Изучение нюансов разгона процессоров Intel Haswell

Оглавление

• Вступление
• Тестовый стенд
• Краткое знакомство с материнской платой
• Поиск ПО для выявления нестабильности
• Нестабильность процессора
• Нестабильность CPU Cache
• Сравнение стресс-тестов для проверки температурного режима
• Разгон процессора
• Воздушное охлаждение
• Скальпирование процессора
• Жидкостное охлаждение
• Разгон CPU Cache
• Воздушное охлаждение
• Жидкостное охлаждение
• Дополнительно
• Заключение

Вступление

В данном материале в рамках лаборатории будет рассмотрен разгон Intel Core i7-4770K. Стоит отметить, что процессоры Haswell в последнее время были протестированы от и до, была как проверка частотного потенциала нескольких экземпляров, так и эксперименты со снятием крышки, и даже тесты с экстремальным разгоном, о чем же еще писать?

Обычно рассматривается вопрос итоговых цифр разгона, но забывается сам процесс достижения результатов, опускается информация о том, как подопытный реагирует на изменение напряжения питания и температурного режима, и сколько он потребляет в разгоне. Пора заполнить пробелы и посмотреть, на что способен испытуемый.

Отмечу, что используемый в статье i7-4770K – не случайный, и базовую проверку на разгон уже проходил до меня в тесте Fire Vadim (участник N2).

Тестовый стенд

Тестирование производилось в составе следующей конфигурации:

• Процессор: Intel Core i7-4770K;
• Материнская плата: ASUS Sabertooth Z87;
• Системы охлаждения:
• Zalman CNPS10X Performa (120*120*25, ~2000 об/мин);
• 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 знакомство с материнской платой

ASUS Sabertooth Z87, рассмотренная в недавнем обзоре, неплохо себя зарекомендовала, за подробностями советую перейти по указанной ссылке. В целом, каких-либо ее неизученных возможностей не осталось, остается лишь проверить работу режимов Load-Line Calibration для Input Voltage процессора.

Да, теперь требования к стабилизации входного напряжения уже ниже, чем на процессорах предыдущих поколений, ведь на Haswell все необходимые напряжения формируются уже непосредственно внутри CPU, более того, при обычном разгоне с воздушным охлаждением работа Load-Line Calibration по крайней мере с этим экземпляром i7-4770K никак не отражалась на стабильности системы.

Тем не менее, где гарантии, что разница в значениях Input Voltage между простоем и нагрузкой не проявится при использовании высоких напряжений питания и частот после скальпа процессора, да на жидкостном охлаждении? Так что лишний фактор возможного появления проблем при разгоне лучше исключить.

Работа Load-Line Calibration для CPU Input Voltage:

Как видно по результатам замеров, штатно материнская плата выставляет самый агрессивный режим работы – Level 8. Наименьшее расхождение результатов между нагрузкой и простоем наблюдается в режиме Level 5, данный режим и был задействован при всех дальнейших экспериментах.

Замеры производились при помощи мультиметра Mastech MY64.

Поиск ПО для выявления нестабильности

Для проверки были выбраны программы, специально создававшиеся как стресс-тесты, позволяющие выявлять нестабильность в работе системы.

Программное обеспечение, выбранное для выявления нестабильности:

• LinX 0.6.4 (тестирование производилось в режиме с доступной памятью 1024 Мбайта, 3072 Мбайта и 6144 Мбайта для последней версии Linpack);
• OCCT 4.4.0 (тест CPU: OCCT в режимах Large Data Set, Medium Data Set и Small Data Set);
• Prime95 v27.9 build1 (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).

За стабильность принято состояние системы, при котором в течение 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 Cache. 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. И поскольку при разном температурном режиме ЦП сбои в его работе могут проявляться при разном виде нагрузки, то тестирование производилось для двух значений напряжения питания процессора – 1.05 В и 1.175 В. В первом режиме перегрев процессора исключен, в то время как во втором напряжение близко к пороговому, когда в некоторых программах температура уже подходит к 90 градусам.

Для начала приведу результаты при напряжении 1.05 В. Максимальная частота работы i7-4770K, при которой стартует стендовая Windows 7 – 4030 МГц.

Как можно видеть, разброс между частотой полной стабильности и частотой запуска системы не такой уж и малый, да и стресс-тесты разделяет разница более сотни мегагерц, несмотря на то, что использовалось весьма низкое напряжение питания процессора. Лучше всего себя проявили тесты OCCT 4 и Prime 95, лучший результат был получен в режиме Prime 95 Blend.

Интересно, что в отличие от процессоров AMD, здесь поведение системы при переразгоне одинаковое независимо от уровня переразгона и от используемого программного обеспечения – если есть переразгон, то система стабильно либо перезагружается, либо уходит в BSOD 124.

Поднимем напряжение питания процессора до 1.175 В. При таком значении Windows может стартовать на 4381 МГц.

По сравнению с напряжением питания 1.05 В существенных изменений в раскладе сил нет, несмотря на изменившийся температурный режим работы процессора, лидеры и аутсайдеры не изменились, лучший результат по-прежнему остается на Prime 95 Blend.

Нестабильность CPU Cache

В данном подразделе статьи выберем программное обеспечение, при помощи которого легче выявить нестабильность CPU Cache, при заведомо стабильных частотах процессора и памяти. Методика та же, что и в случае с поиском ПО для тестирования ЦП: при фиксированном значении напряжения питания подобрать максимальный разгон для каждой из программ, и вычислить тест, при котором будет достигнута минимальная частота стабильной работы.

Для базовой проверки было установлено напряжение питания CPU Cache 1.1 В, напряжение питания CPU было установлено на уровень 1.05 В, дабы температурный режим не вносил корректив. Проверять все программы для разных температурных режимов, как показала практика, смысла нет. Так что проверим лишь изменение разгона CPU Cache при переходе с напряжения питания процессора от 1.05 В до 1.175 В для программы, показавшей лучший результат.

Частота, при которой стартует Windows – 4335 МГц.

Как показало тестирование, лучше всего нестабильность CPU Cache выявляет LinX при использовании больших объемов доступной оперативной памяти. В отличие от разгона ЦП, в случае с CPU Cache поведение процессора при переразгоне уже сложнее – система то зависнет, то уйдет в перезагрузку, то покажет BSOD 101 или 124. Однако систематизировать все ошибки невозможно – независимо от программного обеспечения и уровня переразгона процессор всегда сбоит по-разному.

После проверки CPU Cache на разгон было решено поднять напряжение питания процессора с 1.05 В до 1.175 В, чтобы «подогреть его». Результатом стало ухудшение частотного потенциала CPU Cache с 4087 МГц до 4073 МГц. Разница не такая уж и большая, но с учетом того, что перегрев случается не из-за большого потребления ЦП, а из-за плохого охлаждения и при низких напряжениях, то ожидать при дальнейшем разгоне можно чего угодно. Это покажет лишь тестирование.

Последнее, что осталось сделать – проверить, какие программы лучше прогревают процессор.

Сравнение стресс-тестов для проверки температурного режима

Температурный мониторинг производился при помощи программы Core Temp 1.0 RC5. 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 два различных уровня напряжения: 1.05 В и 1.15 В. Система охлаждения – Zalman CNPS10X Performa.

Для начала, результаты с 1.05 В:

Результаты весьма интересные – наиболее высокие температуры можно наблюдать в Linpack тестах, однако максимальное потребление процессора, пусть и с небольшой (но со стабильной) разницей выше в тесте Prime 95 Small FFTs. Видимо, разные программы нагружают разные блоки ядра CPU, и в LinX больше нагружены те, которые расположены у температурных датчиков. Интересно сравнить LinX в режимах с разным количеством доступной памяти: пиковое энергопотребление при увеличении объема задачи не изменяется, в то время как в температурном режиме разница есть.

Результаты с 1.15 В:

При увеличении напряжения питания процессора изменились только абсолютные цифры, то есть выросли температуры, выросло потребление, но расклад сил между программным обеспечением оказался прежним. Наиболее высокие температуры можно наблюдать в LinX с большим объемом задачи, а максимальное энергопотребление – в Prime 95 Small FFTs.

Помимо всего прочего, можно отметить «удачность» используемого экземпляра Intel Haswell – дельта температур между самым холодным и самым горячим ядрами местами превышает отметку в 10 градусов, что весьма и весьма немало для сравнительно низкого энергопотребления.