Wyciskanie soków z Sandy Bridge – fakty i mity na temat podkręcania procesora oraz specjalnie przeznaczonej do niego pamięci

Płyta główna Gigabyte GA-H61M-D2 z chipsetem H61, procesor Core i5-2400, 4 GB pamięci operacyjnej Kingston DDR-1333, zasilacz Tagan 350 W, dysk mechaniczny 1 TB i...

...dysk półprzewodnikowy GoodRAM! Bardzo pożądane rozwiązanie w komputerze biurowym. Jeśli średni poziom frustracji pracownika biurowego z powodu ociężałych pecetów dzięki temu spadnie, to wszyscy skorzystamy (pomyślcie o paniach w urzędach!).

Komputery biurowe są bardzo ciekawym zagadnieniem, ale nie będziemy od Was wymagać, żebyście zrozumieli i podzielili naszą pasję. Zamiast tego wykorzystaliśmy obecność tego sprzętu do przeprowadzenia kilku eksperymentów, które rzucą trochę więcej światła na nową platformę Intela.

Po pierwsze, pokażemy, jak naprawdę jest z przyspieszaniem Sandy Bridge. W internecie krąży mnóstwo sprzecznych informacji o chipsetach i procesorach, na których możliwe jest podkręcanie – sprawdzimy to i ukrócimy spekulacje. Po drugie, odpowiemy na pytanie, czy podkręcony procesor LGA1156 jest szybszy od podkręconego (jeśli się da) lub niepodkręconego (jeśli się nie da) Sandy Bridge. Po trzecie, sprawdzimy, czy do platformy Sandy Bridge warto kupować szybką pamięć z serii przeznaczonych specjalnie dla Sandy Bridge i czy zwykłe moduły działają tak samo dobrze.

Podkręcanie – procesory, chipsety, pamięć, układ graficzny...

Wprowadzając platformę LGA1155, Intel nieźle namieszał w głowach entuzjastom podkręcania. Podczas gdy dwa najwyższe modele Sandy Bridge można dostać w wersjach z odblokowanym mnożnikiem (i5-2500K i i7-2600K), inne procesory nie sprzyjają amatorom zwiększania częstotliwości. Zegar bazowy udaje się przyspieszyć (w zależności od sztuki procesora) o 4–8 MHz – ale zdarzają się też układy, dla których 101 MHz jest zbyt wielkim wyzwaniem. Oto najważniejsze kombinacje procesora i chipsetu oraz możliwości ich podkręcenia. (Uwaga: wymienione funkcje dotyczą chipsetu i procesora, ale i tak wymagają zaimplementowania odpowiednich przełączników w BIOS-ie płyty głównej. Nasza lista zakłada, że wszystkie możliwe opcje są w nim dostępne).

Procesor z serii K (Core i5-2500K, Core i7-2600K)

• P67: można zmienić zegar bazowy, mnożniki procesora (z Turbo lub bez), mnożniki pamięci (od DDR-800 do DDR-2133).
• H67, H65: można zmienić zegar bazowy, mnożniki pamięci (od DDR-800 do DDR-1333), mnożniki układu graficznego (z dokładnością do ×0,5). Nie można zmieniać mnożników procesora.
• H61: można zmieniać zegar bazowy, mnożniki pamięci (od DDR-800 do DDR-1333), mnożniki układu graficznego (z dokładnością do ×0,5). Nie można zmieniać mnożników procesora.

Z procesorem K wszystko jest w miarę proste. Potencjalny użytkownik takiego układu na pewno jest w stanie zapłacić ekstra za płytę P67 i nie będzie chciał używać układu graficznego. Na płycie P67 będzie mógł regulować prawie wszystko. Istnieje tylko kilka ograniczeń. Maksymalny mnożnik CPU wynosi ×57 – jest to limit architektury, którego nie da się usunąć nowym BIOS-em czy steppingiem procesorów. Jak pokazali entuzjaści z całego świata, są procesory, które osiągają taktowanie powyżej 5700 MHz przy chłodzeniu powietrznym. W BIOS-ach dwóch płyt P67, które mieliśmy okazję sprawdzić (Gigabyte P67A-UD7 i ASUS P8P67 Pro), można wybrać mnożnik pamięci odpowiadający taktowaniu DDR-2400. Nie da się jednak uruchomić żadnych modułów RAM przy tym mnożniku (oczywiście, mówimy o zestawach, które osiągają takie taktowanie na platformie LGA1156). Nie jest jasne, czy ten mnożnik nie działa z powodu wciąż niedopracowanych BIOS-ów czy po prostu procesory nie mają takiego mnożnika. Na płytach H67 i H61 można zmieniać taktowanie rdzenia graficznego. Większość płyt głównych pozwala wybrać wartość z dokładnością do 1 MHz. W rzeczywistości układ graficzny działa z zegarem otrzymanym z zegara bazowego i mnożnika, który może przyjmować połówkowe wartości. Wpisana w BIOS-ie wartość zostanie zatem zaokrąglona do najbliższej wielokrotności 50 MHz.

Procesor Core i7 lub Core i5 spoza serii K

• P67: można zmienić zegar bazowy oraz podnieść mnożniki procesora (o 1–4, z zachowaniem trybu Turbo) i mnożniki pamięci (od DDR-800 do DDR-2133).
• H67, H65: można zmienić zegar bazowy, mnożniki pamięci (od DDR-800 do DDR-2133), mnożniki układu graficznego (z dokładnością do ×0,5). Nie można zmieniać mnożników procesora.
• H61: można zmieniać zegar bazowy, mnożniki pamięci (od DDR-800 do DDR-1333), mnożniki układu graficznego (z dokładnością do ×0,5). Nie można zmieniać mnożników procesora.

Procesor z zablokowanym mnożnikiem można przyspieszyć tylko na płycie P67 i maksymalnie o czterokrotność zegara bazowego. Jak pokazaliśmy w recenzji Core i5-2400, można to zrobić nawet bez podnoszenia napięcia zasilającego procesor. Mają zastosowanie te same ograniczenia taktowania pamięci i rdzenia graficznego co w procesorach K.

Procesor Core i3

• P67: można zmienić zegar bazowy i mnożniki pamięci (od DDR-800 do DDR-2133). Nie można zmieniać mnożnika procesora.
• H67, H65: można zmienić zegar bazowy, mnożniki pamięci (od DDR-800 do DDR-2133), mnożniki układu graficznego (z dokładnością do ×0,5). Nie można zmieniać mnożników procesora.
• H61: można zmieniać zegar bazowy, mnożniki pamięci (od DDR-800 do DDR-1333), mnożniki układu graficznego (z dokładnością do ×0,5). Nie można zmieniać mnożników procesora.

Najtańszych układów z rodziny Sandy Bridge praktycznie nie da się podkręcać. Jedyną możliwością zmiany taktowania jest regulacja częstotliwości zegara bazowego, która w praktyce ma zakres około 5 MHz w górę i w dół (w zależności od sztuki procesora). Za to na odpowiednich płytach głównych można zmieniać mnożniki pamięci i układu graficznego.

Zestawy testowe

Wykorzystaliśmy platformę testową podobną do używanej do tej pory.

Podkręcanie – i5-750 vs i5-2400

Po opublikowaniu recenzji tańszych modeli Sandy Bridge powtarzało się pytanie: skoro możliwości podkręcania procesorów bez K są tak ograniczone, to czy bardziej opłaca się kupić i podkręcić procesor poprzedniej generacji czy któryś z najnowszej serii Core? Sprawdziliśmy to.

Na pierwszy ogień poszła para procesorów kosztujących niecałe 700 zł: i5-2400 oraz i5-750. Obecna już długo na rynku siedemsetpięćdziesiątka zdobyła dużą popularność między innymi właśnie dzięki sporemu zapasowi mocy, który stosunkowo łatwo było wydobyć przez podkręcanie. Do przyspieszenia i5-750 wykorzystaliśmy płytę Asrock P55DE3 – ta niedroga konstrukcja ze średniej półki daje dość duże możliwości podkręcania. Osiągnęliśmy taktowanie 3992 MHz, co jest prawdopodobnie kresem możliwości płyty (patrz wyniki testu podkręcania). Taką częstotliwość uzyskuje większość układów serii i5-700, co potwierdzają raporty w internecie i nasze własne doświadczenia. Procesor i5-2400 był podkręcany na płycie ASUS P8P67 Pro na tyle, na ile się dało, czyli o 400 MHz (z zachowaniem trybu Turbo). To oznacza, że podczas obciążenia wszystkich rdzeni był taktowany zegarem 3500 MHz, a przy obciążeniu jednego rdzenia – do 3800 MHz. Wbrew pozorom wynik starcia wcale nie jest przesądzony: o pół gigaherca szybsze taktowanie i5-750 może nie wystarczyć w konfrontacji z szybszym podsystemem pamięci i usprawnieniami w architekturze i5-2400.

W POV-Rayu, Truecrypcie i Photoshopie trzeba podkręconego i5-750, żeby dogonić domyślnie taktowanego i5-2400. W symulacjach szachowych starszy i5 wygrywa po podkręceniu, a w innych zastosowaniach oba podkręcone układy mają bardzo zbliżoną wydajność.

Podkręcanie – i5-750 vs i5-2400, cd.

Przeszliśmy następnie do testów z wykorzystaniem grafiki 3D:

W grach układ poprzedniej generacji sprawia niespodziankę: w większości wypadków jest nieco szybszy od podkręconego Sandy Bridge. W Black Ops oba są tak szybkie, że drobne różnice nie mają znaczenia.

Wyjątkowo zdecydowaliśmy się na przedstawienie rezultatów pomiarów poboru energii po podkręceniu. Do tej pory nie podawaliśmy takich wyników: pobór mocy po podkręceniu zależy od egzemplarza procesora nawet bardziej niż maksymalne osiągalne taktowanie, a zmiennych jest przecież dużo więcej (napięcia, szyny, mnożniki...). W większości wypadków zmierzone wielkości nie będą odpowiadały temu, co użytkownik zaobserwuje w swoim systemie, wyposażonym w inny egzemplarz procesora i inne podzespoły. Również teraz porównanie nie jest zbyt fortunne: na płycie ASRocka nie można jednocześnie zwiększyć napięcia zasilającego procesor i zachować mechanizmu obniżania go w stanie spoczynku. Napięcie zasilania i5-750 ustawiliśmy na 1,40 V, największą wartość dopuszczoną przez specyfikację. Ponieważ limit podkręcania wyznaczyła płyta główna, prawdopodobnie można byłoby je obniżyć. Z kolei i5-2400 działał z domyślnym napięciem: aby go podkręcić o 400 MHz, nie trzeba zmieniać tego parametru.

Dramatyczny wzrost poboru energii po podkręceniu – oto co czeka użytkownika i5-750. Jeszcze przed przyspieszeniem Sandy Bridge mocno wyróżniał się energooszczędnością; po podniesieniu napięcia zasilającego i5-750 różnica wynosi grubo ponad 50% na korzyść nowej generacji Core.

Podkręcanie – i3-540 vs i3-2100

Podobnie przetestowaliśmy inną parę procesorów w podobnych cenach: i3-540 i i3-2100. Ten drugi pozostał, oczywiście, niepodkręcony, bo nie ma jak tego zrobić.

Taktowanie, jakie płyta ASRocka pozwoliła osiągnąć naszemu i3-540, to 4372 MHz. Na innej płycie mogłoby być więcej (patrz raport z podkręcania Core i3), ale specjalnie rozpatrujemy przeciętny przypadek, a nie najlepszy.

Tu już nie ma wątpliwości, jak w przypadku czterordzeniowców: podkręcony i3-540 jest zawsze szybszy, i to znacząco.

Podkręcanie – i3-540 vs i3-2100, cd.

Przeszliśmy następnie do testów z wykorzystaniem grafiki 3D:

Podkręcony i3-540 znów wygrywa, choć nie ma już tak dużej przewagi.

Zmierzyliśmy też pobór mocy (przeczytaj objaśnienie dwie strony wcześniej, zanim wyciągniesz wnioski!):

Podobnie jak w przypadku czterordzeniowców pobór mocy po podkręceniu bardzo mocno wzrasta. Pod obciążeniem i3-540 pobiera o połowę więcej energii niż w domyślnych ustawieniach.

Pamięć zaprojektowana dla Sandy Bridge

Producenci pamięci zawsze bardzo szybko reagują na nowości na rynku. Na nadspodziewane możliwości platformy LGA1156 nie wszyscy byli gotowi, ale nic w tym dziwnego: nie oczekiwaliśmy od tamtej podstawki tak niezwykłych możliwości przyspieszania RAM-u. Z platformą LGA1155 poszło znacznie łatwiej: taktowanie rzędu DDR-2300 i szybsze jest (na razie?) poza zasięgiem, a większość tuzów rynku pamięci miała już odpowiednio szybkie modele w ofercie. Wskazania co do używanych z Sandy Bridge modułów są identyczne jak w przypadku dwóch ostatnich platform Intela: napięcie zasilania nie powinno być większe niż 1,65 V, a częstotliwości taktowania powyżej DDR-1333 powinny być zapisane w profilach XMP. Skoro wymagania obu platform co do pamięci są właściwie takie same, to dlaczego i po co pojawiły się serie „specjalnie zaprojektowane” do współpracy z nowymi procesorami? Specjaliści od marketingu szybko wymyślili nowe nazwy, naklejki i slogany, i tak powstały serie: Corsair Vengeance, Patriot Division 2, G.Skill RipjawsX, Kingston HyperX Genesis. Inżynierowie w tym czasie wzięli moduły, które robili do tej pory, i... Sprawdźmy, czy zrobili cokolwiek nowego. Do naszej redakcji trafił jeden zestaw z tych nowych serii: Kingston HyperX Genesis DDR3-2133.

Moduły nie wyróżniają się zewnętrznie niczym szczególnym. Szare, dziurkowane radiatory są skonstruowane tak samo jak w recenzowanych parę miesięcy temu G.Skillach. Na szczęście różnią się jakością wykonania: są porządnie przyklejone i stykają się z całą powierzchnią każdej kości. Nie ma tu mowy o żadnych niedoróbkach.

Jeśli nie rozumiesz tabelki, koniecznie zajrzyj do legendy!

Nominalne taktowanie jest zapisane, oczywiście, w profilu XMP. W SPD zapisano dwa profile: DDR-2133 oraz DDR-1866, ten drugi jako zapasowy do innych platform, które mogą nie osiągać taktowania DDR-2133. Co dziwne, strona producenta podaje błędne opóźnienia (9-9-9-27) i napięcie zasilania (1,60 V).

Po przyjrzeniu się profilom XMP okazuje się, że nie ma w nich niczego nowego ani wyjątkowego – nie różnią się niczym od zestawu HyperX T1 DDR-2133 o podobnych opóźnieniach. Dlaczego zatem „Zaprojektowane z myślą o Sandy Bridge”?

Dla pewności spróbowaliśmy uruchomić kilka zestawów z profilami XMP pochodzących sprzed pojawienia się LGA1155 na rynku: wspomniane HyperX T1, Corsair XMS3 1600 C7 oraz GeIL Ultra 1600 C7. Wszystkie działały bez zarzutu.

Prawdopodobnie – w końcu sprawdziliśmy tylko wyrób jednego producenta – nowe serie pamięci nie różnią się zasadniczo od starszych. Całe „specjalnie z myślą o Sandy Bridge” oznacza po prostu, że nominalna specyfikacja nie przekracza możliwości platformy LGA1155 i że zestawy zostały sprawdzone przez techników w fabryce na tej właśnie platformie. Warto zauważyć, że platforma LGA1155 wyklucza zestawy DDR-2000 oraz szybsze niż DDR-2133 – po prostu nie ma takich mnożników pamięci. Takie zestawy będą musiały działać z ręcznie ustawioną prędkością. Próba wczytania profilu DDR-2000 z pamięci GoodRAM PRO PC-16000 C8 na testowej płycie pokazała, że w takim wypadku zostanie wybrany niższy mnożnik (DDR-1866), a reszta parametrów zostanie ustawiona zgodnie z SPD.

Prędkość pamięci a wydajność

W wielkim teście pamięci DDR3 sprawdzaliśmy, jak cały podsystem pamięci wpływa na wydajność. W trzech platformach, które badaliśmy, trzy parametry miały istotny wpływ na ogólną wydajność komputera: taktowanie pamięci, opóźnienia pamięci i taktowanie części uncore procesora. Słowem uncore w przypadku platform: AM3, LGA1366, LGA1156, była określana część procesora zawierająca między innymi kontroler RAM-u i pamięć podręczną trzeciego poziomu.

W procesorach Sandy Bridge termin uncore nie ma już zastosowania. Pamięć podręczna trzeciego poziomu jest połączona z rdzeniami procesora, kontrolerem pamięci i zintegrowanym układem graficznym przez magistralę pierścieniową. Zarówno magistrala, jak i sama pamięć L3 działają z takim samym taktowaniem jak rdzenie procesora.

Tu należy się kilka słów wyjaśnienia: co w wypadku, gdy jeden z rdzeni działa szybciej, bo wszedł w stan Turbo? Otóż wszystkie wielordzeniowe procesory Intela mają w rzeczywistości tylko jeden mnożnik rdzeni, który wraz z zegarem bazowym służy do otrzymania sygnału taktującego. Ten mnożnik zawsze odpowiada taktowaniu najszybszego rdzenia. Jeśli na przykład liczymy próbkę SuperPi przypisaną do jednego wątku na procesorze i5-2400, to mnożnik wynosi ×34 (100 × 34 = 3400 – maksymalne taktowanie Turbo jednego rdzenia). W tym samym czasie trzy pozostałe rdzenie nie są obciążone, ale też nie działają z częstotliwością 3,4 mld cykli na sekundę. Nieobciążone rdzenie są przez system operacyjny przełączane w niski stan energetyczny: C1, C1E, C3 lub C6. W zależności od stanu rdzenie wykonują instrukcje HLT (halt) lub MWAIT, a wtedy większość jednostek wykonawczych jest nieaktywna. Dodatkowo sygnał zegarowy i napięcie zasilające są odcinane od poszczególnych części rdzenia, lub nawet od całego rdzenia, a zawartość pamięci L1 i L2 jest przenoszona do L3. Ponieważ magistrala pierścieniowa i pamięć L3 muszą obsłużyć najszybszy rdzeń, też działają z najwyższą częstotliwością. Jest to zasadnicza różnica w stosunku do poprzedniej generacji procesorów Core. Pamięć L3 w Core i5-750 działa z prędkością 2,13 GHz, a w Core i5-2400 – nawet do 3,40 GHz, czyli o ponad połowę szybciej!

Ponieważ pamięć L3 działa z częstotliwością rdzeni, nie ma już dodatkowego, trzeciego taktowania, wpływającego na wydajność. Istotne są już tylko parametry zegara rdzeni i pamięci. Przy podkręcaniu jest więc o jedną zmienną mniej.

Podobnie jak w wielkim teście DDR3 zaczęliśmy od sprawdzenia, jak duże są różnice w wydajności między bardzo szybkim a bardzo wolnym podsystemem pamięci. Szybkim ustawieniem było DDR3-2133 (najwyższy działający mnożnik) i opóźnienia 9-11-9-27, dostępne dla większości tak szybkich zestawów. Wolnym ustawieniem było DDR3-1333 (największa oficjalnie obsługiwana częstotliwość) i takie same opóźnienia.

Dla dociekliwych przedstawiamy wyniki pomiaru przepustowości pamięci z programów Sandra i AIDA64 (dawniej Everest). Jako testy syntetyczne, nie mają one wpływu na naszą ocenę i służą tylko do diagnozowania potencjalnych problemów.

Nie zauważyliśmy żadnych anomalii: przepustowość rośnie, a opóźnienie w dostępie maleje. Różnice między wynikami uzyskanymi w poszczególnych programach biorą się z różnych sposobów mierzenia przepustowości.

Resztę wyników i komentarz do nich przedstawiamy na następnych stronach.

Testy wydajności

Komentarz do przedstawionych wyników znajdziecie na następnej stronie.

Wnioski z testów

Spójrzmy, które aplikacje i gry są najbardziej wrażliwe na przyspieszanie podsystemu pamięci:

We wszystkich grach średnia liczba klatek na sekundę wzrosła zauważalnie. W 3DMarku 11 wydajność zwiększyła się w testach Physics (dla gracza mało istotny wynik) oraz Combined, w którym obciążana jest i karta graficzna, i procesor. Z programów użytkowych najbardziej przyspieszyły: kompresja dużego pliku do formatu 7z, symulacja Monte Carlo w Excelu oraz pierwsze przejście w kodowaniu wideo. Pozostałe programy zyskały mniej niż 1–2%, co na pewno nie jest wystarczającym powodem do tego, aby kupić droższą pamięć.

W trzech najbardziej pamięciolubnych grach, dwóch testach 3DMarka i 7-zipie sprawdziliśmy dodatkowo, czy różnica w wydajności bierze się głównie ze zmniejszenia opóźnień w dostępie do pamięci czy zwiększenia przepustowości:

Potwierdzają się wnioski z wielkiego testu DDR3: opóźnienia nie wpływają na wydajność tak znacząco jak taktowanie, ale oczywiście przy podkręcaniu najlepiej wyżyłować oba te parametry.

Podsumowanie

Wydaje się, że platforma LGA1155 jest pod względem podkręcania prosta – dla niektórych tak prosta, że aż nudna. Każdy zatem musi odpowiedzieć sobie na pytanie, czy w podkręcaniu szuka po prostu wydajności czy wzrostu wydajności, czy również rozrywki i wiedzy. Tej pierwszej Sandy Bridge ma dość dużo i bez podkręcania. Wzrostu trzeba szukać w procesorach z serii K, bo tańsze układy nie zachwycają możliwościami przyspieszania. Niestety, po rozrywkę i wiedzę płynące z podkręcania trzeba się skierować ku innym platformom lub kartom graficznym.

Mamy nadzieję, że rzuciliśmy nieco więcej światła na najnowszą platformę Intela. Zanim płyty główne z układem logiki P67 wrócą do sklepów, już w nowych rewizjach, można w spokoju przetrawić te informacje i poszukać następnych :)