Разгон Core i7 2600K: производительность соответствует эффективности – THG.RU

Введение

Помните, как в старые добрые времена оверклокинг был уделом продвинутых пользователей? Прежде всего, надо было найти подходящий процессор типа Intel Celeron “Mendocino”, AMD Duron Spitfire или Pentium D 805. Каждый из них можно разогнать до скорости на 50% выше, чем указано в спецификациях, но для этого требовалась материнская плата с широкими возможностями, память, готовая к разгону, и немного удачи в поисках оптимальных параметров, а также необходимое сопровождение в виде череды ошибок и повышенного внимания. Не избежать и убитого оборудования – это та цена, которую придётся заплатить за “близость к Солнцу”. И все-таки весь процесс разгона – это огромное удовольствие.

Суть подхода к разгону не изменилась, но теперь в продаже есть специальные материнские платы, сконструированные для разгона, и высокоскоростные модули памяти, которые позволяют справиться с узкими местами при разгоне для достижения максимальной скорости процессора.

К сожалению, недавно Intel интегрировал генератор тактовой частоты на своей самой новой платформе в чипсет – это означает, что P67 Express (Cougar Point) больше не удастся разгонять простым увеличением частоты. Так как это повлияет и на параметры PCI Express, которые обычно не работают при слишком большом разгоне. Таким образом, каждый энтузиаст разгона на платформе LGA 1155 должен переходить на процессоры К-серии Core i5/i7. Более высокая стоимость по сравнению с обычными процессорами вполне оправдана, позднее мы поймем, почему.

Компании AMD и Intel предлагают свои процессоры Black Edition и серию К, соответственно, подчеркивая, что ничего принципиально нового в них нет. Они специально созданы для разгона и позволяют пользователям непосредственно настраивать множитель частоты. Таким образом, вы можете достичь более высокой тактовой частоты без необходимости повышения частоты всех компонентов платформы.

В самом последнем поколении процессоров Intel, под кодовым именем Sandy Bridge, изготовленном по технологическому процессу 32 нм, эти ориентированные на разгон процессоры оказываются в сегменте для общего пользования, благодаря технологии Turbo Boost 2.0 и системе управления энергопотреблением, которая контролирует потребляемую мощность и температуру. Sandy Bridge контролирует большинство параметров, которые раньше зависели от опыта и удачи и прежде играли роль для достижении высоких уровней тактовой частоты, а также и риск, который раньше всегда сопутствовал разгону. Это означает, что с Sandy Bridge даже новички могут безбоязненно заниматься разгоном, а платформа сделает всё остальное.

В этой статье мы разгоняем процессор Core i7-2600K, используя кулер Intel. Также будет проанализирована производительность и эффективность использования мощности, которые активно растут при росте тактовой частоты.

Intel Core i7-2600K для оверклокеров

Рекомендуем прочесть наш подробный обзор о семействе процессоров Sandy Bridge, если вы ещё не знакомы с деталями. Sandy Bridge – это кодовое имя семейства продуктов, которое покрывает все сегменты рынка, включая мобильные ПК, настольные ПК. Чуть позднее к ним присоединятся и серверы. Двух и четырёхъядерные модели сегодня доступны, но не за горами тот день, когда появятся шести и восьмиядерные процессоры.

Основное преимущество новых процессоров Core i7, i5, i3 – это больше производительности при той же частоте, минимальное потребление мощности в состоянии покоя, общий кэш третьего уровня (теперь он называется кэш последнего уровня) и кольцевая шина, используемая для связи ядер, графического ядра, кэша и системного агента (который раньше располагался вне ядра), содержащего контроллер памяти DDR3. Среди основных инноваций Intel особенно выделяет “холодное” функционирование, что означает рост соотношения производительность/энергопотребление в большей степени, чем линейная зависимость, а порой даже рост производительности при снижении энергопотребления.

Почему это так важно? Поддержка существующего уровня энергопотребления или даже его экономия при большей производительности очень сильно влияет на способность системы к масштабированию. Это даёт хорошие возможности и для разгона процессора, поскольку прирост тактовой частоты оказывает более значительный эффект. Теперь поговорим о функции Turbo Boost. Она позволяет повысить тактовую частоту процессоров К-серии Core i7/i5 на четыре ступени по скорости (каждая по 100 МГц), пока тепловыделение не превысит предельно допустимое значение. Однако, когда вы стремитесь к стабильному и мощному разгону, лучше всего отключить Turbo Boost вообще (даже инженеры тестовой лаборатории Intel делают это). Вы же не хотите, чтобы процессор вышел на предел своих возможностей, а затем старался его превзойти?

Core i7-2600K поставляется с кэшем третьего уровня на 8 Мбайт. Он работает на частоте 3.4 ГГц и может быть разогнан до 3.8 ГГц. Стоимость в $317 (в партиях от 1000 штук) не маленькая, но вполне приемлема для энтузиастов, если сравнить её со стоимостью процессоров Intel Extreme Edition, которая составляет около $1000. Более дешёвая альтернатива – Core i5-2500K, который работает на частотах 3.3/3.7 ГГц, но обладает кэшем третьего уровня всего 6 Мбайт.

Turbo Boost 2.0 и управление разгоном процессора

В процессорах Intel Core i7-2600K и Core i5-2500K можно изменять множитель тактовой частоты, скорости работы памяти DDR3 до 2133 MT/s и отключать ограничения по мощности/току. Материнские платы на базе P67 обладают широкими возможностями разгона, BIOS (или UEFI) предоставляют возможности для изменения не только параметров процессора. Это важно, поскольку в других чипах на базе Sandy Bridge всё заблокировано. Прелесть функции Turbo Boost и так называемой функции Intel PCU (элемент управления мощностью) состоит в том, что эти функции можно использовать на основной частоте и при разгоне.

Это означает, что встроенные функции оптимизации в процессоре также будут ускорять систему, даже когда она уже разогнана. Turbo Boost сможет увеличить множитель на четыре, пока это будет допускать термопакет. Итак – основная частота 4 ГГц плюс четыре к множителю (+400 МГц)? Это не проблема, если вы укладываетесь в пределы энергопотребления и подводится достаточно мощности, чтобы поддерживать стабильную работу. Это более безопасный и простой способ разгона, поскольку вы ориентируетесь на меньшую частоту и позволяете платформе управлять ростом частоты на основе имеющихся возможностей.

Кроме этого, в процессорах К-серии вы можете менять множитель в Turbo Boost для изменения тактовой частоты, а также пределы потребляемой мощности. По умолчанию значения множителя таковы: плюс один для четырёх действующих ядер, плюс два для трёх ядер, плюс три для двух ядер и плюс четыре – для одного ядра. По желанию эти величины тоже можно подстраивать, но не забывайте о том, что существенное увеличение тактовой частоты может привести к проблемам с регулировкой напряжения.

Блок управления потребляемой мощностью предохраняет систему от перегрева и выхода из строя при разгоне, пока вы работаете в разумных пределах, а кулер процессора справляется с рассеиванием выделяемого тепла. Чтобы перехитрить блок управления потребляемой мощностью, достаточно просто установить ограничение выше пределов разумного или возможностей кулера вашего процессора. Но стоит учесть, что в такой ситуации система, скорее всего, выйдет из строя известным способом.

Однако для Turbo Boost в процессорах К-серии можно выбрать достаточную гранулярность, а система управление мощностью позволяет спокойно повышать производительность процессора в допустимых пределах. Вы сами выбираете способ работы, а архитектура Intel будет служить автопилотом. Давайте посмотрим, как всё это работает с точки зрения производительности и эффективности.

Установка параметров разгона

Мы решили постепенно увеличивать множитель частоты, установленный по умолчанию, начиная с 34х и при этом оставаться в пределах, установленных для Turbo Boost значений. Это означает, что Core i7-2600K ускоряется на 4х100 МГц, пока не превышена максимальная потребляемая мощность. Таким образом, мы идем от 34+4 до 46+4.

Мы изменили предел по энергопотреблению до 300 Ватт, поскольку мы хотим проверить возможности кулера Intel. Кулер, который приходит в комплекте с процессорами К-серии, достаточно хорош и наверняка будет использоваться большинством покупателей процессоров К-серии.

Однако даже наши ограничения по потребляемой мощности, в сочетании с кулером, не могут защитить систему от выхода из строя при высокой тактовой частоте. Это происходит потому, что кулер неизбежно достигнет предела своих возможностей, а блок управления мощностью не контролирует частоту процессора в нашем случае. Кулер для процессоров К-серии адекватно работает для разумного разгона. Крутым оверклокерам может потребоваться более мощная система охлаждения.

Вот напряжения, которые мы выбрали:

Для тестирования мы использовали материнскую плату Gigabyte P67A-UD5 и оставили установки напряжения в автоматическом режиме для всех частот, за исключением 4,4, 4,5 и 4,6 ГГц.

Это были самые быстрые и надежные параметры для Core i7-2600K. Множитель частоты 45х с возможностью увеличения частоты ещё на 4х в режиме Turbo Boost для одного ядра. Стоит отметить, что показания напряжения недостаточно точны.

Все процессоры Sandy Bridge переключаются на 16х (1600 МГц) в состоянии покоя.

И ещё одно замечание: процессор Core i7-2600K всегда может поддерживать множитель частоты на один больше, чем установлено по умолчанию, это означает, что вы будете видеть множитель увеличенный на три по частоте (вместо четырёх) во всех тестах.

Тестовая конфигурация и параметры тестирования

Материнская плата Gigabyte P67A-UD5

Набор оперативной памяти G.Skill F3-17066CL9D-8GBXLD

Результаты тестов

Аудио/видео

Если вы поменяете тактовую частоту, то сразу увидите результат в iTunes 9.

Аналогичный результат наблюдается и с кодировщиком Lame MP3. Та же самая нагрузка – кодировка саундтрека фильма “Терминатор 2” с CD в формат МР3 на скорости 160 кбит/с, ускорение возможно с 1:26 до 1:07. Не забывайте о том, что это приложение не использует преимущества нескольких ядер.

Нам удалось съэкономить четверть времени обработки при конвертации видео MPEG-2 в формат Н.264 путем разгона Core i7-2600K от 3,4 до 4,5 ГГц. В таблице показана частота на 100 МГц больше. Например, 3,5 ГГц вместо 3,4 ГГц. Так происходит потому, что Turbo Boost может поддерживать частоту на 100 МГц больше, чем тактовая частота в тестовой системе.

MainConcept демонстрирует такой же значительный прирост производительности.

Офис, графика, рендеринг

Создание PDF с использованием Adobe Acrobat 9 Professional также существенно ускоряется.

Повышение производительности при работе Photoshop и 3ds Max не так заметно, как в предыдущих тестах.

Архивирование

WinRAR не слишком много выгадывает от разгона.

WinZip не оптимизирован для многопоточности, поэтому выигрывает от каждого добавленного мегагерца.

Энергопотребление в состоянии покоя и при максимальной производительности

Результаты просто удивительные! Независимо от того, какую тактовую частоту работы процессора мы выбираем, система потребляет практически одну и ту же мощность при простое. 66 Вт по сравнению с 70 Вт при максимальном разгоне вряд ли можно считать заметным отклонением. Это особенно интересно, поскольку даже небольшое увеличение напряжения на трех самых быстрых конфигурациях не приводило к значительному влиянию на энергопотребление при простое.

Пиковое энергопотребление увеличивается более значительно, что совсем не удивительно. Здесь мы видим более значительный рост при трёх самых быстрых частотах, то есть там, где мы вручную увеличиваем напряжение процессора. Вопрос в том, насколько производительность увеличивается по сравнению с увеличением энергопотребления? Именно это и определяет энергоэффективность.

Эффективность

Использование одного ядра

Вся мощность, которая используется для выполнения однопотоковой нагрузки, зависит от энергопотребления и времени теста. Различия не значительны, но мы обнаружили, что более разогнанный процессор работает лучше, чем менее разогнанный. Такое впечатление, что прирост производительности более значителен, чем возросшая потребляемая мощность.

Многопоточные вычисления

Время работы в многопоточных приложениях заметно снижается при увеличении тактовой частоты.

В то же время энергопотребление возрастает с ростом тактовой частоты.

Практически невозможно определить ту частоту, которая даёт преимущества в энергопотреблении при выполнении многопоточной нагрузки. Различия слишком незначительны.

Комбинированная эффективность: один/много потоков

И в этом случае энергопотребление меняется не сильно. Также, при работе Core i7-2600K на частоте 3,5 ГГц или 4,6 ГГц эффективность меняется незначительно. Давайте посмотрим на общую ситуацию с эффективностью.

Общая эффективность энергопотребления при разгоне

Диаграмма эффективности показывает энергопотребление в любой момент времени при нагрузке, которая состоит из всех приложений, указанных в списке тестовой конфигурации. Видно, что в некоторых случаях тест заканчивается раньше.

Этот график отражает эффективность для каждого значения тактовой частоты, которые мы использовали. Общая эффективность несколько снижается, по мере роста тактовой частоты, но начинает расти после 4 ГГц. Не забывайте, что мы пользуемся искажённой шкалой, чтобы рассмотреть различия детально. Если изобразить график в правильном масштабе, то получится следующее:

Это впечатляет. Значение эффективности представляет собой отношение производительности к энергопотреблению в ватт-часах. Очевидно, что архитектура Sandy Bridge в процессоре Core i7-2600K практически одинаково эффективна на различных частотах. Это означает, что производительность масштабируется особенно хорошо, когда вы увеличиваете тактовую частоту процессора. Результаты начинают ухудшаться только после того, как мы начинаем увеличивать напряжение для получения более высоких частот.

Данные в более привычной форме.

Вывод: разгон становится эффективным

В этой статье мы не ставили задачу достичь самой высокой частоты процессора на базе Sandy Bridge. Для этого нам потребовалось бы более мощная система охлаждения, более высокие напряжения и … пришлось бы забыть о нашем исследовании общей эффективности. Пока что, существующие BIOSы поддерживают максимальную частоту 5700 МГц с множителем 57х и даже чуть больше, если увеличить BCLK. Сейчас это предел, но инженеры Intel рассказали нам, что планируют поднять эту границу ещё выше.

В реальности любой пользователь может достичь частоты от 4,5 до 5 ГГц с воздушным охлаждением на всех процессорах Core K-серии на базе архитектуры Sandy Bridge и технологии 32 нм.

Вот три главных вывода, которые мы можем сделать из этой статьи.

• Процессоры Sandy Bridge хорошо разгоняются.

Естественно не стоило писать эту статью, чтобы понять, что Sandy Bridge разгоняется хорошо, во всяком случае, пока мы говорим о процессорах К-серии Intel Core i5/i7. Разгон до 4 ГГц идёт легко, даже без подъёма напряжения, а процессоры в наших тестах разгонялись до 5 ГГц на стандартном кулере Intel.

• При разгоне мы больше не жертвуем эффективностью ради производительности.

Все предыдущие поколения процессоров имели повышенное энергопотребления, которое было всегда более заметным, чем рост производительности (особенно при более высоких и трудно достижимых частотах), а Sandy Bridge – это первая процессорная архитектура, где тактовая частота и энергопотребление растут практически в линейной зависимости.

По сути дела это означает, что ваши попытки разгона не очень влияют на энергопотребление компьютера. Если вы разгоняете процессор, он требует больше мощности, но при этом и работает производительнее, что съэкономит время. Это достигается с помощью достаточно низкого энергопотребления в состоянии покоя и высокой производительности на такт частоты.

• Разгон – это теперь просто.

Сегодня парадигма меняется: производительность определяется не только тактовой частотой, но и энергопотреблением процессора. После того, как вы поймете, что ограничивать энергопотребление – верный способ удержать процессоры К-серии Core i5/i7 в рамках теплового пакета, вы поймете и то, что разгон с помощью блока управления энергопотреблением очень эффективен, словно вы добавляете ещё одну систему безопасности в вашу систему. При условии, что кулер вашего процессора сможет отвести выделяемое тепло, вы можете увеличивать тактовую частоту и в результате получите очень надёжную платформу, которая автоматически снижает частоту, если достигнут предел по тепловыделению.

Следующим шагом в развитии архитектуры Intel будет перевод Sandy Bridge на 22 нм. Эта архитектура пока имеет кодовое название Ivy Bridge. В ней не должно быть фундаментальных изменений, но всех интересует – продолжит ли Intel улучшать эффективность и энергопотребление. За Ivy Bridge последует архитектура Haswell 22 нм. Изменится ли тактовая частота, поскольку это может иметь смысл с точки зрения эффективности? Как вы думаете?