Разгон Core i7-920: подробное руководство

Автор: Gavric
Дата: 12.12.2008
Все фото статьи
Введение

Мы продолжаем знакомство с процессорами – носителями новой микроархитектуры Nehalem. Вслед за теоретическим материалом и статьей, посвящённой анализу производительности систем, построенных на базе процессоров семейства Core i7, мы решили несколько подробнее осветить вопрос, особенно волнующий энтузиастов – разгон. И хотя многие пользователи всё ещё не осознают те преимущества, которые можно получить, разгоняя свой компьютер, армия оверклокеров неуклонно увеличивается. Этому способствует не только общее повышение интереса к новым технологиям, но и тот факт, что производители компьютерного оборудования поворачиваются к занимающимся разгоном потребителем, что называется, «лицом». Стараясь привлечь в свой лагерь большее число сторонников, многие производители аппаратных компонентов добавляют новые функции, позволяющие облегчить раскрытие недокументированных возможностей оборудования. И даже компания Intel, ещё несколько лет тому назад рьяно боровшаяся с оверклокерской идеологией, сегодня сменила гнев на милость. Теперь она не только не отрицает возможность использования собственных процессоров в нештатном режиме, но и, напротив, поощряет оверклокеров, повсеместно приглашая их на различные мероприятия и адаптируя для них собственные процессоры и материнские платы.

В этом свете нам кажется, что появление новой микроархитектуры вполне может выступить очередным катализатором процесса популяризации разгона, так как системы, в основе которых лежат процессоры Core i7, разгонять стало, с одной стороны, проще, а с другой – ещё интереснее. К тому же, произошедшие платформенные изменения, такие как внедрение новой схемы управления питанием, перенос в процессор контроллера памяти и отказ от шины FSB, делают разгон и более доступным, поскольку влияние на его результаты со стороны самого капризного компонента системы – материнской платы – становится меньше.

Чтобы придать сегодняшней статье большую практическую ценность, при её подготовке мы отказались от использования инженерных образцов комплектующих, собрав систему из уже появившихся в продаже серийных процессора, материнской платы, памяти и кулера. В качестве же основного объекта для разгона мы избрали Core i7-920, самого дешёвого представителя семейства Nehalem. Итогом нашего исследования станет конкретный рецепт: каким образом из этого процессора (стоимостью около 10 тысяч рублей) можно выжать производительность, ощутимо превышающую быстродействие одного из самых дорогих процессоров на рынке – Core i7-965 Extreme Edition.

В этой статье мы старались раскрыть все премудрости разгона LGA1366-систем максимально подробно. Тем не менее, мы предполагаем, что читатели уже имеют базовые понятия в части строения Nehalem систем. Если же вы знакомитесь с новой платформой впервые, то для начала мы всё же рекомендуем обратиться к нашей статье «Первое знакомство с микроархитектурой Intel Nehalem».
Частоты и коэффициенты

Процедура разгона систем, основанных на процессорах семейства Core i7, хотя и нова, не так уж и трудна. По нашему убеждению, разгонять системы на новых процессорах не сложнее, чем платформы, в основе которых лежат четырёхъядерные процессоры прошлого поколения, Core 2 Quad. Однако при этом необходимо понимать, что поскольку одним из основных изменений, привнесённых микроархитектурой Nehalem, стал принципиально новый дизайн платформы, разгон Core i7 требует совершенно иного подхода.

Так, в общем случае разгон старых LGA775-систем выполняется путём повышения частоты процессорной шины. Вслед за её ростом неминуемо поднимается частота процессора и памяти, пропорционально связанные с частотой FSB множителями и делителями. При этом коэффициент умножения процессора определяется штатной частотой процессора, но при желании может быть и изменён в сторону уменьшения. Исключение здесь составляют процессоры серии Extreme Edition, снабжённые свободно изменяемым множителем, дающим возможность разгона через простую установку коэффициента умножения выше его номинального значения. Делитель же, связывающий частоты FSB и памяти, определяется северным мостом чипсета, в котором в LGA775-системах расположен контроллер памяти. Современные наборы системной логики обладают широкими возможностями по установке различных делителей для частоты памяти, что даёт возможность её относительно гибкого изменения, в том числе и независимого от процессора разгона.

В LGA1366-платформах, использующих новые процессоры Core i7, ситуация обстоит совершенно иначе. Ведь мало того, что эти процессоры оборудованы 8-мегабайтной разделяемой L3 кэш-памятью и имеют встроенный контроллер памяти, они ещё и используют принципиально новый последовательный интерфейс для соединения с чипсетом. В результате, системы нового поколения лишены традиционной шины FSB, игравшей ранее определяющее значение для формирования частот всех частей системы. Вместо этого ключевое значение получила так называемая базовая частота, BCLK, которая сама по себе, в чистом виде, не имеет никакого приложения. Однако через частоту BCLK с использованием множителей в LGA1366-платформе задаются частоты всех основных функциональных узлов. В число таких частот входят:

Частота процессора, на которой непосредственно работают процессорные ядра.
Частота встроенного в процессор северного моста, также называемая Uncore clock или UCLK. На этой частоте тактуется процессорный 8-мегабайтный L3 кэш и встроенный в процессор трёхканальный контроллер DDR3 SDRAM.
Частота работы DDR3 памяти.
Частота интерфейса QPI, связывающего процессор с чипсетом.

Для получения этих четырёх основных частот в процессорах Core i7 используется четыре различных множителя. Иными словами:

[Частота CPU] = BCLK x [Множитель процессора].
[Частота Uncore] = BCLK x [Множитель Uncore].
[Частота памяти] = BCLK x [Множитель памяти].
[Частота QPI] = BCLK x [Множитель QPI].



Все четыре участвующих в приведённых соотношениях коэффициента умножения независимы, за исключением множителей для памяти и встроенного в процессор северного моста: [Множитель Uncore] должен быть как минимум вдвое больше, чем [Множитель памяти].

Номинальное значение BCLK для любых процессоров Core i7 равно 133 МГц. Однако производные частоты различаются в зависимости от конкретной модели. Ниже приводится таблица, описывающая штатные, определённые спецификацией, значения частот для модельного ряда Core i7, который на данный момент состоит из трёх моделей:


Хотя для каждой модели процессора спецификация чётко определяет значения всех основных частот, на самом деле Intel предлагает несколько большую свободу в части изменения коэффициентов, их задающих. Фактически, жёстко ограничивается сверху лишь процессорный множитель и множитель для частоты шины QPI, остальные же коэффициенты умножения в серийных процессорах можно изменять в достаточно широких пределах. Следующая таблица описывает доступные для разных моделей диапазоны (штатные значения множителей выделены жирным шрифтом).


Таким образом, разгон процессоров Core i7, за исключением экстремально дорогой модели Core i7-965 Extreme Edition, выполняется единственным методом – поднятием базовой частоты BCLK. Однако установка её в значения, превышающие штатные 133 МГц, приводит к одновременному увеличению свыше штатных частот всех узлов системы, включая L3 кэш, память и шину QPI. Плохая новость здесь заключается в том, что скомпенсировать пропорциональный рост второстепенных частот выбором пониженных множителей можно лишь для DDR3 SDRAM, так как все процессоры, кроме старшей модели, уже используют минимально возможные значения множителей для частот Uncore и QPI. Но есть и хорошая новость: L3 кэш и шина QPI демонстрируют отличный потенциал по работе на повышенных частотах, так что в большинстве случаев фактором, ограничивающим разгон, будут выступать именно возможности процессорных ядер, а не их «обвязки».
Напряжения и температуры

Любой «гонщик» знает, что одним из неотъемлемых факторов, способствующих успешному разгону процессора, является увеличение напряжения питания различных узлов платформы. Так, например, при разгоне LGA775-систем нередко приходится прибегать к увеличению напряжений на процессоре, памяти, процессорной шине, памяти и чипсете. Установка этих величин выше их номинальных значений практически всегда расширяет разгонный потенциал системы. Впрочем, при этом не следует забывать и о том, что рост напряжений питания полупроводниковых приборов приводит к увеличению их тепловыделения и, вообще говоря, сокращению срока службы. Однако применение высококачественных систем охлаждения и умеренное отклонение от номинальных величин напряжений позволяет найти компромисс между «факторами риска» и ростом частотного потенциала.

Это же относится и к платформам нового поколения. Но системы, основанные на процессорах Core i7, имеют отличающееся строение и, вследствие этого, управление напряжениями в них при разгоне требует и иного подхода. Так, ввиду того, что чипсетный серверный мост и процессорная шина утратили своё определяющее значение, их напряжения в большинстве случаев не требуют корректировки даже при достаточно серьёзном увеличении частот. Зато переместившийся в процессор контроллер памяти и L3 кэш получили собственное независимое питание, управление которым при разгоне может принести определённые дивиденды.

Таким образом, определяющее значение в Core i7 системах имеют четыре основных напряжения, оперировать которыми и имеет смысл при разгоне. Это:

Напряжение питания процессора, которое используется непосредственно процессорными ядрами. Номинальное значение этого напряжения зависит от конкретного экземпляра процессора, но обычно равно 1,2 В. При этом максимально допустимым напряжением процессора спецификация называет 1,55 В, однако использование столь высокого вольтажа требует применения как минимум систем водяного охлаждения.
Напряжение питания Uncore: встроенного в процессор контроллера QPI и L3 кэша. Штатное напряжение для этих компонентов процессора установлено равным 1,2 В, однако спецификация предполагает, что без ущерба для процессора оно может быть увеличено до 1,35 В.
Напряжение питания памяти. Хотя на первый взгляд это напряжение не имеет прямого отношения к процессору, оно влияет не только на разгонные характеристики установленной в системе DDR3 SDRAM. Это же напряжение используется для питания переехавшего из чипсета в процессор контроллера памяти, что накладывает определённый отпечаток на его предельно допустимые величины. Intel крайне не рекомендует увеличивать напряжение питания памяти свыше 1,65 В, игнорирование же этого требования может привести к необратимому снижению частотного потенциала и повреждению процессора.
Напряжение CPU PLL (системы фазовой автоподстройки частоты). Данное напряжение играло немалую роль в разгоне четырёхъядерных LGA775 процессоров, эта роль сохранилась и для Core i7. Номинально напряжение устанавливается равным 1,8 В, но Intel допускает возможность его повышения до 1,88 В без какого-либо ущерба для процессора.



Известно, что увеличение напряжения процессора при разгоне приводит к квадратичному росту его тепловыделения. Именно поэтому при разгоне Core i7, как и любых других процессоров, необходимо пристально следить за температурным режимом. Предельно допустимая температура для ядер Core i7 – 100 градусов Цельсия. При переходе через этот порог процессор принудительно снижает напряжение питания и свой множитель вплоть до 12x. Благодаря данной мере кристалл защищается от опасного перегрева.

Для контроля температурного режима процессора существует несколько утилит, например CoreTemp или RealTemp. Их использование во время тестирования разогнанного процессора на стабильность позволит подобрать оптимальное напряжение питания, либо подаст знак о необходимости усовершенствования системы охлаждения.

Однако при этом необходимо иметь в виду, что процессоры Core i7 сообщают лишь о температурах своих вычислительных ядер, что позволяет с некоторой степенью вероятности быть уверенным в отсутствии перегрева в этих частях процессора. При этом температура встроенного в процессор северного моста не контролируется никаким образом. К тому же, Core i7 не имеет никаких встроенных механизмов по предупреждению перегрева L3 кэша и встроенного контроллера памяти, поэтому при увеличении напряжений Uncore и памяти нужно быть предельно осторожным.
Турбо-режим

Казалось бы, приведённой выше теоретической информации вполне достаточно для того, чтобы перейти к практическим экспериментам по разгону Core i7. И отчасти это так. Но всё же выстроенная стройная картина взаимосвязей множителей, напряжений и частот несколько нарушается дополнительными нововведениями, которыми располагают процессоры нового поколения. Речь идёт о технологии Turbo Boost – своего рода динамическом разгоне, внедрённом в процессоры самой Intel.

Напомним, что суть технологии Turbo Boost заключается в способности процессора увеличивать свой коэффициент умножения выше номинального значения в том случае, если это не приводит к превышению установленного равным 130 Вт порога энергопотребления. Текущая реализация этой технологии разрешает процессорам Core i7 превышать штатный множитель на 2, если в процессоре загружено работой только одно ядро, либо на 1, если под нагрузкой находится большее число ядер.

Казалось бы, такое несколько фривольное обращение процессора с собственным множителем может навредить разгону, однако на практике это оказывается не совсем так. Напротив, оверклокеры, выбравшие объектом приложения своих рук LGA1366-системы, получают в свои руки дополнительный инструмент.

Так, самый простой вариант заключается в элементарном отключении через BIOS Setup технологии Turbo Boost. Все материнские платы для процессоров Core i7 имеют соответствующую опцию. Более того, технология Turbo Boost напрямую связана с другой управляющей процессорным множителем технологией – Enhanced Intel SpeedStep. Это выражается в том, что турбо-режимы могут быть активированы только после включения EIST. Многие же оверклокеры привыкли отключать энергосберегающие технологи, а значит, они автоматически деактивируют и Turbo Boost.

Однако турбо-режим можно не игнорировать, а обратить и в свою пользу. Дело в том, что BIOS большинства LGA1366 материнских плат позволяет отключить контроль процессором собственных энергетических характеристик без деактивации турбо-режима. Такой трюк даёт возможность статически увеличить множитель CPU на 1 выше номинала при любой нагрузке, вне зависимости от текущего энергопотребления процессора. В результате, процессор Core i7-920 со штатным множителем 20x можно использовать при множителе 21x, а Core i7-940 – при множителе 23x, в то время как его штатный коэффициент умножения установлен равным 22x. Конечно, такое увеличение коэффициента умножения само по себе выглядит несерьёзно, но вместе с наращиванием базовой частоты BCLK оно вполне может помочь достижению лучших результатов в разгоне.

К сказанному остаётся добавить, что мы не рекомендуем использовать турборежим при разгоне в полной мере и по прямому назначению, хотя, в принципе, это возможно. Динамическое повышение множителя процессора при снижении нагрузки, не вызывающее никаких отрицательных последствий при эксплуатации в номинальном режиме, при разгоне может оборачиваться нестабильностью. Секрет кроется в том, что при разгоне процессора через изменение частоты BCLK шаг прироста частоты процессора при увеличении множителя становится больше, в результате чего процессор при переходе в турбо-режим может «переразгонять» себя дальше предела стабильности. В итоге легко может сложиться несколько парадоксальная ситуация: процессор будет успешно проходить ресурсоёмкие тесты на стабильность, но при умеренной реальной нагрузке, вследствие попыток перейти в турбо-режим, система будет давать сбои.
Комплектующие для оверклокерской системы


Материнская плата – ASUS P6T Deluxe

Вполне логично, что для разгона процессоров Core i7, также как и при разгоне любых других процессоров, выбор высококачественных комплектующих выступает одним из слагаемых успеха. Определяющее значение в оверклокерской платформе, несомненно, играет материнская плата, как один из самых важных компонентов системы, объединяющий воедино процессор, память, видеокарту и периферийные устройства. Для наших тестов мы избрали плату ASUS P6T Deluxe в первую очередь потому, что компания ASUS завоевала авторитет поставщика качественных и дружественных оверклокерам решений.


Впрочем, мы не можем сказать, что от беглого знакомства с ASUS P6T Deluxe у нас осталось какое-то особенное впечатление. Плата как плата, на первый взгляд. Невольно даже закрадывается некоторое разочарование, так как стоимость P6T Deluxe превышает 10 тысяч рублей, а материнская плата при этом не поражает воображение одним лишь внешним видом. Хотя, конечно, следует понимать, что платы для процессоров Core i7, основанные на единственном совместимом с ними наборе логики Intel X58 Express, в принципе не могут быть недорогими. Тон задаёт сама Intel, продающая производителям плат набор логики Intel X58 по цене, превышающей 50 долларов США.

Тем не менее, ASUS P6T Deluxe – это далеко не самая дешёвая плата на базе Intel X58. Дело в том, что разработчики ASUS решили не экономить на мелочах. Например, в плате используются электронные компоненты повышенной надёжности, восьмислойная, а не шестислойная PCB, а также ряд интересных дополнительных контроллеров. Но давайте познакомимся со всеми особенностями P6T Deluxe по порядку.

В первую очередь необходимо отметить наличие на этой плате трёх слотов PCI Express x16 (совместимых с версией протокола 2.0), предназначенных для установки графических карт. Эти слоты могут работать в двух режимах: x16/x16/x1 при использовании одной или двух видеокарт, либо x16/x8/x8, если в системе установлено сразу три видеокарты. Таким образом, ASUS P6T Deluxe позволяет собрать видеосистему из двух видеокарт без каких-либо ограничений. Что особенно приятно, P6T Deluxe прошла процедуру сертификации у NVIDIA, в результате чего она поддерживает не только технологию ATI Crossfire, но и NVIDIA SLI. Таким образом, рассматриваемая плата может служить основой высокопроизводительной игровой системы, оснащённой одной или несколькими видеокартами любого производителя.

Помимо трёх слотов PCI Express x16, плата предлагает один дополнительный слот PCI Express x4 и два слота PCI, один из которых, впрочем, скорее всего, будет заблокирован системой охлаждения видеокарты.

Инженеры ASUS решили придерживаться традиционного размещения слотов памяти, они находятся справа от процессорного гнезда. Кстати, именно такое, а не исповедуемое платой Intel Smackover расположение слотов над LGA1366, предусматривается референс-дизайном. Кроме того, в отличие от интеловской платы, ASUS P6T Deluxe обладает шестью слотами для DDR3 SDRAM – по два слота на каждый канал. Это означает, что в P6T Deluxe можно установить в общей сложности до 12 Гбайт памяти.

Отдельно хочется отметить тот факт, что инженеры ASUS чрезвычайно трепетно отнеслись к качественной прокладке сигнальных линий от процессора до памяти. Обратите внимание, ось, проходящая через центр слотов памяти, проходит и через центр процессора. Такое выравнивание может добавить дополнительную стабильность подсистеме памяти, например, при её разгоне. Кстати, для питания модулей DDR3 SDRAM предусмотрен трёхфазный, а не двухфазный, как на большинстве иных плат, преобразователь напряжения.


Что же касается конвертера питания самого процессора, то его схема включает шестнадцать каналов, плюс два отдельных канала для питания встроенного в процессор северного моста. Это – беспрецедентно сложная схема, в теории, гарантирующая высокую «чистоту» питания. При этом, благодаря использованию традиционного управляющего контроллера EPU, схема при небольшой нагрузке уменьшает количество используемых фаз до четырёх: таким путём достигается высокий КПД преобразователя питания. Неудивительно, что, реализовав столь сложную схему, ASUS не стала скупиться и на элементной базе. В составе конвертера питания, да и на всей плате целиком применяются конденсаторы с полимерным электролитом с увеличенным сроком службы, катушки с броневым сердечником и высокочастотные транзисторы с низким сопротивлением в открытом состоянии.


На транзисторах, окружающих процессорное гнездо, установлены традиционные для ASUS алюминиевые радиаторы медного цвета. За охлаждение южного моста отвечает невысокий радиатор, закрытый сверху декоративной пластиной с подсвечиваемым во время работы логотипом производителя. На северном мосту, напротив, обнаруживается массивный алюминиевый радиатор с небольшим числом рёбер причудливой формы. Согласно мнению инженеров ASUS, такая форма идеальна при отсутствии на чипсете собственного вентилятора, так как ребра пролегают вдоль воздушного потока, создаваемого процессорным кулером. Впрочем, вместе с этим разработчики позаботились и о возможности установки на этот затейливый радиатор стандартного 40 мм вентилятора. В комплекте поставки платы имеются специальные крепёжные стойки.


Как это принято на платах верхнего ценового диапазона, все перечисленные радиаторы соединены в единую систему охлаждения тепловыми трубками.


Необходимо отметить, что эта система охлаждения вряд ли помешает установке на ASUS P6T Deluxe массивных процессорных кулеров. Но дело тут даже не в том, что все радиаторы на плате имеют небольшую высоту, а в том, что референс-дизайн LGA1366 материнских плат предполагает некоторое смещение процессорного гнезда от верхнего края платы. И хотя это известие не порадует владельцев старых корпусов с воздуховодом, подходящим к процессорному кулеру, благодаря изменению компоновки на верхней части платы освобождается дополнительное место, дающее проектировщикам плат большую свободу в распределении компонентов.


Говоря об особенных возможностях ASUS P6T Deluxe, необходимо отметить, что эта плата снабжена дополнительным SAS-контроллером, встретить который в платформах для продвинутых пользователей ранее было невозможно. ASUS же установил на свою плату двухпортовый контроллер Marvell 88SE6320, позволяющий подключать как SATA, так и SAS-винчестеры и объединять их в RAID массивы уровня 0 или 1.


Кстати, так как в южном мосту ICH10R, использованном в основе P6T Deluxe, отсутствует поддержка PATA устройств, инженеры ASUS реализовали её установкой на плату ещё одного контроллера – Marvell 88SE6111. Благодаря ему на P6T Deluxe имеется не только PATA-133 интерфейс, но и дополнительный порт eSATA, вынесенный на заднюю панель платы.

Глядя на заднюю панель ASUS P6T Deluxe, можно обнаружить, что у этой платы имеются два гигабитных сетевых порта, обслуживаемых контроллерами Marvell 88E8056. Эти порты можно использовать как раздельно, так и вместе – в режиме Teaming. Также на задней панели присутствует разъём IEEE1394 FireWire и восемь портов USB 2.0. Ещё один порт Firewire и шесть USB 2.0 присутствуют на плате в виде дополнительных игольчатых разъёмов. Помимо перечисленного, на заднюю панель вынесен один PS/2 порт (он может работать как с клавиатурой, так и с мышью), а также аудио-разъёмы: шесть аналоговых и два S/PDIF – оптический и коаксиальный, работа которых обеспечивается восьмиканальным кодеком ADI AD2000B.


Следует заметить, что ASUS P6T Deluxe не лишена целого ряда прочих приятных мелочей, например, поддержки технологии ExpressGate, позволяющей загружать SplashTop Linux со встроенного флеш-носителя практически моментально после включения платы.


Или же нового приложения Turbo-V, позволяющего управлять всеми ключевыми параметрами платы (частотой BCLK и всеми напряжениями) непосредственно из операционной системы, а также работать с профилями настроек.


Ну или, наконец, установленных непосредственно на плату кнопок включения и перезагрузки, сильно упрощающих жизнь тестировщикам.

Хотя, конечно, гораздо больший интерес, в свете выбранной для этой статьи тематики, вызывают возможности BIOS Setup по конфигурированию процессора и платформы. Основная часть настроек, ориентированных на разгон, традиционно сведена на странице «Ai Tweaker».


Здесь присутствуют опции для установки всех основных частот и напряжений. Базовая частота BCLK выставляется в пределах от 100 до 500 МГц, частоты же для памяти, Uncore и QPI при этом выбираются из множества значений, определяемых соответствующими доступными коэффициентами. В этом ключе следует отметить удобство BIOS Setup рассматриваемой платы, который предлагает оперировать не множителями для соответствующих частот, а реальными значениями частот, получаемыми при использовании этих множителей.


Одновременно с возможностью изменения ключевых частот, P6T Deluxe предлагает и богатые средства для конфигурирования всех основных и второстепенных напряжений. Список возможных настроек и диапазонов их изменения приводится в таблице:


В этом изобилии настроек напряжений есть и четыре основные (те самые, о которых мы говорили выше), так что для разгона процессоров P6T Deluxe вполне подходит.


Кстати, помимо перечисленных установок, рассматриваемая плата сохранила и полезную функцию Load-Line Calibration, призванную бороться с вредным при разгоне падением напряжения на проводниках платы на участке от конвертера питания до процессора (эффект Vdroop).

Не обделён BIOS Setup и функциями для управления процессорными технологиями. В соответствующем разделе находятся опции для включения энергосберегающих технологий и технологии виртуализации, а также опции для включения турбо-режима. Так, установка «Intel Turbo Mode Tech» позволяет включить или отключить турбо-режим (после активации EIST), а параметр «Intel C-STATE Tech» отвечает за активацию контроля процессором собственного энергопотребления.


В остальном BIOS рассматриваемой платы мало отличается от BIOS других плат ASUS верхнего ценового диапазона. Поэтому добавить к сказанному хочется разве только одну любопытную деталь: встроенные в BIOS утилиты «ASUS O.C. Profile» (для работы с профилями настроек) и «ASUS EZ Flash» (для обновления прошивок) теперь способны работать не только с внешними носителями данных, но и с жёсткими дисками с файловой системой NTFS (в режиме чтения).

Память – Kingston KHX16000D3K3/3GX

При разгоне LGA1366 систем мы советуем использовать специализированную трёхканальную оверклокерскую память. И дело тут не только в том, что такая память продаётся комплектами по три модуля. Как мы знаем, в Core i7 системах можно использовать и двухканальную память, падение производительности в этом случае несущественно. Главная проблема заключается в том, что, во избежание повреждения встроенного в процессор контроллера памяти, Intel настоятельно рекомендует не увеличивать напряжение питания памяти свыше 1,65 В. Все же распространённые двухканальные комплекты DDR3 SDRAM, присутствующие на рынке, оптимизированы для использования в старых LGA775 системах и требуют установки более высоких напряжений.

Казалось бы, в этом случае при разгоне можно обойтись и обычной DDR3 памятью, работающей на штатном напряжении 1,5 В при частотах 1067 и 1333 МГц, однако это не совсем так. Дело в том, что увеличение частоты BCLK влечёт за собой и рост частот памяти. При этом минимальный множитель для частоты DDR3 SDRAM, равный 6x, в серийных процессорах Core i7 работоспособен лишь при незначительном отклонении BCLK от стандартного значения. В результате, при разгоне приходится пользоваться множителем 8x, а в этом случае частота памяти превышает 1333 МГц уже при разгоне BCLK до 167 МГц, то есть при повышении этой частотой своего номинального значения всего на 25 %. Поэтому оверклокерские Core i7 платформы, предполагающие более чем 25-процентный разгон повышением базовой частоты BCLK, должны комплектоваться DDR3 SDRAM, способной работать как минимум на частоте 1600 МГц при напряжении 1,65 В.

Конечно, можно выбрать такие модули и среди памяти «прошлого поколения», но гораздо проще приобрести специализированную DDR3 SDRAM, ориентированную на использование в Core i7 платформах. К настоящему моменту все ведущие производители оверклокерской памяти анонсировали свои комплекты соответствующего назначения. Для нашей же системы мы выбрали память Kingston HyperX KHX16000D3K3/3GX.


Данный комплект привлёк наше внимание тем, что на сегодняшний день это – самая скоростная представленная на рынке DDR3-память для LGA1366 систем. Этот трёхканальный комплект, включающий три гигабайтных модуля, способен работать на частотах до 2000 МГц при напряжении 1,65 В и таймингах 9-9-9-27.


Память Kingston HyperX KHX16000D3K3/3GX, вообще говоря, по своим характеристикам отлично подходит для эксплуатации в системах с экстремальным разгоном. Дело в том, что тактование памяти в Core i7 системах на частотах, близких к 2000 МГц, требует значительного повышения напряжения питания Uncore части процессора, примерно до 1,6–1,7 В. Поэтому мы бы не рекомендовали использовать память на столь высокой частоте без использования как минимум жидкостного охлаждения процессора. Тем более, что процессоры Core i7, к сожалению, не имеют никаких средств для диагностики перегрева встроенного L3 кэша и контроллера памяти.

Тем не менее, это совершенно не противоречит возможности применения Kingston HyperX KHX16000D3K3/3GX в «обычных» оверклокерских системах, в которых используются более распространённые воздушные кулеры. В таком случае эта память при напряжении питания 1,65 В может работать при частотах до 1780 МГц с таймингами 8-8-8-24, а при частотах до 1550 МГц – с задержками 7-7-7-21.

Впрочем, если вы не хотите тратиться на дорогую память Kingston HyperX KHX16000D3K3/3GX, работающую на частоте 2000 МГц, этот же производитель может предложить высококачественную трёхканальную память с напряжением 1,65 В с более низкими номинальными частотами: 1867, 1800 или 1600 МГц. Подобные же предложения есть и у других поставщиков памяти для энтузиастов.

Процессорный кулер – Noctua NH-U12P

Выбор высокоэффективного кулера для оверклокерской LGA1366 платформы – ответственное занятие. Дело в том, что тепловыделение процессоров Core i7 при разгоне ощутимо возрастает, поэтому для полного раскрытия частотного потенциала необходим соответствующий по эффективности отвод тепла. Максимальная температура процессорных ядер, при которой включается защита, составляет 100 °C и, например, штатного «коробочного» кулера от Core i7 не хватает для достаточного охлаждения этих процессоров уже при среднем разгоне.

Казалось бы, производители систем охлаждения предлагают массу высокоэффективных систем воздушного и водяного охлаждения, но в своей основной массе они пока неприменимы для LGA1366 платформ. Дело в том, что Intel изменил расположение крепёжных отверстий на материнской плате, по сравнению с LGA775 они отодвинуты от процессорного гнезда на большее расстояние. К счастью, некоторые производители оперативно сориентировались в изменившейся конъюнктуре и выпустили к своим флагманским продуктам дополнительные крепления, позволяющие устанавливать их в новых системах. Нам, например, удалось получить новое крепление для кулера Noctua NH-U12P, которое компания Noctua, кстати, готова выслать всем желающим бесплатно.

Сам по себе кулер NH-U12P уже сумел подтвердить свою хорошую эффективность, поэтому его использование в разогнанной Core i7 системе мы посчитали вполне уместным.


Новое LGA1366 крепление, получившее собственное название «Noctua LGA1366 SecuFirm2», позволяет надёжно закрепить хорошо знакомый кулер в новой платформе. Конструктивно оно подобно старому LGA775, но в нём применены пластина и скобы большего размера. К сожалению, это новое крепление сохранило и все недостатки своего предшественника: оно прекрасно подходит для однократной установки на плату, но замена процессора в тестовой системе вызывает серьёзные сложности. Так, для демонтажа кулера необходимо снимать с него вентилятор, а при необходимости замены процессора приходится отвинчивать и одну из крепёжных скоб, блокирующих защёлку процессорного гнезда.


Впрочем, мы простили Noctua NH-U12P эти недостатки. Ведь, во-первых, этот кулер – одна из самых эффективных на рынке систем воздушного охлаждения, а во-вторых, производитель всё-таки продлил жизнь своему удачному продукту, снабдив его дополнительной системой крепления.

Процессор – Intel Core i7-920

В качестве основного объекта для экспериментов мы решили выбрать наиболее популярный процессор в линейке Core i7. Этим процессором оказалась младшая модель в семействе, Core i7-920. Востребованность этого процессора объясняется его невысокой стоимостью, например, в официальном интеловском прайс-листе он оценён в 284 доллара, при том что следующая, более скоростная модель в этом семействе имеет цену 562 доллара. В рознице на данный момент Core i7-920 стоит около десяти тысяч рублей.


Характеристики этого процессора обсуждались уже не раз, поэтому позволим себе привести их перечень без дополнительных комментариев.


Заметим лишь, что поставляемые сегодня на рынок серийные процессоры Core i7 имеют степпинг C0, такой же степпинг мы наблюдали и у инженерных образцов, которые нам прислал Intel перед официальным анонсом. Однако как оказалось, серийные процессоры Core i7-920, которые появились на прилавках магазинов, имеют существенные отличия от ранее разосланных тестерам образцов. Серийные процессоры Core i7 получили разблокированные множители для формирования частот встроенного в процессор северного моста и памяти. В результате в системах, основанных на серийных процессорах Core i7, появилась возможность тактования DDR3-памяти на частотах, превышающих 1067 МГц, даже без увеличения частоты BCLK выше штатного значения. Иными словами, несмотря на то, что в официальном списке характеристик Core i7 значится лишь поддержка DDR3-800 и DDR3-1067 памяти, фактически эти процессоры поддерживают также и DDR3-1333. Формально, Core i7-920 позволяет установить и более высокие множители для частоты памяти, но на практике они, к сожалению, оказываются неработоспособными.

Например, приведённые ниже показания диагностической утилиты Everest сделаны нами как раз при работе памяти в режиме DDR3-1333.


Заметьте, утилита показывает, что напряжение питания нашего экземпляра процессора равно 1,2 В. На данный момент это – стандартное значение, все процессоры Core i7, с которыми нам довелось познакомиться, использовали именно это напряжение.

Поскольку мы взяли на тесты серийный процессор в коробочной поставке, пару слов следует сказать и о ней. Core i7 поставляется в синей картонной коробке, явно превышающей по размерам коробки четырёхъядерных процессоров семейства Core 2 Quad. Тем не менее, содержимое поставки осталось тем же. Помимо процессора, в коробке лежит буклет с инструкцией по установке и кулер.


Принципиальная конструкция штатного кулера, прилагаемого к Core i7, практически не изменилась по сравнению с системами охлаждения, поставляемыми с LGA775 процессорами. Он состоит из массивного алюминиевого радиатора цилиндрической формы с медным сердечником и вентилятора диаметром 90 мм. Также прогресс не коснулся и устройства крепления, которое выполнено в виде четырёх пластиковых защёлок, фиксируемых в специализированных отверстиях материнской платы.


Эффективности этого кулера вполне достаточно при эксплуатации процессора в штатном режиме, однако при разгоне он явно не справляется с возлагаемыми на него обязанностями и не даёт частотному потенциалу процессора раскрыться в полной мере.

Что касается самого процессора, то по виду он мало отличается от тестировавшихся нами ранее образцов. Единственное его отличие состоит в появлении серийной маркировки на крышке, где, помимо торговой марки Intel Core i7 и номера 920, имеется указание на штатную частоту, размер кэш-памяти третьего уровня и частоту QPI, а также метка PCG (Platform Compatibility Guide), отражающая электрические характеристики. Идентификационный номер (S-Spec) доставшегося нам процессора – SLBCH, на данный момент его имеют все серийные процессоры Core i7-920.
Описание тестовой системы

Подытоживая сказанное, приведём полный перечень участвующих в нашей тестовой системе комплектующих:

Процессор: Core i7-920 (2,66 ГГц, 8 Мбайт L3, ядро Bloomfield ревизии С0).
Процессорный кулер: Noctua NH-U12P с двумя вентиляторами Noctua NF-P12 (около 1300 об./мин).
Материнская плата: ASUS P6T Deluxe (BIOS 0904 от 18.11.2008).
Память: Kingston HyperX KHX16000D3K3/3GX (3 x 1 Гбайт, DDR3-2000, тайминги 9-9-9-27 при напряжении питания 1,65 В).
Видеокарта: ATI RADEON HD 4870 512 Mбайт.
Дисковая подсистема: Western Digital WD1500AHFD.
Блок питания: SilverStone SST-ST85ZF (850 Вт).
Операционная система: Microsoft Windows Vista Ultimate SP1 x86-64.



Разгон процессора

Приведённая в первой части данной статьи информация уже позволяет получить общее представление о том, как же следует разгонять процессоры Core i7. Основная идея этого процесса заключается в повышении базовой частоты BCLK, влекущей за собой рост тактовой частоты процессора. Но поскольку с BCLK связаны и другие частоты в системе, как то частота встроенного в процессор северного моста, частота памяти и частота шины QPI, при разгоне следует стараться по возможности использовать уменьшенные множители частот Uncore, DDR3 SDRAM и QPI. Это позволит более полно раскрыть потенциал процессора, и не даст разгону запнуться из-за чрезмерного повышения прочих частот в системе. Естественно, как и всегда, результаты разгона могут быть дополнительно улучшены увеличением основных напряжений выше их штатных значений, но увлекаться этим не стоит, по крайней мере, не позаботившись о качественном охлаждении процессора.

Используя имеющийся в лаборатории процессор Core i7-920, первым делом мы решили установить ту максимальную частоту, на которой он сможет работать без увеличения напряжений выше их номинального уровня. Для этого в BIOS Setup используемой нами материнской платы ASUS P6T Deluxe мы жёстко зафиксировали напряжение процессора и Uncore на стандартном уровне 1,2 В. Заметим, что установка значений напряжений в положение «Auto» не рекомендуется, так как в этом случае материнская плата начинает повышать их при разгоне самостоятельно и неподконтрольно пользователю.

Чтобы оградить себя от всяких сюрпризов, при разгоне мы отключили технологии EIST и Turbo Boost и жёстко зафиксировали коэффициент умножения в положении 20x – штатном для Core i7-920, номинальная частота которого равна 2,66 ГГц. Для частоты памяти мы выбрали множитель 8x. К сожалению, младший из доступных коэффициентов, 6x, продемонстрировал неработоспособность уже при частоте BCLK 150 МГц. Соответственно, для частоты Uncore, которая должна как минимум вдвое превышать частоту памяти, использовался множитель 16x. Для формирования же частоты шины QPI устанавливался минимальный доступный коэффициент 18x.

При таком наборе параметров нам удалось довести частоту BCLK до 175 МГц без какого-либо ущерба для стабильности функционирования. Кстати, тестирование стабильности мы выполняли, пользуясь 64-битной версией утилиты Prime95 25.7 в режимах Small FFTs и Blend. Именно эта программа показала наилучшую способность выявлять чрезмерный разгон и зачастую выдавала ошибки, когда другие популярные средства тестирования стабильности (в том числе OCCT, LinX и IntelBurnTest) показывали отсутствие каких-либо проблем.


Процессор в результате разогнался до 3,5 ГГц, что, учитывая его работу при штатном напряжении 1,2 В, можно назвать весьма неплохим результатом. Максимальная температура ядер во время прохождения тестов на стабильность не превышала при этом 74 градусов.

Очевидно, улучшить этот результат можно увеличением напряжения питания процессорного ядра. Однако мы не советуем злоупотреблять этой настройкой, так как увеличение напряжения влечёз за собой и рост тепловыделения, который в конечном итоге и встаёт на пути роста тактовой частоты при разгоне. В частности, при использовании воздушного охлаждения напряжение на процессоре в большинстве случаев не следует увеличивать свыше 1,35 – 1,4 В, так как в противном случае процессор будет перегреваться, не достигая своего предела по тактовой частоте.

Впрочем, в нашем случае установка напряжения процессорного ядра 1,35 В достичь ощутимо более высоких частот без дополнительных действий не позволила. И хотя при повышении частоты BCLK до 180 МГц система проходила тесты на стабильность процессора, при проверке стабильности подсистемы памяти возникали сбои. Очевидно, такое поведение тестовой платформы обуславливается достижением предела разгона встроенного в процессор северного моста, работающего на собственной частоте, также связанной с BCLK, и использующего собственное напряжение питания. К моменту увеличения базовой частоты до 175 МГц частота Uncore выросла до 2800 МГц, а это, очевидно, предел возможностей встроенного L3 кэша при штатном напряжении. Поэтому для дальнейших экспериментов мы повысили до 1,35 В и напряжение Uncore. Заодно, на всякий случай, мы увеличили до 1,88 В напряжение CPU PLL.

Предпринятые шаги позволили добиться стабильной работы процессора при частоте BCLK, равной 190 МГц. Процессор разогнался до 3,8 ГГц, а частота встроенного в него северного моста достигла 3040 МГц.


В таком состоянии тесты стабильности проходили без проблем, но дальнейшее увеличение частоты приводило к сбоям в Prime 95, даже предпринятое одновременно с дополнительным приростом процессорных напряжений. Похоже, что частота 3,8 ГГц и является пределом разгона нашего тестового Core i7-920, несмотря на то, что максимальная температура ядер при тестировании стабильности доходила лишь до 86 градусов, в то время как критический предел температуры установлен равным 100 °C.

Собственно, частоты порядка 3,8 ГГц – это и есть наиболее распространённый предел разгона процессоров Core i7-920 с применением воздушного охлаждения. Именно такой вывод можно сделать не только исходя из результатов наших тестов, но и анализируя отзывы первых покупателей этих процессоров. Кстати, имеющейся в нашей лаборатории, помимо серийного экземпляра, инженерный образец Core i7-920 продемонстрировал аналогичные разгонные возможности. Даже при повышении напряжения ядра до 1,4 В он смог разогнаться лишь до того же уровня 3,8 ГГц. Причём в данном случае речь идёт уже именно о пределе ядер, а не встроенного в процессор северного моста. Чтобы дополнительно убедиться в этом, мы снизили множитель процессора до 19x и получили его абсолютно стабильную работу при тех же настройках напряжений, но с использованием частоты BCLK, равной 200 МГц.


Подведём итог. Нам удалось добиться разгона процессора Core i7-920 со штатной частотой 2,66 до 3,8 ГГц. Таким образом, мы получили более чем 40-процентный прирост тактовой частоты с применением воздушного охлаждения и использованием потенциально безопасных для процессора напряжений. Рекомендуемые для такого разгона настройки, проверенные нами на двух разных экземплярах процессора, приводятся на скриншоте (на примере материнской платы ASUS P6T Deluxe).


Заметим, что успех этого разгона во многом определяется наличием в системе качественной памяти, способной работать на частоте порядка 1600 МГц с напряжением 1,65 В. Впрочем, память, используемая нами, могла бы работать и на более высокой частоте, вплоть до 2000 МГц. Но, к сожалению, попытки её дополнительного разгона провалились. Дело в том, что одновременно с увеличением частоты шины памяти требуется увеличивать и частоту встроенного в процессор северного моста. Но, к сожалению, на частоте порядка 4 ГГц он работать отказался даже со значительным повышением напряжения Uncore.
Выводы

Подведём финальную черту. Сегодняшнее тестирование подтвердило, что новые процессоры Core i7 разгоняются не хуже своих предшественников. Взяв наудачу первый попавшийся серийный процессор Core i7-920, мы смогли увеличить его частоту более чем на 40 %, достигнув 3,8-гигагерцового рубежа. При этом мы не прибегали ни к специальным методам охлаждения, используя серийно выпускаемый воздушный кулер, ни к повышению напряжений до потенциально опасных уровней.

Таким образом, можно говорить о том, что микроархитектура Nehalem не накладывает никаких серьёзных ограничений на рост тактовых частот. Используемый же для выпуска современных Core i7 технологический процесс с нормами производства 45 нм, в котором применяются диэлектрик на основе соединений гафния и металлические затворы, даёт возможность увеличения частот без резкого роста тепловыделения и энергопотребления процессора. А это значит, что со временем процессоры нового поколения станут не менее популярны среди оверклокеров и энтузиастов, чем процессоры семейства Core 2 Quad.

Ещё один важный вывод, который можно сделать по итогам проведённого исследования, касается сравнительной простоты разгона процессоров семейства Core i7. Несмотря на то, что они используют несколько независимых множителей для тактования различных узлов, а также раздельное питание для ядер и встроенного северного моста, процесс разгона более чем логичен, а потому не вызывает никаких недопониманий.

Главными же составляющими успеха в деле разгона процессоров Core i7 выступают, очевидно, качественные комплектующие, составляющие платформу. Рассмотренная в этой статье материнская плата ASUS P6T Deluxe оказалась в этом ключе прекрасной основой для оверклокерской системы, отличаясь самыми ценными для энтузиастов качествами: хорошей стабильностью и предсказуемостью. Немалое значение играет и оперативная память, которая для сохранения работоспособности процессора должна работать при сравнительно высоких частотах без экстремального увеличения напряжения. И с этой ролью прекрасно справился комплект Kingston HyperX KHX16000D3K3/3GX, который мы смело рекомендуем всем оверклокерам, планирующим связать свою судьбу с процессорами Core i7.

На этом рассказ о разгоне Core i7 мы не заканчиваем, в одной из ближайших статей мы познакомимся с тем, насколько производительными оказываются системы, построенные на разогнанных процессорах нового поколения, а также проанализируем, какие из четырёхъядерных процессоров, представленных на рынке, выгоднее приобретать с расчетом на разгон.
Другие материалы по данной теме

Новый хит Intel: процессоры Core i7
Первое знакомство с микроархитектурой Intel Nehalem