Обзор инженерного процессора Core i7-6400T: оверклокерский Skylake из Китая

Прогресс, который претерпевают процессоры Intel при смене поколений микроархитектуры, в последнее время ощутимо замедлился. Действительно, если сравнивать между собой похожие по позиционированию процессоры ближайших годов выпуска, то окажется, что их вычислительная производительность различается в лучшем случае на 3-7 процентов, и это несмотря на то, что разработчики непрерывно говорят об огромных шагах («тиках» и «таках») в развитии микроархитектуры. Поэтому нет ничего удивительного в том, что многие обладатели систем даже пятилетней давности попросту не видят смысла в модернизации своих компьютеров и продолжают оставаться с Sandy Bridge, искренне полагая, что в отсутствие реальной конкуренции развитие настольных процессоров серьёзно затормозилось.

Однако в действительности всё далеко не столь однозначно. С тезисом об отсутствии заметного прироста производительности мы спорить не будем. Но вот с тем, что в развитии настольных систем давно уже не происходит ничего интересного, согласиться невозможно. И речь тут идёт вовсе не о встраиваемом в процессоры графическом ядре и не о внедрении в современные платформы новых интерфейсов, а о том, что за последние пару лет Intel прошла огромный путь в сторону возвращения оверклокингу его изначального смысла.

С переводом процессоров на архитектуру Core компания Intel попыталась перевернуть представление о разгоне процессоров, сделав его не средством экономии бюджета, а, напротив, весьма затратным спортом. И отчасти Intel (при активном содействии остальной индустрии) это удалось: процессоров, способных разгоняться, стало заметно меньше, а стоить они стали заметно дороже. Однако массовый практический оверклокинг, к счастью, при этом всё-таки не исчез. Отчасти он подпитывался стараниями AMD, а иногда какие-то подарки (например, Pentium Anniversary Edition) преподносила и сама Intel. Но самое важное для оверклокерского ренессанса событие произошло совсем недавно – с появлением платформы LGA1151 и процессоров Core шестого поколения.

Дело в том, что, как внезапно выяснилось, в экосистеме LGA1151 разгону могут быть подвергнуты вообще любые процессоры: как специально предназначенные для этого модели с индексом K в названии, так и все остальные Skylake с заблокированным коэффициентом умножения. Да, разгон ординарных процессоров не столь прямолинеен, как у дорогих K-версий. Он выполняется не при помощи изменения множителя, а за счёт увеличения частоты базового тактового генератора. Поэтому для такого разгона подходят не все платы, нужны специальные версии BIOS, а, кроме того, в качестве побочного эффекта отключаются AVX/AVX2-инструкции. Тем не менее результаты достигаются вполне положительные: в целом ряде приложений — в первую очередь игрового характера — можно получить заметный прирост производительности.

Конечно, можно сказать, что к возрождению массового оверклокинга Intel прямого отношения не имеет, ведь компания всё-таки не даёт вольную, а пытается ввести ограничения в разгон моделей Skylake без индекса К организационными мерами. Но во-первых, борьба с разгоном массовых процессоров ей не особенно удаётся, и открытые лазейки так или иначе никуда не делись до сих пор. А во-вторых, кто же, если не Intel, заложил аппаратную основу для такого разгона? Вся эта история стала реальностью исключительно благодаря тому, что в платформе LGA1151 появилась возможность применения сразу двух тактовых генераторов: одного – для частоты процессора, а второго – для формирования частот интерфейсов. До появления Skylake подобное разделение частот в дизайн платформ не закладывалось, и поэтому разгонять процессоры как-то иначе, чем изменением их множителей, было попросту невозможно. Иными словами, Intel причастна к возвращению разгона недорогих процессоров самым непосредственным образом, и отрицать её роль в этом было бы несправедливо.

Но самое убедительное доказательство того, что Intel всерьёз раздумывала над возможностью открыть в Skylake полную свободу оверклокинга, не так давно пришло из Китая. На многочисленных китайских торговых площадках стали активно распродаваться предрелизные процессоры поколения Skylake, которые свободно разгоняются частотой тактового генератора вообще без каких-либо ухищрений и ограничений. То есть блокировка разгона не-K-процессоров была добавлена микропроцессорным гигантом непосредственно перед выводом Skylake на рынок, и нет ничего удивительного, что такие искусственные запреты получилось в конечном итоге обойти.

Вся эта история — не только про то, что, дескать, Intel хотела добавить разгон в Skylake, а потом передумала, но хитрые производители материнских плат смогли воплотить изначальный интеловский план и без участия микропроцессорного гиганта. Она добавляет к уже известной картине оверклокинга Skylake ещё один немаловажный штрих: в природе существуют предрелизные LGA1151-процессооры, которые с помощью увеличения частоты тактового генератора способны разгоняться «из коробки», без каких-либо дополнительных условий. И вот этот факт имеет огромную практическую ценность, поскольку процессоры эти при желании можно достать, причём по весьма привлекательной цене.

Собственно, рассказу о тестировании такого легкоразгоняемого предрелизного процессора и будет посвящена данная статья. В последнее время компьютерные форумы переполняет лавина восторженных отзывов от пользователей, которые приобретают на китайских интернет-площадках низкочастотные инженерные образцы четырёхъядерных Skylake и поднимают их частоту до уровня Core i7-6700K.

Поверить в то, что такое возможно, не слишком-то просто, так как китайцы распродают такие процессоры примерно в два – два с половиной раза дешевле полноценного современного четырёхъядерника уровня Core i7. Поэтому мы решили во всём разобраться сами и заказали на Aliexpress один из процессоров с загадочным и не существующим в понимании Intel названием Core i7-6400T, для которого продавцы из Поднебесной обещают возможность лёгкого разгона и эксплуатации на частоте порядка 4,0 ГГц.

⇡#Китайский Core i7-6400T: откуда ноги растут

Прежде всего, давайте попробуем выяснить, что же на самом деле скрывается под названием Core i7-6400T. В понимании Intel такого процессора не существует вообще, и китайские продавцы используют это наименование исключительно для собственного удобства – надо же как-то обозначать продаваемый товар. Маркировка, нанесённая на крышке процессора, тоже ясности не добавляет. Никакого понятного названия на крышках таких CPU не приводится, а единственная имеющаяся текстовая строка «Intel Confidential» служит лишь напоминанием о том, что данный процессор – инженерный образец и серийным продуктом не является.

С формальной точки зрения процессоры, промаркированные «Intel Confidential», – это предварительные чипы, которые микропроцессорный гигант использует для распространения среди своих партнёров: в рядах производителей материнских плат, сборщиков компьютеров, а также среди программных разработчиков. Делается это для того, чтобы процесс вывода на рынок новых чипов проходил более гладко. Предварительные образцы нужны партнёрам компании по вполне понятным причинам – для отладки и оптимизации собственных будущих продуктов. Поэтому неудивительно, что рассылка образцов «Intel Confidential» задолго до официального выхода аналогичных по микроархитектуре процессоров – явление достаточно массовое. Однако такие процессоры в продажу, естественно, попадать не должны, и уж тем более в таких масштабах, как это произошло с условным Core i7-6400T.

Откуда же взялось такое количество «лишних» инженерных образцов Skylake, которые теперь просочились в продажу? Ответить на этот вопрос достаточно просто, если вспомнить о том, что в процессе разработки данного процессорного дизайна последовательно сменилось три его степпинга (версии). Обычно компании Intel, после того как она перешла на модель разработки «тик-так», при подготовке новых процессоров удавалось обойтись одним-двумя степпингами, но с проектом Skylake дело шло не слишком гладко. Новый, 14-нм техпроцесс, который был введён в процессорах Broadwell, изначально смог обеспечить лишь достаточно ограниченный частотный потенциал. Например, 14-нм Core i7-5775C и Core i5-5675C получили даже более низкие паспортные частоты, чем их 22-нм предшественники поколения Haswell, весьма плачевными оказывались и результаты их разгона. Но тогда это было не столь критично, ведь десктопные Broadwell позиционировались как совершенно проходной продукт с очень узкой сферой применения. А вот в Skylake специалистам Intel пришлось заняться борьбой за гигагерцы уже с полной силой. И способность работы на частотах не хуже, чем у Haswell, была достигнута далеко не сразу, а лишь после двукратного редизайна первой версии ядра.

В итоге финальную версию Skylake компании удалось получить лишь к началу 2015 года, то есть примерно за полгода до официального анонса. Партнёры же Intel нуждались в тестовых процессорах нового поколения гораздо раньше, и к рассылке инженерных образцов Skylake компания приступила ещё до того, как в её распоряжении появились окончательные версии CPU. Поэтому впоследствии, когда у Intel наконец получилось спроектировать и запустить в массовое производство финальный степпинг нового ядра, ей пришлось проводить раздачу образцов, которые на этот раз уже полностью соответствовали по дизайну будущим серийным продуктам, по новой.

По правилам, все предварительные инженерные процессоры при этом должны были быть уничтожены, но что китайцам до правил? И именно такие спасённые от утилизации Skylake предфинальной версии и попали в конечном итоге на торговые площадки. А это значит, что недорогие Core i7-6400T, которые продаются на Aliexpress и Taobao, – это не совсем аналогичные серийным процессорам продукты, а процессоры с более ранней версией дизайна.

Убедиться в этом несложно — достаточно взглянуть на имеющуюся на крышке процессоров четырёхбуквенную маркировку S-Spec: в ней закодированы как характеристики образца, так и его принадлежность к тому или иному степпингу.

В таблице ниже мы приводим сведения о наиболее распространённых маркировках инженерных образцов четырёхъядерных Skylake.

Самые «правильные» инженерные образцы процессоров имеют степпинг R0 – это полные аналоги серийных продуктов, поскольку именно этот степпинг используется в тех вариантах Skylake, что продаются в магазинах. У китайских же продавцов — по понятным причинам — в наличии имеются лишь процессоры прошлых степпингов: A0 и Q0. Впрочем, хоть это и снижает их практическую ценность, но ненамного. Для более ранних степпингов характерен более низкий частотный потенциал и некоторые ограничения в работе процессорного контроллера памяти, а в степпинге A0 к тому же есть ошибки в реализации встроенного графического ядра. Однако если учесть тот факт, что продаются такие CPU по значительно более низкой цене, чем серийные четырёхъядерники степпинга R0, их приобретение обретает вполне очевидный смысл. Особенно если принять во внимание тот факт, что Skylake степпингов A0 и Q0, в отличие от R0, не имеют никаких защит против разгона тактовым генератором и потому совершенно свободно наращивают частоту выше установленного Intel значения, даже несмотря на заблокированные множители.

Иными словами, предлагаемые на китайских торговых площадках инженерные Skylake ранних степпингов – это хороший и притом по-настоящему оверклокерский способ сэкономить. Заплатив за такой процессор вдвое или даже втрое меньше, чем стоит в магазине настоящий Core i7, из инженерного образца степпинга A0 или Q0 после разгона вполне можно выжать сравнимый уровень производительности.

Беглый анализ ассортимента Aliexpress и Taobao показывает, что основная масса продающихся по дешёвке предсерийных образцов Skylake имеет S-Spec QHQG, QHQJ, QH8G и QH8F. Особый интерес из них представляют процессоры QHQG и QHQJ, потому что они относятся не к первоначальному, а к более позднему, второму степпингу Skylake, в котором немного улучшен частотный потенциал и исправлен целый ряд проблем, например нестабильность встроенной графики. Из пары же QHQG и QHQJ более привлекательным кажется первый вариант, поскольку он рассчитан на более высокую тактовую частоту и имеет более высокий номинальный множитель, но на самом деле, если учитывать разгон, то особой разницы между такими процессорами быть не должно. Да, для разгона QHQJ частоту тактового генератора придётся задирать сильнее, чем в случае с QHQG, но это вряд ли может стать сколь-нибудь серьёзной проблемой.

Кроме того, инженерные процессоры принято дифференцировать также и по последней строке маркировки, имеющей вид L501C679. В ней закодирована информация о месте и дате производства, а также номер партии. Первый символ – это код фабрики (L – Малайзия, C — США); второй – год выпуска (4-2014, 5-2015); последующие две цифры – номер недели в году, в течение которой произведён процессор; а всё, что идёт следом, – это код партии. Считается, что процессоры с более поздней датой выпуска разгоняются лучше, однако если такая корреляция и имеет место, то она не слишком заметна. Тем не менее инженерные процессоры начала 2015 года выпуска пользуются большим спросом, а потому обычно стоят несколько дороже своих более ранних собратьев.

⇡#Core i7-6400T QHQG: подробное знакомство

Для проведения практических экспериментов мы приобрели инженерный образец Core i7-6400T QHQG выпуска первой недели 2015 года (L501). Он обошёлся примерно в 10 тысяч рублей, то есть где-то вдвое дешевле по сравнению с самым доступным Skylake класса Core i7. Отбивает ли он вложенные в него средства?

Как уже было сказано выше, процессоров с названием Core i7-6400T в ассортименте компании Intel на самом деле нет. Это наименование придумано продавцами исходя из того, что номинальная частота 2,2 ГГц, на которой работают такие образцы, соответствует номинальной частоте Core i5-6400T. Однако по всем остальным параметрам Core i7-6400T – это именно Core i7: он обладает четырьмя ядрами с поддержкой Hyper-Threading, а его кеш-память третьего уровня имеет ёмкость 8 Мбайт. Но если сравнивать китайский Core i7-6400T с полноценным Core i7, то серийный процессор серьёзно выиграет по тактовой частоте.

В низких частотах инженерного образца нет ничего удивительного. Во-первых, перед нами – степпинг Q0, частотный потенциал которого гораздо ниже, чем у последовавшей за ним серийной версии ядра. Во-вторых, инженерные процессоры, выпущенные задолго до официального анонса, всегда работают на более низких частотах. Ведь они предназначаются для знакомства партнёров Intel с новой архитектурой, а не для покорения высот производительности.

Несмотря на то, что Core i7-6400T – процессор не серийный и даже отличается от нормальных Skylake по степпингу, большинство LGA1151-материнских плат может работать с ним без каких-либо проблем. Необходимая для этого версия микрокода обычно встроена в BIOS по умолчанию, по крайней мере в платах ведущих производителей. Поэтому относительно поддержки инженерного образца переживать не стоит.

Вместе с тем детектируется он большинством материнок как «Genuine Intel CPU 0000» – ни о каком Core i7 в названии, естественно, здесь речь не идёт. Однако никаких претензий к функциональности нет: в этом процессоре нормально работают все фирменные интеловские технологии: Hyper-Threading, SpeedStep, VT-x, TXT и так далее. Работает и Turbo Boost: при нагрузке на все ядра процессор может разгоняться до 2,4 ГГц, а при однопоточных вычислениях частота может возрастать до 2,6 ГГц. Впрочем, в любом случае при эксплуатации в номинальном режиме китайский Core i7-6400T не интересен – его частоты слишком низки.

Диагностическая утилита определяет рассматриваемый инженерник следующим образом:

Встроенный бенчмарк подсказывает, что даже многопоточная производительность этого процессора в номинальном режиме находится на уровне ниже Core i5 поколения Sandy Bridge. А значит, для того, чтобы Core i7-6400T мог раскрыть свои сильные стороны, нужен разгон.

⇡#Разгон

Так как множитель подавляющего большинства инженерных процессоров заблокирован, разгонять их приходится базовой частотой. В случае со Skylake это вполне возможно на материнских платах, которые имеют внешний тактовый генератор, а это – практически любые платы на базе набора логики Intel Z170. Если бы речь шла о разгоне серийных процессоров, то для успеха потребовался бы ещё и особый, подправленный BIOS. Но для разгона предсерийных образцов Skylake степпингов A0 и Q0 он не нужен – такие процессоры свободно разгоняются по частоте и на обычных версиях прошивок. А это значит, что поднять частоту Core i7-6400T не так уж и сложно. И даже более того, инженерные версии Skylake степпинга Q0 выгодно отличаются от своих более поздних серийных собратьев тем, что при разгоне частотой тактового генератора в них не отключаются термодатчики и AVX/AVX2-инструкции. То есть разгон получается даже более полноценным.

При разгоне Skylake по частоте есть две тонкости: технология Enhanced Intel SpeedStep должна быть принудительно отключена, а параметр Boot Performance Mode требуется перевести в значение Turbo Performance. Эти настройки в большинстве случаев избавляют от проблем с холодным стартом системы. В остальном же алгоритм очень простой: процессорный множитель фиксируется на максимально допустимом значении, после чего наращивается частота базового тактового генератора BCLK и при необходимости для обеспечения стабильности прибавляется процессорное напряжение. Не нужно лишь забывать, что с BCLK связана и частота работы памяти, поэтому при разгоне базовым тактовым генератором попутно требуется корректировать множители, отвечающие за формирование частоты DDR4 SDRAM.

Оверклокинг инженерных Skylake степпинга Q0 происходит именно по этому алгоритму, но не следует ожидать от них таких же результатов разгона, какие получаются на серийных процессорах. Степпинг Q0 – предварительный, и максимальная частота, при которой способны работать его носители, лежит в окрестности 4-гигагерцевой отметки.

В процессе изучения возможностей нашего экземпляра Core i7-6400T QHQG мы построили зависимость его предельной частоты от уровня подаваемого напряжения. На приведённом ниже графике хорошо видно, что частотный потенциал инженерных Skylake действительно хуже, чем у серийных процессоров, но дело не в каких-то искусственных ограничениях, а в самом дизайне ядра степпинга Q0.

Номинальное напряжение тестировавшегося экземпляра Skylake – 1,12 В, однако эксперименты по разгону мы начали с более низкой величины 1,0 В. И как показали практические испытания, даже в этом случае инженерный Core i7-6400T спокойно берёт 3-гигагерцевую планку. Однако особенно обольщаться не стоит. Увеличение напряжения отодвигает предел стабильного разгона не слишком сильно, зато рабочие температуры при этом прирастают очень круто.

В результате прибавка к стартовому напряжению в размере 0,4 В позволила отодвинуть предельную частоту лишь на 850 МГц. И максимальным результатом, который удалось выдавить из нашего экземпляра Core i7-6400T QHQG, оказалось лишь 3,9 ГГц. Попытки же дальнейшего приращения частоты пришлось отмести из-за чрезмерного нагрева процессорного кристалла в тестах стабильности в LinX 0.7.0, даже несмотря на то, что все эксперименты проводились с достаточно неплохим кулером Noctua NH-U14S.

Как видно на приведённом скриншоте, разгон проводился с установкой коэффициента умножения 24х. Это максимальный турбомножитель, при котором исследуемый процессор может работать с нагрузкой сразу на все ядра. Частоту BCLK удалось поднять до значения 162,5 ГГц, что в итоге вывело Core i7-6400T на 3,9-гигагерцевую отметку. Однако для того, чтобы в таком состоянии можно было провести полный цикл тестов стабильности, напряжение Vcore пришлось увеличить до 1,425 В. А это приводило почти к критическому нагреву – троттлинг у инженерных Skylake активируется при 100 градусах, как и у обычных Core i7.

Очевидно, что, как и в серийных процессорах, в инженерных образцах тоже используется полимерный термоинтерфейс, причём явно не лучшего качества. Но для процессора со штатной частотой 2,2 ГГц это и неудивительно. Тем не менее следует иметь в виду, что лучшего разгона Core i7-6400T можно добиться с помощью скальпирования.

На первый взгляд, разгон Skylake до 3,9 ГГц не кажется особенным оверклокерским успехом. Однако не забывайте, речь идёт о предварительном степпинге и о процессоре, номинальная частота которого была в 1,8 раза ниже достигнутого разгона. Поэтому полученный результат на самом деле не так уж и плох. В конце концов, взяв для эксперимента процессор стоимостью порядка $130-$150, в итоге мы пришли к той частоте, которую обеспечивают 300-долларовые CPU. А это, вообще говоря, совсем не иллюзорный выигрыш.

Кроме того, любой оверклокинг – это всегда лотерея. И с другим экземпляром Core i7-6400T результат мог бы оказаться совсем иным. Например, в Сети можно обнаружить немало отзывов, свидетельствующих о покорении инженерными CPU 4-гигагерцевой отметки или даже о возможности стабильной работы при частотах порядка 4,2 ГГц. Иными словами, Core i7-6400T – это вполне достойный объект приложения сил для экономного оверклокера.

Что же касается конкретно нашего случая, то разгон удалось провести без каких-либо особых усилий и без утомительного подбора второстепенных параметров. Изменению подвергалось лишь единственное напряжение V_CORE, а в целом с набором применённых настроек можно ознакомиться на следующем скриншоте.

Разгон выполнялся на плате ASUS Maximus VIII Ranger, но это не имеет большого значения. Примерно аналогичным образом китайские инженерные процессоры разгоняются и на других материнских платах. Правда, в отдельных случаях можно столкнуться с отключением AVX/AVX2-инструкций и температурного мониторинга, например такое происходит на некоторых материнских платах компании ASRock. Но в этом случае на помощь могут прийти модифицированные энтузиастами версии BIOS, которые регулярно выкладываются на корейском сайте Hardware Tips.