artykuły

Intel Core i7-3770K – pierwszy 22-nanometrowy procesor desktopowy

Testujemy Ivy Bridge!

214
23 kwietnia 2012, 18:00 Michał Grzegorz Wójcik, Mateusz Brzostek

Podkręcanie

Nowy proces technologiczny zawsze wywołuje falę spekulacji dotyczących podkręcania. Z jednej strony słyszy się głosy o szalonych możliwościach, z drugiej – że na pewno mniejsze tranzystory już wcale nie będą chciały się przyspieszać... Zweryfikowaliśmy to na płycie ASRock Z77 Extreme6; konstrukcja Intela (jak się to często zdarza) nie chciała współpracować przy podkręcaniu.

Niestety, tych, którzy oczekiwali łatwych 5,5 GHz przy chłodzeniu powietrznym, spotka rozczarowanie. Maksymalne taktowanie, jakie udało nam się osiągnąć z wykorzystaniem schładzacza powietrznego Prolimatech Megahalems, wyniosło 4521 MHz:

Dlaczego tak mało?

Zachowanie maszyny testowej było inne niż zazwyczaj. Ostatnio testowane procesory (Sandy Bridge E, Bulldozer) po podkręceniu wyrzucały z siebie ogromne ilości ciepła. Schładzacz wyraźnie się nagrzewał; wymuszanie przepływu powietrza mocniejszymi wentylatorami dawało duże korzyści, a wydajny schładzacz wieżowy dawał podobne efekty jak gotowe zestawy chłodzenia wodnego.

Z Ivy Bridge jest inaczej. Po podniesieniu napięcia zasilania do 1,25 V (standardowe wynosiło 1,175 V) i taktowania do 4,7 GHz maszyna bez problemu się uruchomiła i przechodziła wszystkie testy stabilności, a schładzacz niemal wcale się nie nagrzewał. Tylko że taktowanie nie pozostawało na ustawionym poziomie: zabezpieczenie termiczne wbudowane w procesor spowalniało je do poziomu niepodkręconego procesora. Przydała się aplikacja Intel Xtreme Tuning Utility, której nowa wersja jest wygodna w użyciu i równie funkcjonalna jak programy do podkręcania udostępniane przez producentów płyt głównych:

Zwróćcie uwagę na pomarańczową linię, oznaczającą taktowanie: zaczęło ono spadać zaraz po obciążeniu procesora. Wskaźnik CPU Throttling powinien cały czas wskazywać 0% – inna wartość oznacza, że procesor wydaje sobie rozkaz HALT („nic nie rób”), aby nie nagrzewać się już bardziej. Podczas prób podkręcania i testów stabilności polecamy włączyć aplikację XTU i umieścić CPU Throttling na wykresie. Najmniejsze wybrzuszenie na linii będzie oznaczało, że procesor spowalnia w obciążeniu.

Na zrzucie ekranu widać też wskaźnik temperatury rdzeni, który wyjaśnia część problemu. Zabezpieczenie termiczne działa na podstawie wskazań DTS, cyfrowego czujnika temperatury wbudowanego w każdy rdzeń procesora (i w kilku innych elementach krzemowego jądra). DTS jest przedmiotem wielu błędnych przekonań, dlatego warto przypomnieć jego rolę i sposób działania.

Według specyfikacji Intela DTS ma tylko jedno zadanie: poinformować jednostkę zarządzania taktowaniem i zasilaniem, że temperatura układu przekroczyła zadany próg. Ten próg dla Ivy Bridge wynosi 105°C. DTS udostępnia przybliżony pomiar temperatury w ten sposób, że do odpowiedniego rejestru kontrolnego wpisuje wartość od 0 do 255. Ta liczba oznacza, ile kroków mierzących od 0,9°C do 1,1°C dzieli procesor od progu. Dodatkowo dokładność (a raczej niedokładność) jest zapewniona tylko wtedy, gdy układ jest blisko niego. Tę wartość odczytują programy diagnostyczne, również XTU, i odejmują od znanego lub zgadniętego progu temperatury.

Co więcej, czujnik DTS od czasów architektury Nehalem ma pewne niedoskonałości. Przede wszystkim reaguje nie tylko na wzrost temperatury, ale też na wzrost natężenia prądu płynącego przez procesor lub na częstość przerwań. Oczywiście, nie jest to zamierzony efekt, ale powoduje duże przekłamania, szczególnie w zakresie temperatur dalekim od zadanego progu. Dlatego wskazania jakichkolwiek programów diagnostycznych nadają się tylko do sprawdzenia, czy procesor już się przegrzewa czy jeszcze nie.

Oczywiście, jakkolwiek niedokładny, DTS rządzi zabezpieczeniem termicznym. W ramach eksperymentu zmieniliśmy układ chłodzenia na zestaw wodny Corsair H100 i zamontowaliśmy sondę termometru cyfrowego na boku zintegrowanego rozpraszacza ciepła, w miejscu najbliższym krzemowego jądra. 

Chłodzenie wodne pozwoliło osiągnąć taktowanie 4823 MHz przy napięciu 1,3 V. Przy tych parametrach taktowanie nie spadało w obciążeniu, ale czujnik wskazywał cały czas 1–2 stopnie od wartości oznaczającej przegrzanie, choć temperatura brzegu IHS-a wynosiła tylko 39°C. Ponieważ wymagało to zastosowania bardzo niestandardowego układu chłodzenia, nie braliśmy tego wyniku pod uwagę w testach wydajności po podkręceniu.

Wyjaśnienie tego ograniczenia jest proste: jądro Ivy Bridge jest małe, a wydziela niemal tyle samo ciepła co Sandy Bridge. Z mniejszej powierzchni trudniej jest odprowadzić ciepło niż z większej: ograniczeniem jest już transfer ciepła przez miedziany IHS i przez podstawę schładzacza. Do tego przynajmniej niektóre serie produkcyjne Ivy Bridge mają IHS nie przylutowany do rdzenia, jak w poprzednich procesorach, lecz tylko przyklejony wzdłuż obwodu, a interfejsem termicznym jest pasta termoprzewodząca. Można się spodziewać, że schładzacze wykorzystujące technikę HDT, w których ciepłowody formują podstawę schładzacza, i bloki wodne zapewnią lepsze rezultaty niż tradycyjne układy chłodzenia.

22