| 23 сентября 2015 |
Содержание
⇡#Описание тестовых систем и методики тестирования
Благодаря скальпированию Core i7-6700K и замене штатного термоинтерфейса жидким металлом Coollaboratory Liquid Pro мы получили в своё распоряжение флагманский десктопный Skylake-S, способный разгоняться до частоты 4,8 ГГц. Обойти стороной тестирование производительности такого CPU было бы преступлением. Поэтому вторую часть материала мы посвятили анализу масштабируемости быстродействия Core i7-6700K в том случае, когда он разогнан до 4,4, 4,6 или 4,8 ГГц. Первый вариант соответствует типичному разгону Skylake без повышения напряжения питания, второй – типичный оверклокерский режим для нескальпированного CPU, и третий вариант – это тот разгон, на который могут рассчитывать энтузиасты, решившиеся на удаление крышки и замену штатной интеловской термопасты.
Список задействованных в тестовой системе комплектующих выглядит следующим образом:
- Процессор: Intel Core i7-6700K (Skylake, 4 ядра + HT, 4,0-4,2 ГГц, 8 Мбайт L3).
- Процессорный кулер: Noctua NH-D15.
- Материнская плата: ASUS Maximus VIII Ranger (LGA1151, Intel Z170).
- Память: 4 × 4 Гбайт DDR4-3000 SDRAM, 15-15-15-35 (G.Skill [Ripjaws 4] F4-3000C15Q-16GRR).
- Видеокарта: NVIDIA GeForce GTX 980 Ti (6 Гбайт/384-бит GDDR5, 1000-1076/7010 МГц).
- Дисковая подсистема: Kingston HyperX Savage 480 GB (SHSS37A/480G).
- Блок питания: Seasonic Platinum SS-760XP2 (80 Plus Platinum, 760 Вт).
Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 10 Enterprise Build 10240 с использованием следующего комплекта драйверов:
- Intel Chipset Driver 10.1.1.7;
- Intel Management Engine Interface Driver 11.0.0.1157;
- NVIDIA GeForce 353.54 Driver.
Измерение производительности тестовой системы было проведено четырежды – при работе Intel Core i7-6700K в номинальном режиме и при его различном разгоне:
- до 4,4 ГГц с напряжением 1,28 В;
- до 4,6 ГГц с напряжением 1,38 В;
- до 4,8 ГГц с напряжением 1,56 В.
Описание использовавшихся для измерения производительности инструментов:
- Бенчмарки:
- BAPCo SYSmark 2014 ver 1.5 – тестирование в сценариях Office Productivity (офисная работа: подготовка текстов, обработка электронных таблиц, работа с электронной почтой и посещение интернет-сайтов), Media Creation (работа над мультимедийным контентом — создание рекламного ролика с использованием предварительно отснятых цифровых изображений и видео) и Data/Financial Analysis (статистический анализ и прогнозирование инвестиций на основе некой финансовой модели).
- Futuremark 3DMark Professional Edition 1.5.915 — тестирование в сценах Sky Diver, Cloud Gate и Fire Strike.
Тест SYSmark 2014, в котором моделируется типичная работа пользователя в приложениях различного характера, указывает на явную масштабируемость производительности с частотой. За счёт разгона Core i7-6700K до 4,8 ГГц можно получить почти 20-процентный прирост быстродействия относительно номинального режима.
3DMark оценивает эффект от разгона не столь оптимистично. На результат в этом тесте влияние оказывает производительность графической подсистемы, а увеличение тактовой частоты процессора ей безразлично.
⇡#Производительность в приложениях
Скорость работы ресурсоёмких приложений вполне ожидаемо зависит от частоты процессора. При разгоне процессора до 4,4 ГГц производительность возрастает примерно на 8 процентов, увеличение частоты до 4,6 ГГц даёт в среднем 12-процентный выигрыш в скорости, а осуществлённый благодаря скальпированию разгон до 4,8 ГГц делает Core i7-6700K быстрее почти на 17 процентов. Особенно же значительное увеличение быстродействия в разогнанных системах наблюдается при финальном 3D-рендеринге и при обработке и перекодировании видеоконтента.
⇡#Производительность в играх
Тесты в Full HD-разрешении
Частота кадров в играх в высоком разрешении от разгона процессора почти не зависит. Мощности работающего в номинальном режиме Core i7-6700K вполне хватает для того, чтобы полностью загрузить флагманскую видеокарту GeForce GTX 980 Ti, следовательно, в игровых системах разгон высокопроизводительных процессоров себя не оправдывает.
Тесты в уменьшенном разрешении
Однако если перераспределить игровую нагрузку в сторону процессора, уменьшив разрешение, то хорошо осязаемая масштабируемость возвращается и в 3D-игры. 20-процентное увеличение частоты Core i7-6700K позволяет получить прирост в частоте кадров, который может достигать 15-процентной отметки.
⇡#Энергопотребление
На графиках ниже приводится полное потребление систем (без монитора), измеренное на выходе из розетки, в которую подключен блок питания тестовой системы, и представляющее собой сумму энергопотребления всех задействованных в системе компонентов. В суммарный показатель автоматически включается и КПД самого блока питания, однако с учетом того, что используемая нами модель БП, Seasonic Platinum SS-760XP2, имеет сертификат 80 Plus Platinum, его влияние должно быть минимальным.
Skylake – очень экономичные процессоры в состоянии простоя. В них, например, даже появилось новое энергосберегающее состоянии C8, которого в десктопных CPU до сих пор не было. Однако разгон, при котором увеличивается напряжение питания, повышает потребление системы в том числе и в состоянии покоя. Скажем, платформа, использующая Core i7-6700K на частоте 4,8 ГГц при напряжении питания 1,56 В, требует на 13 Вт больше, чем она же, но с процессором, использующим номинальные параметры.
Гораздо серьёзнее возрастает потребление разогнанных процессоров при высокой вычислительной нагрузке, что вряд ли вызовет удивление у наших читателей, знакомых с основами физики. Примечателен же здесь не столько сам факт зависимости роста потребления от частоты и напряжения при разгоне, а её частные производные. Так, разогнанный по частоте на 20 процентов процессор увеличивает свои энергетические аппетиты на 60-70 процентов. И это ещё раз должно напомнить о том, что в оверклокерских системах нужно не только качественное охлаждение, но и мощный блок питания.
⇡#Выводы
На фоне общего спада, наблюдаемого на глобальном компьютерном рынке, энтузиасты продолжают демонстрировать свою приверженность платформе ПК и — вопреки общим настроениям — отнюдь не сокращают расходы на приобретение и обновление персональной компьютерной техники. Поэтому нет ничего удивительного в том, что многие производители комплектующих стали уделять гораздо больше внимания авангарду компьютерного сообщества, и акценты в их флагманской продукции постепенно смещаются в сторону геймерских и оверклокерских возможностей. Не стала игнорировать свежие тенденции и компания Intel: процессоры с развитыми разгонными возможностями составляли важную часть её продуктовой линейки и до этого, но теперь вопросам оверклокинга уделяется куда больше внимания, чем раньше.
Собственно, процессоры Skylake во многом отражают заметно потеплевшее отношение Intel к разгону. По сравнению со своими предшественниками они получили лучшие оверклокерские свойства, например внешний конвертер питания и непрерывный диапазон доступных частот BCLK, а также возросший частотный потенциал. Однако при этом Intel оставила нетронутым самый досадный оверклокерский недочёт своих современных CPU – под крышкой, закрывающей полупроводниковый кристалл, продолжает использоваться полимерный термоинтерфейсный материал с откровенно посредственной теплопроводностью. Поэтому полноценному разгону процессоров семейства Skylake препятствует банальный перегрев, устранить который очень трудно даже применением высокопроизводительных воздушных или жидкостных систем охлаждения.
Но радикальные оверклокеры давно смогли найти пути решения данной проблемы: процессорную крышку можно демонтировать и заменить интеловскую термопасту материалом с лучшей теплопроводностью, например жидким металлом. Правда, в случае Skylake скальпирование – не такая простая процедура. Чипы нового поколения смонтированы на процессорной плате с очень тонким текстолитом, повредить который при удалении крышки любым из распространённых методов стало проще простого.
К счастью, мы можем предложить хороший метод, заметно повышающий шансы на успех. Нагрев процессорной крышки ослабляет соединительные свойства используемого Intel клея, и если в процессе скальпирования задействовать не только тиски, но и мощный технический фен, то крышка снимается совершенно безболезненно и без приложения серьёзных усилий.
Скальпирование? Во-первых, это красиво…
Достигаемый же за счёт замены внутреннего термоинтерфейса эффект трудно переоценить. Как показывают опыты, интеловская термопаста по своей теплопроводности заметно хуже, даже чем простая Arctic MX-2. А если в качестве внутреннего термоинтерфейса в Skylake использовать жидкий металл, то проблема перегрева вообще перестаёт существовать как таковая. Температуру процессора под нагрузкой сразу удаётся понизить на пару десятков градусов, и это открывает доступ ко всему частотному потенциалу. Более того, снижение рабочих температур позволяет достичь стабильности при несколько меньших напряжениях, что делает разгон и безопаснее для здоровья процессора.
В то время как типичными для процессоров Core i5-6600K и Core i7-6700K являются предельные частоты порядка 4,5-4,6 ГГц, при работе на которых под нагрузкой они достигают температур, близких к критическим, замена внутреннего термоинтерфейса отодвигает границу максимального разгона на дополнительные 200-300 МГц – до рубежа в 4,8 ГГц. Причём на столь высокой частоте, превышающей номинальную как минимум на 20 процентов, процессоры Skylake с заменённым внутренним термоинтерфейсом функционируют в благоприятном температурном режиме в том числе и при самой высокой вычислительной нагрузке. И это значит, что доработанные Skylake по своим оверклокерским свойствам вплотную приближаются к легендарным Sandy Bridge, что можно считать очень лестной похвалой, поскольку никакие CPU, выпущенные позднее 2011 года, её до сих пор не удостаивались.
Что же касается производительности, то оверклокинг правильно подготовленного Core i7-6700K позволяет улучшить её на 15-20 процентов, что выглядит по сегодняшним меркам очень хорошим вознаграждением за труды по скальпированию. Конечно, процессор с оригинальной интеловской термопастой тоже может быть разогнан, и его отставание от аналога с заменённым на жидкий металл внутренним термоинтерфейсом будет составлять не более 5 процентов, однако нужно понимать, что скальпирование не просто улучшает разгон. Благодаря ему уменьшается также и нагрев процессорного кристалла, что в конечном итоге делает систему стабильнее и долговечнее.
Суммируя всё сказанное, остаётся лишь посокрушаться насчёт того, что в Skylake нет нормального термоинтерфейса изначально. Тот же Core i7-6700K с заменённым внутренним термоинтерфейсом, который мы получили и протестировали в рамках этого исследования, производит гораздо лучшее впечатление, нежели обычные серийные Skylake, с которыми мы сталкивались до этого момента. И, честно говоря, если иметь в виду усовершенствованные скальпированием оверклокерские Core i5-6600K и Core i7-6700K, то модернизация старых систем с переходом на платформу LGA1151 действительно обретает реальный практический смысл.
Прошлогоднее обновление процессорной микроархитектуры в лице Intel Skylake не принесло никаких сюрпризов в плане роста производительности десктопных решений, и мы получили уже привычные 5-10% превосходства над прошлым поколением. Но при анонсе оверклокерских моделей был замечен очень любопытный момент: Intel Core i5-6600K и Intel Core i7-6700K получили не только разблокированный множитель, но и возможность изменять частоту базового тактового генератора без потери стабильности. Этот факт подарил надежду энтузиастам на возрождение массового разгона процессоров, изначально не ориентированных на оверклокерскую аудиторию. Но чуда не произошло, и Intel заблокировала такую возможность в обычных моделях. Благо, это ограничение оказалось только на программном уровне, и в середине декабря новостные ленты технических ресурсов заполнили сообщения о том, что найден способ разгона моделей платформы Socket LGA1151 без индекса «K». Данный факт неоднократно подтвердился и при нашем практическом знакомстве с новой аппаратной платформой, в чем можно самостоятельно убедиться на страницах нашего ресурса.
Но по вашим просьбам мы снова решили вернуться к очень интересной теме разгона неоверклокерских процессоров Intel Skylake, посвятив ей отдельный материал. Попробуем обобщить всю накопленную информацию и дать практические рекомендации по оптимизации параметров системы. И самое главное ответить, есть ли в этом всем практическая ценность, что особенно актуально, учитывая не самую благоприятную экономическую ситуацию в стране. Все эксперименты будут проводиться на примере модели Intel Core i7-6700. Данный процессор любезно предоставлен нашим партнером − интернет-магазином PCshop.ua, где его же можно и купить примерно за $380.
Немного истории
Что такое разгон или оверклокинг? Под этим понятием следует понимать набор методов, которые позволяют работать компонентам компьютера на частотах, которые выше заводских. Главная цель разгона – получить максимум производительности из имеющегося «железа». Сейчас это занятие вполне можно назвать тривиальным. Любой пользователь свободно может купить подходящую материнскую плату, процессор с разблокированным множителем и в пару кликов разогнать его. Нет ощущения азарта и удовлетворения от проделанной работы. Но так было далеко не всегда.
На заре своего зарождения разгоном занимались исключительно хорошо подготовленные технари, используя паяльник, перемычки и другие аппаратные модификации. Если вкратце, то весь процесс оптимизации сводится к увеличению тактовой частоты процессора, которая является произведением двух параметров – множителя и базовой частоты. А так как в большинстве случаев изменять множитель нельзя, то приходится оперировать значениями шины. Это стало возможным благодаря тому, что модели одной серии разнятся только частотой. То есть после изготовления партия процессоров проходит ряд тестов, по худшим результатам которых она и маркируется. Так мы и получаем одни модели с тактовой частотой, например, 300 МГц, а другие − 700 МГц. Но не все экземпляры такие неудачные. Например, их умышленно могут замедлять из-за необходимости расширения ассортимента линейки, поэтому при наличии необходимых знаний эту досадную несправедливость можно исправить. При этом мы получаем производительность старшей модели при минимуме затрат. Разве это не прекрасно?
В частности, можно вспомнить 1998 год и популярные процессоры Intel Celeron 300 и Intel Celeron 333. При рекомендованной цене в $150 и $192 соответственно, в разгоне они давали фору Intel Pentium II 450 стоимостью $669. Да, в таком случае возрастает риск вывести из строя оборудование, но это было в прошлом и происходило через плохое охлаждение, несовершенные методы защиты и неумение самого пользователя вовремя остановиться на достигнутом. Сейчас же прогресс достиг такого уровня, что у вас вряд ли получится «сжечь» процессор.
По-настоящему золотой эрой оверклокинга можно считать выход первого поколения процессоров Intel Core под Socket LGA775 в 2006 году. Сам разгон стал куда более удобным. Для этого было достаточно настроить необходимые параметры в BIOS материнской платы или просто воспользоваться специальными утилитами под ОС. Любимчиками энтузиастов стали младшие модели Intel Pentium E5xxx и Intel Core 2 Duo E7xxx, которые в умелых руках обходили своих более дорогих собратьев Intel Core 2 Duo E8xxx или даже Intel Core 2 Quad. Кстати, даже сейчас некоторые модели Intel Core 2 Quad и их серверные аналоги Intel Xeon трудятся в системных блоках пользователей. Благодаря наличию четырех физических ядер и хорошему разгонному потенциалу они позволяют построить игровую систему начального уровня (по современным меркам).
В этот же период оверклокинг становится действительно массовым явлением, а не просто способом сэкономить деньги. Он превращается даже в спортивную дисциплину благодаря популярному ресурсу HWBOT. Суть соревнований проста – получить максимальный результат в бенчмарках (3DMark, PCMark, Cinebench, Super PI и так далее) и зафиксировать его с помощью процесса валидации. При этом используются топовые комплектующие и экстремальные методы охлаждения (системы фазового перехода, жидкий азот и сухой лед). Такому положению вещей способствовали и сами производители «железа», которые стали активно выпускать продукцию, специально рассчитанную на оверклокинг. Но такое раздолье длилось не очень долго. Осознав, что разгон становится очень популярным, компания Intel решила зарабатывать и на нем.
Последними легко разгоняющимися процессорами (по шине) являются модели для Socket LGA1156 (микроархитектура Intel Nehalem), которые увидели свет в далеком 2009 году. Последующие решения утратили такую возможность (начиная с микроархитектуры Intel Sandy Bridge для Socket LGA1155), так как опорная частота процессора (BCLK) стала жестко связана со всеми узлами CPU (процессорными ядрами, кэш-памятью последнего уровня, встроенным графическим ядром, кольцевой шиной, контроллером памяти, шинами PCI Express и DMI). Поэтому даже незначительное ее изменение (выше 104-107 МГц) приводило к нестабильной работе системы.
Для энтузиастов производитель подготовил две оверклокерские модели: Intel Core i5-2500K и Intel Core i7-2600K. Процессоры получили разблокированные множители, посредством которых и формируется тактовая частота. Но также возросла цена этих решений в сравнении с обычными версиями. То есть, хочешь разгонять – плати больше. Пропуск в мир оверклокинга стал доступен только для состоятельных пользователей и потерял свой исконный смысл.
Да, можно вспомнить доступный двухъядерный Intel Pentium G3258 (Socket LGA1150, микроархитектура Intel Haswell) с разблокированным множителем, но это единичный случай.
Однако с выходом шестого поколения Intel Core ситуация изменилась, и теперь появилась возможность разгонять процессоры, не относящееся к K-серии, хотя она и активно не приветствуется производителем ЦПУ. Об этом более подробно в следующем разделе нашей статьи.
Разгон процессоров Intel Skylake без индекса «К» в теории
В процессорах Intel Skylake инженеры выделили шину PCI Express и чипсет в отдельный домен, частота которого остается фиксированной, независимо от изменений BCLK.
Базовая частота осталась жестко связана только с внутренними узлами CPU: процессорными ядрами, кэш-памятью последнего уровня, встроенным графическим ядром, кольцевой шиной и контроллером памяти. Благо, последние отлично работают на повышенных частотах. То есть в новой платформе можно осуществлять разгон не только манипуляциями с множителем, но и путем повышения BCLK.
Это подтвердилось и при первом знакомстве с оверклокерскими моделями. Но по какой-то причине Intel заблокировала возможность разгона в обычных процессорах, и даже незначительные изменения базовой шины не увенчались успехом. Технология получила название «BCLK Governor». Но, как уже писалось выше, ограничение носит не аппаратный характер, и оно «лечится» на программном уровне. Для этого достаточно обновить микрокод материнской платы.
Результаты не заставили себя долго ждать. Оверклокер под ником «Dhenzjhen» разогнал процессор Intel Core i3-6320 с заблокированным множителем с номинальных 3,9 ГГц до 4,955 ГГц. Для этого он использовал материнскую плату SuperMicro C7H170-M со специальной версией BIOS. Вскоре и другие производители выпустили обновленные версии BIOS, но только для материнских плат на флагманском чипсете Intel Z170. Решения на Intel H110, Intel H170 и Intel B150 остались обделенными, хотя, судя по всему, никак препятствий этому не должно быть. Скорее всего, производители решили подстегнуть продажи только более дорогих моделей, а жаль. Примечательно, что лишь компания ASRock разместила у себя на официальном сайте специальные версии микрокода. Остальные вендоры – ASUS, BIOSTAR, GIGABYTE, EVGA и MSI − распространяют их через оверклокерские форумы, опасаясь негативной реакции компании Intel. Как оказалось, для этого были причины. И вскоре компания Intel подтвердила нежелание допускать разгон обычных процессоров линейки Intel Skylake. Несмотря на это, до сих пор в сети можно спокойно найти необходимые версии BIOS, которые продолжают появляться с исправлениями и дополнениями. Так что тут полный порядок.
Но не все так просто, как кажется на первый взгляд. И при разгоне неоверклокерских процессоров по шине возникает ряд нюансов и ограничений:
- Прекращают работу энергосберегающие технологии, и процессор всегда функционирует на максимальной частоте при предельном напряжении питания. Технология Intel Turbo Boost также становится неактивной.
- Мониторинг температур процессорных ядер начинает выдавать некорректные данные.
- Происходит отключение интегрированного в процессор графического ядра.
- Скорость выполнения AVX/AVX2-инструкций снижается в несколько раз.
Впрочем, не стоит преждевременно расстраиваться. Опытные оверклокеры и так рекомендуют отключать все дополнительные технологии: Intel Turbo Boost, Intel Enhanced SpeedStep и энергосберегающие состояния C-states, так как любые колебания множителя и напряжения могут негативно сказаться на стабильности системы в разгоне. Мониторинг температур можно производить по датчику упаковки процессора (CPU Package), например, используя утилиту HWiNFO. Отключение встроенного видео мало кого огорчит, поскольку большинство оверклокеров имеют дискретную видеокарту.
Единственный действительно неприятный момент – падение скорости выполнения AVX/AVX2-инструкций. И это очень странно, учитывая, что оверклокерские модели лишены этого недостатка и отлично разгоняются по шине. А по сути они ничем не отличаются от обычных, кроме разблокированного множителя и немного большей частоты. Можно предположить, что это снова программное ограничение. В основном AVX/AVX2 используются в прикладных программах, таких как кодирование видео, 3D-моделирование и некоторые графические редакторы. Большинство повседневных программ, в том числе и игры, практически не используют AVX-инструкции. Исключением можно считать GRID Autosport и DiRT Showdown, но как показывает практика, ничего критичного в этом нет. Достаточно вспомнить процессор Intel Pentium G3258, который вообще лишен поддержки векторных инструкций, но это не мешает его владельцам играть в современные игры.
Подготовка к разгону по BCLK
Как вы уже могли понять из сказанного выше, для разгона по шине подходят абсолютно все процессоры поколения Intel Skylake: от Intel Celeron до Intel Core i7. Но наибольший практичный интерес составляют младшие модели каждой линейки, так как при минимальной цене разгон им позволяет легко настигать и даже обходить по уровню производительности более дорогих старших собратьев. В этом можно самостоятельно убедиться в обзорах Intel Core i3-6100 и Intel Core i5-6500. Для наглядности приведем список самых интересных моделей для разгона в виде сводной таблицы:
Страница 1: Intel Skylake: тесты разгона Core i7-6700k
Мы уже опубликовали подробный тест и обзор новых процессоров Skylake, но сейчас мы подготовили отдельную статью, посвященную разгону новых процессоров Intel. Мы поговорим о том, чем можно ожидать от 14-н процессоров Intel по тактовым частотам. Мы рассмотрим три процессора Intel Core i7-6700K, а также оценим разгон без распределителя тепла.
Каждый экземпляр процессора дает собственную картину разгона, поэтому делать общие выводы не всегда легко. По этой причине мы взяли три розничных образца новых процессоров Intel Core i7 6700K. Также мы добавили результаты разгона пользователей нашего международного форума, чтобы статья была как можно более полезной. Неслучайно среди пользователей выбор процессора называют лотереей ("Silicon Lottery"): в зависимости от поколения, оптимизаций техпроцесса внутри поколения, качества кристаллов и других факторов каждый чип дает разные результаты разгона.
Впрочем, существуют отдельные партии или группы процессоров (с определенным серийным номером), которая считаются лучше разгоняемыми. Оверклокеры часто ищут в магазинах процессоры нужных партий, но и здесь нет никаких гарантий. Только тесты разгона могут показать, насколько хорошо разгоняется конкретный чип. Кроме того, за последние годы процессоры Intel стали более однородными по качеству, поэтому существенных отличий ждать не приходится.
Наконец, в рамках нашей статьи мы удалим распределитель тепла с одного из процессоров, после чего оценим влияние нового теплового интерфейса TIM (Thermal Interface Material) на результаты разгона CPU и температуры. Действительно ли подобная рискованная процедура оправдывает себя?
Для тестов разгона мы приобрели три процессора Intel Core i7-6700K со следующими серийными номерами и идентификаторами партий:
- Intel i7 6700k #L519B740 (S/N xxx27XW903663)
- Intel i7 6700k #L519B740 (S/N xxx14132A05572)
- Intel i7 6700k #L519B743 (S/N xxx75UC602724)
Мы приобрели три обычных розничных образца процессоров, заказав их в онлайн-магазине Mindfactory.
