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

⇡#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 V_CORE 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.

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.