В последнее время разгон процессора становится всё более актуальной темой. Этой проблеме посвящено немало материалов в Интернете, где даже созданы специализированные сайты и форумы для оверклокеров. Подливают масла в огонь и производители материнских плат и процессоров. Компания Intel (в дальнейшем мы будем говорить исключительно о процессорах Intel, поскольку процессоры AMD, на наш взгляд, просто не заслуживают внимания в сравнении с ними) начала выпускать специализированную К-серию процессоров с разблокированным коэффициентом умножения, которые предназначены специально для разгона.

Производители материнских плат, пытаясь завоевать признание пользователей, не только допускают возможность разгона на своих материнских платах, но и прилагают к ним различные утилиты, упрощающие процесс разгона. Есть даже решения (хотя и весьма неэффективные), когда разгон производится поворотом ручки на самой материнской плате.

Кроме того, сейчас ежегодно проводятся официальные соревнования оверклокеров, и если так пойдет и дальше, то разгон процессоров скоро станет спортивной дисциплиной.

Отметим, что с появлением несколько лет назад процессоров, поддерживающих технологию динамического разгона, называемую Intel Turbo Boost, разгон стал для них естественным процессом. Все современные процессоры Intel поддерживают эту технологию, а следовательно, при определенных условиях, о которых мы расскажем далее, способны увеличивать свою тактовую частоту. К разгону процессора можно относиться по-разному. Одних пользователей эта проблема вообще не волнует (зачастую они даже не подозревают, что их процессор динамически разгоняется самостоятельно). Другие являются противниками разгона системы, по-старинке полагая, что достигаемый рост производительности отражается на стабильности работы системы, ну а третья категория пользователей - это убежденные приверженцы разгона, то есть оверклокеры.

Наша статья ориентирована в первую очередь на начинающих пользователей, которые, возможно, приобрели свой первый компьютер, но слышали об оверклокинге и хотят попробовать самостоятельно разогнать процессор.

Сразу же оговоримся, что существует два типа разгона. Первый - это экстремальный разгон с применением жидкого азота. Это разгон ради разгона - в результате могут быть достигнуты рекордные показатели, но работать на таких компьютерах невозможно. Подобные эксперименты проводятся только для фиксации рекордных результатов, а для обычного пользователя такой разгон интереса не представляет.

Вторым типом разгона является разгон с целью повышения производительности процессора без ущерба для стабильности работы. Он реализуется с использованием воздушного (реже водяного) охлаждения. Именно о таком типе разгона и пойдет речь.

Теория разгона

Традиционно под разгоном процессора понимают увеличение его тактовой частоты выше номинальной. Собственно, отсюда и термин Overclock, который дословно означает «превышение тактовой частоты».

Если, к примеру, вы приобрели компьютер с процессором Intel Core i5-2500K, имеющим номинальную тактовую частоту 3,3 ГГц, то путем несложных манипуляций его можно заставить стабильно работать на частоте 5 ГГц, а если повезет, то и на более высокой.

О том, как это сделать, и пойдет речь в данной статье, однако прежде чем приступить к практике разгона, давайте рассмотрим в общих чертах теорию.

Современный процессор имеет множество различных характеристик, которые в совокупности определяют его производительность. Это и архитектура, и количество ядер, и тактовая частота, и размер кэшей, а также поддержка технологии Hyper-Threading, технологии динамического разгона, технологий энергосбережения и пр. Но из всех перечисленных характеристик, влияющих на производительность процессора, пользователь может изменить только одну - тактовую частоту процессора. Конечно, можно заблокировать некоторые функции либо использование всех ядер процессора, однако это приведет не к росту, а, наоборот, к падению производительности. То есть для повышения производительности процессора у пользователя есть только одна возможность - увеличить его тактовую частоту.

Зависимость производительности процессора от тактовой частоты

Прежде всего необходимо разобраться, почему и как производительность процессора зависит от его тактовой частоты.

Понятно, что под производительностью процессора принято понимать скорость выполнения им программ. Чем быстрее процессор выполняет программу, тем он производительнее. В качестве примера можно рассмотреть процесс конвертирования аудиофайла в формат MP3. Из двух процессоров более производительным мы считаем тот, который быстрее выполняет конвертирование. Другой пример - финальный рендеринг сцены, созданной в какой­либо программе по трехмерному моделированию. Чем быстрее процессор справится с задачей рендеринга, тем выше его производительность. То есть производительность процессора напрямую связана со скоростью выполнения им программного кода. Собственно, именно таким образом и трактуется производительность процессора (Performance), под которой понимают скорость выполнения им инструкций программного кода (Instruction Per Second, IPS) или количество инструкций, выполняемых в единицу времени (за одну секунду). Если попытаться записать данное определение в виде математической формулы, то получится следующее:

За каждый такт, то есть промежуток времени, обратный тактовой частоте, процессор выполняет определенное количество инструкций. Поэтому вместо количества инструкций программного кода, выполняемых за единицу времени, удобнее рассматривать количество инструкций программного кода, выполняемых за один такт процессора (Instruction Per Clock, IPC).

Переписав выражение для производительности процессора в виде произведения количества инструкций, выполняемых за один такт процессора, на количество тактов процессора за единицу времени (тактовая частота процессора, F), получим:

Как видите, производительность процессора прямо пропорциональна как тактовой частоте, так и количеству инструкций, выполняемых за один такт. Из этой формулы также следует, что существует два принципиально разных подхода к увеличению производительности процессора. Первый из них заключается в увеличении тактовой частоты, а второй - в увеличении IPC. Однако, как мы уже отмечали, пользователю доступен лишь первый подход, то есть увеличение тактовой частоты, поскольку IPC определяется микроархитектурой процессора, количеством ядер, размером кэшей и другими, не поддающимися изменению со стороны пользователя характеристиками процессора. Кстати, немного отклоняясь от главной темы нашей статьи, отметим (уж коль скоро об этом зашла речь), что IPC и тактовая частота друг с другом связаны.

Действительно, все современные процессоры работают по принципу конвейера. Понятно, что чем длиннее конвейер процессора (чем больше ступеней он насчитывает), тем меньший объем работы выполняется на каждой ступени, а следовательно, тем меньше времени требуется для прохождения командой данной ступени. А поскольку каждая ступень выполняется за один такт, длинные конвейеры позволяют повышать тактовую частоту процессора, что невозможно в случае коротких конвейеров. Из этого следует, что длина конвейера тесно связана с максимальной тактовой частотой, на которой может работать процессор. В то же время длина конвейера является одним из параметров, определяющих IPC, - чем больше ступеней в конвейере (при прочих равных условиях), тем меньше инструкций выполняется процессором на каждом такте. Таким образом, мы приходим к еще одному важному выводу: длина конвейера связана и с тактовой частотой процессора, и с IPC, следовательно, максимальная тактовая частота связана с IPC, причем чем выше IPC, тем ниже максимально возможная тактовая частота и наоборот.

Впрочем, мы немного отклонились от главной темы нашей статьи. Итак, как мы уже отмечали, единственно возможный способ для пользователя увеличить производительность процессора заключается в увеличении его тактовой частоты. Казалось бы, если всё так просто, то что мешает просто взять и повысить тактовую частоту?

Но в том­то и дело, что всё далеко не просто. Вот простой пример для размышления. В семействах процессоров Intel Core i3, i5 и i7 существуют модели, которые отличаются друг от друга только номинальной тактовой частотой (смысл термина «номинальная» мы поясним позже). Эти процессоры производятся на одном и том же заводе и на одной и той же линии, причем совершенно одинаково. То есть на стадии производства никто не делит процессоры на модели - изначально все они одинаковые. Деление по частотам происходит уже на этапе тестирования. Как правило, процессоры, которые нарезают с центра пластины (процессоры производят на 300-мм пластинах, и на каждой такой пластине находится несколько десятков процессоров), способны работать на более высоких тактовых частотах. Здесь минимальный процент брака, и именно эти процессоры формируют топовое семейство Core-i7. А вот кристаллы, которые нарезают с краев пластины, уже формируют семейства Core-i5/i3 - эти процессоры, как правило, работают на более низких тактовых частотах, что связано с особенностями производства. То есть кристаллы в центре пластины близки к идеалу, а вот крайние кристаллы могут иметь технологические отклонения и скорость переключения транзисторов в них может быть ниже.

Таким образом, каждый процессор имеет некоторую предельную тактовую частоту, при которой он может работать, а превышение этой частоты сделает процессор неработоспособным.

Естественно, тестирование кристаллов будущих процессоров на фабрике и сортировка их по частотам имеет некоторый технологический разброс и у каждого процессора есть частотный запас. Дело в том, что все процессоры рассчитываются на определенное энергопотребление, максимальный ток и температуру, которые определяют максимально допустимую тактовую частоту процессора.

Зависимость энергопотребления процессора от тактовой частоты и напряжения питания

Предполагается, что при максимальной нагрузке на процессор предельное энергопотребление, ток и температура не будут превышены, при том что в нем еще заложен некий «запас прочности». Однако ничто не мешает пользователю воспользоваться этим самым запасом прочности (у каждой конкретной модели процессора этот запас индивидуален, и тут уж как повезет). Кроме того, при определенных условиях (при соответствующей системе охлаждения) вполне можно выйти за рамки рекомендуемого энергопотребления и увеличить тактовую частоту процессора.

Дело в том, что увеличение тактовой частоты процессора приводит к росту его энергопотребления и, как следствие, к повышению тепловыделения. Зависимость потребляемой процессором мощности от его тактовой частоты можно представить следующей формулой:

Power = CU 2 F.

То есть мощность, потребляемая процессором, прямо пропорциональна тактовой частоте (F), квадрату напряжения питания процессора (U) и его так называемой динамической емкости (C).

Проблема осложняется тем, что увеличение тактовой частоты процессора выше некоторого значения и требует увеличения напряжения питания. В результате получается, что после некого значения частоты потребляемая процессором мощность приобретает нелинейную зависимость от частоты процессора (практически пропорционально третьей степени частоты). Естественно, что потребляемая процессором мощность выделяется в виде тепла, которое нужно отводить от процессора, дабы он не перегрелся, а следовательно, разгон процессора требует эффективной системы охлаждения.

Какой процессор лучше разгонять

Впрочем, не всё так печально, как может показаться. Дело в том, что процессоры одной серии могут иметь разные номинальные частоты, но при этом у них всегда один и тот же TDP. Собственно, TDP - это не максимальное энергопотребление процессора (часто термином TDP обозначают максимальное энергопотребление процессора, что не совсем корректно), а требования к системе охлаждения процессора. То есть TDP процессора определяет ту тепловую мощность, которую процессорный кулер должен рассеивать для обеспечения стабильной работы процессора с гарантией, что он не перегреется даже при максимальной нагрузке.

Понятно, что при одном и том же значении TDP энергопотребление больше у того процессора, у которого выше номинальная тактовая частота. И получается, что процессоры с меньшей тактовой частотой имеют больший запас по энергопотреблению, а следовательно, как правило, лучше разгоняются. А вот топовые процессоры в этом плане более ущербны, поскольку их энергопотребление близко к максимально возможному.

Кроме того, следует понимать, что при сегодняшней технологии производства процессоров диапазон технологического разброса по их характеристикам минимален и, как правило, частота процессора искусственно занижается. То есть из кристаллов, которые могли бы работать на более высоких тактовых частотах, штампуют процессоры с меньшей тактовой частотой, руководствуясь исключительно тем, что чем больше модельный ряд процессоров, тем выше объем продаж, а следовательно, и прибыль.

В частности, по нашему опыту, лучший в плане разгона процессор сегодня - это Intel Core i5-2500K, который отнюдь не является топовым.

Нужно четко понимать, что разгон процессора с не очень высокой номинальной тактовой частотой позволит лишь приблизить его к топовой версии с высокой тактовой частотой, однако если разгонять процессоры с низкой и высокой номинальными тактовыми частотами, то в большинстве случаев процессор с высокой номинальной тактовой частотой удастся разогнать до более высокой частоты (хотя из этого правила бывают и исключения). Возвращаясь к уже упомянутому процессору Intel Core i5-2500K, отметим, что нам удалось разогнать его до частоты 5,2 ГГц с воздушным охлаждением - ни один другой топовый процессор до такой частоты не разгонялся.

Есть и еще одна причина, по которой процессоры среднего уровня разгоняются лучше топовых моделей. Дело в том, что топовые модели имеют больший размер кэша и даже могут отличаться количеством ядер. Но чем больше размер кэша процессора и чем больше у него ядер, тем он хуже разгоняется. Однако в этом случае даже незначительный разгон топового процессора даст вам бо льшую производительность, нежели разгон процессора с меньшим количеством ядер и меньшим размером кэша.

Теперь рассмотрим основные способы разгона процессоров. В дальнейшем мы будем ориентироваться на разгон 32-нм процессоров Intel Core второго поколения, известных также под кодовым наименованием Sandy Bridge, и новых 22-нм процессоров Intel Core третьего поколения, известных как Ivy Bridge.

Особенности разгона процессоров семейств Ivy Bridge и Sandy Bridge

Процессоры этих семейств (за исключением младших моделей) поддерживают замечательную технологию динамического разгона Intel Turbo Boost, а кроме того, и в семействе процессоров Sandy Bridge, и в семействе процессоров Ivy Bridge имеется «элитная» K-серия полностью разблокированных процессоров, специально ориентированная на разгон.

Чтобы понять, что такое полностью разблокированный процессор, поясним, что разгон любого процессора по тактовой частоте возможен двумя способами: за счет изменения либо опорной частоты тактового генератора (BCLK), либо так называемого коэффициента умножения.

В процессорах Sandy Bridge и Ivy Bridge опорная частота тактового генератора по умолчанию составляет 100 МГц.

Собственно, это базовая частота, от которой всё и «пляшет». Частота работы различных модулей процессора (интегрированного графического ядра, контроллера памяти, контроллера шины PCI Express и др.) тактируется этой базовой частотой, однако с помощью множителей, позволяющих изменить эту частоту. К примеру, для вычислительных ядер процессора может использоваться множитель (коэффициент умножения) 35, в результате чего тактовая частота ядер процессора составит 3,5 ГГц.

Для процессоров Sandy Bridge и Ivy Bridge минимальное значение коэффициента умножения составляет 16, а следовательно, минимальное значение тактовой частоты равно 1,6 ГГц.

Понятно, что при увеличении опорной частоты возрастает и тактовая частота процессора. К примеру, при коэффициенте умножения 35 увеличение опорной частоты на 10 МГц приведет к повышению тактовой частоты ядер процессора на 350 МГц. Тем не менее нужно понимать, что увеличение опорной частоты вызывает увеличение тактовых частот всех модулей процессора, а не только его ядер, но не все модули процессора способны работать на повышенных частотах. Поэтому разгон процессоров Sandy Bridge и Ivy Bridge путем увеличения опорной частоты тактового генератора возможен в очень ограниченных пределах (как правило, удается повысить опорную частоту не более чем на 10 МГц), а значит, основной способ разгона этих процессоров заключается в изменении коэффициента умножения.

Процессоры K-серии имеют полностью разблокированный коэффициент умножения. Это, правда, не означает, что коэффициент умножения можно выбрать любой. Максимальное значение коэффициента умножения для процессоров Sandy Bridge составляет 57, то есть максимальная тактовая частота этих процессоров может достигать 5,7 ГГц (при неизменной опорной частоте). В процессорах Ivy Bridge максимальный коэффициент умножения повышен до значения 63, то есть путем изменения коэффициента умножения процессор теоретически можно разогнать до частоты 6,3 ГГц.

Попутно отметим, что в процессорах семейства Ivy Bridge можно изменять коэффициент умножения без необходимости перезагрузки системы, что реализуется в различных фирменных утилитах разгона, которые поставляются в комплекте с материнскими платами.

Процессоры, которые не относятся к К-серии полностью разблокированных процессоров (Fully Unlocked), имеют так называемый частично разблокированный коэффициент умножения (Limited Unlocked). То есть все процессоры Sandy Bridge и Ivy Bridge в той или иной степени являются разблокированными. Но прежде чем рассказать, в каких пределах можно менять коэффициент умножения для частично разблокированных процессоров, нам придется пояснить, что такое режим Turbo Boost и как он реализуется.

Напомним, что смысл технологии Turbo Boost заключается в динамическом разгоне при определенных условиях тактовых частот ядер процессора.

Для реализации технологии Turbo Boost в процессоре предусмотрен специальный функциональный блок PCU (Power Control Unit), который отслеживает уровень загрузки ядер процессора, температуру процессора, а также отвечает за энергопитание каждого ядра и регулирование его тактовой частоты.

В том случае, если какие­то ядра процессора оказываются незагруженными, они попросту отключаются от линии питания (их энергопотребление в таком случае равно нулю). При этом тактовую частоту и напряжение питания оставшихся загруженных ядер можно динамически увеличить на несколько ступеней, но так, чтобы энергопотребление процессора не превысило его TDP, максимальный ток не превысил установленного для него значения и температура ядра процессора не достигла бы критического значения. То есть фактически сэкономленное за счет отключения нескольких ядер энергопотребление используется для разгона оставшихся ядер, но так, чтобы увеличение энергопотребления в результате разгона не превышало сэкономленного энергопотребления. Более того, режим Turbo Boost реализуется и в том случае, когда изначально загружаются все ядра процессора, но при этом выполняются условия по TDP, току и температуре.

Кроме того, предусмотрена возможность превышения TDP процессора при разгоне ядер на короткое время. Дело в том, что при превышении TDP процессор перегревается не сразу, а по истечении определенного промежутка времени. Ну а учитывая, что во многих приложениях загрузка процессора происходит на 100% скачкообразно и лишь в течение очень малых периодов, в эти промежутки времени вполне можно разгонять тактовую частоту процессора так, чтобы был превышен предел по TDP.

В режиме Turbo Boost предусмотрена возможность превышения TDP на период вплоть до 25 секунд.

При разгоне процессора режим Turbo Boost очень важен, поскольку разгон путем изменения коэффициента умножения фактически подразумевает перенастройку режима Turbo Boost. Рассмотрим конкретный пример. Номинальная (без режима Turbo Boost) тактовая частота четырех ядер процессора Intel Core i7-3770K составляет 3,5 ГГц (коэффициент умножения равен 35), а в режиме Turbo Boost она повышается до значения 3,9 ГГц. Режим Turbo Boost в этом процессоре реализован следующим образом. Если загружены все четыре ядра процессора, то коэффициент умножения может быть увеличен до 36 (максимальная частота процессора может повышаться до 3,6 ГГц). При загрузке только трех ядер коэффициент умножения может быть увеличен до 37, а при загрузке двух ядер - до 38. Если же загружено всего одно ядро, то коэффициент умножения может быть увеличен до 39 (тактовая частота 3,9 ГГц). Естественно, что во всех указанных случаях увеличение коэффициента умножения возможно, если не превышено максимальное значение TDP и тока, либо превышение является кратковременным и критическая температура не достигнута.

Способы разгона процессора K-серии путем изменения коэффициента умножения

Разгон рассмотренного процессора путем изменения коэффициента умножения возможен двумя способами. Во­первых, можно отменить возможность использования режима Turbo Boost и менять коэффициент умножения для режима Non Turbo Boost. В этом случае максимальный коэффициент умножения будет одинаков для всех ядер процессора. Правда, такой способ разгона проходит далеко не всегда, поскольку не все системные платы в настройках UEFI BIOS позволяют отключать режим Turbo Boost. Попутно отметим, что разгон процессора следует производить исключительно через настройки UEFI BIOS, а не с помощью фирменных утилит разгона из операционной системы. Ни один уважающий себя оверклокер не станет пользоваться этими утилитами, даже просто отдавая дань традициям. То есть если не хотите потерять уважение своих друзей, разгоняйте процессор только через настройки UEFI BIOS.

Второй способ является более универсальным и заключается в следующем. В настройках UEFI BIOS режим Turbo Boost не отключается, а перенастраивается. К примеру, для случая, когда загружены все четыре ядра процессора (впрочем, как и для всех остальных случаев: загрузка только трех ядер, только двух ядер и только одного ядра), устанавливается коэффициент умножения, равный 48. В этом случае при загрузке процессора он будет работать на частоте 4,8 ГГц, но только если не достигнута критическая температура, не превышено значение максимального энергопотребления и тока или их превышение кратковременно.

Естественно, что кроме выставления коэффициента умножения для случаев одного, двух, трех и четырех активных ядер, при разгоне целесообразно также выставить в настройках UEFI BIOS предельное значение энергопотребления, предельное значение тока и время, в течение которого допускается превышение установленных пределов.

Разгон частично разблокированных процессоров

Теперь вернемся к частично разблокированным процессорам. Как мы уже отмечали, в этих процессорах также можно менять коэффициент умножения, однако в меньшем диапазоне. Правило здесь работает такое: максимальный коэффициент умножения для частично разблокированных процессоров может быть на четыре единицы выше, чем коэффициент умножения для максимальной частоты процессора в режиме Turbo Boost в штатном режиме.

Рассмотрим, к примеру, частично разблокированный процессор Core i5-2400. Его штатная тактовая частота составляет 3,1 ГГц, а в режиме Turbo Boost максимальная тактовая частота может быть равна 3,4 ГГц (при одном активном ядре). Соответственно для этого процессора коэффициент умножения для максимальной частоты в режиме Turbo Boost составляет 34. Значит, максимальный коэффициент умножения, который можно задать, равен 38.

Типы напряжений питания процессора

Итак, мы рассказали о двух способах разгона процессора: путем изменения опорной частоты тактового генератора и путем изменения коэффициента умножения. Часто оба эти способа используются одновременно, то есть сначала подбирается максимальный коэффициент умножения, а затем на несколько мегагерц увеличивается опорная частота.

Процедура самого разгона довольно проста. Нужно постепенно увеличивать коэффициент умножения до тех пор, пока система грузится и стабильно работает при загрузке процессора. После того как определен предельный коэффициент умножения, при котором система стабильна, наступает следующий, более сложный этап разгона, заключающийся в дальнейшем увеличении коэффициента умножения при одновременном увеличении напряжения питания. Задача осложняется тем, что в настройках UEFI BIOS обычно предусмотрена возможность задавать различные типы напряжения процессора (V core , V offset , V droop , VTT, Processor I/O, PLL, LLC), что в совокупности с напряжением других компонентов (памяти, чипсета) нередко приводит пользователя в замешательство. Кроме того, в UEFI BIOS различных материнских плат одно и то же напряжение может обозначаться по-разному.

Начнем с напряжения, которое, скорее всего, вам никогда не придется изменять при увеличении коэффициента умножения или опорной частоты. Это VTT (встречаются также следующие обозначения: IMC, System Agent Voltage и др.), то есть напряжение питания контроллера памяти (не путать с напряжением самих модулей памяти!), интегрированного в процессор (Integrated Memory Controller, IMC). Данное напряжение имеет смысл повышать только при разгоне памяти. Кроме того, следует иметь в виду, что при увеличении опорной частоты BCLK возрастает и частота работы IMС, что может потребовать небольшого увеличения VTT. Но, как правило, это напряжение не меняется.

Попутно отметим, что напряжение питания модулей DRAM памяти не должно превышать напряжение VTT более чем на 0,5 В.

Пожалуй, самое важное напряжение при разгоне процессора - это напряжение V core (встречаются также обозначения CPU Voltage, Core Voltage, Processor Voltage Override и др.), то есть напряжение ядер процессора. При увеличении тактовой частоты процессора приходится манипулировать именно этим значением напряжения.

Как правило, UEFI BIOS позволяет менять значение V core вручную с шагом 0,005 В в диапазоне от 1 до 2 В.

Кроме фиксированного значения V core можно выбрать значение Dynamic (Automatic или Default), то есть режимы по умолчанию. В этом случае напряжение на процессоре будет соответствовать номинальному для данной модели. Однако напряжение питания ядер процессора не является статической характеристикой - оно динамически изменяется в зависимости от загрузки процессора и от состояния энергопотребления процессора. В этом плане номинальное значение напряжения - это максимальное значение, которое никогда не будет превышено. А вот при задании напряжения вручную оно будет статичным независимо от загрузки процессора (если не принимать в расчет падение напряжения V droop , о котором мы расскажем далее).

Следующее значение напряжение, которое можно менять в UEFI BIOS большинства материнских плат, - это напряжение PLL (Phase Locked Loop). PLL - это модуль фазовой автоподстройки опорной частоты. Менять напряжение PLL имеет смысл только при значительном увеличении опорной частоты BLCK, и, как правило, при разгоне процессора его не изменяют. По умолчанию значение напряжения PLL составляет 1,8 В, а его максимальное значение равно 1,98. Тем не менее поднимать это напряжение выше 1,9 В не рекомендуется.

Наряду со столь важным для разгона процессора напряжением, как V core , часто приходится манипулировать таким параметром, как Load Line Calibration (LLC). Однако прежде чем разобраться, что такое LLC, а также как и зачем настраивать этот параметр, нам нужно рассмотреть напряжения V droop и V offset .

Тот факт, что вы выбрали конкретное значение напряжения V core в настройкаx UEFI BIOS, вовсе не означает, что на процессорные ядра будет подано именно это напряжение. Это лишь выходное напряжение, формируемое регулятором напряжения питания процессора. Дело в том, что часть напряжения падает (проседает) на самих проводниках, которые соединяют регулятор напряжения питания процессора с самим процессором. Если нагрузка процессора невелика (то есть он простаивает или его загрузка не очень высокая), то и потребляемый им ток небольшой. В этом случае падение напряжения на проводниках ничтожно мало и его можно не учитывать. Однако при увеличении загрузки процессора потребляемый им ток может составлять более 100 А и, несмотря на тот факт, что сопротивление проводников мало, часть напряжения падает на них, поэтому процессору «достается» меньше, чем положено. Одним словом, закон Ома никто не отменял, и при больших загрузках процессора происходит явление «проседания» напряжения. Величина этого проседания называется V droop , причем

V droop = V Idle – V Load .

То есть V droop определяется как разница между напряжением процессора без нагрузки (VIdle ) и напряжением процессора под нагрузкой (V core ).

Более того, напряжение процессора без нагрузки V core это еще не напряжение ядра VIdle . Точнее, напряжение процессора без нагрузки может быть меньше VLoad , а может быть и равно напряжению ядра. Причем разница между значением V core и VIdle (если она имеется) называется V offset (напряжение сдвига), которое может задаваться в настройках UEFI BIOS, то есть:

V offset = V core – V Idle .

Казалось бы, зачем нужно напряжение сдвига? Дело в том, что при резком переходе процессора из состояния простоя (Idle) или слабой загрузки в состояние высокой загрузки (High Load) либо при обратном переходе напряжение процессора меняется не мгновенно, а в течение некоторого времени (время стабилизации напряжения). Процесс изменения напряжения сопровождается затухающими колебаниями, и всплески напряжения могут достигать существенных значений, опасных для процессора, то есть значений, при которых процессор может выйти из строя. Напряжение сдвига V offset используется для того, чтобы нивелировать всплески напряжений и тем самым обеспечить условия, при которых текущее значение ядра процессора V core не будет превосходить установленное в UEFI BIOS значение. Смысл напряжений V offset и V droop поясняется на рис. 1.

Понятно, что падение напряжения V droop при разгоне процессора может повлиять на стабильность его работы при высокой нагрузке, и в этом плане V droop - не очень хорошо. Казалось бы, можно просто повысить значение V core , однако это приведет к излишнему энергопотреблению в состоянии, когда процессор не загружен, а кроме того, повысит всплески напряжения, что не очень хорошо. Именно поэтому на большинстве материнских плат предусмотрена возможность компенсации падения напряжения при загрузке процессора. Данная технология называется Load Line Compensation (LLC), то есть компенсация нагрузочной кривой. Иногда встречаются и другие названия, например на плате Intel DZ77GA-70K эта функция называется Processor VR Droop Control. На разных платах предусмотрены различные опции для функции LLC. Это могут быть уровни компенсации (к примеру, бывает пять уровней), LLC может выражаться в процентах, а могут быть и такие малопонятные значения, как High V-droop (Power Saving), Mid V-droop и Low V-droop (Performance). К примеру, в нашем случае на плате Intel DZ77GA-70K предусмотрен именно последний вариант. Как несложно догадаться, опция High V-droop (Power Saving) означает слабую компенсацию падения напряжения, что приводит к экономии его энергопотребления, но ограничивает разгонные возможности. Опция Low V-droop (Performance) означает высокий (возможно 100%) уровень компенсации падения напряжения, что позволяет разгонять процессор и стабилизировать его работу при высоких нагрузках в разогнанном состоянии.

Казалось бы, зачем нужны всякие уровни компенсации падения напряжения? Не лучше ли всегда компенсировать его полностью?

Однако всё не так просто. Дело в том, что технология компенсации падения напряжения - это дополнительная нагрузка на регулятор напряжения питания процессора. При использовании технологии LLC, во-первых, увеличивается время стабилизации напряжения питания процессора при переходах между состояниями низкой и высокой загрузки, а во-вторых, увеличивается амплитуда всплесков напряжений, что может быть небезопасно. Одним словом, LCC - это не всегда хорошо и ежели можно обойтись без данной технологии (то есть если всё гонится и стабильно работает), то лучше не использовать компенсацию напряжения питания процессора.

От теории к практике

Итак, вооружившись увесистым багажом знаний по теории разгона, приступим к практическим занятиям, которые мы будем проводить на стенде следующей конфигурации:

• процессор - Intel Сore i7-3770K (Ivy Bridge);
• кулер - Cooler Master V6 GT (с двумя 120-мм вентиляторами);
• материнская плата - Intel Extreme Board DZ77GA-70K;
• чипсет материнской платы - Intel Z77 Express;
• память - DDR3-1333 4 Гбайт (два DIMM-модуля Kingston);
• накопитель с операционной системой - Intel SSD 520 (240 Гбайт).

Отметим, что процессорный кулер Cooler Master V6 GT, используемый нами на стенде, является одним из самых мощных сегодня воздушных кулеров, особенно с учетом того, что мы оснастили его дополнительным 120-мм вентилятором (в базовой комплектации кулер оснащен только одним 120-мм вентилятором).

На стенде устанавливалась операционная система Windows 7 Ultimate (64-bit). В качестве видеокарты использовалось интегрированное в процессор графическое ядро.

Для наших практических занятий мы применяли всего одну утилиту - AIDA64 Extreme Edition (версия 2.30). Ее особенность заключается в том, что она позволяет строить графики загрузки ядер процессора, температуры ядер процессора, напряжения питания процессора и потребляемой им мощности (для некоторых версий процессоров можно построить также график силы тока). Кроме того, утилита AIDA64 Extreme Edition может загружать процессор на 100% в стрессовом режиме. Одним словом, эта утилита умеет всё, что нам требуется для того, чтобы отследить, как изменения настроек в UEFI BIOS влияют на работу процессора.

Конечно, это программное средство анализа имеет определенные ограничения. В частности, показания снимаются с минимальным интервалом в секунду, а потому невозможно зафиксировать процесс стабилизации напряжения, который длится гораздо меньше. В идеале для фиксации процесса стабилизации нужны осциллограф и возможность подключиться к контрольной точке на плате для считывания V core . Такие платы с колодкой контрольных точек, позволяющие считывать напряжение V core и другие, существуют, но, во-первых, провести подобные измерения в домашних условиях довольно сложно, а во-вторых, не на любой плате возможно. Именно поэтому, дабы у читателей была возможность повторить наши эксперименты самостоятельно, мы решили остановиться на программном средстве анализа с помощью утилиты AIDA64 Extreme Edition.

Тем не менее нам не очень понятно, с каких именно датчиков данная утилита считывает значения напряжения, мощности и силы тока. Кроме того, у нас нет уверенности, что энергопотребление процессора Ivy Bridge эта утилита определяет правильно. Дело в том, что, по нашим сведениям, процессор Ivy Bridge определяет свое текущее энергопотребление несколько по иному алгоритму, нежели процессор Sandy Bridge. Если в процессоре Sandy Bridge для этого применялся датчик силы тока, то в процессоре Ivy Bridge алгоритм расчета сводится к следующему: процессор знает энергопотребление каждого своего активного узла и просто суммирует их энергопотребление. Поэтому мы решили дополнительно измерять энергопотребление с использованием аппаратного ваттметра по методу «от розетки». То есть мы определяли энергопотребление не отдельно процессора, а всей системы (всего стенда) и фиксировали его в режиме простоя (Idle) и в режиме загрузки процессора. Понятно, что разница этих значений определяется именно загрузкой процессора.

Итак, мы будем исследовать работу процессора Intel Core i7-3770K. Прежде всего напомним его краткие характеристики. Он относится к семейству с кодовым наименованием Ivy Bridge и изготавливается по 22-нм техпроцессу. Данный процессор является четырехъядерным и поддерживает технологию Hyper-Threading. Размер его кэша L3 составляет 8 Мбайт; он имеет интегрированное графическое ядро HD 4000 с базовой тактовой частотой 650 МГц и частотой 1150 МГц в режиме Turbo Boost.

У процессора Intel Core i7-3770K разблокированный коэффициент умножения (как и у всех процессоров K-серии). При этом его TDP составляет 77 Вт. Базовая тактовая частота ядер процессора Intel Core i7-3770K равна 3,5 ГГц (коэффициент умножения - 35), а в режиме Turbo Boost она повышается до значения 3,9 ГГц. По умолчанию режим Turbo Boost реализован следующим образом. Если загружены все четыре ядра процессора, то коэффициент умножения может быть увеличен до 37 (частота процессора - 3,7 ГГц). При загрузке только трех ядер коэффициент умножения может быть увеличен до 38, а при загрузке двух или только одного ядра - до 39 (тактовая частота 3,9 ГГц). Естественно, что во всех указанных случаях увеличение коэффициента умножения возможно, если не превышено максимальное значение TDP и максимальный ток, либо превышение максимального значения TDP и тока является кратковременным.

Настройки UEFI BIOS

Прежде всего рассмотрим настройки UEFI BIOS по умолчанию, касающиеся разгона процессора. К ним относятся:

• Processor Voltage Override (V) - Default;
• CPU Voltage Offset (mV) - 0;
• 1-Core Ratio Limit - 39;
• 2-Core Ratio Limit - 39;
• 3-Core Ratio Limit - 38;
• 4-Core Ratio Limit - 37;
• Host Clock Frequency (MHz) - 100;
• Enhanced Intel Speed Step Tech - Enable;
• Processor C States - Enable;
• Intel Turbo Boost Technology - Enable;
• Burst Mode Power Limit (Watts) - 120;
• Sustained Mode Power Limit (Watts) - 95;
• Sustained Mode Time (Seconds) - 1;
• Processor TDC Current Limit Override (Amps) - 112;
• Active Processor Cores - All;
• Intel Hyper Threading Technology - Enable;
• Processor PLL (V) - 1,8500;
• Internal PLL Voltage Override - Disable;
• Processor VR Droop Control - High V-droop (Power Saving);
• Processor I/O (V) - 1,0500.

Поясним некоторые из приведенных настроек.

Processor Voltage Override задает напряжение питания процессора (V core ). CPU Voltage Offset - это напряжение смещения в вольтах, которое мы обозначали как V offset .

Параметры x-Core Ratio Limit задают предельное значение коэффициента умножения для случаев одного, двух, трех и четырех активных ядер.

Host Clock Frequency (MHz) - это значение опорной частоты BLCK в мегагерцах.

Значения таких параметров, как Enhanced Intel Speed Step Tech и Processor C States, запрещают или разрешают применение состояний энергосбережения процессора.

Параметр Intel Turbo Boost Technology запрещает или разрешает использование технологии Intel Turbo Boost.

Параметр Burst Mode Power Limit (Watts) задает предельно допустимое пиковое значение энергопотребления процессора в ваттах. Заметим, что это кратковременное энергопотребление, то есть его допустимый всплеск.

Параметр Sustained Mode Power Limit (Watts) определяет допустимое энергопотребление процессора в ваттах на протяжении интервала времени, задаваемого параметром Sustained Mode Time (Seconds).

Параметр Processor TDC Current Limit Override (Amps) определяет предельно допустимую силу тока в амперах.

Параметр Active Processor Cores задает количество ядер, применяемых процессором, а параметр Intel Hyper Threading Technology определяет возможность использования технологии Hyper-Threading.

Далее, параметр Processor PLL (V) задает напряжение питания модуля фазовой автоподстройки опорной частоты, а вот параметр Internal PLL Voltage Override, по всей видимости, определяет возможность автоматического изменения напряжения PLL.

Параметр Processor VR Droop Control, как мы уже отмечали, задает уровень компенсации падения напряжения питания процессора, а параметр Processor I/O (V) определяет напряжение питания блока ввода­вывода.

Зависимость энергопотребления процессора от тактовой частоты при неизменном напряжении

Итак, на первом этапе мы исследуем зависимость энергопотребления процессора от тактовой частоты при неизменном напряжении. Для этого мы зафиксируем напряжение на процессоре 1,2 В (в противном случае напряжение будет меняться) и выставим значение CPU Voltage Offset (mV) равным нулю. Далее будем менять тактовую частоту процессора с шагом в 100 МГц в диапазоне от 3,7 ГГц до максимального значения, при котором система еще загружается. Естественно, что значение энергопотребления процессора необходимо снимать только при его 100-процентной загрузке (в противном случае частота не будет равна выставленной из-за особенности работы технологии Intel SpeedStep). Показания снимаются с помощью как аппаратного ваттметра (энергопотребление всей системы), так и утилиты AIDA64 Extreme Ed.

Прежде всего отметим, что максимальная тактовая частота составила 4,5 ГГц. Естественно, возникает вопрос, почему мы применяли минимальное значение тактовой частоты 3,7 ГГц, а не меньше? Собственно, можно выставить и значение 3,5 ГГц (меньше данная плата выставить не позволяет), однако реально при загрузке процессор всё равно будет работать на минимальной частоте 3,7 ГГц.

Как показывают результаты тестирования (рис. 2), энергопотребление процессора прямо пропорционально его тактовой частоте, что согласуется с теорией. Максимальная частота в данном случае ограничивается недостаточным напряжением питания процессора. Что же касается энергопотребления и температуры при частоте 4,5 ГГц, то они далеки от предельных значений.

Рис. 2. Зависимость энергопотребления от тактовой частоты процессора
при неизменном напряжении V core , равном 1,2 В

Зависимость энергопотребления процессора от напряжения V core при неизменной тактовой частоте

На следующем этапе мы зафиксируем значение тактовой частоты процессора на отметке 3,9 ГГц и будем исследовать зависимость энергопотребления от напряжения питания. Напряжение питания V core будем менять от минимального значения 1,000 В с шагом 0,5 В до предельного значения, при котором возможна работа процессора. Результаты измерения представлены на рис. 3. Как видно по результатам тестирования, предельное значение напряжения составляет 1,5 В. При дальнейшем повышении напряжения температура процессора достигает критической отметки и срабатывает тепловая защита, приводящая к снижению тактовой частоты. Отметим, что само энергопотребление процессора при этом составляет всего 63 Вт, то есть далеко от критического значения. Однако в показаниях утилиты AIDA64 Extreme Edition можно усомниться. Действительно, довольно странно, что при повышении напряжения V core с 1,00 до 1,55 В напряжение процессора возрастает всего на 8,58 Вт, а энергопотребление всей системы - на 80 Вт. Ведь при увеличении V core должно возрастать лишь энергопотребление процессора, а энергопотребление всех остальных компонентов системы меняться не должно. То есть увеличение энергопотребления системы на 80 Вт должно совпадать с ростом энергопотребления процессора. А поскольку это не так, то, вероятно, утилита AIDA64 Extreme Edition неверно рассчитывает энергопотребление процессора. Кроме того, если бы энергопотребление процессора реально возрастало всего на 8,58 В, то процессор явно не достиг бы критической температуры.

Рис. 3. Зависимость энергопотребления от напряжения V core
при неизменной тактовой частоте 3,9 Гц

Впрочем, в данном случае не слишком важно, что утилита AIDA64 Extreme Edition неверно рассчитывает энергопотребление процессора Intel Core i7-3770K. Важно, что в реальной ситуации при использовании воздушного охлаждения нет смысла повышать напряжение питания более 1,5 В. Дальнейшее увеличение напряжения требует использования уже экстремального охлаждения процессора с применением жидкого азота.

Зависимость напряжения питания V core от настроек LLC

Следующим пунктом нашего исследования станет технология Load Line Compensation (LLC). Напомним, что на плате Intel DZ77GA-70K для функции LLС имеется возможность установить следующие значения: High V-droop (Power Saving), Mid V-droop и Low V-droop (Performance).

Для данного теста мы зафиксировали напряжение V core равным 1,2 В, а тактовую частоту - 4,0 ГГц. Напряжение V core фиксировалось по данным утилиты AIDA64 Extreme Edition в режиме простоя процессора (Idle) и в режиме его 100-процентной загрузки (рис. 4).

Рис. 4. Влияние режима LLC на напряжение V core при частоте 4,0 ГГц

Прежде всего, во всех трех режимах LLC (High V-droop, Mid V-droop и Low V-droop) в режиме простоя процессора напряжение V core даже немного превышает установленное значение и составляет 1,208 В. При загрузке процессора в режиме High V-droop наблюдается просадка напряжения на 0,056 В, в режиме Mid V-droop - на 0,034 В, а в режиме Low V-droop, наоборот, при нагрузке процессора напряжение V core увеличивается на 0,008 В.

Аналогичным образом мы планировали исследовать влияние такого параметра, как V offset , на значение V core , однако на плате Intel DZ77GA-70K это оказалось невозможным с помощью утилиты AIDA64 Extreme Edition. То есть какое бы значение V offset мы ни устанавливали, на значении V core оно никак не отражалось. То ли возможность установки V offset не работает на плате Intel DZ77GA-70K, то ли утилита AIDA64 Extreme Edit не учитывает V offset .

Разгон процессора Intel Core i7-3770K

Вооружившись необходимыми знаниями, можно перейти к разгону процессора Intel Core i7-3770K.

Напомним, что нет смысла устанавливать напряжение более 1,5 В, поскольку в этом случае процессор будет перегреваться. Причем это справедливо для неизменной тактовой частоты 3,9 Гц, а при более высоких частотах, дабы не допустить перегрева процессора, нужно еще больше понизить напряжение питания.

Мы начали наш разгон с установки напряжения питания 1,4 В, установки LLC-режима Mid V-droop и тактовой частоты 4,7 ГГц. Компьютер при этом нормально грузится и работает без сбоев при загрузке процессора утилитой AIDA64 Extreme Edition. При этом в режиме загрузки процессора напряжение V core составляло 1,359 В, а температура процессора достигала 98 °С, то есть практически критического значения. Понятно, что дальнейшее повышение тактовой частоты может привести к перегреву процессора (если система вообще загрузится). Поэтому на следующем шаге мы понизили напряжение V core до 1,35 В и одновременно повысили тактовую частоту до 4,8 ГГц. При указанных параметрах система загружалась, однако при стрессовой загрузке процессора работала нестабильно. Поскольку проблема нестабильной работы заключалась в недостаточном напряжении V core , мы сначала установили значение LLC-режима в Low V-droop, чтобы повысить напряжение V core в режиме загрузки процессора. В этих условиях напряжение V core в режиме загрузки процессора составляло 1,368 В, а процессор стабильно работал на частоте 4,8 ГГц. Далее мы попытались поднять тактовую частоту до 4,9 ГГц. При этом компьютер загружался, однако при стрессовой загрузке процессора его работа была нестабильной (тест заканчивался «голубой смертью»). Поэтому мы решили увеличить значение V core . Стабильности работы нам удалось добиться при установке напряжения питания равным 1,4 В. Правда, в этих условиях процессор не мог работать в экстремальном режиме длительное время, поскольку перегревался и начинал снижать тактовую частоту (СPU Throttling). Так что максимальное значение тактовой частоты, до которой нам удалось разогнать процессор Intel Core i7-3770К на плате Intel DZ77GA-70K, составляет 4,9 ГГц. Но еще раз подчеркнем, что на такой частоте и при напряжении питания 1,4 В в режиме полной загрузки процессор может работать лишь кратковременно. В противном случае он включает функцию тепловой защиты и понижает свою частоту. Попутно отметим, что в данных условиях работы энергопотребление процессора составляет 88 Вт (по данным утилиты AIDA64 Extreme Edition), а энергопотребление всей системы - 200 Вт (по показаниям ваттметра).

Заключение

Итак, мы рассмотрели способы разгона процессоров семейств Sandy Bridge и Ivy Bridge. На конкретном примере мы показали, как разогнать процессор Intel Core i7-3770K, и выяснили, что основная проблема при разгоне этого процессора заключается в недостаточном охлаждении. Кроме того, мы показали, как можно эффективно использовать диагностическую утилиту AIDA64 Extreme Edition при разгоне процессора, которая позволяет, во-первых, контролировать производимые изменения в настройках UEFI BIOS, а во-вторых, понять, чем ограничивается разгон.

Старшего представителя нового семейства Coffee Lake. С его выпуском компания Intel решительно ввела в массовый сегмент чипы с шестью вычислительными ядрами, чем сделала старшую новинку обновлённого модельного ряда крайне желанным решением для энтузиастов. Действительно, шестиядерный Core i7-8700K не только оказался намного (в среднем на 35 %) быстрее флагманского четырёхъядерного Kaby Lake, но и смог предложить лучшую производительность по сравнению с конкурирующими восьмиядерниками серии AMD Ryzen 7. Поэтому совершенно неудивительно, что прогрессивная часть компьютерного сообщества с нетерпением встречает все новости, связанные с Coffee Lake. Тем более что реальных владельцев таких процессоров совсем немного: официальные продажи Coffee Lake только начались, и их поставки в магазины пока носят эпизодический характер.

Поэтому мы решили продолжить исследование имеющегося в нашей редакции образца процессора Core i7-8700K и уделить дополнительное внимание его разгону. Причин «второго подхода к снаряду» две. Во-первых, компания Intel снабдила нас новым образцом процессора. Это значит, что, сопоставив результаты разгона двух экземпляров CPU, мы сможем получить более полную статистику частотного потенциала. Во-вторых, в рамках первоначального обзора проверка оверклокерских возможностей Coffee Lake делалась с немодифицированным процессором. Но давно известно, что значительно улучшить результаты разгона интеловских чипов можно при помощи скальпирования. Поэтому расширить старый опыт за счёт более основательного подхода к процессу оверклокинга - вполне логичный следующий шаг.

ВведениеМы продолжаем знакомство с процессорами – носителями новой микроархитектуры Nehalem. Вслед за теоретическим материалом и статьей, посвящённой анализу производительности систем , построенных на базе процессоров семейства Core i7, мы решили несколько подробнее осветить вопрос, особенно волнующий энтузиастов – разгон. И хотя многие пользователи всё ещё не осознают те преимущества, которые можно получить, разгоняя свой компьютер, армия оверклокеров неуклонно увеличивается. Этому способствует не только общее повышение интереса к новым технологиям, но и тот факт, что производители компьютерного оборудования поворачиваются к занимающимся разгоном потребителем, что называется, «лицом». Стараясь привлечь в свой лагерь большее число сторонников, многие производители аппаратных компонентов добавляют новые функции, позволяющие облегчить раскрытие недокументированных возможностей оборудования. И даже компания Intel, ещё несколько лет тому назад рьяно боровшаяся с оверклокерской идеологией, сегодня сменила гнев на милость. Теперь она не только не отрицает возможность использования собственных процессоров в нештатном режиме, но и, напротив, поощряет оверклокеров, повсеместно приглашая их на различные мероприятия и адаптируя для них собственные процессоры и материнские платы.

В этом свете нам кажется, что появление новой микроархитектуры вполне может выступить очередным катализатором процесса популяризации разгона, так как системы, в основе которых лежат процессоры Core i7, разгонять стало, с одной стороны, проще, а с другой – ещё интереснее. К тому же, произошедшие платформенные изменения, такие как внедрение новой схемы управления питанием, перенос в процессор контроллера памяти и отказ от шины FSB, делают разгон и более доступным, поскольку влияние на его результаты со стороны самого капризного компонента системы – материнской платы – становится меньше.

Чтобы придать сегодняшней статье большую практическую ценность, при её подготовке мы отказались от использования инженерных образцов комплектующих, собрав систему из уже появившихся в продаже серийных процессора, материнской платы, памяти и кулера. В качестве же основного объекта для разгона мы избрали Core i7-920, самого дешёвого представителя семейства Nehalem. Итогом нашего исследования станет конкретный рецепт: каким образом из этого процессора (стоимостью около 10 тысяч рублей ) можно выжать производительность, ощутимо превышающую быстродействие одного из самых дорогих процессоров на рынке – Core i7-965 Extreme Edition.

В этой статье мы старались раскрыть все премудрости разгона LGA1366-систем максимально подробно. Тем не менее, мы предполагаем, что читатели уже имеют базовые понятия в части строения Nehalem систем. Если же вы знакомитесь с новой платформой впервые, то для начала мы всё же рекомендуем обратиться к нашей статье «».

Частоты и коэффициенты

Процедура разгона систем, основанных на процессорах семейства Core i7, хотя и нова, не так уж и трудна. По нашему убеждению, разгонять системы на новых процессорах не сложнее, чем платформы, в основе которых лежат четырёхъядерные процессоры прошлого поколения, Core 2 Quad. Однако при этом необходимо понимать, что поскольку одним из основных изменений, привнесённых микроархитектурой Nehalem, стал принципиально новый дизайн платформы, разгон Core i7 требует совершенно иного подхода.

Так, в общем случае разгон старых LGA775-систем выполняется путём повышения частоты процессорной шины. Вслед за её ростом неминуемо поднимается частота процессора и памяти, пропорционально связанные с частотой FSB множителями и делителями. При этом коэффициент умножения процессора определяется штатной частотой процессора, но при желании может быть и изменён в сторону уменьшения. Исключение здесь составляют процессоры серии Extreme Edition, снабжённые свободно изменяемым множителем, дающим возможность разгона через простую установку коэффициента умножения выше его номинального значения. Делитель же, связывающий частоты FSB и памяти, определяется северным мостом чипсета, в котором в LGA775-системах расположен контроллер памяти. Современные наборы системной логики обладают широкими возможностями по установке различных делителей для частоты памяти, что даёт возможность её относительно гибкого изменения, в том числе и независимого от процессора разгона.

В LGA1366-платформах, использующих новые процессоры Core i7, ситуация обстоит совершенно иначе. Ведь мало того, что эти процессоры оборудованы 8-мегабайтной разделяемой L3 кэш-памятью и имеют встроенный контроллер памяти, они ещё и используют принципиально новый последовательный интерфейс для соединения с чипсетом. В результате, системы нового поколения лишены традиционной шины FSB, игравшей ранее определяющее значение для формирования частот всех частей системы. Вместо этого ключевое значение получила так называемая базовая частота, BCLK, которая сама по себе, в чистом виде, не имеет никакого приложения. Однако через частоту BCLK с использованием множителей в LGA1366-платформе задаются частоты всех основных функциональных узлов. В число таких частот входят:

Частота процессора , на которой непосредственно работают процессорные ядра.
Частота встроенного в процессор северного моста , также называемая Uncore clock или UCLK. На этой частоте тактуется процессорный 8-мегабайтный L3 кэш и встроенный в процессор трёхканальный контроллер DDR3 SDRAM.
Частота работы DDR3 памяти .
Частота интерфейса QPI , связывающего процессор с чипсетом.

Для получения этих четырёх основных частот в процессорах Core i7 используется четыре различных множителя. Иными словами:

[Частота CPU ] = BCLK x [Множитель процессора ].
[Частота Uncore ] = BCLK x [Множитель Uncore ].
[Частота памяти ] = BCLK x [Множитель памяти ].
[Частота QPI ] = BCLK x [Множитель QPI ].

Все четыре участвующих в приведённых соотношениях коэффициента умножения независимы, за исключением множителей для памяти и встроенного в процессор северного моста: [Множитель Uncore ] должен быть как минимум вдвое больше, чем [Множитель памяти ].

Номинальное значение BCLK для любых процессоров Core i7 равно 133 МГц. Однако производные частоты различаются в зависимости от конкретной модели. Ниже приводится таблица, описывающая штатные, определённые спецификацией, значения частот для модельного ряда Core i7, который на данный момент состоит из трёх моделей:

Хотя для каждой модели процессора спецификация чётко определяет значения всех основных частот, на самом деле Intel предлагает несколько большую свободу в части изменения коэффициентов, их задающих. Фактически, жёстко ограничивается сверху лишь процессорный множитель и множитель для частоты шины QPI, остальные же коэффициенты умножения в серийных процессорах можно изменять в достаточно широких пределах. Следующая таблица описывает доступные для разных моделей диапазоны (штатные значения множителей выделены жирным шрифтом).

Таким образом, разгон процессоров Core i7, за исключением экстремально дорогой модели Core i7-965 Extreme Edition, выполняется единственным методом – поднятием базовой частоты BCLK. Однако установка её в значения, превышающие штатные 133 МГц, приводит к одновременному увеличению свыше штатных частот всех узлов системы, включая L3 кэш, память и шину QPI. Плохая новость здесь заключается в том, что скомпенсировать пропорциональный рост второстепенных частот выбором пониженных множителей можно лишь для DDR3 SDRAM, так как все процессоры, кроме старшей модели, уже используют минимально возможные значения множителей для частот Uncore и QPI. Но есть и хорошая новость: L3 кэш и шина QPI демонстрируют отличный потенциал по работе на повышенных частотах, так что в большинстве случаев фактором, ограничивающим разгон, будут выступать именно возможности процессорных ядер, а не их «обвязки».

Напряжения и температуры

Любой «гонщик» знает, что одним из неотъемлемых факторов, способствующих успешному разгону процессора, является увеличение напряжения питания различных узлов платформы. Так, например, при разгоне LGA775-систем нередко приходится прибегать к увеличению напряжений на процессоре, памяти, процессорной шине, памяти и чипсете. Установка этих величин выше их номинальных значений практически всегда расширяет разгонный потенциал системы. Впрочем, при этом не следует забывать и о том, что рост напряжений питания полупроводниковых приборов приводит к увеличению их тепловыделения и, вообще говоря, сокращению срока службы. Однако применение высококачественных систем охлаждения и умеренное отклонение от номинальных величин напряжений позволяет найти компромисс между «факторами риска» и ростом частотного потенциала.

Это же относится и к платформам нового поколения. Но системы, основанные на процессорах Core i7, имеют отличающееся строение и, вследствие этого, управление напряжениями в них при разгоне требует и иного подхода. Так, ввиду того, что чипсетный серверный мост и процессорная шина утратили своё определяющее значение, их напряжения в большинстве случаев не требуют корректировки даже при достаточно серьёзном увеличении частот. Зато переместившийся в процессор контроллер памяти и L3 кэш получили собственное независимое питание, управление которым при разгоне может принести определённые дивиденды.

Таким образом, определяющее значение в Core i7 системах имеют четыре основных напряжения, оперировать которыми и имеет смысл при разгоне. Это:

Напряжение питания процессора , которое используется непосредственно процессорными ядрами. Номинальное значение этого напряжения зависит от конкретного экземпляра процессора, но обычно равно 1,2 В. При этом максимально допустимым напряжением процессора спецификация называет 1,55 В, однако использование столь высокого вольтажа требует применения как минимум систем водяного охлаждения.
Напряжение питания Uncore : встроенного в процессор контроллера QPI и L3 кэша. Штатное напряжение для этих компонентов процессора установлено равным 1,2 В, однако спецификация предполагает, что без ущерба для процессора оно может быть увеличено до 1,35 В.
Напряжение питания памяти . Хотя на первый взгляд это напряжение не имеет прямого отношения к процессору, оно влияет не только на разгонные характеристики установленной в системе DDR3 SDRAM. Это же напряжение используется для питания переехавшего из чипсета в процессор контроллера памяти, что накладывает определённый отпечаток на его предельно допустимые величины. Intel крайне не рекомендует увеличивать напряжение питания памяти свыше 1,65 В, игнорирование же этого требования может привести к необратимому снижению частотного потенциала и повреждению процессора.
Напряжение CPU PLL (системы фазовой автоподстройки частоты). Данное напряжение играло немалую роль в разгоне четырёхъядерных LGA775 процессоров, эта роль сохранилась и для Core i7. Номинально напряжение устанавливается равным 1,8 В, но Intel допускает возможность его повышения до 1,88 В без какого-либо ущерба для процессора.

Известно, что увеличение напряжения процессора при разгоне приводит к квадратичному росту его тепловыделения. Именно поэтому при разгоне Core i7, как и любых других процессоров, необходимо пристально следить за температурным режимом. Предельно допустимая температура для ядер Core i7 – 100 градусов Цельсия. При переходе через этот порог процессор принудительно снижает напряжение питания и свой множитель вплоть до 12x. Благодаря данной мере кристалл защищается от опасного перегрева.

Для контроля температурного режима процессора существует несколько утилит, например CoreTemp или RealTemp . Их использование во время тестирования разогнанного процессора на стабильность позволит подобрать оптимальное напряжение питания, либо подаст знак о необходимости усовершенствования системы охлаждения.

Однако при этом необходимо иметь в виду, что процессоры Core i7 сообщают лишь о температурах своих вычислительных ядер, что позволяет с некоторой степенью вероятности быть уверенным в отсутствии перегрева в этих частях процессора. При этом температура встроенного в процессор северного моста не контролируется никаким образом. К тому же, Core i7 не имеет никаких встроенных механизмов по предупреждению перегрева L3 кэша и встроенного контроллера памяти, поэтому при увеличении напряжений Uncore и памяти нужно быть предельно осторожным.

Турбо-режим

Казалось бы, приведённой выше теоретической информации вполне достаточно для того, чтобы перейти к практическим экспериментам по разгону Core i7. И отчасти это так. Но всё же выстроенная стройная картина взаимосвязей множителей, напряжений и частот несколько нарушается дополнительными нововведениями, которыми располагают процессоры нового поколения. Речь идёт о технологии Turbo Boost – своего рода динамическом разгоне, внедрённом в процессоры самой Intel.

Напомним, что суть технологии Turbo Boost заключается в способности процессора увеличивать свой коэффициент умножения выше номинального значения в том случае, если это не приводит к превышению установленного равным 130 Вт порога энергопотребления. Текущая реализация этой технологии разрешает процессорам Core i7 превышать штатный множитель на 2, если в процессоре загружено работой только одно ядро, либо на 1, если под нагрузкой находится большее число ядер.

Казалось бы, такое несколько фривольное обращение процессора с собственным множителем может навредить разгону, однако на практике это оказывается не совсем так. Напротив, оверклокеры, выбравшие объектом приложения своих рук LGA1366-системы, получают в свои руки дополнительный инструмент.

Так, самый простой вариант заключается в элементарном отключении через BIOS Setup технологии Turbo Boost. Все материнские платы для процессоров Core i7 имеют соответствующую опцию. Более того, технология Turbo Boost напрямую связана с другой управляющей процессорным множителем технологией – Enhanced Intel SpeedStep. Это выражается в том, что турбо-режимы могут быть активированы только после включения EIST. Многие же оверклокеры привыкли отключать энергосберегающие технологи, а значит, они автоматически деактивируют и Turbo Boost.

Однако турбо-режим можно не игнорировать, а обратить и в свою пользу. Дело в том, что BIOS большинства LGA1366 материнских плат позволяет отключить контроль процессором собственных энергетических характеристик без деактивации турбо-режима. Такой трюк даёт возможность статически увеличить множитель CPU на 1 выше номинала при любой нагрузке, вне зависимости от текущего энергопотребления процессора. В результате, процессор Core i7-920 со штатным множителем 20x можно использовать при множителе 21x, а Core i7-940 – при множителе 23x, в то время как его штатный коэффициент умножения установлен равным 22x. Конечно, такое увеличение коэффициента умножения само по себе выглядит несерьёзно, но вместе с наращиванием базовой частоты BCLK оно вполне может помочь достижению лучших результатов в разгоне.

К сказанному остаётся добавить, что мы не рекомендуем использовать турборежим при разгоне в полной мере и по прямому назначению, хотя, в принципе, это возможно. Динамическое повышение множителя процессора при снижении нагрузки, не вызывающее никаких отрицательных последствий при эксплуатации в номинальном режиме, при разгоне может оборачиваться нестабильностью. Секрет кроется в том, что при разгоне процессора через изменение частоты BCLK шаг прироста частоты процессора при увеличении множителя становится больше, в результате чего процессор при переходе в турбо-режим может «переразгонять» себя дальше предела стабильности. В итоге легко может сложиться несколько парадоксальная ситуация: процессор будет успешно проходить ресурсоёмкие тесты на стабильность, но при умеренной реальной нагрузке, вследствие попыток перейти в турбо-режим, система будет давать сбои.

Комплектующие для оверклокерской системы

Материнская плата – ASUS P6T Deluxe

Вполне логично, что для разгона процессоров Core i7, также как и при разгоне любых других процессоров, выбор высококачественных комплектующих выступает одним из слагаемых успеха. Определяющее значение в оверклокерской платформе, несомненно, играет материнская плата, как один из самых важных компонентов системы, объединяющий воедино процессор, память, видеокарту и периферийные устройства. Для наших тестов мы избрали плату ASUS P6T Deluxe в первую очередь потому, что компания ASUS завоевала авторитет поставщика качественных и дружественных оверклокерам решений.

Впрочем, мы не можем сказать, что от беглого знакомства с ASUS P6T Deluxe у нас осталось какое-то особенное впечатление. Плата как плата, на первый взгляд. Невольно даже закрадывается некоторое разочарование, так как стоимость P6T Deluxe превышает 10 тысяч рублей, а материнская плата при этом не поражает воображение одним лишь внешним видом. Хотя, конечно, следует понимать, что платы для процессоров Core i7, основанные на единственном совместимом с ними наборе логики Intel X58 Express, в принципе не могут быть недорогими. Тон задаёт сама Intel, продающая производителям плат набор логики Intel X58 по цене, превышающей 50 долларов США.

Тем не менее, ASUS P6T Deluxe – это далеко не самая дешёвая плата на базе Intel X58. Дело в том, что разработчики ASUS решили не экономить на мелочах. Например, в плате используются электронные компоненты повышенной надёжности, восьмислойная, а не шестислойная PCB, а также ряд интересных дополнительных контроллеров. Но давайте познакомимся со всеми особенностями P6T Deluxe по порядку.

В первую очередь необходимо отметить наличие на этой плате трёх слотов PCI Express x16 (совместимых с версией протокола 2.0), предназначенных для установки графических карт. Эти слоты могут работать в двух режимах: x16/x16/x1 при использовании одной или двух видеокарт, либо x16/x8/x8, если в системе установлено сразу три видеокарты. Таким образом, ASUS P6T Deluxe позволяет собрать видеосистему из двух видеокарт без каких-либо ограничений. Что особенно приятно, P6T Deluxe прошла процедуру сертификации у NVIDIA, в результате чего она поддерживает не только технологию ATI Crossfire, но и NVIDIA SLI. Таким образом, рассматриваемая плата может служить основой высокопроизводительной игровой системы, оснащённой одной или несколькими видеокартами любого производителя.

Помимо трёх слотов PCI Express x16, плата предлагает один дополнительный слот PCI Express x4 и два слота PCI, один из которых, впрочем, скорее всего, будет заблокирован системой охлаждения видеокарты.

Инженеры ASUS решили придерживаться традиционного размещения слотов памяти, они находятся справа от процессорного гнезда. Кстати, именно такое, а не исповедуемое платой Intel Smackover расположение слотов над LGA1366, предусматривается референс-дизайном. Кроме того, в отличие от интеловской платы, ASUS P6T Deluxe обладает шестью слотами для DDR3 SDRAM – по два слота на каждый канал. Это означает, что в P6T Deluxe можно установить в общей сложности до 12 Гбайт памяти.

Отдельно хочется отметить тот факт, что инженеры ASUS чрезвычайно трепетно отнеслись к качественной прокладке сигнальных линий от процессора до памяти. Обратите внимание, ось, проходящая через центр слотов памяти, проходит и через центр процессора. Такое выравнивание может добавить дополнительную стабильность подсистеме памяти, например, при её разгоне. Кстати, для питания модулей DDR3 SDRAM предусмотрен трёхфазный, а не двухфазный, как на большинстве иных плат, преобразователь напряжения.

Что же касается конвертера питания самого процессора, то его схема включает шестнадцать каналов, плюс два отдельных канала для питания встроенного в процессор северного моста. Это – беспрецедентно сложная схема, в теории, гарантирующая высокую «чистоту» питания. При этом, благодаря использованию традиционного управляющего контроллера EPU, схема при небольшой нагрузке уменьшает количество используемых фаз до четырёх: таким путём достигается высокий КПД преобразователя питания. Неудивительно, что, реализовав столь сложную схему, ASUS не стала скупиться и на элементной базе. В составе конвертера питания, да и на всей плате целиком применяются конденсаторы с полимерным электролитом с увеличенным сроком службы, катушки с броневым сердечником и высокочастотные транзисторы с низким сопротивлением в открытом состоянии.

На транзисторах, окружающих процессорное гнездо, установлены традиционные для ASUS алюминиевые радиаторы медного цвета. За охлаждение южного моста отвечает невысокий радиатор, закрытый сверху декоративной пластиной с подсвечиваемым во время работы логотипом производителя. На северном мосту, напротив, обнаруживается массивный алюминиевый радиатор с небольшим числом рёбер причудливой формы. Согласно мнению инженеров ASUS, такая форма идеальна при отсутствии на чипсете собственного вентилятора, так как ребра пролегают вдоль воздушного потока, создаваемого процессорным кулером. Впрочем, вместе с этим разработчики позаботились и о возможности установки на этот затейливый радиатор стандартного 40 мм вентилятора. В комплекте поставки платы имеются специальные крепёжные стойки.

Как это принято на платах верхнего ценового диапазона, все перечисленные радиаторы соединены в единую систему охлаждения тепловыми трубками.

Необходимо отметить, что эта система охлаждения вряд ли помешает установке на ASUS P6T Deluxe массивных процессорных кулеров. Но дело тут даже не в том, что все радиаторы на плате имеют небольшую высоту, а в том, что референс-дизайн LGA1366 материнских плат предполагает некоторое смещение процессорного гнезда от верхнего края платы. И хотя это известие не порадует владельцев старых корпусов с воздуховодом, подходящим к процессорному кулеру, благодаря изменению компоновки на верхней части платы освобождается дополнительное место, дающее проектировщикам плат большую свободу в распределении компонентов.

Говоря об особенных возможностях ASUS P6T Deluxe, необходимо отметить, что эта плата снабжена дополнительным SAS-контроллером, встретить который в платформах для продвинутых пользователей ранее было невозможно. ASUS же установил на свою плату двухпортовый контроллер Marvell 88SE6320, позволяющий подключать как SATA, так и SAS-винчестеры и объединять их в RAID массивы уровня 0 или 1.

Кстати, так как в южном мосту ICH10R, использованном в основе P6T Deluxe, отсутствует поддержка PATA устройств, инженеры ASUS реализовали её установкой на плату ещё одного контроллера – Marvell 88SE6111. Благодаря ему на P6T Deluxe имеется не только PATA-133 интерфейс, но и дополнительный порт eSATA, вынесенный на заднюю панель платы.

Глядя на заднюю панель ASUS P6T Deluxe, можно обнаружить, что у этой платы имеются два гигабитных сетевых порта, обслуживаемых контроллерами Marvell 88E8056. Эти порты можно использовать как раздельно, так и вместе – в режиме Teaming. Также на задней панели присутствует разъём IEEE1394 FireWire и восемь портов USB 2.0. Ещё один порт Firewire и шесть USB 2.0 присутствуют на плате в виде дополнительных игольчатых разъёмов. Помимо перечисленного, на заднюю панель вынесен один PS/2 порт (он может работать как с клавиатурой, так и с мышью), а также аудио-разъёмы: шесть аналоговых и два S/PDIF – оптический и коаксиальный, работа которых обеспечивается восьмиканальным кодеком ADI AD2000B.

Следует заметить, что ASUS P6T Deluxe не лишена целого ряда прочих приятных мелочей, например, поддержки технологии ExpressGate, позволяющей загружать SplashTop Linux со встроенного флеш-носителя практически моментально после включения платы.

Или же нового приложения Turbo-V, позволяющего управлять всеми ключевыми параметрами платы (частотой BCLK и всеми напряжениями) непосредственно из операционной системы, а также работать с профилями настроек.

Ну или, наконец, установленных непосредственно на плату кнопок включения и перезагрузки, сильно упрощающих жизнь тестировщикам.

Хотя, конечно, гораздо больший интерес, в свете выбранной для этой статьи тематики, вызывают возможности BIOS Setup по конфигурированию процессора и платформы. Основная часть настроек, ориентированных на разгон, традиционно сведена на странице «Ai Tweaker».

Здесь присутствуют опции для установки всех основных частот и напряжений. Базовая частота BCLK выставляется в пределах от 100 до 500 МГц, частоты же для памяти, Uncore и QPI при этом выбираются из множества значений, определяемых соответствующими доступными коэффициентами. В этом ключе следует отметить удобство BIOS Setup рассматриваемой платы, который предлагает оперировать не множителями для соответствующих частот, а реальными значениями частот, получаемыми при использовании этих множителей.

Одновременно с возможностью изменения ключевых частот, P6T Deluxe предлагает и богатые средства для конфигурирования всех основных и второстепенных напряжений. Список возможных настроек и диапазонов их изменения приводится в таблице:

В этом изобилии настроек напряжений есть и четыре основные (те самые, о которых мы говорили выше), так что для разгона процессоров P6T Deluxe вполне подходит.

Кстати, помимо перечисленных установок, рассматриваемая плата сохранила и полезную функцию Load-Line Calibration, призванную бороться с вредным при разгоне падением напряжения на проводниках платы на участке от конвертера питания до процессора (эффект Vdroop).

Не обделён BIOS Setup и функциями для управления процессорными технологиями. В соответствующем разделе находятся опции для включения энергосберегающих технологий и технологии виртуализации, а также опции для включения турбо-режима. Так, установка «Intel Turbo Mode Tech» позволяет включить или отключить турбо-режим (после активации EIST), а параметр «Intel C-STATE Tech» отвечает за активацию контроля процессором собственного энергопотребления.

В остальном BIOS рассматриваемой платы мало отличается от BIOS других плат ASUS верхнего ценового диапазона. Поэтому добавить к сказанному хочется разве только одну любопытную деталь: встроенные в BIOS утилиты «ASUS O.C. Profile» (для работы с профилями настроек) и «ASUS EZ Flash» (для обновления прошивок) теперь способны работать не только с внешними носителями данных, но и с жёсткими дисками с файловой системой NTFS (в режиме чтения).

Память – Kingston KHX16000D3K3/3GX

При разгоне LGA1366 систем мы советуем использовать специализированную трёхканальную оверклокерскую память. И дело тут не только в том, что такая память продаётся комплектами по три модуля. Как мы знаем, в Core i7 системах можно использовать и двухканальную память, падение производительности в этом случае несущественно. Главная проблема заключается в том, что, во избежание повреждения встроенного в процессор контроллера памяти, Intel настоятельно рекомендует не увеличивать напряжение питания памяти свыше 1,65 В. Все же распространённые двухканальные комплекты DDR3 SDRAM, присутствующие на рынке, оптимизированы для использования в старых LGA775 системах и требуют установки более высоких напряжений.

Казалось бы, в этом случае при разгоне можно обойтись и обычной DDR3 памятью, работающей на штатном напряжении 1,5 В при частотах 1067 и 1333 МГц, однако это не совсем так. Дело в том, что увеличение частоты BCLK влечёт за собой и рост частот памяти. При этом минимальный множитель для частоты DDR3 SDRAM, равный 6x, в серийных процессорах Core i7 работоспособен лишь при незначительном отклонении BCLK от стандартного значения. В результате, при разгоне приходится пользоваться множителем 8x, а в этом случае частота памяти превышает 1333 МГц уже при разгоне BCLK до 167 МГц, то есть при повышении этой частотой своего номинального значения всего на 25 %. Поэтому оверклокерские Core i7 платформы, предполагающие более чем 25-процентный разгон повышением базовой частоты BCLK, должны комплектоваться DDR3 SDRAM, способной работать как минимум на частоте 1600 МГц при напряжении 1,65 В.

Конечно, можно выбрать такие модули и среди памяти «прошлого поколения», но гораздо проще приобрести специализированную DDR3 SDRAM, ориентированную на использование в Core i7 платформах. К настоящему моменту все ведущие производители оверклокерской памяти анонсировали свои комплекты соответствующего назначения. Для нашей же системы мы выбрали память Kingston HyperX KHX16000D3K3/3GX.

Данный комплект привлёк наше внимание тем, что на сегодняшний день это – самая скоростная представленная на рынке DDR3-память для LGA1366 систем. Этот трёхканальный комплект, включающий три гигабайтных модуля, способен работать на частотах до 2000 МГц при напряжении 1,65 В и таймингах 9-9-9-27.

Память Kingston HyperX KHX16000D3K3/3GX, вообще говоря, по своим характеристикам отлично подходит для эксплуатации в системах с экстремальным разгоном. Дело в том, что тактование памяти в Core i7 системах на частотах, близких к 2000 МГц, требует значительного повышения напряжения питания Uncore части процессора, примерно до 1,6–1,7 В. Поэтому мы бы не рекомендовали использовать память на столь высокой частоте без использования как минимум жидкостного охлаждения процессора. Тем более, что процессоры Core i7, к сожалению, не имеют никаких средств для диагностики перегрева встроенного L3 кэша и контроллера памяти.

Тем не менее, это совершенно не противоречит возможности применения Kingston HyperX KHX16000D3K3/3GX в «обычных» оверклокерских системах, в которых используются более распространённые воздушные кулеры. В таком случае эта память при напряжении питания 1,65 В может работать при частотах до 1780 МГц с таймингами 8-8-8-24, а при частотах до 1550 МГц – с задержками 7-7-7-21.

Впрочем, если вы не хотите тратиться на дорогую память Kingston HyperX KHX16000D3K3/3GX, работающую на частоте 2000 МГц, этот же производитель может предложить высококачественную трёхканальную память с напряжением 1,65 В с более низкими номинальными частотами: 1867, 1800 или 1600 МГц. Подобные же предложения есть и у других поставщиков памяти для энтузиастов.

Процессорный кулер – Noctua NH-U12P

Выбор высокоэффективного кулера для оверклокерской LGA1366 платформы – ответственное занятие. Дело в том, что тепловыделение процессоров Core i7 при разгоне ощутимо возрастает, поэтому для полного раскрытия частотного потенциала необходим соответствующий по эффективности отвод тепла. Максимальная температура процессорных ядер, при которой включается защита, составляет 100 °C и, например, штатного «коробочного» кулера от Core i7 не хватает для достаточного охлаждения этих процессоров уже при среднем разгоне.

Казалось бы, производители систем охлаждения предлагают массу высокоэффективных систем воздушного и водяного охлаждения, но в своей основной массе они пока неприменимы для LGA1366 платформ. Дело в том, что Intel изменил расположение крепёжных отверстий на материнской плате, по сравнению с LGA775 они отодвинуты от процессорного гнезда на большее расстояние. К счастью, некоторые производители оперативно сориентировались в изменившейся конъюнктуре и выпустили к своим флагманским продуктам дополнительные крепления, позволяющие устанавливать их в новых системах. Нам, например, удалось получить новое крепление для кулера Noctua NH-U12P, которое компания Noctua, кстати, готова выслать всем желающим бесплатно .

Сам по себе кулер NH-U12P уже сумел подтвердить свою хорошую эффективность, поэтому его использование в разогнанной Core i7 системе мы посчитали вполне уместным.

Новое LGA1366 крепление, получившее собственное название «Noctua LGA1366 SecuFirm2», позволяет надёжно закрепить хорошо знакомый кулер в новой платформе. Конструктивно оно подобно старому LGA775, но в нём применены пластина и скобы большего размера. К сожалению, это новое крепление сохранило и все недостатки своего предшественника: оно прекрасно подходит для однократной установки на плату, но замена процессора в тестовой системе вызывает серьёзные сложности. Так, для демонтажа кулера необходимо снимать с него вентилятор, а при необходимости замены процессора приходится отвинчивать и одну из крепёжных скоб, блокирующих защёлку процессорного гнезда.

Впрочем, мы простили Noctua NH-U12P эти недостатки. Ведь, во-первых, этот кулер – одна из самых эффективных на рынке систем воздушного охлаждения, а во-вторых, производитель всё-таки продлил жизнь своему удачному продукту, снабдив его дополнительной системой крепления.

Процессор – Intel Core i7-920

В качестве основного объекта для экспериментов мы решили выбрать наиболее популярный процессор в линейке Core i7. Этим процессором оказалась младшая модель в семействе, Core i7-920. Востребованность этого процессора объясняется его невысокой стоимостью, например, в официальном интеловском прайс-листе он оценён в 284 доллара, при том что следующая, более скоростная модель в этом семействе имеет цену 562 доллара. В рознице на данный момент Core i7-920 стоит около десяти тысяч рублей .

Характеристики этого процессора обсуждались уже не раз, поэтому позволим себе привести их перечень без дополнительных комментариев.

Заметим лишь, что поставляемые сегодня на рынок серийные процессоры Core i7 имеют степпинг C0, такой же степпинг мы наблюдали и у инженерных образцов, которые нам прислал Intel перед официальным анонсом. Однако как оказалось, серийные процессоры Core i7-920, которые появились на прилавках магазинов, имеют существенные отличия от ранее разосланных тестерам образцов. Серийные процессоры Core i7 получили разблокированные множители для формирования частот встроенного в процессор северного моста и памяти. В результате в системах, основанных на серийных процессорах Core i7, появилась возможность тактования DDR3-памяти на частотах, превышающих 1067 МГц, даже без увеличения частоты BCLK выше штатного значения. Иными словами, несмотря на то, что в официальном списке характеристик Core i7 значится лишь поддержка DDR3-800 и DDR3-1067 памяти, фактически эти процессоры поддерживают также и DDR3-1333. Формально, Core i7-920 позволяет установить и более высокие множители для частоты памяти, но на практике они, к сожалению, оказываются неработоспособными.

Например, приведённые ниже показания диагностической утилиты Everest сделаны нами как раз при работе памяти в режиме DDR3-1333.

Заметьте, утилита показывает, что напряжение питания нашего экземпляра процессора равно 1,2 В. На данный момент это – стандартное значение, все процессоры Core i7, с которыми нам довелось познакомиться, использовали именно это напряжение.

Поскольку мы взяли на тесты серийный процессор в коробочной поставке, пару слов следует сказать и о ней. Core i7 поставляется в синей картонной коробке, явно превышающей по размерам коробки четырёхъядерных процессоров семейства Core 2 Quad. Тем не менее, содержимое поставки осталось тем же. Помимо процессора, в коробке лежит буклет с инструкцией по установке и кулер.

Принципиальная конструкция штатного кулера, прилагаемого к Core i7, практически не изменилась по сравнению с системами охлаждения, поставляемыми с LGA775 процессорами. Он состоит из массивного алюминиевого радиатора цилиндрической формы с медным сердечником и вентилятора диаметром 90 мм. Также прогресс не коснулся и устройства крепления, которое выполнено в виде четырёх пластиковых защёлок, фиксируемых в специализированных отверстиях материнской платы.

Эффективности этого кулера вполне достаточно при эксплуатации процессора в штатном режиме, однако при разгоне он явно не справляется с возлагаемыми на него обязанностями и не даёт частотному потенциалу процессора раскрыться в полной мере.

Что касается самого процессора, то по виду он мало отличается от тестировавшихся нами ранее образцов. Единственное его отличие состоит в появлении серийной маркировки на крышке, где, помимо торговой марки Intel Core i7 и номера 920, имеется указание на штатную частоту, размер кэш-памяти третьего уровня и частоту QPI, а также метка PCG (Platform Compatibility Guide), отражающая электрические характеристики. Идентификационный номер (S-Spec) доставшегося нам процессора – SLBCH, на данный момент его имеют все серийные процессоры Core i7-920.

Описание тестовой системы

Подытоживая сказанное, приведём полный перечень участвующих в нашей тестовой системе комплектующих:

Процессор: Core i7-920 (2,66 ГГц, 8 Мбайт L3, ядро Bloomfield ревизии С0).
Процессорный кулер: Noctua NH-U12P с двумя вентиляторами Noctua NF-P12 (около 1300 об./мин).
Материнская плата: ASUS P6T Deluxe (BIOS 0904 от 18.11.2008).
Память: Kingston HyperX KHX16000D3K3/3GX (3 x 1 Гбайт, DDR3-2000, тайминги 9-9-9-27 при напряжении питания 1,65 В).
Видеокарта: ATI RADEON HD 4870 512 Mбайт.
Дисковая подсистема: Western Digital WD1500AHFD.
Блок питания: SilverStone SST-ST85ZF (850 Вт).
Операционная система: Microsoft Windows Vista Ultimate SP1 x86-64.

Разгон процессора

Приведённая в первой части данной статьи информация уже позволяет получить общее представление о том, как же следует разгонять процессоры Core i7. Основная идея этого процесса заключается в повышении базовой частоты BCLK, влекущей за собой рост тактовой частоты процессора. Но поскольку с BCLK связаны и другие частоты в системе, как то частота встроенного в процессор северного моста, частота памяти и частота шины QPI, при разгоне следует стараться по возможности использовать уменьшенные множители частот Uncore, DDR3 SDRAM и QPI. Это позволит более полно раскрыть потенциал процессора, и не даст разгону запнуться из-за чрезмерного повышения прочих частот в системе. Естественно, как и всегда, результаты разгона могут быть дополнительно улучшены увеличением основных напряжений выше их штатных значений, но увлекаться этим не стоит, по крайней мере, не позаботившись о качественном охлаждении процессора.

Используя имеющийся в лаборатории процессор Core i7-920, первым делом мы решили установить ту максимальную частоту, на которой он сможет работать без увеличения напряжений выше их номинального уровня. Для этого в BIOS Setup используемой нами материнской платы ASUS P6T Deluxe мы жёстко зафиксировали напряжение процессора и Uncore на стандартном уровне 1,2 В. Заметим, что установка значений напряжений в положение «Auto» не рекомендуется, так как в этом случае материнская плата начинает повышать их при разгоне самостоятельно и неподконтрольно пользователю.

Чтобы оградить себя от всяких сюрпризов, при разгоне мы отключили технологии EIST и Turbo Boost и жёстко зафиксировали коэффициент умножения в положении 20x – штатном для Core i7-920, номинальная частота которого равна 2,66 ГГц. Для частоты памяти мы выбрали множитель 8x. К сожалению, младший из доступных коэффициентов, 6x, продемонстрировал неработоспособность уже при частоте BCLK 150 МГц. Соответственно, для частоты Uncore, которая должна как минимум вдвое превышать частоту памяти, использовался множитель 16x. Для формирования же частоты шины QPI устанавливался минимальный доступный коэффициент 18x.

При таком наборе параметров нам удалось довести частоту BCLK до 175 МГц без какого-либо ущерба для стабильности функционирования. Кстати, тестирование стабильности мы выполняли, пользуясь 64-битной версией утилиты Prime95 25.7 в режимах Small FFTs и Blend. Именно эта программа показала наилучшую способность выявлять чрезмерный разгон и зачастую выдавала ошибки, когда другие популярные средства тестирования стабильности (в том числе OCCT, LinX и IntelBurnTest) показывали отсутствие каких-либо проблем.

Процессор в результате разогнался до 3,5 ГГц, что, учитывая его работу при штатном напряжении 1,2 В, можно назвать весьма неплохим результатом. Максимальная температура ядер во время прохождения тестов на стабильность не превышала при этом 74 градусов.

Очевидно, улучшить этот результат можно увеличением напряжения питания процессорного ядра. Однако мы не советуем злоупотреблять этой настройкой, так как увеличение напряжения влечёз за собой и рост тепловыделения, который в конечном итоге и встаёт на пути роста тактовой частоты при разгоне. В частности, при использовании воздушного охлаждения напряжение на процессоре в большинстве случаев не следует увеличивать свыше 1,35 – 1,4 В, так как в противном случае процессор будет перегреваться, не достигая своего предела по тактовой частоте.

Впрочем, в нашем случае установка напряжения процессорного ядра 1,35 В достичь ощутимо более высоких частот без дополнительных действий не позволила. И хотя при повышении частоты BCLK до 180 МГц система проходила тесты на стабильность процессора, при проверке стабильности подсистемы памяти возникали сбои. Очевидно, такое поведение тестовой платформы обуславливается достижением предела разгона встроенного в процессор северного моста, работающего на собственной частоте, также связанной с BCLK, и использующего собственное напряжение питания. К моменту увеличения базовой частоты до 175 МГц частота Uncore выросла до 2800 МГц, а это, очевидно, предел возможностей встроенного L3 кэша при штатном напряжении. Поэтому для дальнейших экспериментов мы повысили до 1,35 В и напряжение Uncore. Заодно, на всякий случай, мы увеличили до 1,88 В напряжение CPU PLL.

Предпринятые шаги позволили добиться стабильной работы процессора при частоте BCLK, равной 190 МГц. Процессор разогнался до 3,8 ГГц, а частота встроенного в него северного моста достигла 3040 МГц.

В таком состоянии тесты стабильности проходили без проблем, но дальнейшее увеличение частоты приводило к сбоям в Prime 95, даже предпринятое одновременно с дополнительным приростом процессорных напряжений. Похоже, что частота 3,8 ГГц и является пределом разгона нашего тестового Core i7-920, несмотря на то, что максимальная температура ядер при тестировании стабильности доходила лишь до 86 градусов, в то время как критический предел температуры установлен равным 100 °C.

Собственно, частоты порядка 3,8 ГГц – это и есть наиболее распространённый предел разгона процессоров Core i7-920 с применением воздушного охлаждения. Именно такой вывод можно сделать не только исходя из результатов наших тестов, но и анализируя отзывы первых покупателей этих процессоров. Кстати, имеющейся в нашей лаборатории, помимо серийного экземпляра, инженерный образец Core i7-920 продемонстрировал аналогичные разгонные возможности. Даже при повышении напряжения ядра до 1,4 В он смог разогнаться лишь до того же уровня 3,8 ГГц. Причём в данном случае речь идёт уже именно о пределе ядер, а не встроенного в процессор северного моста. Чтобы дополнительно убедиться в этом, мы снизили множитель процессора до 19x и получили его абсолютно стабильную работу при тех же настройках напряжений, но с использованием частоты BCLK, равной 200 МГц.

Подведём итог. Нам удалось добиться разгона процессора Core i7-920 со штатной частотой 2,66 до 3,8 ГГц. Таким образом, мы получили более чем 40-процентный прирост тактовой частоты с применением воздушного охлаждения и использованием потенциально безопасных для процессора напряжений. Рекомендуемые для такого разгона настройки, проверенные нами на двух разных экземплярах процессора, приводятся на скриншоте (на примере материнской платы ASUS P6T Deluxe).

Заметим, что успех этого разгона во многом определяется наличием в системе качественной памяти, способной работать на частоте порядка 1600 МГц с напряжением 1,65 В. Впрочем, память, используемая нами, могла бы работать и на более высокой частоте, вплоть до 2000 МГц. Но, к сожалению, попытки её дополнительного разгона провалились. Дело в том, что одновременно с увеличением частоты шины памяти требуется увеличивать и частоту встроенного в процессор северного моста. Но, к сожалению, на частоте порядка 4 ГГц он работать отказался даже со значительным повышением напряжения Uncore.

Выводы

Подведём финальную черту. Сегодняшнее тестирование подтвердило, что новые процессоры Core i7 разгоняются не хуже своих предшественников. Взяв наудачу первый попавшийся серийный процессор Core i7-920, мы смогли увеличить его частоту более чем на 40 %, достигнув 3,8-гигагерцового рубежа. При этом мы не прибегали ни к специальным методам охлаждения, используя серийно выпускаемый воздушный кулер, ни к повышению напряжений до потенциально опасных уровней.

Таким образом, можно говорить о том, что микроархитектура Nehalem не накладывает никаких серьёзных ограничений на рост тактовых частот. Используемый же для выпуска современных Core i7 технологический процесс с нормами производства 45 нм, в котором применяются диэлектрик на основе соединений гафния и металлические затворы, даёт возможность увеличения частот без резкого роста тепловыделения и энергопотребления процессора. А это значит, что со временем процессоры нового поколения станут не менее популярны среди оверклокеров и энтузиастов, чем процессоры семейства Core 2 Quad.

Ещё один важный вывод, который можно сделать по итогам проведённого исследования, касается сравнительной простоты разгона процессоров семейства Core i7. Несмотря на то, что они используют несколько независимых множителей для тактования различных узлов, а также раздельное питание для ядер и встроенного северного моста, процесс разгона более чем логичен, а потому не вызывает никаких недопониманий.

Главными же составляющими успеха в деле разгона процессоров Core i7 выступают, очевидно, качественные комплектующие, составляющие платформу. Рассмотренная в этой статье материнская плата ASUS P6T Deluxe оказалась в этом ключе прекрасной основой для оверклокерской системы, отличаясь самыми ценными для энтузиастов качествами: хорошей стабильностью и предсказуемостью. Немалое значение играет и оперативная память, которая для сохранения работоспособности процессора должна работать при сравнительно высоких частотах без экстремального увеличения напряжения. И с этой ролью прекрасно справился комплект Kingston HyperX KHX16000D3K3/3GX, который мы смело рекомендуем всем оверклокерам, планирующим связать свою судьбу с процессорами Core i7.

На этом рассказ о разгоне Core i7 мы не заканчиваем, в одной из ближайших статей мы познакомимся с тем, насколько производительными оказываются системы, построенные на разогнанных процессорах нового поколения, а также проанализируем, какие из четырёхъядерных процессоров, представленных на рынке, выгоднее приобретать с расчетом на разгон.

Другие материалы по данной теме

Новый хит Intel: процессоры Core i7
Первое знакомство с микроархитектурой Intel Nehalem

Сколько нам ни предвещали угасание интереса к теме разгона процессоров, ничего подобного не происходит. Разгон десктопных процессоров остается актуальной темой и сегодня, несмотря на тот факт, что производительность процессоров с каждым годом возрастает и полезность самого разгона становится все более и более сомнительной.

Подливают масла в огонь и производители материнских плат и процессоров. Так, компании Intel и AMD производят серии разблокированных процессоров, которые специально предназначены для разгона, а производители материнских плат, пытаясь завоевать признание пользователей, не только допускают возможность разгона на своих материнских платах, но и прилагают к платам различные утилиты, упрощающие процесс разгона. Кроме того, имеются и специализированные серии материнских плат, которые ориентированы именно на разгон процессоров.

Сразу же оговоримся, что существует два типа разгона. Первый - это экстремальный разгон с использованием жидкого азота. Собственно, это разгон ради разгона. В результате могут быть достигнуты рекордные показатели, но работать на таких компьютерах невозможно. Проводятся такие эксперименты только для фиксации рекордных результатов, а для обычного пользователя такой экстремальный разгон интереса не представляет.

Другим типом разгона является разгон с целью повышения производительности процессора без ущерба стабильности работы. Такой разгон реализуется с использованием воздушного (реже водяного) охлаждения. Именно о таком типе разгона и пойдет речь в этой статье.

Зависимость производительности от тактовой частоты

Традиционно под разгоном процессора понимают увеличение его тактовой частоты выше номинальной. Собственно, отсюда и термин Overclock, который дословно означает «превышение тактовой частоты».

Современный процессор имеет множество различных характеристик, которые в совокупности и определяют его производительность. Но из всего набора характеристик, влияющих на производительность процессора, пользователь может изменить только одну - тактовую частоту. Есть, конечно, еще возможность заблокировать некоторые функции или отключить использование нескольких ядер процессора, однако это приведет не к росту, а, наоборот, к падению производительности.

Как известно, под производительностью (Performance) процессора принято понимать количество инструкций, выполняемых в единицу времени (Instruction Per Second, IPS) и при таком определении производительность процессора должна быть прямо пропорциональна его тактовой частоте (F) и количеству инструкций, выполняемых за один такт (Instruction Per Clock, IPC) , то есть: Performance =F×IPC

Соответственно, существует и два принципиально разных подхода к увеличению производительности процессора. Первый из них заключается в увеличении тактовой частоты, а второй - в увеличении IPC. Однако пользователю доступен лишь первый подход, то есть увеличение тактовой частоты, поскольку IPC определяется микроархитектурой процессора, количеством ядер, размером кэшей и другими не поддающимися изменению со стороны пользователя характеристиками процессора.

Каждый процессор, в силу технологических особенностей производства, имеет определенный запас по тактовой частоте, который как раз и можно использовать для разгона. Максимальное значение тактовой частоты процессора, как правило, ограничивается его предельно допустимым энергопотреблением и температурой, однако может ограничиваться и особенностями кристалла процессора, когда критические значения температуры и энергопотребления еще не достигнуты, но транзисторы уже не могут переключаться на заданной тактовой частоте.

Зависимость энергопотребления от тактовой частоты

Зависимость энергопотребления процессора от его тактовой частоты и напряжения питания достаточно простая: P=F×U²×C . То есть мощность, потребляемая процессором, прямо пропорциональна тактовой частоте (F) , квадрату напряжения питания процессора (U) и его так называемой динамической емкости (C) .

Проблема осложняется тем, что увеличение тактовой частоты процессора выше некоторого значения требует и увеличения напряжения питания, и получается, что после некоторого значения частоты потребляемая процессором мощность зависит от частоты процессора нелинейным образом (практически, пропорционально третьей степени частоты). Естественно, потребляемая процессором мощность выделяется в виде тепла, и это тепло нужно отводить от процессора, дабы он не перегрелся, а потому разгон процессора требует эффективной системы охлаждения. В штатном режиме работы процессора (то есть без разгона) тепловая мощность, которую кулер должен быть в состоянии отвести от него, определяется TDP этого процессора. То есть TDP процессора определяет ту тепловую мощность, которую кулер должен рассеивать для обеспечения стабильной работы процессора с гарантией того, что он не перегреется даже при максимальной нагрузке. Однако в режиме разгона TDP процессора теряет свой смысл, поскольку тепловыделение становится выше, чем при штатном режиме работы. Соответственно, при разгоне кулер должен отводить от процессора существенно больше тепловой мощности, чем TDP этого процессора.

Ну а теперь рассмотрим основные способы разгона процессоров.

Особенности разгона процессоров семейств Sandy Bridge, Ivy Bridge и Haswell

Процессоры этих семейств (за исключением младших моделей) поддерживают замечательную технологию динамического разгона Intel Turbo Boost, а кроме того, в семействах этих процессоров имеется «элитная» K-серия полностью разблокированных процессоров, специально ориентированная на разгон.

Напомним, что разгон любого процессора по тактовой частоте возможен двумя способами: либо за счет изменения опорной частоты тактового генератора (BCLK), либо за счет изменения коэффициента умножения.

Разгон изменением частоты BCLK

В процессорах Sandy Bridge, Ivy Bridge и Haswell частота BCLK составляет по умолчанию 100 МГц. Собственно, это базовая частота, от которой всё и «пляшет». Частота работы различных модулей процессора (интегрированного графического ядра, контроллера памяти, контроллера шины PCI Express и др.) тактируется этой базовой частотой, однако с использованием множителей, позволяющих изменить эту частоту. К примеру, для вычислительных ядер процессора может использоваться множитель (коэффициент умножения) 35, в результате чего тактовая частота ядер процессора составит 3,5 ГГц.

Для процессоров Sandy Bridge и Ivy Bridge минимальное значение коэффициента умножения составляет 16, то есть минимальное значение их тактовой частоты составляет 1,6 ГГц. А вот для новых процессоров Haswell минимальное значение коэффициента умножения составляет 8.

Понятно, что если увеличить опорную частоту, то увеличится и тактовая частота процессора. К примеру, при коэффициенте умножения 35 увеличение опорной частоты на 10 МГц приведет к увеличению тактовой частоты ядер процессора на 350 МГц. Однако нужно понимать, что увеличение опорной частоты приводит к увеличению тактовых частот всех модулей процессора, а не только его ядер, но не все модули процессора (модули Uncore Logic) способны работать на повышенных частотах. Особенно чувствительны к превышению тактовой частоты контроллеры шин DMI и PEG (контроллер линий PCI Express, используемых для дискретной графики). Поэтому разгон процессоров Sandy Bridge и Ivy Bridge путем увеличения опорной частоты тактового генератора возможен в очень ограниченных пределах (как правило, удается повысить опорную частота не более чем на 5-10 МГц), и основной способ разгона этих процессоров заключается в изменении коэффициента умножения.

В процессорах Haswell для манипуляций с частотой BCLK используется несколько иной подход. Для частоты BCLK введены дополнительно четыре множителя: 1,00, 1,25, 1,66 и 2,55. При установке одного из этих множителей опорная тактовая частота для ядер процессора получается умножением частоты BCLK на соответствующий множитель, а для элементов Uncore Logic - остается неизменной и равной частоте BCLK.

Например, если установлен множитель 1,66, а частота BCLK составляет 100 МГц, то опорная частота для ядер процессора составит 166 МГц, а опорная частота Uncore Logic - 100 МГц.

Кроме того, если задавать опорную частоту для ядер процессора (все зависит от конкретной материнской платы и версии BIOS), то выбор множителей 1,25, 1,66 и 2,55 будет недоступен - они будут устанавливаться автоматически. К примеру, на плате Gigabyte G1.Sniper 5 (BIOS F6f) это происходит это следующим образом. Если опорную частоту для ядер процессора (в случае платы Gigabyte G1.Sniper 5 она называется CPU Base Clock) повысить до значения 106,01 МГц, то автоматически установится множитель 1,25. Соответственно, опорная частота Uncore Logic (она же частота BCLK) составит 84,80 МГц (106,01 МГц/1,25). Отметим, что в варианте платы плате Gigabyte G1.Sniper 5 частота BCLK называется Host/PCIe Clock Frequency.

Аналогично, если частоту CPU Base Clock повысить до значения 145,01 МГц, то автоматически установится множитель 1,66, а если увеличить до значения 193,34 МГц, то установится множитель 2,5.

Напомним, что аналогичная манипуляция с частотой BCLK была реализована в процессорах Sandy Bridge-E (LGA2011). Казалось бы, введение дополнительных частотных множителей в процессорах Haswell дает им неоспоримое преимущество в плане разгона путем увеличения опорной частоты, на что практически неспособны процессоры Sandy Bridge и Ivy Bridge. Однако есть одно существенное но , которое сводит на нет все кажущиеся преимущества. Дело в том, что возможность выбора дополнительных частотных множителей реализована только в процессорах К-серии. А вот обычные процессоры Haswell в плане разгона путем увеличения частоты BCLK ничем не отличаются от процессоров Sandy Bridge и Ivy Bridge. То есть обычные процессоры Haswell разогнать таким способом не получится. Как показывает практика, увеличение частоты BCLK на 1-2 МГц уже делает систему нестабильной.

Разгон изменением коэффициента умножения

Самый простой способ разгона в современных процессорах Intel - это разгон путем изменения коэффициента умножения. Для такого разгона оптимально использовать процессоры K-серии, которые имеют полностью разблокированный коэффициент умножения (Fully Unlocked). Это, правда, не означает, что коэффициент умножения можно выбрать любой: максимальное его значение для процессоров Sandy Bridge составляет 57, то есть максимальная тактовая частота этих процессоров может достигать 5,7 ГГц (при частоте BCLK 100 МГц). В процессорах Ivy Bridge максимальный коэффициент умножения был повышен до 63, то есть путем изменения коэффициента умножения процессор теоретически можно разогнать до частоты 6,3 ГГц. А в процессорах Haswell максимальный коэффициент умножения составляет 80, что теоретически позволяет разогнать процессор до частоты 8 ГГц (естественно, такие частоты недостижимы при использовании воздушного охлаждения).

Отметим, что поддержка процессорами технологии Intel Turbo Boost делает возможным два способа разгона путем изменения коэффициента умножения. Во-первых, можно заблокировать возможность использования технологии Intel Turbo Boost (если это позволяет сделать BIOS платы) и изменять коэффициент умножения. В этом случае все ядра процессора, вне зависимости от количества активных ядер, будут работать на одной и той же тактовой частоте. Тем не менее, это не исключает использование процессором технологии Intel Speed Step, так что в режиме неактивности процессор будет снижать тактовую частоту.

Во-вторых, можно не блокировать, а настраивать технологию Intel Turbo Boost (не на любой плате данную технологию можно заблокировать). В этом случае имеется возможность, например, указать для всех вариантов числа активных ядер одинаковый коэффициент умножения - тогда, формально, данный вариант разгона не будет отличаться от предыдущего. Правда, в данном варианте есть одна особенность. Дело в том, что для реализации технологии Intel Turbo Boost необходимо, чтобы процессор не вышел за рамки установленного значения энергопотребления, максимального значения тока, температуры и некоторых других значений. И только при выполнении всех условий может быть задействована технология Intel Turbo Boost. Поэтому при разгоне процессора путем настройки режима Intel Turbo Boost иногда приходится корректировать в BIOS и значения таких параметров, как максимальное энергопотребление, максимальное значение тока и т. д.

Процессоры Sandy Bridge и Ivy Bridge, которые не относятся к К-серии полностью разблокированных процессоров, имеют так называемый частично разблокированный коэффициент умножения (Limited Unlocked). То есть все процессоры Sandy Bridge и Ivy Bridge являются разблокированными, но в меньшей степени, чем процессоры K-серии. Правило здесь работает такое: максимальный коэффициент умножения для частично разблокированных процессоров может быть на четыре единицы выше, чем коэффициент умножения для максимальной частоты процессора в режиме Turbo Boost.

Рассмотрим, к примеру, частично разблокированный процессор Core i5-2400 (Sandy Bridge). Его штатная тактовая частота составляет 3,1 ГГц, а в режиме Turbo Boost максимальная тактовая частота может достигать 3,4 ГГц (при одном активном ядре). Соответственно для этого процессора коэффициент умножения для максимальной частоты в режиме Turbo Boost составляет 34. Значит, максимальный коэффициент умножения, который можно задать, равен 38.

В процессорах Haswell все обстоит несколько иначе. Они могут быть либо полностью разблокированными (процессоры K-серии), либо полностью заблокированными. То есть никаких частично разблокированных процессоров в данном семействе нет, и если процессор Haswell не относится к К-серии, то разогнать его путем изменения коэффициента умножения нельзя. Ну а с учетом особенностей разгона путем изменения частоты BCLK можно с сожалением констатировать, что процессоры Haswell, не относящиеся к К-серии, вообще не подлежат какому-либо разгону.

Изменение напряжения питания процессора при его разгоне

Разгон процессоров путем изменения коэффициента умножения или же путем изменения опорной частоты нередко требует и корректировки напряжений питания процессора. Задача эта отнюдь не тривиальная, поскольку в настройках BIOS обычно имеется возможность задавать различные типы напряжений процессора (V core , V offset , V droop , VRIN, Ring Voltage, VTT, Processor I/O и т. д.), что в совокупности с набором напряжений других компонентов (памяти, чипсета) нередко приводит пользователя в замешательство. Проблема осложняется еще и тем, что в BIOS Setup различных материнских плат одно и то же напряжение может обозначаться по-разному.

Тут нужно отметить, что в процессорах Haswell используется принципиально новый регулятор напряжения питания, интегрированный в сам процессор, а на материнской плате имеется лишь регулятор напряжения для памяти и общий регулятор напряжения питания процессора. Этот общий регулятор формирует входное напряжение, которое обычно обозначается CPU VRIN. По умолчанию это напряжение равно 1,8 В. Входное напряжение поступает на интегрированный в процессор регулятор напряжения (Integrated Voltage Regulator, IVR), и именно IVR занимается формированием напряжений для различных модулей процессора. IVR состоит из 20 ячеек, каждая их которых состоит из 16 фаз питания с максимальным током 1,56 А на каждую фазу питания. Суммарно IVR может выдерживать максимальный ток до 400 A. По данным компании Intel, новый IVR отличается стабильностью работы и высокой эффективностью. Так, пульсация напряжения составляет не более 0,002 В, а температурный дрейф - не более 0,001 В.

С учетом нового IVR в процессорах Haswell в большинстве случаев при разгоне (не экстремальном) ядер процессора корректировать необходимо только значение напряжения на ядрах процессора, которое называется CPU V core (встречаются также обозначения CPU Voltage, Core Voltage, Processor Voltage Override и другие). Для процессоров Haswell BIOS позволяет менять значение CPU V core с шагом 0,001 В до максимального значения 1,8 В.

Кроме фиксированного значения V core можно выбрать значение Automatic (Dynamic или Normal). Собственно, это режимы по умолчанию, и в этом случае напряжение на процессоре будет соответствовать номинальному для данной модели. Однако напряжение питания ядер процессора не является статической характеристикой, а динамически изменяется в зависимости от загрузки процессора. И в этом плане заданное значение напряжения - это максимальное значение, которое никогда не будет превышено, если не принимать в расчет падения напряжения.

Дело в том, что значение V core всегда немного отличается от реального напряжения на ядрах процессора. V core - это лишь выходное напряжение, формируемое IVR. И естественно, по закону Ома, часть напряжения падает (проседает) на проводниках, которые соединяют регулятор напряжения питания с самим ядром процессора. Если загрузка процессора невелика, то и потребляемый им ток невелик. В этом случае падение напряжения на проводниках ничтожно мало, и его можно не учитывать. Однако при увеличении загрузки процессора потребляемый им ток возрастает, и несмотря на тот факт, что сопротивление проводников мало, часть напряжения падает на них, и процессору «достается» меньше, чем положено. То есть при больших загрузках процессора происходит явление проседания напряжения. Величина этого проседания называется V droop , причем V droop =V idle −V load , то есть V droop определяется, как разница между напряжением ядра процессора без нагрузки V idle и напряжением под нагрузкой V load .

Отметим, что если в процессорах Sandy Bridge и Ivy Bridge при разгоне иногда возникала необходимость корректировать проседание напряжения под нагрузкой, то в процессорах Haswell, за счет интегрированного регулятора напряжения питания, значение проседания напряжения мало даже при высоких нагрузках. Тем не менее, на некоторых (но далеко не на всех) платах под процессоры Haswell предусмотрена возможность компенсации падения напряжения при загрузке процессора. Эта технология называется Load Line Calibration (LLC), то есть компенсация нагрузочной кривой. Иногда встречаются и другие обозначения, например Processor VR Droop Control. На разных платах предусмотрены различные опции для функции LLC. Это могут быть уровни компенсации (к примеру, может быть пять уровней), LLC может выражаться в процентах, а могут быть и такие малопонятные значения, как High V-droop (Power Saving), Mid V-droop и Low V-droop (Performance).

Казалось бы, а зачем нужны различные уровни компенсации падения напряжения? Не лучше ли его всегда компенсировать полностью? Но тут нужно иметь в виду, что при использовании технологии LLC, во-первых, увеличивается время стабилизации напряжения питания процессора при переходах между состояниями с низкой и высокой загрузкой, а во-вторых, увеличивается амплитуда всплесков напряжений, что может быть небезопасно. Одним словом, LCC - это не всегда хорошо, и экспериментировать с данной технологией нужно аккуратно.

Как мы уже отмечали, реальное напряжение на ядре процессора всегда немного отличается от установленного значения V core за счет проседания напряжения. Кроме того, даже в случае слабой загрузки процессора, когда значением V droop можно пренебречь, напряжение ядра V core может отличаться от V idle . Точнее, напряжение процессора без нагрузки может быть и меньше V core , а может быть и равно напряжению ядра. Причем разница между значением V core и V idle (если она имеется) называется V offset (напряжение сдвига), и это напряжение может задаваться в настройках BIOS.

Напряжение сдвига необходимо для того, чтобы нивелировать всплески напряжений на ядре процессора. Дело в том, что при резком переходе процессора из состояния простоя (Idle) или слабой загрузки в состояние высокой загрузки (High Load) либо при обратном переходе напряжение процессора меняется не мгновенно, а в течение некоторого времени (время стабилизации напряжения). Причем сам процесс изменения напряжения сопровождается затухающими колебаниями, и всплески напряжения могут достигать существенной величины, опасной для процессора, то есть значений, при которых процессор может выйти из строя. Напряжение сдвига V offset используется для того, чтобы обеспечить условия, при которых текущее значение ядра процессора V core не превосходило бы установленное в BIOS значение.

Наконец, последнее интересное нам значение напряжение, которое можно менять в BIOS некоторых материнских плат - это напряжение PLL (Phase Locked Loop). PLL - это модуль фазовой автоподстройки опорной частоты. Менять напряжение PLL имеет смысл только при значительном увеличении опорной частоты BCLK, и чаще всего это напряжение не изменяют при разгоне процессора (если речь не идет об экстремальном разгоне).

Разгон процессора Intel Core i7-4770K

Ну а теперь, после небольшого теоретического вступления, перейдем от теории к практике.

Мы будем разгонять топовый процессор Haswell c разблокированным множителем - Intel Core i7-4770K. Стенд для разгона имел следующую конфигурацию:

• кулер: Thermaltake Contac 30 (с одним 120-миллиметровым вентилятором);
• материнская плата: Gigabyte G1.Sniper 5 ;
• чипсет материнской платы: Intel Z87 ;
• память: 8 ГБ DDR3-1600 (два модуля Corsair Vengeance);
• накопитель с операционной системой: Intel SSD 520 (240 ГБ).

На стенде устанавливалась операционная система Windows 8 (64-битная). В качестве видеокарты использовалось интегрированное в процессор графическое ядро.

Для разгона процессора Intel Core i7-4770K в настройках BIOS блокировалась технология Intel Turbo Boost, а сам разгон производился путем увеличения коэффициента умножения при трех (1,00, 1,25 и 1,66) значениях частотного множителя, то есть для опорной частоты ядер процессора 100, 125 и 166 МГц. Частота памяти составляла 1333 МГц (за счет подбора коэффициента умножения). Опорная частота для элементов Uncore Logic при этом составляла 100 МГц.

Для загрузки процессора, а также для контроля температуры и потребляемой мощности использовалась утилита AIDA64 Extreme Edition 3.0.

Итак, начнем с частотного множителя 1,00, когда опорная частота для ядер процессора составляет 100 МГц. Мы увеличивали коэффициент умножения от 40 до 49, то есть разгоняли процессор от 4 до 4,9 ГГц. Вплоть до частоты 4,6 ГГц напряжение V core устанавливалось автоматически. Однако при частоте 4,6 ГГц напряжение V core составило 1,356 В, а температура процессора при нагрузке достигала 98 °C. Понятно, что дальнейшее увеличение частоты уже было невозможно в силу перегрева процессора. Вообще, как показывает практика, при воздушном охлаждении процессоров Haswell предельное значение напряжения V core составляет 1,4 В, не более.

Единственный вариант в данном случае - это вручную понизить напряжение V core и попытаться увеличить частоту процессора. Снизив напряжение V core до значения 1,3 В, нам удалось добиться стабильной работы процессора на частоте 4,7 Гц. Для частоты 4,8 ГГц напряжения V core пришлось увеличить до значения 1,32 В, а для частоты 4,9 ГГц минимальное значение напряжения V core , при котором система загружалась, составило 1,355 В. При такой частоте в режиме загрузки процессора температура составляла порядка 98 °C и включался режим троттлинга. Кроме того, работа процессора была нестабильна и сопровождалась зависаниями системы. Одним словом, максимум, что нам удалось выжать из процессора Intel Core i7-4770K с воздушным охлаждением при опорной частоте 100 МГц - это 4,8 ГГц при стабильной работе в режиме загрузки процессора.

Опорная частота 100 МГц
Коэффициент умножения	Частота, ГГц	Мощность, Вт	Температура, °С	Напряжение, В
40	4,00	60	64	1,092
41	4,1	60	64	1,092
42	4,20	80	82	1,284
43	4,30	83	83	1,284
44	4,40	88	85	1,284
45	4,50	89	86	1,284
46	4,60	103	98	1,356
47	4,70	95	93	1,300
48	4,80	100	95	1,320
49	4,90	105	98	1,355

При опорной частоте для ядер процессора 125 МГц мы увеличивали коэффициент умножения от 32 до 39, то есть разгоняли процессор от 4 до 4,88 ГГц. Вплоть до частоты 4,75 ГГц напряжение V core устанавливалось автоматически и составляло 1,3 В. Однако для достижения частоты 4,88 ГГц напряжение V core пришлось вручную повысить до значения 1,38 В. Но при данной частоте и напряжении в режиме загрузке процессора его температура составляла 100 °C и наступал режим троттлинга. Ну а стабильная работа процессора была достигнута лишь на частоте 4,75 ГГц.

Опорная частота 125 МГц
Коэффициент умножения	Частота, ГГц	Мощность, Вт	Температура, °С	Напряжение, В
32	4,00	112	86	1,308
33	4,13	114	87	1,308
34	4,25	117	88	1,308
35	4,38	118	90	1,308
36	4,50	120	92	1,308
37	4,63	125	95	1,308
38	4,75	129	97	1,308
39	4,88	142	100	1,380

При опорной частоте для ядер процессора 166 МГц мы увеличивали коэффициент умножения от 24 до 29, то есть разгоняли процессор от 4 до 4,83 ГГц. При этом напряжение V core устанавливалось автоматически и составляло 1,3 В. Дальнейшее увеличение частоты процессора оказалось невозможным, однако при частоте 4,83 ГГц процессор работал вполне стабильно, а его максимальная температура составила 96 °C.

Опорная частота 166 МГц
Коэффициент умножения	Частота, ГГц	Мощность, Вт	Температура, °С	Напряжение, В
24	4,00	150	87	1,308
25	4,17	152	87	1,308
26	4,33	157	88	1,308
27	4,50	161	92	1,308
28	4,67	167	95	1,308
29	4,83	170	96	1,308

Стоит отметить, что утилита AIDA64 Extreme Edition 3.0 позволяет контролировать не только температуру, но и энергопотребление процессора. Правда, вопрос о том, насколько корректные значения энергопотребления выдает эта утилита, остается открытым. Но интересно, что чем выше значение частотного множителя, тем выше энергопотребление процессора при прочих равных условиях. Так, для частотного множителя 1,00 при напряжении V core 1,3 В и частоте 4,7 ГГц энергопотребление процессора, по данным утилиты AIDA64 Extreme Edition 3.0, составляет 95 Вт. Для частотного множителя 1,25 при напряжении V core 1,3 В и частоте 4,63 ГГц энергопотребление составляет 125 Вт, а для частотного множителя 1,66 при напряжении V core 1,3 В и частоте 4,67 ГГц - составляет 167 Вт.

Выводы

Вообще, разгонные возможности процессоров Haswell разочаровывают. То есть нельзя сказать, что эти процессоры не гонятся, однако процессоры Sandy Bridge и Ivy Bridge разгоняются лучше. Еще раз отметим, что мы говорим не об экстремальном разгоне с применением жидкого азота, а об обычном, «бытовом» разгоне с воздушным охлаждением. Кроме того, напомним, что в процессорах семейства Haswell разгону поддаются только модели K-серии, в то время как процессоры Sandy Bridge и Ivy Bridge, даже не относящиеся к К-серии, являются частично разгоняемыми.

Одним из минусов процессоров Haswell является тот факт, что у них не очень качественная система теплоотвода. В результате процессоры перегреваются, но кулер при этом гонит практически холодный воздух, а теплосъемная подошва радиатора кулера остается прохладной. И если процессоры Ivy Bridge можно было разгонять с использованием воздушного охлаждения при напряжении V core в диапазоне 1,39–1,40 В, то в случае процессоров Haswell такой фокус не пройдет, поскольку при таких напряжениях процессор мгновенно перегреется. По всей видимости, проблема заключается в термоинтерфейсе между кристаллом и теплорассеивающей крышкой процессора: процессор перегревается внутри кристалла, не успевая передавать тепло наружу. Фактически, это означает, что какой бы мощный кулер вы ни использовали для разгона процессора, он не поможет, поскольку проблема заключается не в эффективности кулера. И единственный выход в данном случае - снимать теплорассеивающую крышку процессора, менять термопасту и устанавливать кулер непосредственно на сам кристалл процессора. Но… это уже экзотика и годится разве что для экстремального разгона.

Благодаря интернету и энтузиастам, которые охотно делятся своими достижениями в вопросе разгона процессоров – у нас появилась возможность проанализировать методы и статистику повышения частоты работы высокопроизводительного CPU Intel Core i7-3770K . Как известно его штатная частота равняется 3.5 ГГц (до 3.9 ГГц в режиме Turbo Boost). Как показал анализ многочисленных форумов и сайтов, посвящённых IT тематике и делу оверклокинга в частности – вполне реально достичь стабильной работы всех ядер процессора на 4.6 ГГц с применением воздушного охлаждения . Сегодня речь и пойдёт именно о том – как разогнать процессор i7-3770K производства Intel, что для этого необходимо и что, в общем-то, излишне. Обратите внимание, что используется модель CPU и индексом «K » на конце, который обозначает разблокированный множитель частоты.

Методика разгона , в принципе, не претерпела больших изменений по сравнению с оверклокингом (overclocking) процессоров на ядре Sandy Bridge, но сразу предупреждаем о пониженном напряжении питания CPU и повышенным требованиям к его охлаждению ! Итак, если Вы горите желанием увеличить производительность своего i7 3770K, то первым делом позаботьтесь о должном охлаждении. Для достижения частот 4.6 ГГц и более – рекомендуем избавиться от штатного (боксового) кулера и подобных низкобюджетников. Как охладить процессор? Советуем Вам приобрести систему или добротный кулер на основе тепловых трубок и множеством пластин, рассеивающих тепло в окружающую среду.

После установки соответствующей системы охлаждения приступаем непосредственно к разгону: загружаемся в BIOS и переходим к настройкам раздела «Overclocking ». Запоминаем, что по-прежнему разгон осуществляется повышением множителя и выставляем указанные ниже параметры в нужные значения.

– Core ratio : пошагово повышаем от стандартных x35 с шагом 2 (к примеру) с тестированием стабильности работы процессора.
– CPU Voltage / Vcore : 1.3 и при необходимости повышаем

– VRM Frequency : 400-500 KHz;
– Phase Control : Manual Ajustment – Ultra Fast;
– Duty Control : Extreme;
– CPU Current Capability : 130-140%.
– LLC (Load Line Calibration / Load Line Compensation) : Low V-drop

Самыми важными параметрами являются первые два! На недорогих системных платах могут отсутствовать ряд из этих настроек, но установить множитель и поднять напряжение питания процессора можно на большинстве плат.

Важнейшим параметром при увеличении рабочих частот является напряжение CPU Voltage . В нашем случае хватило значения 1.32 В для разгона процессора до 4.7 ГГц и стабильной работы всех ядер под максимальной нагрузкой без перегрева. Дальнейшее повышение до 1.35…1.375 В дали мизерный прирост в 100 МГц.

Технология LLC позволяет менять напряжение на процессоре в зависимости от его загруженности. Можно встретить примерно такие возможные значения: High V-droop (Power Saving), Mid V-droop и Low V-droop (Performance). Зависимость напряжения Vcore от настроек LLC отлично отслеживается на приведённом выше рисунке.

«Задирание» второстепенных напряжений, судя по отчётам первопроходцев, при разгоне этого процессора практически не имеет смысла даже при установке довольно высоких значений. Полезным может оказаться параметр «CPU PLL» – повышение этого напряжения может немного повысить стабильность системы при существенном разгоне. С оглядкой на новый техпроцесс изготовления кристалла мы не рекомендуем Вам превышать отметку ~1.85 В при регулировке «CPU PLL». Материнские платы, ориентированные на любителей разгона , имеют множество расширенных настроек и иногда позволяют поднять частоту ЦП на дополнительные 100…200 МГц, но переплата за такие системные платы в подавляющем большинстве случаев несоизмерима с полученным увеличением быстродействия.

Если Вы решили задать агрессивные алгоритмы управления преобразователем питания , то рекомендуем следить за его температурным режимом, а в идеале – установить дополнительный вентилятор на обдув околосокетного пространства. При разгоне посредством увеличения «BCLK» удалось увеличить последний лишь до 104.7 МГц, что, по сути, является мелочью в общем быстродействии CPU. Различные манипуляции с настройками питания процессора Intel Core i7-3770K не привели к возможности увеличения «BCLK».

Троттлинг

В завершение хотим ещё раз напомнить о необходимости установки высокопроизводительных кулеров для работы процессоров на нештатных завышенных частотах и напряжениях. В противном случае Вы рискуете получить срабатывание механизма защиты ядер ЦП от перегрева – троттлинга , при котором процессор снижает свою частоту и быстродействие системы так же падает. В худшем случае – Вы значительно ускорите деградацию (амортизацию) кристалла CPU, что с большой вероятностью может привести к выходу его из строя.

На иллюстрации выше представлен пример срабатывания такого механизма (с совершенно другой системы). В верхней части скриншота имеется график частоты работы процессора, а в нижней – график температуры ядер. При простейшем анализе этих двух графиков видно, что следствием достижения процессором пиковых значений нагрева является снижение частоты. При остывании – частота, соответственно, возвращаются на прежний уровень.

В завершение
Наш процессор Intel Core i7-3770K оказался весьма удачным экземпляром, скриншоты из программы CPU-Z представлены ниже. Без разгона в состоянии покоя
Без разгона под нагрузкой
С разгоном в состоянии покоя
С разгоном под нагрузкой

Если Вы решили оставить все настройки без изменения и передумали разгонять процессор Intel Core i7-3770K, то рекомендуем Вам ознакомиться с темой выбора бюждетного кулера , который вполне способен охладить CPU должным образом.