произвести дополнительную проверку – на минимальный стабильный уровень напряжения при частоте 2000 МГц.

С минимальной разницей, лучшим тестом оказался LinX FMA в режиме с 3072 Мбайт доступной памяти. Отмечу, что стабильность при 1.125 В сохранялась во всех тестах, но LinX в режиме с 3072 Мбайт доступной памяти отреагировал на такое напряжение снижением уровня производительности.

Сравнение стресс-тестов для проверки температурного режима

При замерах температур использовалась утилита, идущая в комплекте с материнской платой – AI Suite. Помимо температурных замеров был произведен и замер энергопотребления процессора, при помощи мультиметра Mastech MY64 и 50 А 75 мВ шунта (75ШИП1-50-0.5) в разрыве плюса 8-pin кабеля питания.

Для того, чтобы более адекватно оценить разницу в результатах, были использованы сразу три различных уровня напряжения: 1.3625 В, 1.4125 В и 1.4625 В. Система охлаждения – Thermalright Silver Arrow SB-E Extreme.

Для начала, замер при 1.3625 В:

1.4125 В:

1.4625 В:

Разброс между программным обеспечением не так велик, при этом, поведение системы не меняется при изменении напряжения питания процессора. С небольшим преимуществом, лучшие результаты показывает Prime 95 In-place Large FFTs. Удобно, что этот же тест показал лучшие результаты в определении стабильности процессора, то есть для проверки стабильности и температурного режима не понадобится использовать разное программное обеспечение.

Разгон процессора

Вот и подошло время перейти непосредственно к процессу разгона. 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 процессора. Точкой отсчета выбрано минимальное напряжение, требуемое для стабильной работы процессора на частоте 3 ГГц («Эльдорадовские» 2999 МГц, с поправкой на точность установки базовой частоты материнской платой).

Результаты A10-7850K с воздушным охлаждением:

При частоте работы 3 ГГц процессор сохранил стабильность при напряжении 1.03125 В, что для общего частотного потенциала процессора хороший результат. Хотя, поведение процессора при низких напряжениях не назвать идеальным: если при поиске стабильности на штатных 1.36 В разница между стабильностью и частотой загрузки Windows составляла 165 МГц, то здесь граница стабильной работы четкая, +- шаг напряжения, и вместо стабильной работы уже не запускается Windows. Что касается допустимых напряжений, то на воздушном охлаждении процессор вполне неплохо реагирует на поднятие VCore вплоть до 1.5 В, после чего прирос частот уже минимальный.

Сравнивать результаты разгона с процессорами Richland смысла нет, ибо разница в частотном потенциале слишком велика, а вот сопоставить поведение испытуемого процессора с Trinity вполне можно. Для сравнения, результаты разгона A10-5800K и A10-7850K на одном графике:

Из сравнительного графика бросается в глаза разве что значительная разница в разгоне при низких напряжениях, в то время как при напряжениях 1.2 В и выше поведение процессоров практически идентично. A10-7850K показывает более «ноутбучные» повадки.

Что ж, теперь рассмотрим зависимость температурного режима от разгона. Так как различное ПО показывает сильно отличающиеся результаты, температурные замеры были произведены в двух программах – во встроенном ПО материнской платы (AI Suite 3), а также в HWMonitor. Синяя линия графика – показания AI Suite, красная линия графика – показания HWMonitor.

Оба графика при увеличении напряжения питания процессора показывают плавный рост температурного режима, без сильных скачков между режимами. Если сопоставить температурные графики с результатами разгона, то больше веры явно показаниям HWMonitor, ибо разгон начинает угасать как раз там, где по показаниям HWMonitor рост температур заметно ускоряется.

Влияние напряжения питания CPU на энергопотребление:

График энергопотребления по виду очень похож на температурный график HWMonitor, так что если программа и ошибается в абсолютных значениях температур (ошибается ли?), то изменение температурного режима относительно нагрузки отображает верно. По графику видно, что основной рост энергопотребления начинается при увеличении напряжения питания свыше 1.4 В, до этой отметки процессор горячим нравом не отличается. Собственно, последние 200 МГц разгона увеличивают энергопотребление процессора в полтора раза, так что стоит задуматься о рациональности выжимания из процессора «всех соков».

Так как разгон Trinity проверялся еще без замеров энергопотребления, то сравним потребление A10-7850K с показаниями Richland’а:

По графику видно, что с низкими напряжениями энергопотребление процессоров практически равно, в то время как чем больше VCore увеличивается, тем сильнее растет разница между процессорами, и A10-7850K при высоких напряжениях выглядит более энергоэффективным. Стоит отметить, что, несмотря на более низкое энергопотребление, A10-7850K перегревается раньше, и это несмотря на то, что A10-6800K тестировался на Zalman CNPS10X Performa, а A10-7850K тестировался на Thermalright SilverArrow SB-E Extreme. Видимо, у новых процессоров хуже теплоотдача между кристаллом и теплораспределителем.

Что ж, с воздушным охлаждением результаты получены, пора включать в работу СЖО. Первые опыты показали, что смена системы охлаждения на поведение процессора практически не повлияла, разница в разгоне появилась только при максимальных для воздушного охлаждения 1.58125 В, также жидкостное охлаждение позволило поднять напряжение вплоть до 1.6125 В, что еще немного улучшило результат разгона. Но только и всего. Нагляднее с результатами разгона можно ознакомиться на графике:

При увеличении напряжения свыше 1.6125 В срабатывает защита – по превышению 110 градусов в HWMonitor система выключается. Итого, имеем увеличение разгона от 4544 МГц до 4599 МГц, то есть всего 55 МГц преимущества жидкостного охлаждения над воздушным.

Сравнение температурного режима с воздушным и жидкостным охлаждением в AI Suite и в HWMonitor:

Очередной раз показания HWMonitor выглядят более адекватными, и если сопоставить данные температурного режима с результатами разгона, то уже можно делать некоторые выводы. Прежде всего видно, что СЖО повлияла на температурный режим процессора незначительно, и 31 МГц разницы в разгоне процессора при 1.58125 В укладываются всего в 10 градусов разницы температурного режима. Можно отметить резкий рост температур при увеличении напряжения питания до 1.6 В и более. Видимо, термоинтерфейс между кристаллом и крышкой процессора действительно работает не лучшим образом.

Влияние напряжения питания CPU на энергопотребление:

Для такого небольшого изменения температурного режима, разница в энергопотреблении значительна, на тех же 1.58125 В снижение температуры на 10 градусов снизило энергопотребление на 10 Вт. Что ж, возможно еще доведется скальпировать процессор в будущем, ибо результаты интересные, и к скальпу располагают.

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.

Точкой отсчета взято минимальное напряжение питания, при котором система стабильна на штатной частоте CPU_NB в 1800 МГц. Для A10-7850K такой отметкой стало значение 1.0125 В, что весьма много, особенно с учетом сравнительно низкого штатного значения напряжения на уровне 1.1375 В. Дальнейшие опыты показали, что разгон CPU NB находится на очень слабом уровне, причем увеличение напряжения свыше штатных 1.1375 В к росту частотного потенциала почти не приводит. Итого, такой вот скромный график:

Причем что интересно – независимо от напряжения CPU NB, при 2100 МГц ни разу не удалось даже пройти POST, система не могла запуститься, после чего настройки сбрасывались на штатные.

Разгон CPU NB откровенно разочаровал, для сравнения – график разгона на фоне предыдущего поколения APU, то есть на фоне A10-6800K:

Как говорится, комментарии излишне. С учетом того, что в таких режимах разница в температурах между воздушным и жидкостным охлаждением практически отсутствует, дополнительно с жидкостным охлаждением процессор не тестировался.

Единственное, что было интересно проверить, так это энергопотребление процессора при установке напряжения CPU NB 1.0125 В с одновременным использованием режима работы ЦП 3000 МГц/1.03125 В. При таком режиме энергопотребление процессора под нагрузкой составило 30 Вт, то есть на 6 Вт ниже, чем в случае с штатным напряжением CPU NB.

Заключение

Все уже сказано в статье выше, но краткое заключение все же сделать необходимо. Для удобства восприятия разобьем его по пунктам:

• Как тест определения стабильности наиболее лучший результат показал Prime 95 в режиме In-place Large FFTs, немногим хуже для определения стабильности выступил OCCT 4.4.0 в режиме Small Data Set.


• Для выявления нестабильности CPU_NB наиболее подходит Linpack-FMA тест с доступной памятью 3072 Мбайт. Во «второй группе» находятся такие тесты, как Prime 95 в режиме In-place Large FFTs, а также Linpack-FMA в режимах с доступной памятью 1024 Мбайт и 6144 Мбайт.


• В качестве теста на прогрев большинство программ показывают схожие результаты, с небольшой разницей в энергопотреблении, лучший результат показывает Prime 95 в режиме In-place Large FFTs.


• В качестве программного обеспечения для мониторинга температур с лучшей стороны показывает себя HWMonitor.


• По сравнению с представителями Richland, возможности процессоров Kaveri к разгону стали хуже, и находятся примерно на одном уровне с Trinity.


• При разгоне процессора оптимально остановиться на напряжениях около 1.4 В, последние 200 МГц разгона увеличили энергопотребление процессора в полтора раза.


• Использование жидкостного охлаждения не привело к сильному улучшению температурного режима, однако даже этого хватило для возникновения разницы в разгоне и в энергопотреблении. При максимальном разгоне снижение температуры на 10 градусов снизило энергопотребление на 10 Вт.


• CPU NB практически не подлежит разгону, и нет смысла в сильном увеличении напряжения CPU NB относительно штатного.

Выражаем благодарность:

• Компании AMD за предоставленный на тестирование процессор AMD A10-7850K;
• Компании ASUS за предоставленную материнскую плату ASUS A88X-PRO.