Intel Core i7-980X: анализ разгона, производительности и эффективности – THG.RU

Тактовая частота против числа ядер у Core i7-980X

Несмотря на впечатляющую производительность и очень высокую эффективность, многие пользователи были разочарованы тем, что Intel не реализовала более агрессивную технологию Turbo Boost. Напомним, что эта технология увеличивает тактовые частоты одного, двух или всех ядер, когда требуется максимальная производительность, но при условии, что процессор остаётся работать в пределах теплового порога. Мы решили более внимательно изучить производительность процессора Core i7-980X, чтобы определить самые эффективные значения частот.

Нажмите на картинку для увеличения.

Идеальный процессор должен не только обеспечивать высокую многоядерную производительность. Новый шестиядерный Core i7-980X, также известный как Gulftown, действительно обеспечивает великолепную производительность в приложениях, которые могут выиграть от наличия шести ядер или до 12 логических потоков благодаря функции Hyper-Threading. Однако это не самый быстрый процессор Intel по тактовым частотам: Turbo Boost позволяет этому 3,33-ГГц процессору увеличивать частоту до 3,60 ГГц при нагрузке на одно ядро. Но Core i5-66x по цене $196 (от 6300 руб. в России) работает на таких же тактовых частотах и даёт схожую производительность при однопоточной нагрузке. Core i5-670 даже быстрее, максимальная частота составляет 3,73 ГГц, и этот процессор технически может обогнать флагмана Intel за $1000 при длительном выполнении однопоточных нагрузок.

Нам было интересно выжать больше производительности из шестиядерного процессора. В конце концов, перед нами 32-нм процессор, как и двуядерные модели Clarkdale Core i5, только что упомянутые. А последние обеспечивают вполне приличный потенциал разгона. Пусть даже сейчас мы имеем дело с шестью ядрами, но всё равно должен быть способ разогнать Gulftown до такой степени, чтобы он обошёл всех других конкурентов Intel, и при этом не потреблял бы безумное количество энергии.

Платформа: Intel DX58SO

Нажмите на картинку для увеличения.

Сначала мы взяли материнскую плату MSI X58 Pro-E, но затем её пришлось заменить, поскольку она сгорела по каким-то причинам. Мы заменили её материнской платой Intel DX58SO, у которой версия BIOS Intel 5000 поддерживает шестиядерные процессоры Gulftown, а также все режимы функции Turbo Boost.

Разгон через увеличение множителя

Самым простым способом разгона можно считать увеличение множителя, который система использует для вычисления частоты CPU в качестве производного множителя и базовой частоты. В случае процессоров Intel Socket LGA 1366 базовая частота всегда составляет 133 МГц. Умножение этой частоты на определённый множитель и даёт нам частоту CPU. Приведём простой пример: 133 МГц и множитель 22 приведут к эффективной частоте CPU 2933 МГц или 2,93 ГГц. Современные системы используют меняющийся множитель, чтобы уменьшать тактовую частоту для снижения энергопотребления при малых нагрузках (технологии AMD Cool’n’Quiet или Intel Enhanced SpeedStep). А технология Turbo Boost от Intel, напротив, увеличивает множитель под нагрузкой, чтобы дать высокую пиковую производительность.

К сожалению, с увеличением множителя не всё так просто: производители процессоров ограничивают максимальный множитель, чтобы гарантировать, что процессор не будет работать быстрее штатных тактовых частот. Поэтому для увеличения частоты CPU приходится повышать базовую тактовую частоту. Однако при этом повышается риск нестабильной работы системы, поскольку все связанные компоненты, такие как чипсет или оперативная память, тоже разгоняются. Вполне понятно, что разгон путём повышения множителя является самым оптимальным подходом.

Если вы готовы потратить большую сумму, то можно взять эксклюзивную модель процессора, такую как AMD Black Edition или Intel Extreme Edition. Вряд ли имеет смысл лишний раз упоминать, что процессоры AMD сегодня стоят вполне доступно, а модели линейки Intel Extreme Edition продаются по цене около $1000. Подобный процессор (новый Core i7-980X тоже относится к линейке Extreme Edition, то есть множитель разблокирован) тоже можно разогнать, но при этом необходимо обращать внимание на работу новых функций, таких как Intel Turbo Boost.

Разгон с активной технологией Turbo Boost

Нажмите на картинку для увеличения.

Технология Turbo Boost осложняет разгон, поскольку данная функция может увеличивать тактовую частоту процессора на один или несколько множителей при повышении нагрузки. Что ещё сильнее всё усложняет, Turbo Boost по-разному реагирует на одно- и многопоточную нагрузку.

Процессоры Core i5 и i7 для Socket LGA 1156 могут увеличивать частоту одного ядра вплоть до пяти множителей, двух ядер – до четырёх множителей, а трёх или четырёх ядер – на один или два множителя. Впрочем, конкретные параметры зависят от модели процессора.

В случае Core i7-980X технология Turbo Boost ограничена увеличением на два множителя при нагрузке на одно ядро или на один множитель при нагрузке на два или больше ядер. Поскольку у моделей CPU для массового рынка технология Turbo Boost реализована более агрессивно, мы были несколько разочарованы. К счастью, вы можете модифицировать настройки Turbo Boost в BIOS, если вы используете high-end материнскую плату, поддерживающую такую возможность (см. скриншот выше).

Хотя вполне возможно определить множитель для 1-6 активных ядер по отдельности, мы решили оставаться в пределах штатных настроек Intel, просто увеличивая все множители на единицу на каждом этапе разгона. Вы обнаружите отдельные настройки в таблице разгона чуть ниже.

Проблемы с настройками, напряжением и энергопотреблением

Есть несколько настроек, на которые следует обращать внимание при разгоне. В зависимости от модели вашей материнской платы и BIOS, их название может меняться. Следующие настройки получены из BIOS материнской платы Intel DX58SO, которую мы использовали в данной статье.

TDC Override: Thermal Design Current Override
Позволяет процессору работать с более высоким током при разгоне.

TDP Override: Thermal Design Power Override
Вы наверняка помните, что процессор Core i7-980X имеет тепловой пакет 130 Вт. Процессор может выйти за пределы этого теплового пакета после разгона, особенно если вы планируете ещё и повышать напряжение.

Static CPU Voltage Override
Вы можете прикладывать к CPU фиксированное значение напряжения. Такой подход может быть предпочтительнее для достижения максимальный тактовых частот, поскольку снижение и подъём напряжения (из-за работы SpeedStep) обычно не улучшают стабильность системы.

Dynamic CPU Voltage Offset
Здесь вы можете указать увеличение напряжения, которое добавляется ко всем штатным настройкам. Именно этот параметр мы использовали, чтобы увеличить напряжение CPU для двух наших самых высоких режимов разгона.

Энергопотребление

Наконец, необходимо обезопасить себя, чтобы не выставить настройки разгона, которые приведут к существенному увеличению напряжения. С одной стороны, мы и так получим серьёзную вычислительную мощность. С другой стороны, слишком сильное повышение напряжения может намного более серьёзно увеличить энергопотребление системы, чем увеличение тактовой частоты. Позвольте привести простой пример: мы обнаружили, что Core i7-980X стабильно работает на тактовой частоте 4,13 ГГц (4,26/4,4 ГГц в режиме Turbo Boost) при увеличении напряжения процессора на +0,075 В. При данной настройке мы получили пиковое энергопотребление системы 322 Вт. Те же самые настройки при увеличении напряжения на +0,25 В привели к энергопотреблению системы под нагрузкой выше 400 Вт. Это весьма существенно, учитывая, что в режиме бездействия система потребляла впечатляюще мало энергии – около 85 Вт.

Разгон без подъёма напряжения

Множитель x28, 3,73 ГГц (Turbo Boost x29, x30 на 3,86, 4,00 ГГц)

Система со множителем 28 со штатной частотой 3,73 ГГц прекрасно работала на штатном напряжении. Вы даже можете немного уменьшить Vcore, но мы решили этого не делать. Вряд ли большинство покупателей процессора за $999 будут оптимизировать CPU под эффективность энергопотребления. Вам не потребуется увеличивать напряжение CPU для работы на 3,73 ГГц, при этом данная настройка почти такая же эффективная, как и следующая.

Множитель x29, 3,86 ГГц (Turbo Boost x30, x31 на 4,00, 4,13 ГГц)

Данная настройка по-прежнему работала надёжно без подъёма напряжения. Однако, попробовав каждую настройку в работе на протяжении нескольких часов, мы бы порекомендовали прикладывать чуть более высокое напряжение, чтобы просто гарантировать, что разгон не приведёт к сбою из-за недостаточного Vcore. Так что частоту 3,86 ГГц можно назвать границей, после которой нужно увеличивать напряжение для достижения более высоких тактовых частот. Частота 3,86 ГГц (до 4,13 ГГц в максимальном режиме Turbo Boost) соответствует самой высокой эффективности энергопотребления в данном тесте.

Разгон с минимальным подъёмом напряжения

Множитель x30, 4,0 ГГц (Turbo Boost x31, x32 на 4,13, 4,26 ГГц)

На частоте 4,00 ГГц нам пришлось увеличить напряжение процессора, чтобы поддерживать стабильную работу системы. В случае частот 4,13/4,26 ГГц Turbo Boost добавление 30 мВ оказалось достаточным. Однако энергопотребление увеличилось намного сильнее, чем производительность, что привело к снижению эффективности.

Множитель x31, 4,13 ГГц (Turbo Boost x32, x33 на 4,26, 4,4 ГГц)

То же самое происходит и на самой стабильной максимальной частоте при небольшом приросте напряжения. Мы начали с увеличения напряжения на 250 мВ, но смогли снизить его до 73 мВ. Но даже при этом эффективность энергопотребления существенно уменьшилась, поскольку энергопотребление росло намного быстрее, чем производительность.

Тестовая конфигурация

Нажмите на картинку для увеличения.

Тесты и настройки

Результаты тестов

Однопоточные приложения

Многопоточные приложения

Энергопотребление

Эта диаграмма приятно порадовала. Даже при повышенном напряжении новый шестиядерный процессор Gulftown приводит к энергопотреблению системы 85 Вт в режиме бездействия.

Пиковое энергопотребление сильно зависит от тактовых частот, но ещё сильнее от напряжения. Небольшой прирост напряжения на 4,0 ГГц сказывается не так сильно, но более серьёзное увеличение на 4,13 ГГц намного заметнее. Если же вы не будете увеличивать напряжение CPU, то энергопотребление системы масштабируется почти что линейно с тактовой частотой.

Таблица характеристик разгона

Эффективность

На диаграмме приведена общая энергия, затраченная на выполнение всего нашего тестового прогона эффективности, который состоит из последовательного выполнения всех приведённых выше тестов. Как видим, минимальное количество энергии наблюдается, когда процессор работает на номинальной частоте 3,86 ГГц без увеличения напряжения.

Среднее энергопотребление на разогнанной системе может быть и выше, но поскольку система справляется с заданием намного быстрее, то она быстрее переходит в состояние бездействия – а в нём энергопотребление намного ниже.

На диаграмме представлено время выполнения нашего тестового прогона, которое мы используем для расчёта эффективности (производительности на ватт). Как и можно было ожидать, чем выше частота, тем меньше время выполнения.

Нажмите на картинку для увеличения.

На диаграмме энергопотребления наглядно видна разница в производительности. Вы можете отследить, сколько энергии потребляет каждая конфигурация в то или иное время.

Заключение

Новый 32-нм шестиядерный процессор Core i7-980X работает с высокой производительностью, но этого мы и ждали. Однако данный процессор даёт намного большую гибкость, чем предыдущие многоядерные продукты. С одной стороны, он поставляется с активной технологией Intel Turbo Boost, которая позволяет процессору работать на один или два множителя быстрее в зависимости от нагрузки. Тот факт, что процессор относится к линейке Extreme Edition, также позволяет свободно изменять не только множитель процессора, но и максимальную частоту Turbo Boost для всех возможных значений нагруженных ядер.

Используя всю эту гибкость, вы можете получить намного большую вычислительную мощность, например, в однопоточных приложениях, при этом энергопотребление не окажется чрезмерно высоким. Нам показалось весьма интересным, что энергопотребление в режиме бездействия у разогнанной системы остаётся на том же уровне, что и системы на штатных частотах. Это является наглядным свидетельством того, что система управления энергопотреблением процессоров Intel весьма быстро отключает неиспользуемые части CPU.

В наших тестах мы увеличивали множители Turbo Boost, но сохраняли ту же пропорцию, что выбрала Intel: на один множитель при нагрузке на несколько ядер (2-6) и на два множителя при выполнении однопоточной нагрузки.

В итоге мы получили существенное увеличение эффективности (производительности на ватт), пока мы могли увеличивать тактовые частоты без повышения напряжения. В итоге мы смогли получить номинальную частоту 3,86 ГГц, которая превращалась в 4,0/4,13 ГГц при работе Turbo Boost. Все более высокие частоты давали ещё больше производительности, но эффективность (производительность на ватт) начинала уменьшаться. Впрочем, весьма интересно, что эффективность на номинальной частоте 4,13 ГГц (4,26/4,4 ГГц) оказалась всё равно выше, чем на штатной частоте 3,33 ГГц Intel.

Неплохо было бы увидеть в ближайшие месяцы версии этого шестиядерного “монстра” для массового рынка.