Разгон 45-нм Yorkfield с водяным охлаждением: 5 ГГц? – THG.RU

45 нм: мечта оверклокера?

45-нм линейка Intel Penryn подняла немалый шум, но до сих пор так и не проникла на рабочие столы большинства пользователей, потому что компания выпустила единственную дорогую модель Extreme QX9650. Энтузиасты же находятся в ожидании грядущих недорогих версий, которые обеспечат наилучшее соотношение цена/качество, а немногие специалисты в области экстремального охлаждения уже разогнали 45-нм процессоры выше 6 ГГц.

Как мы уже говорили в статье, посвящённой выходу Penryn, основные улучшения по сравнению с предыдущими моделями Core 2 заключаются в уменьшении площади чипа, что приводит к более высокому выходу годных кристаллов, а также в использовании нового диэлектрика, снижающего токи утечки. Комбинация подобных производственных функций рано или поздно приведёт к снижению цен и уменьшению энергопотребления и вывода тепла. Кроме того, каждый раз, когда мы сталкиваемся с переходом на новый тонкий техпроцесс, мы предполагаем увеличение тактовых частот, что скоро и произойдёт. Как показала практика, четырёхядерные процессоры Yorkfield могут работать на частоте 4 ГГц с обычным воздушным охлаждением.

Меньшее тепловыделение помогает как нельзя кстати, когда требуется достичь сумасшедших тактовых частот, но усилия Intel направлены в сторону снижения площади кристалла и эксплуатационных расходов, одновременно с повышением срока жизни компонентов. Цели, конечно, весьма достойные, но нам было интересно узнать, какую частоту мы можем достичь на основе обычных комплектующих, доступных среднему энтузиасту.

Требуется ли большее охлаждение?

Хотя новые процессоры работают относительно “холодно” на обычной комбинации из радиатора и вентилятора, экстремальное охлаждение всегда было необходимым условием для получения высоких тактовых частот. Серьёзный разгон требует относительно серьёзного прироста тактовых частот, а чтобы сигнал был более сильным, требуется увеличивать и напряжение, что может погасить все последствия повышения эффективности нового дизайна чипа. Высокое напряжение приводит к нагреву, что может вызывать потерю стабильности, а дальнейшее увеличение, чтобы преодолеть нестабильную работу, может привести к ещё более сильному тепловыделению, пока компонент не достигнет критической точки. Единственным способом преодолеть замкнутый цикл подъёма напряжения заключается в улучшении системы охлаждения.

Экстремальные оверклокеры зачастую прибегают к необычным системам охлаждения, в том числе, на сухом льду и на жидком азоте, но ни та, ни другая для повседневной работы неприемлемы. Следующими по эффективности системами, одновременно уже подходящими для продолжительной работы, являются системы охлаждения с фазовым переходом. Но они дорогие, сложные, и требуют умений и навыков, недоступных обычному пользователю.

Поэтому большинство энтузиастов прибегает к помощи разнообразных систем водяного охлаждения. Мы получили неплохие результаты от головки охлаждения Swiftech Apogee GT, насоса MCP-655b и теплообменника на трёх 120-мм вентиляторах, которые смонтированы на одном из наших тестовых стендов.

Разгон Yorkfield

Большинство пользователей всё равно не могут позволить себе доступный сегодня QX9650, а более скоростная модель QX9770 появится не раньше следующего месяца. Впрочем, если судить по предыдущему опыту, современные скоростные образцы процессоров являются хорошим индикатором возможностей разгона последующих CPU для массового рынка.

В наших тестах разгона участвовал образец Core 2 Extreme QX9770 EU80569X088NL, единственное его отличие от образца, который у нас был раньше для первых тестов Penryn, заключается в маркировке на упаковке LGA, где теперь указано “ID6” вместо “ID2”. (Если вы думаете, что “чёрная” маркировка на распределителе тепла является продуктом Photoshop, помните, что сканеры отображают отражающие поверхности как чёрные, и маркировка в данном случае нанесена стандартной гравировкой).

Четырёхъядерные процессоры Yorkfield находятся на рынке относительно недолго, поэтому мы всё ещё собираем данные, чтобы определить “хорошее” максимальное напряжение для разгона, которое не будет существенно снижать срок службы процессора. По нашему мнению, 1,450 В является хорошим пределом, однако при этом стабильная работа достигается только на, максимум, 4,20 ГГц. Не очень значительное улучшение по сравнению с 4,00 ГГц, которые процессор способен обеспечить при воздушном охлаждении и напряжении 1,400 В.

Мы заметили ещё, что QX9770 не смог стабильно работать на 500-МГц FSB, независимо от выбора множителя. Как и у процессоров Core 2, которые мы разгоняли до этого, подобная особенность связана с четырёхъядерным дизайном Yorkfield, поэтому мы должны получить более высокие частоты FSB на двуядерном Wolfdale. Таким образом, частота 4,20 ГГц могла выставляться либо 10x 420 МГц, либо 9x 467 МГц, причём последний режим даёт чуть более высокую скорость FSB. Если бы это не был процессор “Extreme Edition”, то низкий штатный множитель 8x не позволил бы нам получить высокие частоты ядра.

Конечно, мы хотели посмотреть, сможет ли процессор достичь частоты 5,0 ГГц, но повышение напряжения ядра выше 1,500 В приводит к слишком сильному тепловыделению. Даже небольшой прирост напряжения давал существенный рост температуры, которую мы не могли достаточно эффективно сбивать системой охлаждения. Мы смогли протестировать процессор на 4,30 ГГц при напряжении 1,4875 В, но разница в 100 МГц не стоит риска перегреть процессор, как это может случиться при 1,450 В.

Конкуренты: разогнанные Conroe и Kentsfield

Наш Core 2 Extreme QX9770 оказался далёк от первых процессоров на архитектуре Core 2, которые смогли превышать 4 ГГц с жидкостным охлаждением. Например, наш Core 2 Duo E6750 на основе Conroe проработал на 4,2 ГГц несколько месяцев.

E6750 стал также и первым процессором, попавшим в нашу лабораторию, который смог продолжительно работать на частотах FSB выше 500 МГц (FSB2000), вплоть до 520 МГц FSB со штатным множителем 8x и даже чуть выше 540 МГц FSB с меньшим множителем. Для сравнения, наш четырёхъядерный QX6850 едва смог преодолеть порог частоты 4,0 ГГц, причём он требовал намного меньших частот FSB.

Четырёхъядерный процессор Kentsfield использует два двуядерных кристалла Conroe, а процессоры Core 2 Extreme QX6850 и Core 2 Duo E6750 построены на одинаковом степпинге G0. Поэтому они разгонялись при одинаковых напряжениях ядра 1,60 В, при этом они никогда особо сильно не нагревались. Честно говоря, мы считали подобный уровень напряжения избыточным, но Dell стала продавать разогнанные системы со схожими параметрами с гарантией, поэтому мы успокоились.

Материнская плата: Gigabyte GA-P35T-DQ6

Intel рекомендует для грядущего процессора QX9770 с 400-МГц FSB (FSB1600) чипсет X48, но его можно назвать ответвлением текущего X38. Некоторые производители обещают, что их платы на X38 будут совместимы с FSB1600. По нашему опыту, обычный чипсет P35 даёт чуть больший потенциал разгона и может работать с чуть меньшими задержками памяти DDR3. По этой причине мы взяли материнскую плату Gigabyte GA-P35T-DQ6, которая неплохо показывала себя при разгоне.

Beta-версия BIOS F5c совместима с 45-нм процессорами Yorkfield и даже содержит режим автоматического определения и настройки QX9770 с FSB-1600.

Память: Super Talent DDR3-1600

Многие любят память Super Talent DDR3-1600 за возможность работы на высоких частотах с низкими задержками. Последнее достаточно важно, чтобы получить хорошую производительность при “штатных” режимах FSB. Учитывая, что тесты (кроме некоторых синтетических тестов памяти) не выигрывают от множителей памяти выше 1,5 относительно FSB (по крайней мере, когда память находится в двухканальном режиме), мы использовали соотношение FSB:DRAM 2:3 для всех частот и фокусировались на снижении задержек, чтобы улучшить производительность.

Мы начали с DDR3-1000 на CAS 4 для Core 2 Duo E6750 и Core 2 Extreme QX6850 FSB1333.

То же самое соотношение с Core 2 Extreme QX9770 дало частоту 1200 МГц DDR, что потребовало немного ослабить задержки. Мы выбрали CAS 5.

QX6850 не терпит высоких частот FSB, поэтому разгон до 4,02 ГГц дал нам такую же частоту памяти 1206 МГц DDR. Мы вновь использовали CAS 5.

Когда мы разогнали процессор до предела, QX9770 стал работать на более высокой частоте FSB 467 МГц. Частота памяти увеличилась до 1 401 МГц DDR, поэтому для сохранения стабильности мы увеличили задержки до CAS 6.

Самая высокая частота памяти получилось при самой высокой частоте FSB, поэтому 520-МГц FSB E6750 привела к частоте памяти 1 560 МГц DDR. Модули Super Talent DDR3-1600 продолжили стабильную работу при CAS 6.

Тестовая конфигурация

Видеокарта 8800 GTX продолжает относиться к high-end уровню nVidia, по крайней мере, пока не выйдет следующее поколение high-end моделей. Наш образец был предоставлен Foxconn.

Мы перевели многие тестовые системы на более ёмкие жёсткие диски для массового рынка, но в данном случае мы использовали 150-Гбайт Western Digital Raptor, обеспечивающий высокую производительность.

Результаты тестов

Мы хотели сравнить разогнанный Core 2 Extreme QX9770 с лучшими предшествующими моделями. “Правильным” двуядерным процессором для нашей задачи был бы Core 2 Duo E6850, но наш образец E6750 показал способности разгона ничуть не хуже high-end модели. Поэтому штатная частота E6750 в данном случае значит мало. Но мы тоже добавили её для полноты графиков.

3D-игры

Минимальные различия в Call of Duty 2 показывают, что геймерам лучше не брать процессор “Extreme”, а потратить деньги на другое “железо”.

F.E.A.R. хорошо отреагировала на новую технологию ядра Yorkfield, пусть даже эта игра не может нагрузить все четыре ядра на QX6850 или QX9770. На максимальной частоте QX9770 обходит E6750 больше, чем можно было предположить из разницы по частотам.

Quake 4 получает чуть больший прирост от новой технологии ядра, хотя производительность всё же лучше масштабируется от частоты, чем от числа ядер.

Приложения

В 3D Studio Max 8.0 видно, как QX9770 обходит QX6850 примерно на уровень тактовых частот, а обе четырёхъядерные модели оказываются ощутимо производительнее двуядерного E6750 на любых частотах.

Аудио

Кодирование Lame MP3 лучше зависит от тактовых частот, поскольку все процессоры поддерживают одни и те же базовые технологии.

Производительность кодирования Ogg тоже лучше масштабируется в зависимости от тактовых частот, поэтому чуть более скоростной Core 2 Extreme QX9770 даёт небольшое преимущество.

Видео

DivX “по душе” новое ядро QX9770, на базовой частоте 3,20 ГГц оно даёт почти такую же хорошую производительность, как после максимального разгона QX6850 до 4,02 ГГц. Недорогой Core 2 Duo E6750 тоже обеспечил производительность более высокую, чем мы ожидали.

XviD, похоже, не умеет нагружать все четыре ядра QX9770 и QX6850, но на повышение тактовых частот QX9770 реагирует адекватно. Если вам важна производительность в XviD, то, возможно, стоит подождать двуядерных версий Wolfdale процессора QX9770 на основе технологии Penryn.

Синтетические тесты

В системном тесте PC Mark новый высокоскоростной Core 2 Extreme QX9770 показал слишком малый отрыв. Оптимизирован ли этот тест для четырёх ядер?

Тест CPU PC Mark 2005 доказывает, что тест использует все четыре ядра, пусть и недостаточно “хорошо” их нагружает.

Тест памяти PC Mark демонстрирует рост пропускной способности четырёхъядерного процессора, а QX6850 обходит Core 2 Duo E6750 на штатных тактовых частотах. После разгона четырёхъядерный QX9770 смог приблизиться к скорости памяти E6750 с более высокой частотой FSB.

Арифметические тесты CPU SiSoft Sandra получают преимущество от каждого дополнительного ядра, и даже QX9770 выходит вперёд из-за комбинации новых технологий ядер и тактовой частоты.

В мультимедийном тесте Sandra оба четырёхъядерных процессора дают близкую производительность и обгоняют E6750. Чуть более высокая скорость QX9770 по сравнению с QX6850 связана с разницей в тактовых частотах.

Тест пропускной способности памяти Sandra отдаёт предпочтение разогнанному Core 2 Duo E6750 благодаря более высокой частоте FSB, поскольку делитель памяти такой же, как у обоих четырёхъядерных конкурентов. Точно так же, более высокая тактовая частота процессора и FSB позволила Core 2 Extreme QX9770 обойти QX6850.

Заключение по производительности

Поскольку мы фокусировали наше внимание на преимуществах процессора Yorkfield по разгону по сравнению с предыдущим поколением Kentsfield, мы взяли за основу базовую тактовую частоту Core 2 Extreme QX6850. Начнём с игровых тестов.

Большинство игр не могут использовать преимущество четырёх ядер, но, как мы обнаружили, две игры немного выигрывают от новой 45-нм технологии. Если мы возьмём среднюю производительность во всех трёх игровых тестах, то 6,6% преимущество Core 2 Extreme QX9770 по штатной тактовой частоте даёт всего лишь победу на 6,2% по сравнению с QX6850 на штатной частоте. После разгона QX9770 смог более эффективно выйти вперёд.

В приложениях мы ожидали больший прирост от новых технологий и 45-нм техпроцесса Core 2 Extreme QX9770, особенно после роста тактовой частоты.

До разгона QX9770 обгоняет QX6850 в два раза дальше, чем составляет разница в тактовых частотах. После разгона новый четырёхъядерный процессор Intel демонстрирует схожий отрыв от предшественника. Двуядерный E6750 отстаёт от QX9770 примерно на 30% как на штатных тактовых частотах, так и после разгона.

Синтетические тесты обычно обвиняют в том, что они мало соответствуют реальности, хотя многие покупатели внимательно их изучают. Поскольку такие тесты часто направлены на изучение какой-либо одной характеристики, они позволяют выявить сильные и слабые стороны.

QX9770 демонстрирует довольно серьёзный прирост по сравнению с QX6850 в синтетических тестах, но отрыв оказывается меньше, чем в предыдущих тестах реальных приложений. Процессор E6750 оказывается ещё хуже, поскольку синтетические тесты CPU более чутко реагируют на число ядер.

Ниже представлен средний уровень производительности для всех тестов.

Если вы будете использовать вашу систему для широкого набор задач, то Core 2 Extreme QX9770 окажется примерно на 12% быстрее, чем QX6850 (на штатных тактовых частотах). Такой же прирост мы можем получить намного дешевле, просто разогнав E6750, но процессор QX9770 тоже можно разогнать, после чего он обходит максимальные результаты QX6850 на 11%.

Заключение

Ядро Yorkfield обеспечило заметный прирост производительности, но при разгоне мы обнаружили как сильные, так и слабые стороны. Обещание работы на 4,0 ГГц при воздушном охлаждении не привело к тому, что с водяным охлаждением мы получили заметно более высокие частоты. Увы, но к заявленной отметке 5,0 ГГц мы так и не смогли подобраться.

Процессор Core 2 Extreme QX9770 позволил оценить возможности новых 45-нм четырёхъядерных процессоров, которые появятся в ближайшем будущем. Но, как мы надеемся, должны выйти версии с обновлённым степпингом, которые будут ещё лучше разгоняться. В принципе, аналогичных результатов вы достигнете и с процессором QX9650, который доступен сегодня, но если вы хотите приобрести систему с официальной поддержкой FSB1600, то придётся подождать ещё несколько недель.

Вообще, обязательное требование чипсета X48 кажется нам несколько необоснованным, поскольку ряд материнских плат на X38 и даже некоторые модели на P35 смогли работать с FSB1600 после обновления BIOS. Вообще, спор по поводу выбора X38 или X48 навевает лёгкое чувство дежа-вю, поскольку мы помним такие же дебаты насчёт поддержки FSB800 в чипсете i850 и FSB1066 в i850E. В обеих ситуациях “технологией”, разделяющей две версии одного и того же продукта, являлась валидация. И, опять же, у некоторых старых материнских плат могут возникнуть ограничения, которые не позволяют работать на новой частоте FSB. Некоторые производители уже заявили о поддержке FSB1600 на своих продуктах X38. Посмотрим, как они выполнят свои обещания.