Тестирование процессоров AMD и Intel: выжимаем максимум

Оглавление

• Вступление
• LGA 1151
• LGA 2011-3
• Socket AM3+
• Socket FM2+
• Заключение

Вступление

Так уж повелось, что последние годы роль штатного тролля лаборатории для первоапрельских тестов выпадала мне, будь то тест несуществующего графического адаптера, или сравнение качества графики на базе одинаковых скриншотов, или тестирование производительности в еще не вышедшей на тот момент GTA 5, или тест Ryzen за год до его настоящего анонса. Суть всего вышеперечисленного была в одном, никоим образом не упоминать о дате, в которую тест был опубликован, сохранять серьезный настрой и до последнего момента предпринимать попытки ввести читателя в заблуждение, дабы в заключении статьи в спойлере припрятать коронный trollface.

На сей раз было решено отступить от многолетней практики такого вида тролле-обзоров, напомнить всем про дату сразу, и провести серьезный тест, без какого-либо подлога результатов. Написано в названии обзора «выжимаем максимум», этим в статье и займемся, на полном серьезе.

Для экспериментов с раскрытием полного потенциала процессоров было взято четыре платформы, LGA 1151, LGA 2011-3, Socket AM3+ и Socket FM2+, по одному процессору для каждой из них. Начнем, пожалуй, с LGA 1151.

LGA 1151

В качестве первых «подопытных» выступила связка из материнской платы ASUS Strix Z270F Gaming и процессора Intel Core I5 7600K.

Разумеется, день сегодня не оверклокерский, так что выжимать из процессора будем максимальный минимум. Возможности платформы в этом аспекте весьма широки: коэффициенты умножения процессора, кэша и оперативной памяти можно снизить до значений Х8, что уже вкупе с базовой частотой 100 МГц позволяет достичь частоты работы процессора 800 МГц. Плюс, наличие внешнего тактового генератора у материнской платы кроме широкого диапазона настроек разгона позволяет в том числе и снизить частоты ниже штатных.

Минимально доступное значение базовой частоты в настройках BIOS’а материнской платы составляет 40 МГц, однако такая частота системе не покорилась, методом проб и ошибок, минимально-рабочая отметка базовой частоты составила 47.2 МГц, что дало итоговую частоту работы процессора 377 МГц:

Дальнейшее снижение базовой частоты приводит к проблемам «холодного старта», что для нашего теста критично.

Несколько тестов производительности, дабы оценить картину было-стало:

С учетом того, что разница в частотах между штатным режимом и даунклоком отличается в 10-11 раз, результаты вполне ожидаемы, и укладываются в общую картину.

Что ж, снизить частоты снизили, производительность сравнили, и на этом все? Ну, тогда бы обзор был бы скучен даже с поправкой на дату публикации. Так не пойдет, так что издевательства над системой не окончены, а можно сказать, только начинаются. Первым делом, было решено проверить, при каком минимальном напряжении питания процессора сможет заработать наш экземпляр 7600K на таких частотах. Как показали эксперименты, способность процессора к стабильному запуску системы сохраняются вплоть до напряжений 0.65-0.7 В, при этом, из-за проблем холодного старта при низких напряжениях пришлось слегка поднять значение базовой частоты до 50 МГц. Итого, удалось стабилизировать процессор при частоте 400 МГц, с напряжением питания 0.7 В.

Каков следующий шаг? Разумеется, опытным путем установить, какой системы охлаждения будет достаточно процессору для функционирования на таких частотах. В качестве первого испытуемого кулера выступил сравнительно компактный, но все же увесистый радиатор:

Помню, что радиатор стоял на северном мосту какой-то очень старой материнской платы, но конкретную модель, и даже платформу, уже не вспомню. Без какого-либо крепления, просто на термопасту радиатор был водружен на процессор:

К третьей минуте стресс-теста температура процессора достигла 45 градусов, к шестой минуте – 50 градусов, к 20-й минуте я устал ждать, и остановил тест, максимально зафиксированная температура – 58 градусов. С учетом того, что пиковое потребление с 8-pin разъема материнской платы составляло порядка 0.5 А, стало ясно, что такой радиатор для тестируемого процессора является роскошью. Было решено поискать в ящиках чего попроще. Следующий конкурсант:

Как и в первом случае, трудно вспомнить «железку», которая послужила донором для данного радиатора. Судя по наличию термопрокладки и следов на ней, можно лишь заключить, что когда-то этот радиатор был установлен на преобразователе питания. Для более сурового испытания, термопрокладка с радиатора не снималась, радиатор сажался на термопасту без снятия прокладки.

В сравнении с первым тестом дела пошли несколько бодрее, но довести процессор до состояния перегрева так и не удалось, рост температур при стресс-нагрузке остановился у отметки 77-78 градусов, что для процессора является еще весьма комфортной температурой. Надо было придумать что-то менее эффективное, чем вот такой компактный радиатор, еще и установленный через старую и грязную термопрокладку. По результатам ревизии старых запасов оказалось, что хуже этого у меня в наличии есть только микро-радиаторы, предназначенные для отвода тепла от микросхем памяти:

Было, конечно, боязно, но была не была, пара радиаторов была водружена на процессор:

Здесь, в отличие от двух предыдущих радиаторов, система охлаждения со своей работой уже не справилась.

Уже к пятой минуте стресс-теста температура начала подбираться к критическим отметкам, на седьмой минуте температура процессора достигла 100 градусов, после чего, во избежание порчи оборудования, эксперимент был прекращен.

LGA 2011-3

От платформы LGA2011-3 роль стенда для издевательств легла на материнскую плату ASUS Sabertooth X99 и процессор Intel Core I7 5930K.

В сравнении с платформой LGA1151 возможности по «даунклоку» существенно ниже: во первых, минимально-доступные множители для процессора и CPU Cache находятся на отметке X12, а не X8, что без изменения значения базовой частоты позволяет достигнуть лишь 1200 МГц. Во вторых, тактовый генератор находится в процессоре, и возможности по изменению базовой частоты ограничены вокруг значений CPU Strap, позволяя отклоняться от изначального значения лишь немного. Максимум, до которого удалось опустить базовую частоту, составил 97.6 МГц, что позволило достичь итоговой частоты работы процессора 1171 МГц:

Из дополнительных настроек, необходимых для достижения результата могу отметить лишь опцию BIOS’а «Source Clock Tuner», значение которой пришлось вручную зафиксировать на 6 Ом.

Замеры производительности:

Как и ожидалось, в сравнении с I5 7600K разница между штатным режимом и состоянием даунклока куда слабее.

Следующий шаг – подбор стабильных напряжений. Тут процессор показал себя даже лучше, чем протестированный до этого Kaby Lake. Несмотря на трехкратную разницу в частоте работы, I7 5930K удалось запустить даже на более низком напряжении, нежели I5 7600K до этого. Стабильность была достигнута при напряжении питания процессора 0.67 В и напряжении питания CPU Cache 0.7 В, Input Voltage был зафиксирован на 1.4 В. Отмечу, что несмотря на такие низкие напряжения, потребление системы с 8-pin разъема оставило вопросы, ибо согласно замерам вышло 2.2 А, что пусть и немного в абсолютных значениях, но более чем в четыре раза перекрывает показатели предыдущего процессора. Что ж, теория теорией, а пришло время проверить работу системы на деле, для начала водрузив на нее старенький чипсетный радиатор:

Результаты стресс-теста в целом подтвердили разницу в замерах потребления с 8-pin разъема, возможностей охлаждения тестируемому процессору с данным радиатором не хватило, хоть и было близко. На восьмой минуте теста температура дошла до отметки в 98 градусов:

Что характерно, активировавшаяся защита допустила снижение коэффициента умножения до Х8. То есть для процессора это вполне рабочий коэффициент умножения, но выставить его в BIOS’е нельзя. Однако, обидно.

Socket AM3+

Платформа AM3+ в тесте представлена материнской платой ASUS 970 Pro Gaming/Aura и процессором AMD FX 8150.

Говоря о возможностях по снижению частоты работы процессора, платформа AM3+ вариант не худший – несмотря на высокую базовую частоту, составляющую 200 МГц, есть больше свободы с коэффициентом умножения, который можно опустить до значения Х4, то есть, 800 МГц можно получить буквально в пару кликов. Не является сильной проблемой и снижение базовой частоты ниже штатного значения, ведь базовая частота не привязана к частоте PCI-Express. Минимально доступное значение базовой частоты, доступное в настройках BIOS’а материнской платы – 100 МГц, по результатам экспериментов оказалось, что материнская плата способна стабильно работать на частотах начиная с 102 МГц (102.3, с поправкой на точность установки базовой частоты материнской платой), итоговая частота работы процессора составила 409 МГц:

Замеры производительности:

Конечно, разница между штатным режимом и даунклоком не такая большая, какой была с Kaby Lake, но все же она значительно выше, чем для Haswell-E.

Эксперименты по снижению напряжения питания показали, что процессор способен стабильно функционировать в стресс-тестах при напряжении питания вплоть до 0.6875 В, однако при таких низких напряжениях проявлялась проблема холодного старта, которую удалось победить лишь на отметке в 0.725 В. Напряжение CPU_NB было выставлено на ту же отметку, как-либо на стабильности работы системы это не сказалось.

Что крайне интересно, после операции по снижению напряжения питания замеры потребления с 8-pin разъема показали значение 0.4 А, что даже меньше, нежели значения, зафиксированные с i5-7600К. Со словами «да не, бред какой-то», на процессор был установлен первый из кулеров:

Предполагая ошибку в замерах энергопотребления и горячий нрав процессора я не думал, что система охлаждения справится, однако, она все же справилась, процессор сохранил стабильность под стресс-тестами, и в пике прогрелся до 59 градусов.

С учетом того, что это действительно самый «горячий» процессор из тех, что мне когда-либо доводилось тестировать работая на overclockers, такие результаты удивили. Что ж, на очереди второй радиатор:

Опираясь на предыдущие результаты и опыт замеров Kaby Lake ничего интересного я от данного теста не ждал, однако зря, процессор смог удивить во второй раз: если по началу все было предсказуемо, температура плавно возрастала, как и должна была, то в дальнейшем, рост температур ускорился, что вскоре привело к перегреву процессора и срабатыванию защиты – система выключилась.

Казалось бы, с чего вдруг? При первых замерах процессор показал себя даже более экономичным, нежели 7600K, но как дело дошло до использования неэффективных систем охлаждения – FX 8150 перегрелся в условиях, в которых 7600K работал. Дабы попытаться выяснить причину происходящего, было решено остудить систему до комнатной температуры, и повторить тест под постоянным мониторингом. И, вот какая картина вскрылась:

Для удобства восприятия, в виде графика:

Итого, получается, что потребление процессора может отличаться до четырех раз просто от изменения температуры процессора, то есть в случае со слабой системой охлаждения наблюдается лавинообразный эффект, когда увеличение температуры приводит к росту потребления, а рост потребления приводит к еще большему нагреву, и так далее. Вот такие вот интересные результаты. Понятно, что практической пользы тут не так много, но любопытство – штука такая.

Socket FM2+

В качестве последних подопытных были задействованы материнская плата ASUS A88X-Pro и процессор AMD A10-7850K.

В сравнении с платформой AM3+, FM2+ по возможностям даунклокинга имеет как положительные, так и отрицательные моменты. К положительным можно отнести штатное значение базовой частоты 100 МГц против 200 МГц у АМ3+, к отрицательным же можно отнести то, что минимально доступный коэффициент умножения составляет Х8, а не Х4. То есть, без «плясок с бубном», штатно получается возможность задать частоту работы процессора 800 МГц. Особого запаса по снижению базовой частоты нет, минимальное значение в BIOS’е – 90 МГц, но и этой отметки достичь не удалось. Стабилизировать систему получилось по достижению 94 МГц, что дало итоговые 752 МГц:

Далеко не лучший результат. Но, по крайней мере, и не худший на сегодня.

Замеры производительности:

В целом, ничего интересного. Разница между результатами штатного режима и даунклока ожидаемо выше, чем у платформы LGA2011-3, и ожидаемо ниже, чем у платформ AM3+ и LGA1151.

Эксперименты по снижению напряжения питания показали, что A10-7850K в среднем требует большего напряжения, чем другие протестированные процессоры – достичь стабильности удалось лишь при напряжении питания процессора 0.825 В, напряжение питания CPU_NB было зафиксировано на 0.9 В. Замеры энергопотребления «в тепличных» условиях с эффективной системой охлаждения показали результат в 0.5 А. Что ж, пришло время для экспериментов с охлаждением. Как и в предыдущих случаях, для начала был установлен «чипсетный» радиатор:

Памятуя о результатах FX 8150, было решено не расслабляться, и провести весь тест не выключая мониторинга. Несмотря на то, что тест длился мучительно долго, ожидания все же оправдались. За первые пять минут теста процессор успел прогреться до 66 градусов, при потреблении 0.6А, к десятой минуте теста процессор преодолел отметку в 80 градусов, с потреблением 0.7А. 13-я минута теста – 88 градусов/0.8А, 17-я минута теста – 94 градуса/0.9А, 23-я минута теста – 99 градусов/1А. После 23-й минуты тест был остановлен, так как окончательно стало понятно, что система охлаждения не справится, хотя и было очень близко.

Конечно, разница энергопотребления в зависимости от температуры не такая высокая, как у FX 8150, но все же двукратный рост энергопотребления зафиксирован.

Заключение

Понятно, что в основном текст статьи нес развлекательный характер, но не подвести итоги теста было бы неправильно. Безоговорочным победителем теста можно назвать платформу LGA 1151: тут достигнута и наибольшая разница между предельным режимом и штатным, тут и работа с самой слабой системой охлаждения из доступных мне. Второе место, неожиданно для меня, осталось за платформой AM3+ и процессором FX-8150, который смог стабильно функционировать в паре с небольшим чипсетным радиатором. Платформы FM2+ и LGA 2011-3 можно считать проигравшими, так как они перегрелись в первом из стресс-тестов.

Отдельно стоит упомянуть зависимость поведения процессора FX-8150 от рабочей температуры. Показанные результаты действительно способны удивить, ибо где еще можно увидеть, что энергопотребление процессора увеличивается в четыре раза при росте температуры с 40 до 86 градусов?

На этом, пожалуй, на сегодня все.