Процессоры и память

Что даёт «K»: выжимаем из Core i7-10700K максимум возможного

⇣ Содержание

Бытует мнение, что разгон процессоров к сегодняшнему дню заметно подрастерял свою популярность. И действительно, поскольку ощутимо увеличить производительность системы с помощью разгона теперь удаётся не столь часто, он постепенно становится всё менее и менее массовым явлением — и переходит в категорию соревновательной дисциплины для узкого круга энтузиастов.

В мире процессоров Intel® ситуация отличается. Хотя в последние несколько лет компания довольно заметно нарастила тактовые частоты своих чипов, причём без какого-либо существенного прогресса в производственных процессах, даже флагманские модели современных Comet Lake в какой-то мере по-прежнему можно разгонять. В модельном ряду современных процессоров Core™ до сих пор сохранены модели с индексом K, которые прямо предназначены для оверклокерских экспериментов, так как в них разблокированы все настройки частоты. Задействуя возможности таких процессоров, пользователи всё ещё имеют шанс несколько улучшить производительность своих систем. В этом материале мы попробуем проанализировать, как сделать это наилучшим образом. Для проведения практических экспериментов компания Intel в рамках партнёрского проекта предоставила нам Core i7-10700K – популярный восьмиядерник поколения Comet Lake с рекомендованной ценой $374.

Сразу же нужно подчеркнуть, что в рамках этого материала мы будем говорить о разгоне не в контексте установки рекордов тактовой частоты, а с более приземлённой потребительской точки зрения. Идея статьи состоит в том, чтобы показать основные методики, которые могут применить обычные пользователи для перманентного улучшения производительности своих персональных компьютеров, построенных на процессорах Intel. Поэтому далее мы не будем прибегать ни к каким к радикальным приёмам: всё, о чём будет говориться ниже, можно использовать на постоянной основе, не опасаясь за работоспособность и долговечность комплектующих.

#Что нужно иметь в виду при разгоне LGA1200-процессоров

Если говорить о процессорах Intel текущего поколения, Comet Lake, то среди них для разгона подойдут шесть моделей: десятиядерники Core i9-10900K и Core i9-10900KF, восьмиядерники Core i7-10700K и Core i7-10700KF, а также шестиядерники Core i5-10600K и Core i5-10600KF. Литера «K», присутствующая в названии каждого такого CPU, на протяжении многих лет остаётся явным признаком того, что данная модель может быть подвергнута разгону и имеет для этого все необходимые свойства. Эта литера, конечно, не должна восприниматься как гарантия высокого разгонного потенциала, но, по крайней мере, такие процессоры имеют всё необходимое для того, чтобы их частоту можно было увеличивать выше номинальных значений без каких-либо искусственных препятствий.

Номинальные характеристики перечисленных оверклокерских моделей приведены в таблице.

Core i9-10900K(F)Core i7-10700K(F)Core i5-10600K(F)
Платформа LGA1200 LGA1200 LGA1200
Техпроцесс, мм 14 14 14
Ядра/потоки 10/20 8/16 6/12
Частота (номинал/турбо), ГГц 3,7 3,8 4,1
Частота макс. турбо, 1 ядро, ГГц 5,3 5,1 4,8
Частота макс. турбо, все ядра, ГГц 4,8 4,7 4,5
L3-кеш, Мбайт 20 16 12
TDP, Вт 125 125 125
Память DDR4-2933 DDR4-2933 DDR4-2666
Линии PCIe 16 × Gen3 16 × Gen3 16 × Gen3
Цена $488 $374 $262
Цена без графики (KF) $472 $349 $237

Стоит отметить, что все перечисленные процессоры являются старшими представителями в своих сериях, поэтому даже без всякого разгона имеют высокие номинальные тактовые частоты. По этой причине многие пользователи приобретают такие модели и используют их в паспортном режиме, не задумываясь о повышении частот выше номинальных величин. Тем не менее предполагается, что все такие модели с большой долей вероятности способны работать на частоте 5,0 ГГц или даже выше при нагрузке на все ядра. А некоторые особенно удачные экземпляры CPU, как показывает практика, могут даже добираться до 5,2-5,3 ГГц.

Однако следует понимать, что разгон – это сложный, комплексный процесс, в который в конечном итоге вовлекается не только центральный процессор, но и вся система в целом. Поэтому, если вы планируете эксплуатировать процессор в режимах, выходящих за рамки паспортных, в первую очередь нужно удостовериться, что используемые комплектующие подходят для оверклокерской системы и при необходимости выдержат возросшую нагрузку.

Для того чтобы получить доступ к настройкам тактовой частоты процессора, потребуется «правильная» материнская плата. В первую очередь такая плата должна основываться на наборе системной логики Z490 – нужные для разгона параметры в BIOS Setup есть лишь у таких материнок. Но это — только одно необходимое условие. Вторым же важным условием выступает высокое качество подсистемы питания процессора, которая будет способна вытянуть процессор, работающий на повышенных частотах.

С переходом на LGA1200 и дизайн Comet Lake компания Intel заметно повысила аппетиты своих процессоров даже в номинальных режимах. Это видно по предельным величинам PL1 и PL2, которые описывают разрешённые пределы потребления при длительной и кратковременной (несколько десятков секунд – определяется параметром Tau) нагрузке.

PL1, ВтPL2, ВтTau, секунды
Core i9-10900K 125 250 56
Core i7-10700K 125 229 56
Core i5-10600K 125 182 56

Как следует из приведённой таблицы, даже сама Intel допускает, что её процессоры могут на ограниченных отрезках времени потреблять до 250 Вт электроэнергии. Если же заводить речь о разгоне, при котором действие всех ограничений по потреблению отменяется, то плата должна быть готова к такому потреблению на постоянной основе. Или даже к более высокому, так как оверклокинг приводит к росту потребляемой процессором силы тока.

В качестве примера приведём график зависимости потребления взятого нами для тестирования экземпляра Core i7-10700K от частоты разгона при максимальной процессорной нагрузке в стресс-тесте Prime95 30.3 с задействованием AVX-инструкций.

Нетрудно сделать вывод, что восьмиядерный Core i7-10700K, работая на частоте 5,0 ГГц, способен потреблять до 300 Вт на постоянной основе. И это – серьёзное испытание для схемы VRM материнской платы, которая легко может при такой нагрузке перегреваться и уходить в защиту, вызывая принудительное снижение процессорной частоты. В Сети можно найти немало описаний ситуаций, когда та или иная LGA1200-материнская плата оказывается неспособной обеспечить достаточное питание при разгоне Comet Lake.

Например, мы проводили эксперименты на плате ASUS ROG Maximus XII Hero, которая относится к числу удачных решений, но даже на ней схема питания при работе Core i7-10700K на частоте 5,0 ГГц нагревалась почти до 100 градусов. А ведь эта плата имеет 7-фазный преобразователь напряжения с удвоением силовых каскадов в каждой фазе.

Таким образом, к подбору плат для работы с разогнанными процессорами нужно подходить очень тщательно. С уверенностью можно порекомендовать лишь довольно ограниченное число решений, перечисленных в таблице ниже. На платах из этого списка реализованы вызывающие доверие схемотехнические решения.

Число фаз на CPUШИМ-контроллерЧисло MOSFETТип MOSFET
ASUS TUF Gaming Z490-Plus 6 ASP1900B 12 SiC639
ASUS Prime Z490-A 6 ASP1900B 12 NCP302045
ASUS ProArt Z490-Creator 10G 6 ASP1900B 12 NCP302045
ASUS Strix Z490-G 6 ASP1900B 12 SiC639
ASUS Strix Z490-A/F/H 6 ASP1900B 12 NCP302045
ASUS Strix Z490-E 7 ASP1900B 14 SiC639
ASUS Maximus XII Hero 7 ASP1405I 14 TDA21462
ASUS Maximus XII Apex/Formula/Extreme 8 ASP1405I 16 TDA21462
Gigabyte Z490 Gaming X 11 ISL69269 11 SiC651A
Gigabyte Z490 Vision D/G 12 ISL69269 12 SiC651A
Gigabyte Z490 Aorus Elite 12 ISL69269 12 SiC651A
Gigabyte Z490 Aorus Pro/Ultra 12 ISL69269 12 SiC620A
Gigabyte Z490 Aorus Master 7 ISL69269 14 ISL99390
Gigabyte Z490 Aorus Xtreme 8 ISL69269 16 ISL99390
MSI Z490 Ace/Godlike/Unify 8 ISL69269 16 ISL99390

Высокое энергопотребление процессоров семейства Comet Lake при разгоне неминуемо приводит и к значительному тепловыделению. Поэтому специально задуматься придётся о подборе не только материнской платы, но и эффективной системы охлаждения. Если исходить из того, что Core i7-10700K может рассеивать до 300 Вт, для оверклокерских экспериментов с ним потребуется либо воздушный суперкулер (двухсекционная башня), либо жидкостная система охлаждения с радиатором типоразмера 240 мм или больше.

При этом нужно иметь в виду, что результат разгона в немалой степени будет зависеть от того, насколько эффективна выбранная система охлаждения. В Comet Lake компания Intel использует «металлический» внутренний термоинтерфейс, поэтому с передачей тепла от кристалла на теплораспределительную крышку особой проблемы нет, и качество системы охлаждения прямо влияет на рабочую температуру CPU. К тому же в процессорах последнего поколения вопросам снятия тепла с полупроводникового кристалла уделено повышенное внимание, для этого даже была уменьшена толщина кремниевой подложки с низкой теплопроводностью.

И наконец, высокое энергопотребление разогнанных процессоров заставляет задуматься об используемом блоке питания. Его недостаточная мощность может стать причиной и нестабильной работы, и просто внезапных отключений системы. С учётом же того, что от разогнанного процессора можно ожидать потребления порядка 300 Вт, для системы на базе разогнанного LGA1200-процессора лучше всего подойдёт блок питания мощностью от 700-800 Вт, если в ней планируется применять видеокарту класса GeForce RTX 3080, или от 600-700 Вт, если рассчитывать на видеокарту из серии GeForce RTX 3070.

#Основы разгона Core i7-10700K

Процедура разгона процессоров Intel, обладающих разблокированным коэффициентом умножения, не меняется уже много лет — мы неоднократно описывали её на нашем сайте. Основная идея заключается в применении цикличного алгоритма из трёх пунктов: увеличение напряжения питания, увеличение рабочей частоты, проверка стабильности. Именно с этого алгоритма и стоит начинать любые попытки выжать из процессора дополнительную производительность. Другое дело, что в каждом новом поколении своих процессоров Intel вводит дополнительные функции и приёмы, позволяющие добиться лучших результатов путём более тонкой настройки процессора. Но об этом речь пойдёт позднее.

Вначале же нужно просто определиться с тем, какие частоты можно увидеть при разгоне Core i7-10700K. Никаких прорывов на этом направлении за последние годы не произошло. Фактически ситуация осталась той же, что и в случае процессоров Coffee Lake: пределы разгона находятся где-то около 5,0 ГГц. В качестве ориентира можно использовать статистику известного магазина Silicon Lottery, который производит предпродажную сортировку процессоров по их разгонному потенциалу. Согласно изысканиям специалистов этого магазина, все восьмиядерники Core i7-10700K способны взять частоту 4,9 ГГц, работать на частоте 5,0 ГГц может примерно два процессора из трёх, а частота 5,1 ГГц покоряется лишь 22 % экземпляров. И эта статистика почти не отличается от того, до каких пределов разгонялись восьмиядерные процессоры Core i9-9900K поколения Coffee Lake.

При этом нужно отдельно оговорить тот момент, что максимальные частоты разгона на представленной диаграмме соответствуют режимам работы процессора без AVX-инструкций. Дело в том, что исполнение векторных команд серьёзно повышает тепловыделение CPU, поэтому при проверке стабильности в AVX/AVX2-нагрузке ситуация с разгоном будет выглядеть похуже.

Этот факт нетрудно проиллюстрировать практическими результатами поиска максимальной частоты разгона для процессора Core i7-10700K, который побывал в нашей лаборатории. Сочетая различные значения напряжения и частоты, мы постарались выявить частотные возможности процессора в разных условиях. Стабильность работы процессора проверялась стресс-тестом Prime95 30.3 (вычислительной программой для расчёта чисел Мерсенна) в режиме Small FFT. Его беспроблемная работоспособность позволяет практически с 100-процентной вероятностью быть уверенным в том, что процессор может функционировать в выбранном режиме без нареканий и в любых других ситуациях.

Для наглядности мы составили матрицу из его стабильных состояний при выборе различных значений Vcore – напряжений, которые материнская плата подаёт на процессор, — и различных значений коэффициента умножения, задающего частоту CPU. Эта матрица заполнена значениями энергопотребления CPU и его температуры при использовании системы жидкостного охлаждения NZXT Kraken X62. Также необходимо упомянуть, что для противодействия искажению результатов разгона из-за просадок напряжения при росте потребляемого процессором тока в экспериментах дополнительно включалась функция Load-Line Calibration (LLC). На используемой плате ASUS ROG Maximus XII Hero наилучшую стабильность напряжения при разной нагрузке для Core i7-10700K давала настройка Level 7.

Результаты тестов в «простом» режиме, без использования в нагрузке AVX/AVX2-команд, представлены ниже.

 

Выбранный экземпляр процессора можно записать в число удачных образцов – он оказался способен взять частоту 5,1 ГГц при напряжении питания 1,375 В и выше. На первый взгляд, это довольно высокое напряжение, использование которого приводит к серьёзному нагреву CPU. Но опасаться не стоит: выработанные на основе имеющегося опыта рекомендации говорят о том, что напряжения до 1,4 В вполне безопасны. По крайней мере, 14-нм процессоры прошлых поколений, длительно эксплуатируемые при таком напряжении в режиме 24/7, работают до сих пор — и никаких признаков деградации не демонстрируют. Поэтому можно считать, что полученный вариант разгона до 5,1 ГГц в целом является приемлемым.

Определённое беспокойство может вызвать лишь температура, достигающая 100 градусов – установленного в спецификации максимума. Обычно в этом месте у процессоров Intel включается температурный троттлинг, но в Comet Lake предел температуры можно отодвинуть на 15 градусов выше – для этого в BIOS материнских плат есть специальная настройка Maximum CPU Temperature.

Вторая часть проверки процессора на разгон состояла в тестировании стабильности в «тяжёлом» режиме, где векторные AVX/AVX2-инструкции применяются уже в полной мере. Такие испытания позволяет провести всё та же программа Prime95 30.3, но результаты получаются несколько иными. Существенный рост тепловыделения, сопровождающий исполнение таких инструкций, приводит к тому, что применимые в разгоне напряжения приходится снижать, и в итоге процессор демонстрирует менее впечатляющий потенциал.

 

Здесь наилучший результат – частота 5,0 ГГц, которая достижима при напряжении 1,35 В. Заметьте, несмотря на более слабый разгон, процессор в этом случае потребляет на 35 Вт больше, чем при работе на частоте 5,1 ГГц, когда нагрузка не включает векторные команды. Этот факт – проявление энергоёмкости AVX/AVX2-инструкций в микроархитектуре Skylake.

Подводя промежуточный итог, констатируем, что если подходить к процессу «в лоб», то пределом стабильного разгона Core i7-10700K придётся признать частоту 5,0 ГГц. При установке напряжения 1,35-1,375 В выбранный процессор сможет оставаться полностью стабильным и проходить на этой частоте любые стресс-тесты.

#Как улучшить полученный результат

Принято считать, что процессоры Intel в последние годы развиваются по экстенсивному сценарию, лишь наращивая количество ядер и тактовые частоты, но не изменяя своей микроархитектуры. Во многом это справедливое высказывание, но вместе с тем определённые трансформации всё-таки происходят. Инструментарий для разгона – как раз пример области, в которой незаметно произошли важные перемены, и в итоге новые процессоры можно разгонять результативнее, даже несмотря на то, что никаких технологических предпосылок для этого нет.

Первым ключевым усовершенствованием такого рода стало появление опции AVX Offset, позволяющей снижать на один или несколько шагов коэффициент умножения CPU при исполнении AVX/AVX2-инструкций. Эта опция была введена ещё в семействе Coffee Lake, и с тех пор ее активно используют оверклокеры. Из-за того, что AVX/AVX2-инструкции отличаются повышенной энергоёмкостью и активно нагревают кристалл CPU, использование разной частоты для обычной работы и для работы с векторными командами в большинстве случаев позволяет улучшить результаты разгона любого современного процессора Intel.

Например, как было показано выше, наш экспериментальный Core i7-10700K в целом стабилен на частоте 5,1 ГГц, но при AVX-нагрузке его предел снижается до 5,0 ГГц. Не жертвовать частотой ради повсеместной стабильности во всех режимах как раз и может помочь опция AVX Offset. С её помощью процессор нетрудно сконфигурировать таким образом, чтобы его рабочая частота выбиралась динамически: 5,1 ГГц в обычном режиме и на 100 МГц ниже при выполнении AVX/AVX2-инструкций.

Нам несколько повезло с экземпляром Core i7-10700K: для частоты 5,1 ГГц в обычном режиме и 5,0 ГГц при AVX-нагрузке можно использовать одно и то же напряжение 1,375 В – в обоих случаях система оставалась стабильной. Однако разгон при постоянном напряжении – не самый лучший вариант для современного многоядерного CPU. Во-первых, в случае AVX-нагрузки процессор при завышенном напряжении будет греться сильнее, чем мог бы, что в конечном итоге может отрицательно сказаться на долговечности кремния. Во-вторых, использовать единый уровень напряжения для разных частот может быть попросту невозможно, особенно если эти частоты различаются не на 100 МГц, а существеннее.

Собственно, именно по этой причине в номинальном режиме напряжение питания современных процессоров задаётся не константой, а кривой: чем выше частота – тем выше напряжение питания. Именно на этой зависимости строится и работа турборежима. Технология Intel Turbo Boost, как известно, отвечает за динамическую регулировку частоты: она повышает частоту процессора в том случае, когда нагрузка ложится лишь на часть вычислительных ядер, оставляя другую часть ядер в бездействии. Попутно же, изменяясь по заранее запрограммированному закону, растёт и напряжение питания CPU, гарантируя стабильность системы при росте частоты. Температуры и энергопотребление процессора при этом не выходят за допустимые рамки, поскольку усреднённо, с учётом простоя части ядер, нагрузка остаётся невысокой.

Нагляднее это можно показать на примере: для процессора Core i7-10700K, который использовался в тестах, предопределённая зависимость напряжения от частоты выглядела так.

Спецификация предполагает, что напряжение должно изменяться в очень широких пределах. Даже если говорить об интервале от 4,7 до 5,1 ГГц, в котором варьируется рабочая частота Core i7-10700K при нагрузке в рамках активного турборежима, разница в напряжении, подаваемом на процессор, доходит до 0,3 В. При этом максимальное напряжение, которое может подаваться на процессор в номинальном режиме, составляет внушительные 1,5 В.

Данный подход к регулировке напряжения разумно сохранить и для разгона, поскольку зависимость напряжения от частоты позволила бы уменьшить нагрев процессора в AVX-режиме с более низкой, чем в обычном состоянии, частотой.

И такие возможности для управления процессорным напряжением в платформе LGA1200 есть. В дополнение к установке фиксированного значения напряжения CPU материнские платы давно предлагают два других метода: Offset и Adaptive. Первый метод, Offset (смещение), позволяет сдвигать всю предопределённую спецификацией кривую напряжения вверх или вниз по оси ординат на задаваемую пользователем дельту. Второй метод, Adaptive (адаптивный), фактически является некой комбинацией установки фиксированного напряжения и использования смещения. В этом режиме можно указать то напряжение, которое должен получать процессор при достижении максимальной частоты, и это значение будет получено соответствующим смещением всей кривой напряжения вверх. Смещение кривой вниз, к сожалению, в данном случае напрямую не поддерживается, но его можно добиться использованием параметра Offset.

Однако с ростом паспортных тактовых частот процессоров Intel мы пришли к ситуации, когда верхний предел в предопределённой спецификациями зависимости напряжения от частоты забрался очень высоко. Например, для нашего процессора Core i7-10700K максимальная частота турборежима составляет 5,1 ГГц, и определённое для этой частоты напряжение установлено в 1,5 В. Очевидно, что необходимость повысить его дополнительно вряд ли возникнет, поэтому режим изменения частоты Adaptive стал для разгона подходить плохо.

Зато в процессорах Comet Lake ему предложена куда лучшая замена: в них открылся доступ ко всей кривой напряжения целиком. Она задаётся восемью ключевыми значениями, и каждое из них может быть подвергнуто корректировке. В результате появилась удобная возможность очень тонко подстраивать закон изменения напряжения и добиваться именно той формы кривой, которая нужна в конкретном случае.

Возвращаясь к нашему экземпляру Core i7-10700K, кривую зависимости напряжения от частоты логично было бы скорректировать таким образом, чтобы при частоте 5,0 ГГц на процессор подавалось напряжение 1,35 В, а при частоте 5,1 ГГц – 1,375-1,4 В. Получить это нетрудно добавлением корректирующих констант в двух-трёх крайних базовых точках – при частоте 5,1 и 5,0 ГГц, а также заодно, может быть, и при частоте 4,8 ГГц.

Как и при любом методе изменения напряжения питания CPU, в случае корректировки формы кривой может потребоваться дополнительная подстройка параметра LLC, чтобы напряжение не слишком сильно отклонялось от заданных величин при высокой нагрузке. Однако чрезмерно завышать уровни LLC при этом не рекомендуется, так как это может приводить к всплескам напряжения и его кратковременным выбросам за безопасные пределы при резком изменении тока на процессоре. Безопаснее использовать средние значения параметра LLC, но при этом вносить дополнительные корректирующие поправки в расположение базовых точек зависимости напряжения от частоты.

В результате получается разгон с регулировкой частот и динамической подстройкой напряжений. Однако в действительности в большинстве случаев можно обойтись и без прямой корректировки кривой напряжений. Да, эта функция даёт в руки оверклокера очень гибкий инструмент, но похожего эффекта с процессорами Comet Lake можно добиться гораздо проще – через простую установку фиксированного напряжения на процессоре. В этом случае изменение реально подаваемого на CPU напряжения в зависимости от частоты и нагрузки может быть реализовано выбором невысоких уровней LLC, при которых падение напряжения при росте тока компенсируется лишь частично. Поскольку AVX-нагрузка заметно более энергоёмка, при её возникновении процессор потребляет больший ток — и это выливается в дополнительное падение напряжения. Данный эффект нетрудно пустить на благое дело: он как раз и позволяет добиться того, чтобы подаваемое на CPU напряжение в режиме без AVX инструкций было выше, чем при нагрузке, включающей AVX-инструкции.

Проиллюстрировать сказанное нетрудно следующим графиком. На нём показаны реальные напряжения, получаемые работающим на частоте 4,9 ГГц процессором Core i7-10700K, при выборе различных уровней LLC на материнской плате ASUS ROG Maximus XII Hero, когда в BIOS материнской платы процессорное напряжение выставлено в фиксированные 1,35 В. Точки для построения кривых на графике снимались как при обычной, так и при AVX-нагрузке в Prime95 30.3.

Несмотря на то, что формально процессорное напряжение в этом эксперименте было задано постоянной величиной, фактически оно варьировалось в зависимости от характера нагрузки, причём величина падения напряжения при переходе к AVX-командам при низких уровнях LLC может быть очень заметной и даже превышать 0,05 В.

Для тестового экземпляра процессора уже было определено ранее, что оптимальная разница в напряжении в режиме с AVX-инструкциями и без них должна быть порядка 0,025 В, поэтому установка фиксированного напряжения и некоего среднего уровня LLC может хорошо сработать. В частности, наиболее приемлемым вариантом оказался выбор в BIOS фиксированного напряжения 1,42 В с установкой параметра LLC в значение Level 5. При таких настройках к стабильности на частоте 5,0-5,1 ГГц вопросов не возникало как при работе CPU с AVX-нагрузкой, так и без неё.

Core i7-10700K, стресс-тест в Prime95 без AVX – частота 5,1 ГГц

Core i7-10700K, стресс-тест в Prime95 без AVX – частота 5,1 ГГц

Core i7-10700K, стресс-тест в Prime95 с AVX – частота 5,0 ГГц

Core i7-10700K, стресс-тест в Prime95 с AVX – частота 5,0 ГГц

В дополнение к настройкам частоты процессорных ядер не будет лишним добавить ещё пару штрихов. Один из них – увеличение частоты внеядерной части процессора (Uncore), на которой работает кольцевая шина, обеспечивающая взаимодействие ядер между собой, и кеш-память третьего уровня. Нельзя сказать, что эта частота как-то заметно влияет на производительность, однако чаще всего её без особых проблем можно повысить до отметки на 300-400 МГц ниже частоты самого процессора. Но делать эту операцию лучше после того, как для частоты вычислительных ядер уже найден предел, потому что их разгон даёт куда более осязаемый результат по сравнению с разгоном Uncore, и частоту Uncore разумнее подгонять по остаточному принципу.

Напряжение Uncore-части современных процессоров Intel привязано к базовому напряжению CPU. Поэтому как-то дополнительно улучшить горизонт овеклокинга этого процессорного блока затруднительно.

Зато можно дополнительно подобрать оптимальную частоту и тайминги памяти, а заодно и выставить более адекватные уровни напряжений VCCIO (напряжение контроллера памяти и L3-кеша) и VCCSA (напряжение системного агента), которые на многих материнских платах чрезмерно завышаются, что приводит к излишнему нагреву процессора, а иногда даже и к нестабильности. Рекомендуемый уровень этих напряжений следует выбирать исходя из частоты работы контроллера памяти. В номинале, с DDR4-2933 памятью, процессоры Comet Lake работают при VCCSA 1,05 В и VCCIO 0,95 В; для режимов вплоть до DDR4-3600, скорее всего, хватит повышения напряжений VCCSA до 1,2 В и VCCIO до 1,15 В; а для DDR4-4000 к этим значениям стоит прибавить ещё по 0,05 В. При этом поднимать данные напряжения выше 1,3 В не рекомендуется ни при каких условиях.

#Полезное ПО и Intel Extreme Tuning Utility (Intel XTU)

Раньше при разгоне мы выполняли все настройки системы через BIOS материнской платы, а в операционной системе лишь проверяли, что получилось. Для этого существует масса различных инструментов, но самые популярные — это Prime95 для создания высоких нагрузок на процессор и Hwinfo64 для мониторинга реальных частот, показателей температуры, потребления и прочего.

Однако в последнее время к этому базовому и довольно аскетичному набору начали добавляться дополнительные программные решения, которые способны если не облегчить, то как минимум ускорить подбор подходящих параметров при разгоне. Так, многие слышали про широко разрекламированную утилиту Ryzen Master, которая позволяет ставить эксперименты над процессорами AMD «одним кликом» в Windows без бесконечных перезагрузок. Подобная утилита есть и у Intel – она называется Intel Extreme Tuning Utility (Intel XTU).

Откровенно говоря, Intel XTU – старая программа, но, планомерно совершенствуясь, к настоящему моменту она стала настолько стабильна, функциональна, универсальна и удобна, что теперь почти полностью избавляет от необходимости заходить в BIOS материнской платы. Фактически с помощью Intel XTU можно менять любые настройки CPU и памяти, за исключением разве только параметров конвертера питания на материнской плате (читай – Load-Line Calibration). Причём, что немаловажно, работа Intel XTU не зависит от производителя конкретной платформы, а в ряде случаев она даже способна открыть доступ к тем параметрам, которые спрятаны в BIOS материнской платы.

В частности, через XTU предоставляется полный доступ к процессорным множителям, настройкам пределов потребления PL1 и PL2 и напряжениям, подаваемым на процессор.

Отдельно можно менять частоту работы кеш-памяти третьего уровня.

К изменяемым «на лету» параметрам относятся даже тайминги памяти.

Важная составляющая Intel XTU — модуль аппаратного мониторинга, который позволяет следить за состоянием процессора не хуже, чем Hwinfo64 или другие подобные утилиты.

Помимо всего перечисленного, в Intel XTU есть средства для автоматического разгона, измерения производительности системы и стресс-тесты. Всё это делает эту утилиту неким единым оверклокерским центром управления. Для кого-то она может заменить все манипуляции с BIOS материнской платы полностью, а для кого-то станет подспорьем в экспериментах с оборудованием, позволяя сэкономить время при подборе оптимальных настроек.

#Описание тестовой системы и методики тестирования

Вся описанная выше эпопея с разгоном Core i7-10700K была пройдена по большому счёту лишь с одной целью – понять, есть ли смысл в оверклокинге на платформе LGA1200. Может быть, как и в случае с процессорами AMD, владельцам процессоров Core 10-го поколения, относящихся к K-серии, достаточно просто положиться на автоматические настройки — и это не повлечёт за собой никакой заметной недостачи в производительности?

Чтобы аргументированно ответить на этот вопрос, мы протестировали Core i7-10700K в двух состояниях. Во-первых, в номинальном режиме, со включённой функций Multi-Core Enhancements, то есть в состоянии, в котором этот процессор будет функционировать у пользователя в том случае, если он не будет вмешиваться в настройки, которые сделает автоматом качественная материнская плата. Напомним, суть Multi-Core Enhancements заключается в отмене пределов потребления PL1 и PL2 с целью разрешить процессору всегда использовать максимальную определённую турборежимом частоту. И во-вторых, в описанном выше разгоне до частоты 5,0-5,1 ГГц. Все остальные настройки систем при этом намеренно были оставлены одинаковыми.

В состав тестовой системы входили следующие комплектующие:

  • процессор:
    • Intel Core i9-10900K (Comet Lake, 10 ядер + HT, 3,7-5,3 ГГц, 20 Мбайт L3);
    • Intel Core i7-10700K (Comet Lake, 8 ядер + HT, 3,8-5,1 ГГц, 16 Мбайт L3);
  • процессорный кулер: NZXT Kraken X62;
  • материнская плата: ASUS ROG Maximus XII Hero (Wi-Fi) (LGA1200, Intel Z490);
  • память: 2 × 16 Гбайт DDR4-3600 SDRAM, 16-19-19-39 (G.Skill TridentZ Neo F4-3600C16D-16GTZNC);
  • 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 (v2004) Build 19041.208 с использованием следующего комплекта драйверов:

  • Intel Chipset Driver 10.1.18295.8201;
  • NVIDIA GeForce 451.67 Driver.

Описание использовавшихся для измерения вычислительной производительности инструментов:

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 2020 21.2.1 — тестирование производительности при обработке графических изображений. Измеряется среднее время выполнения тестового скрипта Puget Systems Adobe Photoshop CC Benchmark 18.10, моделирующего типичную обработку изображения, сделанного цифровой камерой.
  • Adobe Photoshop Lightroom Classic 9.3 – 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 2020 14.3.1 — тестирование производительности при нелинейном видеомонтаже. Измеряется время рендеринга в формат YouTube 4K проекта, содержащего HDV 2160p30 видеоряд с наложением различных эффектов.
  • Blender 2.83.3 – тестирование скорости финального рендеринга в одном из популярных свободных пакетов для создания трёхмерной графики. Измеряется продолжительность построения финальной модели pavillon_barcelona_v1.2 из Blender Benchmark.
  • Topaz Video Enhance AI v1.3.8 – тестирование производительности в основанной на ИИ программе для улучшения детализации видео. В тесте используется исходное видео в разрешении 640×360, которое увеличивается в два раза с использованием модели Theia-Detail: UE,P.
  • V-Ray 4.10.03 – тестирование производительности работы популярной системы рендеринга при помощи стандартного приложения V-Ray Benchmark Next;
  • x265 3.2+9 10bpp — тестирование скорости транскодирования видео в 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. Разрешение 2560 × 1440: Graphics Quality = Ultra High.
  • Civilization VI: Gathering Storm. Разрешение 1920 × 1080: DirectX 12, MSAA = 4x, Performance Impact = Ultra, Memory Impact = Ultra. Разрешение 2560 × 1440: DirectX 12, MSAA = 4x, Performance Impact = Ultra, Memory Impact = Ultra.
  • Far Cry 5. Разрешение 1920 × 1080: Graphics Quality = Ultra, HD Textures = On, Anti-Aliasing = TAA, Motion Blur = On. Разрешение 2560 × 1440: Graphics Quality = Ultra, Anti-Aliasing = Off, Motion Blur = On.
  • 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. Разрешение 2560 × 1440: 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. Разрешение 2560 × 1440: DirectX12, Preset = Highest, Anti-Aliasing = Off.
  • Total War: Three Kingdoms. Разрешение 1920 × 1080: DirectX 12, Quality = Ultra, Unit Size = Extreme. Разрешение 2560 × 1440: DirectX 12, Quality = Ultra, Unit Size = Extreme.
  • World War Z. Разрешение 1920 × 1080: DirectX11, Visual Quality Preset = Ultra. Разрешение 2560 × 1440: DirectX11, Visual Quality Preset = Ultra.

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.

#Тесты производительности

#Производительность в приложениях

И вот он, момент истины. Здесь мы видим, во имя чего были приложены все усилия, описанные до этого, и результат, откровенно говоря, совершенно не впечатляет. Разгон Core i7-10700K позволяет получить в приложениях улучшение производительности лишь в пределах единиц процентов. Получается, что значительная доля имеющегося частотного потенциала Comet Lake уже задействована производителем в номинальном режиме. Собственно, если говорить конкретно о Core i7-10700K, то его рабочие частоты со снятыми пределами потребления находятся в интервале 4,7-5,1 ГГц. После разгона нам удалось добиться работы этого процессора на частотах 5,0-5,1 ГГц, и это – в лучшем случае 8-процентный прирост, поэтому странно было бы ожидать каких-то кардинальных изменений в быстродействии.

Однако в то же время было бы неправильно сказать, что разгон оказался совсем бесполезным. Некоторые ресурсоёмкие приложения, предназначенные для перекодирования и обработки видеоконтента или для рендеринга, стали работать на 5-8 % быстрее. С учётом того, что такой прирост быстродействия получен «на пустом месте», оверклокинг трудно назвать бессмысленной процедурой. Отдельные энтузиасты вполне могут быть заинтересованы и в таком повышении производительности.

Правда, очевидно, что оверклокингом имеет смысл заниматься далеко не всегда. Во-первых, улучшение скорости выполнения задач при росте частоты процессора наблюдается далеко не повсеместно. Есть масса приложений, где производительность упирается не в частоту, а в другие подсистемы компьютера, поэтому зачастую эффект от разгона малозаметен. Во-вторых, разгон Core i7-10700K не делает из него процессор более высокого класса ни при каких условиях. Работающий в номинальном режиме Core i9-10900K, как можно видеть по результатам, всегда оказывается быстрее разогнанного Core i7-10700K.

Рендеринг:

Обработка фото:

Работа с видео:

Перекодирование видео:

Архивация:

#Производительность в играх

Гораздо более показательные диаграммы, чем в прошлом подразделе, можно наблюдать здесь, где они построены на основе измерений FPS в современных играх. И они иллюстрируют скорее то, что правы противники разгона, которые считают, что вся эта морока с подбором частот и напряжений не стоит достигнутого результата. Действительно, разогнанный до частот 5,0-5,1 ГГц процессор Core i7-10700K оказывается лишь на 1-3 % быстрее самого себя в номинальном состоянии. И это – вовсе не тот прирост, который бы хотелось увидеть геймерам-энтузиастам.

Причём представленные ниже данные о FPS получены в разрешении 1080p, то есть в более благоприятном случае, когда игровая производительность упирается в возможности графического ускорителя не полностью и у процессора всё-таки остаётся возможность повлиять на кадровую частоту. А те, кто играет в разрешениях 1440p или 2160p (и им подобных), не имеют шанса увидеть даже такой скромный положительный эффект оверклокинга. Всё это наводит на мысль, что геймерам вообще нет смысла беспокоиться о разгоне CPU – никакого волшебного улучшения производительности в современных условиях он не даёт.

Отдельно нужно отметить, что разогнанному Core i7-10700K не удалось превзойти десятиядерный Core i9-10900K и в игровых тестах, хотя, казалось бы, десять ядер для игр избыточны и дополнительные два ядра в старшем процессоре вряд ли могут оказать ему какую-то поддержку. Но преимущество Core i9-10900K объясняется здесь тем, что в основе десятиядерных процессоров компания Intel использует более удачные полупроводниковые кристаллы, которые даже в номинальном режиме преодолевают отметку 5,0 ГГц при нагрузке на четыре-пять вычислительных ядер и отметку 5,1 ГГц при нагрузке на три и меньшее число ядер. Поэтому в играх, где работой нагружается довольно ограниченное число ядер, тактовая частота Core i9-10900K в номинальном режиме зачастую оказывается выше, чем у разогнанного Core i7-10700K.

#Энергопотребление

Обратной стороной повышения тактовых частот выступает рост энергопотребления. Этот эффект мы можем наблюдать даже на примере работы процессоров Intel в номинальном режиме: каждое новое воплощение 14-нм микроархитектуры Skylake, которое забирается всё выше и выше по частоте, увеличивает свои аппетиты по энергопотреблению. Однако когда дело касается разгона, ситуация резко усугубляется, потому что попутно с увеличением тактовой частоты сверх номинальных значений почти всегда приходится поднимать и напряжение питания CPU. Иными словами, серьёзный рост потребления разогнанной системы — то, к чему должен быть готов любой оверклокер.

Ранее уже было показано: разгон Core i7-10700K до 5 ГГц и выше приводит к тому, что потребление этого процессора под нагрузкой может доходить до 250-300 Вт. Но давайте посмотрим, во что всё это выльется в смысле потребления системы целиком. Для того чтобы сделать такие измерения, мы воспользовались возможностями блока питания Thermaltake Toughpower DPS G RGB, который позволяет мониторить отдаваемую мощность на своём выходе.

Потребление системы с разогнанным Core i7-10700K оказалось ожидаемо выше, чем когда этот процессор работает в номинальном режиме. Однако нельзя сказать, что разница шокирует. Напротив, если сравнить потребление двух аналогичных систем с этим процессором в номинале и при разгоне, то в случае максимальной нагрузки рост аппетитов не превышает 40 %. С этим вполне можно мириться, особенно если принять во внимание, что работающий на частоте 5,0-5,1 ГГц процессор Core i7-10700K выглядит не прожорливее 10-ядерного Core i9-10900K в состоянии без разгона. А это означает, что 8-процентная прибавка к частоте с точки зрения энергопотребления в данном случае сопоставима с 25-процентным увеличением числа вычислительных ядер.

#Выводы

Массовые процессоры Intel актуального поколения, Comet Lake, разгоняются довольно посредственно – именно такой вывод можно сделать по итогам проведённого тестирования. И в этом нет ничего удивительного. Эксплуатируя шестой год подряд одну и ту же микроархитектуру Skylake и 14-нм технологический процесс, компания Intel рано или поздно должна была приблизиться к окончательному пределу, и сейчас, похоже, мы наблюдаем именно это.

Максимальная частота, на которой способны работать различные производные Skylake с обычной системой охлаждения, находится недалеко за отметкой 5,0 ГГц, и Core i7-10700K почти добирается до неё в номинале. В ходе экспериментов с экземпляром такого процессора нам удалось добиться лишь 8-процентного разгона относительно максимальной частоты Core i7-10700K при нагрузке на все ядра, и это – довольно-таки бледный результат на фоне того, что у первых Skylake родом из 2015-го частота могла быть повышена на величину порядка 20 %. Ситуация же с Comet Lake усугубляется ещё и тем, что современные процессоры получили продвинутый турборежим, частота в котором может повышаться до 5,1 ГГц (или даже выше) автоматически – при нагрузке на одно или несколько ядер.

Всё это приводит к тому, что целесообразность разгона, например, применительно к Core i7-10700K оказывается под большим вопросом — по крайней мере, если подходить к этому процессу с утилитарной точки зрения. Как показывают тесты, никакого качественного прироста производительности таким путём получить невозможно, а какой-то осязаемый положительный эффект от повышения частоты за пределы штатного режима наблюдается лишь в отдельных ситуациях.

Отказаться от попыток оверклокинга процессора сразу же может аудитория геймеров. Повышение частоты смены кадров в современных играх после разгона Core i7-10700K заметить почти невозможно. Если FPS и увеличивается, то речь идёт о приросте в 1-2 %, который, естественно, никакой погоды не сделает. Подвергать опасности стабильность системы и увеличивать потребление и нагрев ради такого нет никакого рационального смысла, и лучше сразу сосредоточиться на повышении частот графической карты – вот это в разрезе игровой производительности на порядок полезнее.

Впрочем, разгон CPU всё-таки можно рассматривать как способ улучшения скорости работы системы при решении ресурсоёмких вычислительных задач. В отдельных ситуациях, например при финальном рендеринге или при обработке видео, разгон Comet Lake всё-таки улучшает быстродействие. И для таких сценариев он может иметь смысл. Правда, не следует забывать, что и тут мы говорим про прирост быстродействия на уровне единиц процентов.

Однако в пользу разгона процессоров вроде Core i7-10700K есть немного иной аргумент. Дело в том, что Intel уделяла и продолжает уделять большое внимание поддержке энтузиастов, в результате чего любые оверклокерские эксперименты с Comet Lake проводить исключительно просто. Этот процессор даёт в руки пользователя исчерпывающий набор инструментов с понятным и предсказуемым действием. Более того, в каждом поколении CPU этот набор пополняется, давая всё больше свободы в том, каким образом пользователи могут попытаться извлечь из процессора изначально скрытый потенциал. Иными словами, не стоит думать, что разгон – это какой-то затейливый ритуал. Вывести Core i7-10700K за пределы номинального режима и добиться стабильной работоспособности проще простого, и мы надеемся, что приведённые в этой статье рекомендации станут хорошим подспорьем.

Обобщая же всё сказанное воедино, остаётся резюмировать, что оверклокерские процессоры Comet Lake, которые отмечены в модельном номере литерой «К», несмотря ни на что, вполне возможно рассматривать как достойные объекты для экспериментов по разгону. При этом не стоит рассчитывать, что подобные эксперименты способны принести какие-то заметные дивиденды в смысле прироста производительности, но не всё измеряется частотой кадров и баллами в бенчмарках. В том, что настройка разгона в LGA1200-системах – очень увлекательный процесс, способный доставить энтузиастам удовольствие сам по себе, у нас нет никаких сомнений. Единственное, не нужно забывать о правильном подборе компонентов системы, в противном случае гладкий процесс оверклокинга может споткнуться на ухабах нестабильности, в возникновении которых повинны не сами процессоры, а какие-то другие компоненты.

В заключение же нужно сказать, что приобретать процессоры Core i7-10700K целесообразно и для эксплуатации в номинальном режиме. Они хороши и без всякого разгона, тем более что по сравнению с «обычными» моделями они обладают увеличенной тактовой частотой и, соответственно, лучшей производительностью.

 
 
⇣ 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 🔥