Процессоры и память

Такой разгон нам не нужен. Терзаем AMD Ryzen Threadripper 3970X и материнскую плату MSI Creator TRX40

⇣ Содержание

Компании AMD удалось всколыхнуть рынок высокопроизводительных систем и рабочих станций – семейство Threadripper третьего поколения стало новым «золотым стандартом» в сегменте HEDT. Мы подробно говорили о преимуществах этих процессоров в обзоре 24-ядерного Threadripper 3960X и 32-ядерного 3970X, а также в обзоре исполинского 64-ядерного Threadripper 3990X. Однако один из вопросов, которые интересуют потенциальных пользователей таких процессоров, всё-таки ускользнул от нашего внимания: мы так и не посмотрели на то, что могут получить от новых Threadripper энтузиасты-оверклокеры.

Тем не менее, как оказалось, этот вопрос волнует многих. Поэтому проверке того, можно ли из процессоров, которые и так уже владеют короной производительности, выжать еще хоть что-нибудь, мы решили посвятить отдельный материал.

Благо для этого нашёлся хороший дополнительный повод. В лабораторию 3DNews поступила флагманская материнская плата MSI Creator TRX40, в которой предметом особой гордости компании-производителя служит могучая подсистема питания, готовая к любым испытаниям даже такими прожорливыми процессорами, как Threadripper третьего поколения.

Для экспериментов по разгону мы выбрали 32-ядерную модель Threadripper 3970X стоимостью $1 999. Этот процессор, как и его собратья, имеет показатель TDP на уровне 280 Вт и номинальную частоту 3,7 ГГц. Однако благодаря технологии Precision Boost его частота может автоматически повышаться до 4,5 ГГц в случае невысоких нагрузок. Такие характеристики заставляют думать, что тут всё выкручено на максимум самой AMD, без нас. Но всё же дополнительная проверка не помешает, ведь встречаются же в Сети упоминания о том, что кому-то удалось вывести 16-ядерный Ryzen 9 3950X на рубеж 4,2-4,3 ГГц при сохранении полной стабильности и возможности его повседневной эксплуатации в таком режиме. Может быть, на что-то подобное способен и Threadripper 3970X? Проверим.

#Платформа для экспериментов: обзор материнской платы MSI Creator TRX40

Выбор правильной материнской платы для высокопроизводительной HEDT-платформы – очень ответственный процесс, особенно если иметь в виду её последующий разгон. Такая плата должна иметь качественную подсистему питания и обеспечивать полный спектр современных возможностей. Кроме того, наверняка многим захочется, чтобы она была выполнена в профессиональной, а не геймерской стилистике и выделялась бы, например, надёжностью, а не вычурным внешним видом и не всегда уместной RGB-подсветкой. Некоторые производители материнских плат учли подобные запросы и представили для процессоров Threadripper особые платформы, ориентированные на серьёзную профессиональную аудиторию и высокопроизводительные рабочие станции.

Хорошим примером служит MSI Creator TRX40, которую мы и выбрали для наших экспериментов.

MSI Creator TRX40
Поддерживаемые процессоры AMD Ryzen Threadripper 3-го поколения
Чипсет AMD TRX40
Подсистема памяти 8 × DDR4, до 256 ГБ, до DDR4-4666, четыре канала
Слоты расширения 2 × PCI Express 3.0/4.0 x16 (режим x16);
2 × PCI Express 3.0/4.0 x16 (режим x8)
Интерфейсы накопителей 6 × SATA 6 Гбит/с;
1 × M.2 (PCI-E 4.0/3.0 x4/SATA для устройств формата 2242/2260/2280/22110);
2 × M.2 (PCI-E 4.0/3.0 x4/SATA для устройств формата 2242/2260/2280)
USB-порты 1 × USB 3.2 Gen2×2 Type-C на задней панели;
5 × USB 3.2 Gen2 Type-A на задней панели;
1 × USB 3.2 Gen2 Type-C в виде внутреннего разъёма;
4 × USB 3.2 Gen1 на задней панели;
4 × USB 3.2 Gen1 в виде внутренних разъёмов;
4 × USB 2.0 в виде внутренних разъёмов
Сетевые контроллеры 1 × Intel WGI211AT (Ethernet 1 Гбит/с);
1 × Aquantia AQtion AQC107 (Ethernet 10 Гбит/с);
1 × Intel Dual Band Wireless AX200NGW/CNVi (Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac/ax (2,4/5 ГГц) + Bluetooth 5.0)
Аудиоподсистема 1 × Realtek ALC4050H + кодек Realtek ALC1220-VB
Интерфейсы на задней панели 1 × USB 3.2 Gen2×2 (Type-C);
5 × USB 3.2 Gen2 (Type-A);
4 × USB 3.2 Gen1 (Type-A);
2 × RJ-45;
5 × аудиоразъемы типа мини-джек;
1 × S/P-DIF (оптический, выход);
2 × антенные разъемы;
кнопка Clear CMOS;
кнопка Flash BIOS
Форм-фактор E-ATX (304 × 277 мм)
Цена $699 (рекомендованная)

В дополнение к спецификации приведём также схему расположения компонентов на плате.

У MSI Creator TRX40 имеется несомненный плюс: на ней есть одновременно четыре полноразмерных слота PCIe 4.0 x16, которые независимо ни от чего работают в режимах x16/x8/x16/x8, и три слота M.2, поддерживающие накопители с интерфейсом PCI Express 4.0 x4.

При этом в комплект поставки платы добавлена дочерняя плата MSI Xpander-Aero Gen4, которая позволяет установить в систему ещё четыре M.2-накопителя с интерфейсом PCI Express 4.0 x4, задействовав один из слотов PCIe x16. Таким образом, систему на базе MSI Creator TRX40 можно оборудовать несколькими графическими ускорителями (ускорителями вычислений) или же оснастить очень мощной подсистемой хранения данных.

 

Другое важное достоинство MSI Creator TRX40 состоит в том, что эта плата полностью совместима со всем модельным рядом процессоров Ryzen Threadripper третьего поколения, в чём мы убедились воочию, когда делали обзор 64-ядерного Threadripper 3990X. Про это приходится упоминать отдельно из-за того, что, как выяснилось, многие Socket sTRX4-материнские платы, выпущенные в прошлом году, оказались несовместимыми со старшей моделью Threadripper в полной мере. С MSI Creator TRX40 в этом отношении всё нормально: она тянет как 24- и 32-ядерные, так и 64-ядерные процессоры.

Рассматриваемая плата MSI выполнена в E-ATX-форм-факторе и имеет монохромную расцветку, строгость которой подчёркивается блестящими металлическими планками, усиливающими слоты PCIe и DIMM. Большую часть поверхности платы закрывают радиаторы и кожухи. Система охлаждения чипсета совмещена с теплорассеивающими пластинами, закрывающими NVMe-накопители, и снабжена вентилятором, который традиционно для MSI несколько выдвинут из зоны системы охлаждения первичного графического ускорителя. Кожух, закрывающий заднюю панель платы, совмещён с дополнительным радиатором подсистемы питания и несёт на себе единственную яркую деталь в оформлении платы – акриловую вставку с конфигурируемой RGB-подсветкой.

Наличие в названии слова Creator материнская плата MSI отрабатывает не только дизайном и большим числом слотов. Ещё одна её особенность – наличие сразу трёх сетевых контроллеров. Двух проводных – 10-гигабитного Aquantia AQC107 и привычного гигабитного Intel I211-AT, а также беспроводного Intel AX200, работающего по стандарту Wi-Fi 6 и обеспечивающего пропускную способность до 2,4 Гбит/с. Если гигабитными контроллерами и Wi-Fi 6 сегодня никого уже не удивишь, то применение чипа Aquantia AQC107 – достаточно серьёзный козырь. Даже среди флагманских плат подобная функциональность встречается нечасто.

При знакомстве с платами под Threadripper третьего поколения большое внимание следует уделять тому, как на них устроен конвертер питания. Тепловой пакет HEDT-процессоров AMD установлен в 280 Вт, но при включении функции Precision Boost Override или при ручном разгоне энергопотребление таких процессоров может легко оказаться в полтора-два раза выше. Поэтому плат с недостаточно качественным VRM следует избегать, особенно если в планах есть эксплуатация Threadripper за пределами номинального режима.

На этом этапе никаких претензий к MSI Creator TRX40 у нас не возникло. Конвертер питания на данной плате основывается на новом 16-фазном ШИМ-контроллере Infineon XDPE132G5C, при этом в каждом его канале применён силовой каскад Infineon TDA21472 с предельной мощностью 70 А. Таким образом, на Creator TRX40 оказалась собрана абсолютно полноценная 16-фазная схема питания, способная выдать в общей сложности ток до 1120 А. К этому нужно добавить, что ещё три независимых фазы, управляемых ШИМ-контроллером International Rectifier IR35204, выделено на питание процессорной SoC. И в общей сложности это – наилучший вариант VRM, который встречается сегодня на Socket sTRX4-платах, что позволяет отнести MSI Creator TRX40 к числу флагманов.

Схема питания процессора требует для своей работы подключения двух 8-контактных 12-вольтовых силовых разъёмов. За отвод тепла от её греющихся компонентов отвечает сложная система радиаторов. Главный из них, который установлен на силовых каскадах TDA21472, собран из нанизанных на тепловую трубку тонких алюминиевых пластин и расположен по верхнему краю платы. Второй радиатор, сообщающийся с первым тепловой трубкой, — это кожух задней панели. Он сделан из алюминия и помогает рассеивать тепло благодаря своей массивности и достаточно сложной форме.

В дополнение к этому инженеры MSI соединили тепловой трубкой радиатор VRM с радиатором чипсета. В результате вся система охлаждения на плате фактически представляет собой единое целое.

Спроектировав столь замысловатую систему радиаторов, разработчики Creator TRX40 рискнули отказаться от размещения дополнительного вентилятора под кожухом задней панели, да и вентилятор на чипсете работает эпизодически, лишь когда температура микросхемы под ним возрастает свыше 60 градусов, что на практике бывает нечасто.

Казалось бы, за такую заботу об акустическом комфорте пользователя рассматриваемую плату стоило бы похвалить. Но нет. Как показала проверка, несмотря на все ухищрения, полностью эффективной систему охлаждения на MSI Creator TRX40 посчитать невозможно. Например, с 32-ядерным процессором Threadripper 3970X, работающим на частоте 4,0 ГГц при напряжении 1,25 В, нагрев схемы питания в процессе тестов, по данным собственного датчика платы, достигал 110 градусов.

Хотя такой нагрев и не приводил к троттлингу, тепловой снимок верхней части платы показывает, что в процессе работы сильнее всего нагревается зона в левом верхнем углу платы, где радиатор не полностью закрывает катушки индуктивности, и температура в их окрестности может доходить до пугающей величины в 120-125 градусов.

 

Нужно иметь в виду, что 125 градусов – это предельно допустимый нагрев силовых каскадов TDA21472. Поэтому эксплуатировать MSI Creator TRX40 без дополнительного обдува зоны VRM крайне не рекомендуется, по меньшей мере в тех случаях, когда процессор работает за пределами номинального режима.

Благо с подключением к Creator TRX40 дополнительных вентиляторов проблем точно не возникнет. Система охлаждения, которой способна управлять Creator TRX40, может включать семь вентиляторов, не считая процессорной системы охлаждения, для работы которой выделено два отдельных четырёхконтактных разъёма (на помпу и вентиляторы). Скорость вращения каждого из вентиляторов может быть индивидуально настроена в зависимости от температуры того или иного узла системы. Кстати, плата контролирует девять различных температур, а также имеет три точки для подключения внешних термопар.

MSI Creator TRX40 оснащена восемью слотами DIMM, которые, согласно официальной спецификации, могут поддерживать вплоть до DDR4-4666 (в режиме разгона). Впрочем, в реальной жизни в этом нет особого смысла, а вот что важно, так это то, что рассматриваемая плата, с учётом её ориентации, в частности, на рабочие станции, может похвастать поддержкой модулей с ECC. При этом поддерживаются планки памяти с объёмом до 32 Гбайт, то есть система на базе Creator TRX40 может в общей сложности быть оснащена 256 Гбайт DDR4 SDRAM.

В то время как MSI Creator TRX40 позволяет установить семь NVMe-накопителей формата M.2, число традиционных SATA-портов на этой плате ограничено шестью. Зато на USB-портах экономить не стали. Если не считать десяти портов, которые выведены на заднюю панель, к этой плате можно дополнительно подключить один порт USB 3.2 Gen2 Type-C, четыре порта USB 3.2 Gen1 и четыре порта USB 2.0.

Что же касается задней панели, то на неё выведено четыре порта USB 3.2 Gen2 Type-A, пять портов USB 3.2 Gen1 Type-A и один особый высокоскоростной порт USB 3.2 Gen2 Type-C с пропускной способностью 20 Гбит/с. Этот уникальный порт управляется дополнительным контроллером ASMedia ASM3242, поэтому встретить его можно лишь на редких платах самого верхнего уровня.

Помимо портов USB, на заднюю панель вынесена пара антенных коннекторов для адаптера Wi-Fi 6, гигабитный сетевой порт и порт для 10-гигабитной сети, реализуемый контроллером Aquantia AQC107. В дополнение к этому сзади платы размещены кнопки Flash CMOS и Clear CMOS, а также пять 3,5-миллиметровых аудиоразъёмов и оптический выход S/P-DIF.

Про то, как на MSI Creator TRX40 работает звук, сказать стоит отдельно. Дело в том, что в чипсете TRX40 нет собственного аудиоконтроллера, поэтому платы с процессорным разъёмом Socket sTRX4 используют интегрированные звуковые карты с USB-интерфейсом. В частности, на плате MSI для этой цели установлен контроллер Realtek ALC4050H, который работает в паре с привычным аудиокодеком Realtek ALC1220, оживляющим 3,5-мм разъёмы на задней панели платы. Контроллер Realtek ALC4050H применяется и для обеспечения работы звуковых портов передней панели. Здесь использован операционный усилитель TI OPA1652, благодаря которому можно подключать к плате наушники с сопротивлением до 600 Ом. Помимо тройки звуковых микросхем, аудиотракт также включает в себя золотые японские конденсаторы и использует все современные схемотехнические наработки, в частности изоляцию звуковых каналов от остальной части платы и их разнесение по разным слоям печатной платы.

Стоит упомянуть, что MSI Creator TRX40 всё-таки не стоит воспринимать как строгую материнскую плату, направленную исключительно на создание профессиональных рабочих станций. При желании эта плата вполне способна устроить RGB-феерию. И пусть на ней самой нет многочисленных зон RGB-подсветки, зато она позволяет подключить к себе одну стандартную светодиодную ленту 5050 и две адресуемые RGB-ленты. Кроме того, плата снабжена отдельным RGB-коннектором для сопряжения с устройствами Corsair.

Правда, при этом на Creator TRX40 почти нет никаких инструментов для её использования в качестве полигона для тестирования процессоров. Она может предложить лишь аппаратные кнопки Power On и Reset, а также индикатор POST-кодов, который после загрузки системы умеет отображать температуру процессора.

Тем не менее, с учётом того, насколько прокачана функциональность MSI Creator TRX40, совсем неудивительно, что это плата не из дешёвых. Её стоимость на данный момент установлена в $699, что, впрочем, не кажется запредельной суммой на фоне цен процессоров Threadripper третьего поколения, которые начинаются с отметки в $1 399. Но в то же время на рынке есть масса Socket sTRX4-плат за меньшие деньги, чем просят за Creator TRX40. Однако Creator TRX40, в отличие от более доступных альтернатив, может предложить богатые сетевые возможности, включая поддержку 10-гигабитной проводной сети и Wi-Fi 6, а также комплектное устройство MSI Xpander-Aero Gen4, которое позволяет установить в систему запредельно большое число NVMe-накопителей.

#Что делать с охлаждением

При сборке системы с прицелом на разгон процессора Threadripper внимание придётся уделить не только правильному подбору материнской платы. Второй по важности вопрос, который не получится проигнорировать, — это подбор адекватной системы охлаждения. Процессоры Threadripper третьего поколения получили тепловой пакет 280 Вт, и, чтобы отвести такое количество тепла, нужно выбирать системы охлаждения с очень высокой эффективностью.

Но показатель TDP не описывает проблему тепловыделения Threadripper в полной мере. Дело в том, что технология Precision Boost, управляющая частотой в современных процессорах AMD, настроена таким образом, что при эксплуатации системы в штатном режиме она автоматически подстраивает частоты и напряжения, следя за тем, чтобы энергопотребление и тепловыделение Threadripper не выходило за TDP, а его температура не превышала 95 градусов. Следовательно, если в обычных условиях вы выберете не слишком производительную систему охлаждения, ничего катастрофичного не случится – просто процессор будет работать немного медленнее, чем мог бы. Другое дело, если говорить о разгоне, в особенности таком, при котором используются фиксированные установки частоты и напряжения, ведь в этом случае реальное тепловыделение может выходить далеко за те самые 280 Вт.

Для того чтобы оценить, на какое выделение тепла нужно ориентироваться при разгоне, например, 32-ядерного Threadripper 3970X, мы провели серию экспериментов, в процессе которых изучили зависимости минимального допустимого напряжения питания (VMIN) и максимального энергопотребления процессора под нагрузкой от частоты. В качестве средства для проверки стабильности процессора и инструмента для создания высокой вычислительной нагрузки использовался пакет Prime95 29.8 в режиме SmallFFT с использованием AVX2-инструкций. При изменении энергопотребления напряжение процессора устанавливалось равным VMIN.

Характер зависимости VMIN от частоты, как видно по приведённому ниже графику, имеет выраженную параболическую траекторию. AMD, выбирая для Threadripper 3970X паспортные частоты 3,7-4,5 ГГц, выжала из кремния практически все соки и использовала весь интервал возможных напряжений, порой даже балансируя «на грани».

Из графика следует, что для того, чтобы заставить процессор разогнаться до, например, 4,3 ГГц (на всех ядрах), напряжение придётся поднимать до 1,4 В, а это явно выходит за тот безопасный уровень, который можно использовать на постоянной основе. Поэтому в большинстве случаев для эксплуатации в повседневном режиме рассчитывать стоит на работу разогнанного CPU на частотах 4,0-4,2 ГГц.

Впрочем, если взглянуть на энергопотребление Threadripper 3970X под нагрузкой в таких режимах, то возникают вполне обоснованные сомнения в их реалистичности. Например, уже при частоте 4,2 ГГц тепловыделение с лёгкостью перешагивает через отметку в 500 Вт!

Таким образом, если вы рассчитываете разогнать Threadripper третьего поколения хотя бы до частот порядка 4,0 ГГц, то выбрать нужно такую систему охлаждения, которая сможет отвести 400 Вт тепла или даже более. Безусловно, наши измерения энергопотребления выполнены при предельной нагрузке вычислительного характера, и в большинстве обычных приложений тепловыделение будет ниже. Но для того, чтобы застраховаться от перегрева и нестабильности в случае любой активности, такие пограничные ситуации тоже необходимо учитывать. Тем более что мы говорим о HEDT-процессоре, для которой многопоточный рендеринг или мастеринг видео – вполне себе типичное использование.

Сама AMD советует комплектовать процессоры семейства Threadripper замкнутыми системами жидкостного охлаждения с радиаторами под два 140-мм или три 120-мм вентилятора. Типичные жидкостные кулеры такого уровня действительно способны отвести порядка 300 Вт тепла, но есть нюанс. Внутри Threadripper третьего поколения находится пять или девять полупроводниковых кристаллов с достаточно высоким тепловыделением. Они распределены по поверхности процессорной платы и закрыты теплораспределительной крышкой с размерами 51 × 67 мм. Поэтому в идеале система охлаждения должна быть устроена таким образом, чтобы покрывать всю площадь крышки процессора и обеспечивать равномерный съём с неё тепла.

К сожалению, большинство заводских систем жидкостного охлаждения не может похвастать такой конфигурацией водоблока, которая бы покрывала всю процессорную крышку Threadripper. Обычно закрытой оказывается лишь её центральная часть, что увеличивает плотность теплового потока в зоне контакта водоблока и процессора и приводит к снижению эффективности охлаждения CCD-чиплетов с ядрами, которые находятся на отдалении от центра CPU.

Убедиться в том, что такая проблема действительно существует, нам позволили результаты ещё одного эксперимента: мы сравнили температуры тестового процессора Threadripper 3970X при его охлаждении заводской СВО NZXT Kraken X62, которая как раз оснащена типичным водоблоком с круглой подошвой диаметром 53 мм, и воздушным кулером Arctic Freezer 50 TR.

Этот кулер не отличается выдающимися габаритами, вписываясь в параллелепипед 148 × 150 × 165 мм, обладает двумя пакетами из 104 алюминиевых рёбер и рассчитан на работу с двумя вентиляторами – 120-мм и 140-мм с максимальной скоростью вращения 1700-1800 оборотов в минуту.

В теории все воздушные кулеры должны уступать СЖО уровня NZXT Kraken X62, но в случае Ryzen Threadripper есть нюанс: воздушный кулер получил выполненное по технологии прямого контакта основание с проходящими сквозь него восемью 6-мм тепловыми трубками, которое имеет площадь контакта 44 × 60 мм и закрывает поверхность крышки Threadripper почти на 80 %.

Что показательно, такой кулер при сравнении с, казалось бы, заведомо более эффективной СВО NZXT Kraken X62 обеспечивает более низкую процессорную температуру и, как следствие, более высокую частоту в номинальном режиме.

 Threadripper 3970X
  Температура в Prime95 (макс.) Частота в Prime95 (мин.)
Arctic Freezer 50 TR 71,0 °С 3575 МГц
NZXT Kraken X62 74,3 °С 3550 МГц
СВО на компонентах EKWB 65,0 °С 3600 МГц

Познакомившись с приведённой выше таблицей, вы, наверное, уже догадались, к чему мы клоним. В третьей строке в ней фигурирует некая «СВО на компонентах EKWB», и именно это решение оказывается наиболее удачным вариантом отвода тепла от процессоров Threadripper. И это совсем неудивительно: EKWB выпускает высококачественные водоблоки, полностью покрывающие поверхность теплорассеивающей крышки Threadripper, эффективные радиаторы с вентиляторами и производительные помпы.

Та система СВО, которую мы собрали для охлаждения Threadripper 3970X в экспериментах по разгону, включала в себя водоблок EK-Velocity sTR4 RGB – Full Nickel.

Этот полностью медный водоблок с внутренней микроканальной структурой и никелированным покрытием отличается не только высокой эффективностью, но и превосходным внешним видом. Он на 100 % закрывает поверхность теплорассеивателя Threadripper и не создаёт никаких узких мест на пути отвода тепла.

В качестве радиатора в системе использовался EK-Coolstream PE под три вентилятора диаметром 120 мм. В отличие от большинства радиаторов, применяемых в заводских замкнутых системах СВО, EK-Coolstream PE имеет медные рёбра, что, безусловно, увеличивает эффективность охлаждения. На радиатор были установлены вентиляторы EK-Meltemi 120ER с высоким статическим давлением, достигающим 2,75 мм H20.

Движение жидкости в системе обеспечивалось скомбинированной с резервуаром помпой EK-XRES 140 Revo D5 PWM. Это – ещё одно звено в кастомной системе охлаждения, обеспечивающее её преимущество перед альтернативными системами охлаждения. Производительность такой помпы достигает 1500 литров в час, в то время как помпы заводских замкнутых систем слабее в разы.

В конечном итоге совершенно неудивительно, что результаты разгона, если использовать такую самосборную систему жидкостного охлаждения, оказываются заметно выше, чем с замкнутыми заводскими системами.

Как показывает практика, подобный контур EKWB позволяет выжать порядка 200 дополнительных мегагерц, если сравнивать с той же NZXT Kraken X62. Во что это выливается в конечном итоге (в смысле производительности), мы проанализируем далее.

#Варианты и результаты разгона

Как и в случае с обычными массовыми процессорами Ryzen, разгон Threadripper можно выполнять двумя путями. Первый путь – использование функции Precision Boost Override, посредством которой можно скорректировать установленные для процессора пределы по потреблению и тепловыделению и тем самым разрешить ему самостоятельно динамически наращивать частоту выше номинальных значений. Второй путь – классический разгон «в лоб», с ручным увеличением напряжения питания и его рабочей частоты.

Традиционно для Ryzen третьего поколения мы рекомендуем пользоваться Precision Boost Override. Дело в том, что AMD выжимает из своих процессоров всё возможное ещё на этапе производства – динамический алгоритм подстройки частоты не просто выбирает её в зависимости от нагрузки, а использует при этом значения, близкие к пределу каждого конкретного CPU. Рассчитывать на существенное увеличение частоты при разгоне в таких условиях совершенно не приходится. Более того, при ручном разгоне, который отменяет в изменении частоты всякую динамику и фиксирует единую частоту для любой нагрузки, за незначительное увеличение производительности в многопоточных сценариях приходится платить падением быстродействия в тех программах, которые используют ограниченное число ядер.

Выход из этой ситуации как раз и предлагает функция Precision Boost Override. Она не отменяет стандартные алгоритмы подстройки скорости процессора под нагрузку, а вместо этого позволяет процессору продолжать разгоняться автоматически, но несколько агрессивнее, чем в номинальном режиме, игнорируя при этом заданные по умолчанию лимиты.

В номинальном режиме работа Precision Boost задаётся тремя константами: PPT, TDC и EDC. Параметр PPT, описывающий максимально разрешённое энергопотребление процессора, для Threadripper 3970X установлен в 280 Вт, а переменные TDC и EDC, ограничивающие максимальный ток, равны соответственно 215 и 300 А. Именно эти три параметра — и в первую очередь PPT — определяют наблюдаемую в реальности частотную формулу Threadripper 3970X. Если посмотреть, какие частоты способен развить этот процессор при настройках Precision Boost по умолчанию, картина получается следующей.

При построении этого графика мы воспользовались тестом Cinebench R20. На нём показана частота процессора в Cinebench R20 при рендеринге с различным числом активных потоков. Как следует из приведённых данных, в случае минимальной нагрузки Threadripper 3970X работает на частотах 4,4-4,5 ГГц, при максимальной – на частоте 3,8-3,9 ГГц. Это вполне вписывается в официальные спецификации, согласно которым базовая частота Threadripper 3970X – 3,7 ГГц, а максимальная частота в турборежиме – 4,5 ГГц.

Материнская плата MSI Creator TRX40 предлагает несколько вариантов управления функцией Precision Boost Override. Через её UEFI BIOS можно либо выбрать несколько готовых профилей для установок PPT, TDC и EDC (которые в действительности не отличаются друг от друга), либо сконфигурировать их полностью вручную.

Рассматривать различные промежуточные варианты Precision Boost Override не слишком интересно, поэтому в целях эксперимента мы сразу же выкрутили все возможные параметры на «максимум», то есть полностью убрали ограничения PPT, TDC и EDC. Благодаря этому частотная формула Threadripper 3970X в Cinebench R20 заметно преобразилась (см. график).

Хорошо видно, что в результате процессор получил примерно 200-мегагерцевую добавку в состояниях при серьёзной вычислительной нагрузке, но при этом не потерял высокую частоту, достигаемую в состояниях с малопоточной загрузкой.

Нельзя не отметить, что в Ryzen и Threadripper третьего поколения AMD добавила в настройки функции Precision Boost Override дополнительный параметр Boost Override, который, по замыслу, должен был отодвигать вверх предельно разрешённое для конкретного CPU значение частоты и позволять таким образом процессорам выходить в авторазгоне за максимальную паспортную частоту в турборежиме. Но к сожалению, ни в Ryzen, ни в Threadripper эта настройка должным образом не работает, и добиться от Ryzen Threadripper 3970X покорения частоты выше 4,5 ГГц при низкой нагрузке через Precision Boost Override невозможно.

Тем не менее AMD считает, что Precision Boost Override – не только универсальный, но и самый рациональный вариант увеличения производительности её процессоров, который правильным образом учитывает тот факт, что в частотную формулу Threadripper 3970X изначально заложено динамическое изменение частоты в широких пределах.

И это отчасти правда, ведь максимальный разгон, которого можно достичь при прямолинейном наращивании множителя Threadripper 3970X, составляет всего 4,05 ГГц, даже если для охлаждения используется крутая самосборная система жидкостного охлаждения, построенная из деталей EKWB. Например, в нашей тестовой платформе для достижения стабильности при такой частоте потребовалось увеличивать напряжение VCORE до 1,25 В с подключением второго уровня Load-Line Calibration (всего их в MSI Creator TRX40 предлагается восемь). И всё равно при проверке в Prime95 температура разогнанного таким образом процессора быстро переваливала за 100 градусов.

Threadripper 3970X – действительно очень горячий процессор, несмотря на то, что он состоит из полупроводниковых кристаллов, выполненных по 7-нм техпроцессу. Любые попытки увеличения частоты такого CPU быстро упираются в резко растущее тепловыделение при полной нагрузке. Использовать же более низкие уровни напряжения питания, увы, не представляется возможным из-за отсутствия стабильности.

При этом полученная частота 4,05 ГГц вряд ли может считаться приемлемым для энтузиастов режимом, поскольку она даёт преимущество по сравнению с номиналом исключительно в ресурсоёмких задачах. В случае же малопоточной нагрузки производительность разогнанного таким образом процессора окажется существенно ниже, чем у Threadripper 3970X без какого-либо оверклокинга. Но к счастью, AMD смогла придумать обходной путь, который позволяет сделать ручной разгон не столь бесперспективным занятием. Решение состоит в раздельном разгоне каждого кристалла CCD или даже каждого CCX-комплекса.

Не секрет, что Threadripper 3970X состоит из четырёх разных по качеству кремния полупроводниковых восьмиядерных кристаллов. Каждый из них, очевидно, имеет свой собственный частотный потенциал. Если прощупывать его не у всех CCD вместе, а по отдельности для каждого, результаты могут оказаться куда лучше, поскольку какие-то из частей процессора могут разгоняться лучше остальных. Поэтому, получив в предыдущем раунде разгона общую для всех ядер сразу предельную частоту 4,05 ГГц, мы попытались улучшить её дополнительным разгоном каждого из индивидуальных четырёхъядерных CCX-комплексов. Для этого в UEFI BIOS материнской платы MSI Creator TRX40 предусмотрен свой блок настроек.

Разгон процессора «по частям», безусловно, более муторный и длительный процесс. Но он приносит свои плоды. Шесть из восьми CCX-комплексов исследуемого экземпляра Threadripper 3970X оказались способны разогнаться лучше полученных при «коллективном» подходе 4,05 ГГц. Более того, среди процессорных кристаллов CCD нашёлся один, который смог даже стабильно функционировать на частоте 4,2 ГГц при том же напряжении 1,25 В.

 Threadripper 3970X
  CCD1 CCD2 CCD3 CCD4
  ССX1 CCX2 CCX3 CCX4 CCX5 CCX6 CCX7 CCX8
Разгон, МГц 4100 4000 4100 4100 4200 4200 4100 4050

Конечно, такой результат тоже не кажется выдающимся достижением, ведь в номинальном режиме при нагрузке на одно ядро Threadripper 3970X может выходить на частоты около 4,5 ГГц благодаря технологии Precision Boost. Но по сравнению с синхронным разгоном всех ядер до 4,05 ГГц вариант с различными частотами на разных CCX всё-таки лучше, поскольку малопоточные нагрузки в этом случае будут отправляться на ядра, функционирующие на частоте 4,2 ГГц, а не 4,05 ГГц. А значит, комплексная производительность процессора окажется выше. Кроме того, повысится и производительность в ресурсоёмких задачах, так как усреднённая частота процессора целиком получилась явно выше 4,05 ГГц.

Иными словами, если по какой-то причине разгон вручную вам нравится больше, чем вариант с использованием функции Precision Boost Override, ориентироваться стоит не на установку единого множителя для всего процессора, а на выбор восьми разных множителей для каждого CCX-комплекса. Этот подход в конечном итоге даст более высокий результат и, вероятно, в каких-то задачах окажется лучшим вариантом по сравнению с Precision Boost Override. Проверим это в тестировании.

#Описание тестовых систем и методики тестирования

Главная цель этого тестирования – попытаться понять, насколько осмысленным мероприятием могут стать попытки разгона Threadripper 3970X в целом и какой выигрыш в производительности можно получить при использовании различных подходов к оверклокингу в частности. Для того чтобы ответить на оба эти вопроса, мы протестировали систему на базе 32-ядерного Threadripper 3970X и материнской платы MSI Creator TRX40 в четырёх состояниях: без разгона, с разгоном через Precision Boost Override, с ручным разгоном до общей фиксированной частоты и с ручным разгоном с подбором частоты индивидуальных CCD-чипсетов и CCX-комплексов, как это было описано в предыдущем разделе.

В состав тестовой системы входил следующий набор комплектующих:

  • Процессор: AMD Ryzen Threadripper 3970X (Castle Peak, 32 ядра + SMT, 3,7-4,5 ГГц, 128 Мбайт L3).
  • Процессорный кулер: кастомная СЖО на базе компонентов EKWB.
  • Материнская плата: MSI Creator TRX40 (Socket sTR4, AMD TRX40).
  • Память: 4 × 8 Гбайт DDR4-3600 SDRAM, 16-16-16-36 (G.Skill Trident Z RGB F4-360016Q-32GTZR).
  • Видеокарта: NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti (TU102, 1350/14000 МГц, 11 Гбайт GDDR6 352-бит).
  • Дисковая подсистема: Samsung 970 EVO Plus 2TB (MZ-V7S2T0BW).
  • Блок питания: Thermaltake Toughpower DPS G RGB 1000W Titanium (80 Plus Titanium, 1000 Вт).

Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 10 Pro (v1909) Build 18363.476 с использованием следующего комплекта драйверов:

  • AMD Chipset Driver 2.01.15.2138;
  • NVIDIA GeForce 442.59 Driver.

Описание использовавшихся для измерения вычислительной производительности инструментов:

Комплексные бенчмарки:

  • 3DMark Professional Edition 2.10.6799 — тестирование в сцене Time Spy Extreme 1.0.

 Приложения:

  • 7-zip 19.00 — тестирование скорости архивации. Измеряется время, затрачиваемое архиватором на сжатие директории с различными файлами общим объёмом 3,1 Гбайт. Используется алгоритм LZMA2 и максимальная степень компрессии.
  • Adobe Photoshop Lightroom Classic 9.1 – тестирование производительности при пакетной обработке серии изображений в RAW-формате. Тестовый сценарий включает постобработку и экспорт в JPEG с разрешением 1920 × 1080 и максимальным качеством двухсот 16-мегапиксельных изображений в RAW-формате, сделанных цифровой камерой Fujifilm X-T1.
  • Adobe Premiere Pro CC 2020 14.0 — тестирование производительности при нелинейном видеомонтаже. Измеряется время рендеринга в формат YouTube 4K проекта, содержащего HDV 2160p30 видеоряд с наложением различных эффектов.
  • Corona 1.3 – тестирование скорости рендеринга при помощи одноимённого рендерера. Для измерения производительности используется стандартное приложение Corona 1.3 Benchmark.
  • x265 3.2+9 10bpp — тестирование скорости транскодирования видео в перспективный формат H.265/HEVC. Для оценки производительности используется исходный 2160p@24FPS AVC-видеофайл, имеющий битрейт около 42 Мбит/с.

Игры:

  • Assassin’s Creed Odyssey. Разрешение 1920 × 1080: Graphics Quality = Ultra High.
  • Hitman 2. Разрешение 1920 × 1080: DirectX 12, Super Sampling = 1.0, Level of Detail = Ultra, Anti-Aliasing = FXAA, Texture Quality = High, Texture Filter = Anisotropic 16x, SSAO = On, Shadow Maps = Ultra, Shadow Resolution = High.
  • Shadow of the Tomb Raider. Разрешение 1920 × 1080: DirectX12, Preset = Highest, Anti-Aliasing = TAA.

Во всех игровых тестах в качестве результатов приводится среднее количество кадров в секунду, а также 0,01-квантиль (первая перцентиль) для значений FPS. Использование 0,01-квантиля вместо показателей минимального FPS обусловлено стремлением очистить результаты от случайных всплесков производительности, которые были спровоцированы не связанными напрямую с работой основных компонентов платформы причинами.

На графиках результаты разгона с использованием функции Precision Boost Override обозначены как «PBO», ручной разгон CCX как «CCX OC», а ручной разгон до фиксированной частоты – как «4,05 GHz».

#Производительность

Результаты тестирования Threadripper 3970X с различными вариантами разгона явно указывают на то, что весь этот процесс не имеет почти никакого смысла. Увеличенная с большим трудом частота позволяет получить хоть сколько-нибудь заметный прирост производительности лишь в отдельных ресурсоёмких приложениях. В среднем же речь идёт об увеличении быстродействия на 2-3 процента, которое вряд ли можно считать адекватным вознаграждением за вложенные в оверклокинг усилия. Иными словами, тесты говорят нам о том, что гнаться в случае с Threadripper 3970X за дополнительными мегагерцами можно разве только ради процесса, но не ради результата. Причём это касается как разгона с применением функции Precision Boost Override, так и ручного разгона в любом его проявлении.

Впрочем, мы всё-таки не будем совсем уж категорически отговаривать энтузиастов от эксплуатации Threadripper 3970X за пределами номинального режима. Например, включить Precision Boost Override проще простого, и какой-то положительный эффект в смысле производительности это всё-таки даёт. Поэтому, если вы не беспокоитесь о серьёзном скачке энергопотребления системы, эту возможность вполне можно пустить в ход.

Советовать именно вариант с включением Precision Boost Override нас заставляет тот факт, что это – беспроигрышная методика. Ручной разгон так или иначе может приводить к снижению производительности при каких-либо вариантах нагрузки. С Precision Boost Override это полностью исключено. Убедиться в этом помогают, например, игровые тесты, в которых ручной разгон иногда даже снижает показатели кадровой частоты относительно результатов в номинальном режиме.

Единственная важная особенность Precision Boost Override заключается в том, что эта технология тем результативнее, чем эффективнее работает система охлаждения CPU. Поэтому все рекомендации по выбору процессорного кулера, которые мы давали выше, действительно заслуживают особого внимания.

#Энергопотребление

Мы уже показывали, насколько серьёзно растут энергетически аппетиты Threadripper 3970X, когда его частота перешагивает через отметку в 3,7-3,8 ГГц. Теперь же настало время посмотреть на дополнительные доказательства того, что разгон Threadripper 3970X – это не для тех, кто хоть немного заботится об энергоэффективности.

Используемый нами в тестовой системе цифровой блок питания серии Thermaltake Toughpower DPS G позволяет контролировать потребляемую и выдаваемую электрическую мощность, чем мы и пользуемся для измерений. На графиках ниже приводится полное потребление систем (без монитора), измеренное «после» блока питания и представляющее собой сумму энергопотребления всех задействованных в системе компонентов. КПД самого блока питания в данном случае не учитывается.

Какие-то комментарии тут, пожалуй, излишни. Во всех трёх вариантах разгона при ресурсоёмкой нагрузке энергопотребление Threadripper 3970X заметно увеличивается. В случае рендеринга прибавка составляет от 30 %, а при максимальной счётной нагрузке система на 32-ядерном процессоре может потреблять более чем в полтора раза больше по сравнению с показателями в номинальном режиме.

#Выводы

В начале этой статьи мы говорили, что она является дополнением к нашим обзорам Threadripper третьего поколения. И теперь открытых вопросов больше не остаётся. Threadripper 3970X, как и его собратья с 24 и 64 ядрами, относится к числу процессоров, разгонять которые нет почти никакого смысла. В этом они не просто похожи на представителей семейства Ryzen 3000, а даже переплёвывают их в своём нежелании работать быстрее, чем заложено в спецификациях. Ещё бы: при любом подходе к оверклокингу увеличение производительности, которого можно добиться от 32-ядерного Threadripper, в лучшем случае составит единицы процентов.

Поэтому наша рекомендация заключается в том, что в Socket sTRX4-системах лучше сосредоточиться на разгоне памяти и подборе высокоэффективной системы охлаждения. И то и другое позволит получить куда более заметный положительный эффект, нежели попытки заставить Threadripper 3970X работать за пределами номинального режима.

Тем не менее, если без разгона процессора по какой-то причине обойтись никак не получается, оптимальный результат даст включение Precision Boost Override. И в этом 32-ядерный процессор AMD вновь похож на своих массовых родственников семейства Ryzen, у которых ручной разгон тоже не приводит к ожидаемому результату. Но в случае с Threadripper дополнительно нужно учитывать тот факт, что при любом вмешательстве в частотную формулу его энергетические аппетиты лавинообразно возрастают. И в этот момент огромное значение приобретает то, насколько качественно спроектирована используемая материнская плата, её схема питания и система охлаждения.

В этом материале мы познакомились с флагманским Socket sTRX4-решением компании MSI – материнской платой Creator TRX40. Но даже такая продвинутая плата, которая может похвастать полноценным 16-канальным конвертером питания, на практике оказалась далеко не самой беспроблемной платформой для разгона. Несмотря на то, что дизайн этой платы не содержит никаких очевидных изъянов, в практических испытаниях при разгоне CPU нам пришлось столкнуться с чрезмерным нагревом зоны VRM. И этот пример наглядно показывает, насколько непроста ситуация с платформами для третьего поколения Threadripper.

В ближайшее время мы продолжим знакомиться с вариантами материнок для самых продвинутых HEDT-процессоров современности, а пока вынуждены констатировать, что MSI Creator TRX40 – платформа, которая скорее подойдёт для работающих в номинале высокопроизводительных рабочих станций, чем для оверклокерских экспериментов. Эта плата имеет отличный арсенал аппаратных возможностей, включающий поддержку до семи NVMe-накопителей, 10-гигабитный сетевой контроллер и новый скоростной порт USB 3.2 Gen 2×2, что наверняка пригодится многим профессиональным пользователям. Однако к реализованной на MSI Creator TRX40 системе охлаждения есть определённые вопросы, и при разгоне процессора они встают, что называется, ребром.

 
 
⇣ Содержание
Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме
⇣ Комментарии
Прежде чем оставить комментарий, пожалуйста, ознакомьтесь с правилами комментирования. Оставляя комментарий, вы подтверждаете ваше согласие с данными правилами и осознаете возможную ответственность за их нарушение.
Все комментарии премодерируются.
Комментарии загружаются...
window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥