Ryzen 3600. Второе пришествие FX’a?
реклама
Дисклеймер!
Все нижеописанное личное мнение, основанное на двухдневном опыте владения Ryzen 5 3600, а так же на просмотренных видосах и прочитанных статьях про Zen2. Просьба не воспринимать данный пост как 146% проверенную инфу. Я могу очень сильно ошибаться.
реклама
Эйфория, как и у всех, продлилась недолго, ибо все прелести Zen2 были в комплекте, заявленного буста до 4.2Ghz не положили, температуры заоблачные, Vcore 1.4v вгонял в ужас, непонятно как работающий PBO и прочие радости АМДбоя.
В стоке я смог просидеть день, ибо что-то подсказывало, что как-то иначе все должно быть. В процессе беглого кручения различных настроек в биосе родился скрин из CPU-Z с практически 540 очками в однопотоке и 4400 в многопотоке, что на
10% быстрее, чем у Videocardz с бустом до 4.2Ghz.
После такого вдохновляющего результата перейду к «изучению» «потанцевала» процессора и попробую понять логику разгона семейства Zen2. Начнем с конфигурации компьютера.
реклама
Asus B450M PRO TUF bios 1804 AGESA 1.0.0.3AB
2x16Gb Samsung B-die @ 3600Mhz CL19 без настройки вторички 1.35v
Gigabyte VEGA 54@64 P6 1.05v P7 1.1v
реклама
SeaSonic Focus Platinum 750W
Kingspec NVMe 256Gb
Windows 10 Pro N 1903
AMD Chipset Drivers 1.07.29.0115
Типичная бомж сборка с потенцевалом апгрейда под Cyberpunk 2077, позволяющая вспомнить дух старого тру оверклокинга.
Начнем со стандартных настроек bios, все значения на auto кроме памяти.
Идет тест Cinebench и тут необходимо обратить внимание на 100% загрузку PPT, максимальное напряжение на ядре 1.45v и их одинаковые занчения в CPU-Z, HWInfo и Ryzen Master, а так же на близкие значения температур CPU в HwInfo, получаемые с процессора (Tcl/Tdie) и материнской платы (CPU). Низкий результат с Cinebench, который вы можете наблюдать, обусловлен работой софтины захвата экрана, да и количество попугаев на текущем этапе не важно.
Включаю Precision Boost Overdrive через Ryzen Master.
Как можно заметить с точки зрения производительности ничего не поменялось, но есть пара моментов.
PPT, TDC, EDC были настроены вручную. TDC и EDC применились, PPT нет. Можно предположить, что производительность ограничена лимитом PPT в 88W на софтовом уровне.
Следущий этап. Включаю PBO в bios, выставляю лимиты TDC 355W, TDC 255A, EDC 255A.
Отлично, TDC применилось! По логике производительность должна увеличиться, ведь теперь отсутствует сдерживающий фактор. Но у AMD иное мнение на этот счет. Как видим, TDC загружен на 26% из 355W, соотвественно можно говорить о hardware ограничении TDC на уровне
Вот вроде бы и все. Сиди и радуйся напряжению в 1.45 на 7nm и температурам 70+ на топовом воздухе, разгона же нет, а undervolting приводит к падению производительности. Но имеется одно маленькое и незначительное НО. но это неточно (с)
Overclocking
Лезу в bios. CPU Multiplier ставлю на 44 и постепенно снижаюсь до «стабильной» работы, Vcore на auto.
4250 Mhz. Мдааа, «потанцевал так потанцевал», имеем 10% прироста. Хотя. погодите, Vcore всего 1.1v? о_О да не, показалось, вон в CPU-Z 1.45v, все норм же. А что у нас с температурами? Дельта 15 градусов? о_О Да не, бред какой-то. не может такого быть.
Undervolting
Bios. Vcore на manual и постепенное снижение с шагом 0.025м
— 0,05v относительно auto. негусто, прям от слова совсем. Ну да ладно, что у нас с результатами? Производительность упала!! на 0.5%. КАРЛ. не изменилась. Частота процессора не изменилась, потребление и температуры упали. Вроде бы все логично. Cмотрим внимательнее на температуы и наблюдаем изменение дельты температур с 15 до 10 градусов. Интересненько. Получается, что. в интернете кто-то неправ
Очень надеюсь, что большинству читателей понятно, какие факторы ограничивают разгон и производительность новых Ryzen’ов и они могут не читать мои дилетантские мысли на тему совместной жизни с Ryzen 3k.
Для всех остальных попробую объяснить, как я это все вижу.
Взглянем на примитивную схему архитектуры новых Zen2.
Процессор на архитектуре Zen2 состоит из одного 12nm (в случае десктопов) блока I/O DIE и как минимум одного 7nm чиплета. Вроде бы все просто и примитивно, но давайте попробуем разобраться.
Начнем с напряжения. По умолчанию (на текущий момент, AGESA 1.0.0.3) на чиплеты и на I/O DIE подается одинаковое напряжение, которое может достигать значений в 1.45v. Представители AMD нас уверяют, что это абсолютно нормально и волноваться не стоит, ибо зависимость напряжения и частоты «зашита в процессоре». Но как-то слухи о быстрой деградации чиплетов напрягают. Так же заставляют задуматься слухи о работоспособности процессоров на 1.1v с падением производительности при использовании оффсета напряжения.
Из всего этого можно сделать вывод, что напряжения на I/O DIE и чиплете должны быть разными, 1.1v+ на чиплете и до 1.45v на I/O DIE. Подтверждение этому являются разные значения напряжений и температур при ручном выставлении множителя процессора.
Перейдем к «потанцевалу». 4250Mhz при напряжении 1.45v для 7nm. Вы в это верите? Я лично нет. Это больше похоже на Zen или неудачный Zen+. IMHO, 7nm при 1.45v должны улетать в стратосферу за 5 Ghz.
Очень похоже на то, что 7nm чиплеты и 12nm I/O DIE работают на одинаковых частотах и именно 12nm I/O DIE сейчас является ограниченим производительности процессоров Zen2.
Интересно что будет с производительностью, если удастся отвязать частоты чиплетов от I/O DIE. Повысится ли однопоточная производительность? Станет ли I/O DIE узким местом?
Разгон Matisse или в поисках предела. Обзор архитектуры Zen 2
Энергоэффективность
Оценка энергоэффективности всегда была важной характеристикой для любого кремневого продукта. Методика тестирования довольно простая и заключалась в следующем: замер минимального напряжения и потребления для каждой частоты в тестовом пакете Linx 0.7.0. Гранулярность шага 50 МГц в диапазоне 3600–4400 МГц. Нагрузку в данном тесте создавал всем известный LinX 0.7.0. Частота оперативной памяти при этом была зафиксирована на частотах 3600 и 3733 МГц для Ryzen 7 2700X и для Ryzen 7 3700Х соответственно.
Как и в случае с Pinnacle Ridge, запас для разгона высокопроизводительных Matisse чрезвычайно мал. Критические точки для Pinnacle Ridge присутствуют на частотах 3850 и 4050 МГц, для Mattise на 3900 и 4100 МГц.
Под критическими точками я подразумеваю переломные моменты, при которых идет значительный рост потребности в напряжении.
Максимально энергоэффективной частотой для Zen+ является диапазон 3600–3800 МГц в зависимости от экземпляра. Для Zen 2 это 3700–3800 МГц. Разумные переделы масштабируемости присутствуют до 4050 МГц в случае Zen+ и до 4150 МГц в случае Zen 2.
Что касается результата CPU Package Power (SMU) тут все довольно просто — все ограничивается вашей системой охлаждения. Самым главным фактором является качество теплообменника, поскольку мы имеем возросшее тепловыделение относительно площади кристалла. Не стоит забывать и про возможности VRM вашей материнской платы.
Глядя на эти результаты можно сказать, что мы имеет прекрасное энергоэффективное решение, которое в значительной мере обходит свое старого собрата. Также хочу обратить ваше внимание на математическую производительность относительно энергопотребления для частоты 4200 МГц (к примеру). Для Ryzen 7 2700Х результат в Linx составляет 240 GFlops, а для Ryzen 7 3700Х все 480 GFlops.
Что касается разгона в виде фиксирования частоты множителем, то я вам посоветую забыть о нем в принципе, поскольку разгон в большинстве случаев приведет к снижению производительности в однопоточном режиме. И что же делать?
У меня для вас предложение — модификация уже существующего буста с помощью настройки питания процессора через оффсет-режим, плюс изменение BCLK в случае Ryzen 7 3700Х. Для процессоров поколения Zen+ — модификация уже существующего буста с помощью настройки питания процессора через оффсет-режим с изменением BCLK и Scalar, плюс отключение лимитов PBO. Методичка как это все делать будет позже, а сейчас нам нужно понять, имеют ли ядра запас прочности.
Начнем с архитектуры и теории. Каждый CCX состоит из четырех процессорных ядер, в каждом чиплете находится два CCX.
Чиплетов же может быть один, а может быть и несколько (Threadripper). Каждое ядро при этом имеет собственные вольт-частотные характеристики. Компания AMD даже отметила удачные ядра звездочками и кружечками в собственном ПО RyzenMaster для наглядности и упрощения понимания пользователями кривой PBO.
На данном моменте, я думаю, стоит напомнить вам, как работает Precision Boost.
На слайде от AMD представлена эта функция: смысл ее заключается в динамическом изменении частот и количества активных ядер в зависимости от сценария нагрузки, не выходя за рамки ограничивающих факторов, таких как PPT, TDC и EDC.
На просто языке эти факторы могут выглядеть вот так:
Возвращаясь к теме о качестве ядер в CCX и для дальнейшей демонстрации вышеизложенной теории, я провел исследование. Поочередно проверил каждое ядро для Ryzen 7 2700Х и трех частот, и аналогично для Ryzen 7 3700Х, при этом остальные ядра отключались полностью (не через диспетчер задач и не через маскировку).
В случае с Ryzen 7 2700Х была найдена зарытая собака. Статус ядер отмеченными звездочками и кружками не соответствовали действительности. В случае моего экземпляра Ryzen 7 2700Х ядро 5 было самым неудачным, притом, что было промаркировано как удачное. Именно из-за него и ряда других кремневых соседей «неудачников» ручной разгон с помощью фиксации множителя требовало значительное повышение напряжения, что в свою очередь приводило к чрезмерному росту TDP. Ошибка маркировки не коснулась заявленной производительности с коробки, но маневр с использованием потенциала перестал иметь место быть. При правильной же маркировке 4500 МГц не были б проблемой для среднестатистического серийного образца. Так же отсутствие ручного перераспределения маркировки ядер делает нецелесообразным дальнейший тюнинг BCLK для моего экземпляра.
Для 3700Х ситуация выглядит немного иначе.
Ядра до 4300 МГц включительно имеют очень схожие вольт-частотные характеристики, что безусловно является маркером совершенства 7-нм техпроцесса и делает возможным ручной разгон через множитель. Между 4300 и 4400 МГц существует небольшая пропасть, которая говорит о том, что для этого экземпляра значение 4400 МГц являются предельными, и как такового запаса для дальнейшего адекватного разгона нет. Протестировать 4500 МГц мне не удалось, так как система отказывалась стартовать при любом напряжении, скорее всего это связано с сыростью прошивки материнской платы. Маркировка ядер частично совпадает. Безусловно, использование правильной маркировки позволило б при тех же напряжениях достигать процессору больших частот в нагрузке 1–4 ядер. Аналогично картинке с результатами анализов Ryzen 7 2700Х можно заметить, что в обоих случаях CCX2 требует немного большее напряжение для всех своих ядер. Мне сложно дать объяснение данному феномену ибо запитка ядер довольно дифференцированная и производится с обоих концов CCD.
Буст в однопотоке примерно выглядит следующим образом: 4367 МГц с максимальным временем на четвертое ядро, далее идет второе ядро. То есть ядра, которые были промаркерованы заводом.
Принудительное включение CPPC в биосе не изменило ситуацию и система все так же продолжала выбирать неоптимальные ядра для максимального буста.
Максимально-безопасные напряжения
Максимальное безопасное напряжение вечная загадка для пользователей, поскольку ни один из двух производителей не публикует эту информацию для общественного обозрения. Кто-то просто указывает смешные 95Вт для процессора, работающего на частоте 5 ГГц, или забывает установить ограничение пакетной мощности. В документах, которые находятся не под NDA, обычно указывается неопределенный предел, который в большинстве случаев относится к точке, в которой катастрофические сбои становятся более распространенными. Указания напряжений, которые безопасно использовать 24/7, не причиняя никакого вреда процессору, остаются за ширмой.
Такой предел довольно сложно определить, поскольку этот предел будет варьироваться между различными образцами ЦП (кремниевая дисперсия, SIDD), ядрами в CCX и рабочими сценариями (пиковый ток для определенного кол-ва ядер, температура и так далее).
Чтобы получить наиболее точный ответ на вопрос о пределе, мне пришлось самому замерять его у процессоров, основанных на архитектуре Zen+ и Zen 2.
Начнем с терминов, которые будут встречаться в этой статье чаще всего.
PPT — отслеживание мощности пакета.
TDC — расчетный электрический ток.
EDC — тепловая защита.
FIT — это функция для мониторинга/отслеживания работоспособности кремния и корректировки рабочих параметров для поддержания заданной и ожидаемой надежности. Многие производители полупроводников используют эту функцию, чтобы добиться максимальной производительности в ряде задач.
Представьте себе запуск ракеты в космос. В первые милисекунды взлета блок управления дает задачу двигателю развить максимальную проектную мощность, дабы произвести отрыв от земли. За дальнейшие секунды полета уже отвечают команды, которые являются анализ-ответом на опрос датчиков. В предыдущей главе мы уже выяснили, что суммарное количество датчиков исчисляется несколькими тысячами. Это дает представление, что мы имеем дело с аналогичной ракетой, которая является процессором.
Чтобы увидеть, какое значение фактического максимального напряжения FIT позволяет ЦП использовать в различных сценариях, достаточно отключить все ограничения, а если быть точным, перейти в режим Precision Boost Override = Manual и ввести значения 1000 1000 1000 для PPT, TDC и EDC. При отключении любого ограничителя FIT становится единственным ограничением, который спасает процессор от смерти. Команда напряжения, которую процессор посылает в регулятор VRM через интерфейс SVI2, является фактически тем самым эффективным значением напряжения, которое получает процессор.
В дефолте мой Ryzen 7 2700Х продемонстрировал максимальное эффективное напряжение во время нагрузки, разрешенное FIT, 1,330 В. В одноядерной нагрузке устойчивый максимум составлял 1,425 В.
Когда параметр FIT был изменен с помощью настройки Scalar со значения по умолчанию 1x до максимально допустимого значения 10x, максимальное напряжение для всех ядер составило 1,380 В, а максимальное напряжение для одного ядра возросло до 1,480 В.
Данные результаты говорят о том, что полноценная надежность для Ryzen 7 2700Х и 12-нм тепроцесса находится на уровне 1,33 В с максимальным током и 1,425 В с минимальным током в нагрузках на одно ядро.
Что касается более высоких напряжений, то FIT допускает вариант 1,380/1,480 В, но это возможно приводит к сокращению срока службы процессора или деградации.
Это позволяет подвести черту и сделать вывод о топовых настольных процессорах семейства Zen+. На этом бы я эксперимент закончил, если б не моя привычка проверять результаты. Поясню. Данные результаты были получены на инженерной прошивке, в которой не было ничего заблокировано и не было пределов. И не блокируется это для воспроизведения экстремальных ситуаций и дальнейшего интерполирования результатов чтоб создать симуляции поведения того или иного продукта в будущем. В итоге была проверена линейка UEFI за весь 2018 год, которые получают конечные пользователи. Как оказалось, в них настройка Scalar превратилась в пустышку, и она всегда находилась в режиме 2x. То есть, результаты поздних симуляций вынудили AMD изменить пределы для лучшей безопасности ваших «камней». Пределом для Ryzen 7 2700Х является 1,367/1,45 В.
Для процессоров Matisse с одним CCD это выглядело таким образом: для нагрузки на все ядра с максимальным током 1,325 В, а для одного ядра – 1,419 В. Имейте ввиду что эти цифры безусловно будут отличаться между различными образцами процессоров (из-за SIDD и биннинга), в частности между серией с двумя чиплетами и одним.
Также хочу обратить ваше внимание на то, что приведенные здесь цифры относятся к фактическому эффективному напряжению, а не к напряжению, запрашиваемому ЦП (VID). Процессор знает только о фактическом эффективном напряжении, поэтому такие вещи, как LLC, соответственно изменят запрос напряжения процессора от контроллера VRM. Наиболее точный метод измерения эффективного напряжения на платформе AM4 — это мониторинг напряжения «CPU SVI2 TFN», которое доступно всем в HWInfo. Данное значение является наиболее точным из всех доступных для конечных пользователей, но, безусловно, будет иметь отличия от хардварного мониторинга. В качестве примечания, хочу отметить один момент — никогда не следует слепо доверять показаниям тока и мощности, которые мониторятся, поскольку каждая модель материнской платы нуждается в отдельной калибровке.
TDP — Thermal Design Power
Те, кто знаком с принципом Ландауэра, в курсе, что при проведении необратимых вычислений обязательно выделяется тепло, не меньшее чем k*T*ln2, а разбирающиеся в электронике подтвердят, что на самом деле эта величина на порядки больше в связи с наличием сквозного тока при переключении КМОП пары, паразитных токов утечки и сопротивления металлических межсоединений. Что же касается рядовых пользователей, то они просто привыкли к тому, что процессоры при работе греются и выделяют тепло.
Итак, знакомьтесь — TDP. Как видно из заголовка, TDP расшифровывается как «Thermal Design Power». Эта величина показывает максимальное количество тепла, которое должна рассеивать система охлаждения чипа.
Производители принимают ее равной максимальной мощности, которую потребляет чип. Потребляемую мощность проще измерить, и в конце концов вся она (за исключением пренебрежимо-малого электромагнитного излучения) будет рассеяна в виде тепла.
История Desktop-процессоров в разрезе TDP
Небольшой экскурс в историю систем охлаждения
Уже в эпоху первого процессора Pentium, компьютеры стали использовать активное охлаждение, которое представляло собой смешных размеров радиатор и такой же «пропеллер».
на фото Intel Pentium 200 MMX со снятым вентилятором
Можно было обойтись и пассивным охлаждением, используя чуть более развитой радиатор, но в те времена не слишком заботились о бесшумности. Конечно, одним кулером процессора дело не ограничивалось, винчестеры и блоки питания давали существенный вклад в общий шум системы.
Системы охлаждения плавно развивались параллельно с ростом тепловыделения процессоров и наконец…
В эпоху процессоров Pentium 4 получили свое развитие монструозные кулеры и альтернативные способы охлаждения: жидкостные, криогенные, нитрогенные. Для интересующихся историей, приведу ссылку на статью «Кулеры миллениума» за авторством товарища LIKE OFF от 2001 года.
В наше время низкий шум для ПК имеет большое значение, многие энтузиасты стараются собрать компьютер максимально бесшумным, в идеале с полностью пассивным охлаждением.
Это вполне посильная задача. В таких случаях чаще всего используют процессор с TDP не более 40W. Можно выбрать модель с большим TDP и понизить ее частоту и напряжение на ядре. (Мощность пропорциональна частоте и квадрату напряжения питания).
В результате может получиться что-то подобное:
При TDP больше 50W обойтись без активного охлаждения уже сложно. Даже если процессорное охлаждение пассивно, нужна хорошая циркуляция воздуха внутри корпуса.
Поведение процессора при перегреве
У тех, чье знакомство с компьютерами началось достаточно давно, наверняка осталось в памяти легендарное видео от команды Tom’s Hardware. (Приводить ссылку на него я не могу по идеологическим соображениям). Эти ребята выяснили, что случится с процессором, если он во время работы лишится системы охлаждения. Ситуация на самом деле вполне возможная: кулер может отвалиться при транспортировке, или в системе охлаждения может сломаться вентилятор. Ну и наконец, наиболее часто встречающаяся проблема, когда термоинтерфейс между процессором и системой охлаждения со временем теряет свои теплопроводящие свойства.
Что произойдет, когда температура процессора превысит предельную? Очевидно, ничего хорошего, но некоторая самозащита у процессора все-таки есть. Начиная с Pentium 4, при достижении температуры порядка 90°C включится так называемый throttling: процессор начнет пропускать такты, замедляя свою работу и снижая тепловыделение. Конечно, оставшись без охлаждения, процессор не сможет обеспечить даже мало-мальски приемлемой производительности.
Мобильные вычисления.
Для ноутбуков главный аспект TDP — это потребляемая мощность, ведь она оказывает непосредственный влияние на время автономной работы. TDP процессоров Atom, чаще всего применяемых в нетбуках, находится в диапазоне 2-10W, а большинства процессоров для ноутбуков — 15-40W.
По моим оценкам, основанным на сетевых изысканиях, 15″ ноутбук с дискретной графикой и процессором с TDP 35W в целом потребляет около 80W. Можно оценить вклад процессора в общее энергопотребление ноутбука как 30-40%. Конечно, это верно только при максимальной нагрузке на процессор. Большую часть времени процессор отдыхает, в дело вступают технологии энергосбережения, и его доля в общем энергопотреблении уменьшается.
Отметим, что несмотря на малое TDP мобильных процессоров, эффективное охлаждение внутри тесного корпуса реализовать подчас проблематично, поэтому перегрев у ноутбуков встречается даже чаще, чем у десктопов.
Почему повышение тока на AMD Ryzen не убьёт ваш процессор
Если кто-то хочет повысить быстродействие CPU, обычно он находит способ сделать это. Будь то пользователь, самостоятельно разгоняющий свой компьютер, или же производители материнских плат, подстраивающие настройки для улучшения быстродействия ЦП ещё перед продажей – в итоге всем хочется увеличить быстродействие, и по множеству причин. Эта ненасытная жажда максимального быстродействия означает, однако, что некоторые из этих подстроек и изменений могут вывести ЦП за пределы «спецификаций». В итоге часто можно видеть методы, выполняющие обещания по увеличению скорости работы за счёт увеличения температуры или сокращения времени жизни железа.
В этой связи стоит рассмотреть появившуюся недавно информацию о том, что производители материнских плат играют с настройками тока, подаваемого на процессоры от AMD. Увеличивая его, они увеличивают и потенциальную мощность процессора, что в итоге приводит к увеличению не только скорости работы, но и температуры. Такой подход к подстройке железа нельзя назвать новым, однако недавние события вызвали волну замешательства, вопросов о том, что происходит на самом деле, и какие последствия это может повлечь для процессоров AMD Ryzen. Чтобы прояснить эту ситуацию, мы решили сделать данный обзор.
Старомодные способы: методы расширения спектра, мультиядерные улучшения, PL2
За время работы редактором по материнским платам, а потом и по CPU, я постоянно сталкиваюсь с ухищрениями, на которые производители материнок готовы идти ради того, чтобы вырваться вперёд по быстродействию в гонке с конкурентами. Мы первыми рассказали о такой настройке, как «мультиядерное улучшение» [MultiCore Enhancement], появившейся в августе 2012 года, и выставляющей рабочую частоту всех ядер выше той, что указана в спецификациях, а иногда и откровенно разгоняющей рабочую частоту. Однако производители материнских плат занимались подстройкой разных свойств, связанных с быстродействием, и задолго до этого. Можно вспомнить метод расширения спектра с увеличением базовой частоты со 100 МГц до 104,7 МГц, благодаря которому увеличивалось быстродействие на поддерживающих его системах.
В последнее время на платформах Intel видны попытки производителей по увеличению пределов мощности с тем, чтобы материнские платы выдерживали турборежим работы как можно дольше – и только потому, что производители материнских плат перестраховываются при разработке обеспечения питания компонентов. За последние пару недель мы обнаружили примеры того, как некоторые производители материнских плат просто игнорируют новые требования Intel Thermal Velocity Boost.
Короче говоря, каждый производитель материнских плат хочет быть лучшим, и для этого часто размываются пределы того, что считается «базовыми спецификациями» процессора. Мы довольно часто писали о том, что граница между «спецификациями» и «рекомендуемыми настройками» может быть размытой. Для Intel мощность в режиме турбо, указанное в документации, является рекомендуемой настройкой, и любое значение, установленное на материнских платах, технически укладывается в спецификации. Судя по всему, Intel считает разгоном только увеличение частоты режима турбо.
Подстройка материнских плат с разъёмом AM4
Теперь мы переходим к новостям – производители материнских плат пытаются подстроить материнские платы Ryzen так, чтобы выжать из них больше быстродействия. Как подробно объяснялось на форумах HWiNFO, у платформ АМ4 обычно есть три ограничения: Package Power Tracking (PPT), обозначающее максимальную мощность, которую можно подавать на разъём; Thermal Design Current (TDC), или максимальный ток, подводимый к регуляторам напряжения в рамках тепловых ограничений; Electrical Design Current (EDC), или максимальный ток, который в принципе может подаваться на регуляторы напряжения. Некоторые из этих показателей сравниваются с метриками, получаемыми внутри процессора или снаружи, в сети подачи питания, с целью проверки превышения пороговых значений.
Чтобы подсчитать параметры программного управления питанием, с которым сравнивается РРТ, сопроцессор управления питанием получает значение тока от управляющего контроллера регулятора напряжения. Это не реальное значение силы тока, а безразмерная величина от 0 до 255, где 0 – это 0 А, а 255 – максимальное значение тока, которое может обработать модуль регулятора напряжения. Затем сопроцессор управления питанием проводит свои подсчёты (мощность в ваттах = напряжение в вольтах, умноженное на ток в амперах).
Этот безразмерный диапазон нужно калибровать для каждой материнской платы, в зависимости от её схемы и используемых компонентов – а также дорожек, слоёв и качества в целом. Чтобы получить точное значение коэффициента масштаба, производитель материнских плат должен тщательно замерить правильные показатели, а потом написать прошивку, которая будет использовать эту таблицу в подсчётах мощности.
Это означает, что в принципе существует способ поиграться с тем, как система интерпретирует пиковую мощность процессора. Производители материнских плат могут уменьшать это безразмерное значение тока, чтобы процессор и сопроцессор управления питанием считали, что на процессор подаётся меньше мощности, и в итоге ограничитель PPT не активировался. Это позволяет процессору работать в режиме турбо, превосходящем то, что изначально планировали в AMD.
У этого есть несколько последствий. Процессор будет потреблять больше энергии, в основном в виде увеличения тока. Это приведёт к повышению теплоотдачи. Поскольку процессор работает быстрее (потребляя больше энергии, чем считает ПО), он покажет лучшие результаты в тестах на быстродействие.
Если у вашего процессора базовая TDP 105 Вт, а PPT равняется 142 Вт, то при нормальных условиях стоит ожидать, что на заводских настройках процессора будет рапортовать о потреблении 142 Вт. Однако если установить безразмерный показатель тока на 75% от реального, то реально он будет потреблять в районе 190 Вт = 142/0,75. Если остальные ограничения не затронуты, то процессор будет рапортовать о 75% от PPT, что будет запутывать пользователя.
Выход ли это за рамки спецификаций?
Если считать, что PPT, TDC и EDC являются основой спецификаций AMD для потребления мощности и тока, то да, это выходит за рамки спецификаций. Однако PPT по своей природе выходит за рамки TDP, поэтому тут мы уже попадаем в загадочный мир определений понятия «турбо».
Как мы уже обсуждали ранее касательно мира Intel, пиковое потребление энергии в режиме турбо Intel сообщает производителям материнских плат только в качестве «рекомендованного значения». В итоге чипы от Intel примут любое значение в качестве пикового энергопотребления, как разумные величины типа 200 Вт или 500 Вт, так и безумные, типа 4000 Вт. Чаще всего (и в зависимости от процессора), чип упирается в другие ограничения. Но в случае с самыми мощными моделями этот параметр стоит отслеживать. Значение тау, обозначающее длительность нахождения в режиме турбо, и определяющее объём ведра с энергией, из которого режим турбо её черпает, тоже можно увеличить. Вместо значения по умолчанию из диапазона от 8 до 56 секунд, тау можно увеличивать практически до бесконечности. Согласно Intel, всё это укладывается в спецификации – если производители материнских плат могут делать материнские платы, обеспечивающие все эти показатели.
Intel считает, что настройки выходят за рамки спецификаций, когда частота работы процессора выходит за пределы таблиц турбо режима для Turbo Boost 2.0 (или TBM 3.0, или Thermal Velocity Boost). Когда процессор выходит за эти пределы, Intel считает это разгоном, и считает себя свободной от выполнения гарантийных обязательств.
Проблема в том, что если попытаться перенести те же правила на ситуацию с AMD, то у AMD нет турбо-таблиц как таковых. Процессоры AMD работают, предлагая наибольшую возможную частоту в зависимости от ограничений по току и мощности в любой момент времени. При увеличении количества задействованных в работе ядер уменьшается энергопотребление каждого отдельного ядра, и вслед за ним и общая частота. И тут мы углубляемся в детали по отслеживанию огибающей частоты, и всё усложняется из-за того, что AMD может менять частоту шагами по 25 МГц в отличие от Intel, использующей шаги по 100 МГц.
Также AMD использует возможности, выводящие частоту работы чипа за пределы турбо-частоты, описанные в спецификации. Если вы считаете, что это разгон, и судите только по цифрам на коробке – тогда, да, это разгон. AMD в данном случае специально запутывает ситуацию, однако плюсом можно считать некоторое повышение быстродействия.
Подвергается ли мой процессор опасности?
Сразу ответим на этот вопрос – нет, не подвергается. У обычных пользователей с достаточным уровнем охлаждения и на стоковых настройках в течение ожидаемого срока службы проекта никаких проблем быть не должно.
У большинства современных процессов х86 есть либо трёхгодовая гарантия для ритейл-версий в коробочках, либо годовая на ОЕМ. И хотя AMD и Intel не будут менять вам процессор по окончанию этого периода, ожидается, что большая часть процессоров будет работать не менее 15 лет. Мы до сих пор тестируем разные старые процессоры в старых материнских платах, несмотря на то, что их уже давно не обслуживают (и чаще всего проблема заключается во вздувшихся конденсаторах на материнской плате, а не в процессоре).
Когда с конвейера сходит подложка с процессора, компания получает отчёт о надёжности, что помогает определить потенциальное применение для этих процессоров. Сюда входят и такие показатели, как реагирование на изменение напряжения и частоты, а также подверженность электромиграции.
Кроме физического повреждения или перегрева при отключении предела нагрева, главным способом повредиться у современного процессора будет электромиграция. В этом процессе электроны пробираются через проводники процессора и сталкиваются с атомами кремния (и других элементов), в результате выбивая их из кристаллической решётки. Само по себе это редкое явление (вспомните, к примеру, как давно работает проводка в вашем доме), однако на мелких масштабах оно может влиять на работу процессора.
После смещения атома металла в проводнике с его места в кристаллической решётке сечение проводника в этом месте уменьшается. Это увеличивает его сопротивление, поскольку оно обратно пропорционально сечению. Если выбить достаточно атомов кремния, то проводник перестанет проводить ток, и процессор уже нельзя будет использовать. Этот процесс происходит и в транзисторах – там его называют старением транзистора, из-за чего транзистору с течением времени требуется всё большее напряжение («дрейф напряжения»).
При определённых условиях электромиграция идёт быстрее – всё зависит от температуры, использования компонента и напряжения. Один из основных способов справиться с увеличившимся сопротивлением – увеличить напряжение, что в свою очередь увеличивает температуру процессора. В итоге образуется замкнутый круг, из-за которого эффективность процессора со временем падает.
При повышении напряжения (и энергии электрона) и плотности тока (электронов на площадь сечения) шансы электромиграции возрастают. При повышении температуры ситуация может ухудшиться. Все эти факторы влияют на то, сколько электронов могут запастись энергией, достаточной для осуществления электромиграции.
Неблагоприятный процесс, не правда ли? Раньше так и было. При постепенном усовершенствовании производственного процесса и схем работы логических вентилей производители применяли контрмеры, уменьшающие уровень электромиграции. При уменьшении характерных размеров и напряжения этот эффект также становится всё менее заметным – ведь площадь сечения проводников также уменьшается.
Довольно долго большая часть потребительской электроники не страдала от электромиграции. Единственный раз, когда я лично столкнулся с электромиграцией – это когда у меня был процессор Core i7-2600K Sandy Bridge 2011 года, который я разгонял на соревнованиях до 5,1 ГГц с использованием серьёзного охлаждения. В итоге он дошёл до такого состояния, что через пару лет работы ему для нормального функционирования требовалось большее напряжение.
Но тот процессор я гонял в хвост и гриву. Современное оборудование разработано так, чтобы работать десятилетие или более. Судя по отчётам, увеличение нагрева с увеличением энергопотребление оказывается не таким уж и большим. В отчёте Стилта указано, что процессор, видя наличие доступной мощности, немного увеличивает напряжение, чтобы получить прирост в 75 МГц, что увеличивает напряжение с 1,32 до 1,38 во время прогона теста CineBench R20. Пиковое напряжение, значимое для электромиграции, увеличивается всего лишь от 1,41 до 1,42. Общая мощность растёт на 25 Вт – нельзя сказать, что на порядок.
Так что, если моя материнская плата каким-то образом подстроит это воспринимаемое значение тока, не превратится ли мой процессор в кирпич? Нет. Если только у вас не будет каких-то серьёзных ошибок при сборке (например, в системе охлаждения). Всё предполагаемое время жизни продукта, и ещё лет десять после этого, вряд ли эта подстройка будет иметь какое-то значение. Как уже упоминалось, если бы даже это влияло на электромиграцию, то производители процессора встроили механизмы для того, чтобы противодействовать ей. Единственный способ следить за развитием электромиграции – это отслеживать средние и пиковые значения напряжения годами, и смотреть, подстраивает ли процессор автоматически эти параметры для компенсации.
Стоит отметить, что безразмерный показатель силы тока конечный пользователь подстраивать не может – им управляет материнская плата через обновления в BIOS. Если вы занимаетесь разгоном, то вы влияете на электромиграцию гораздо сильнее, чем эта подстройка. Если кто-то из вас беспокоится о температурных режимах, я думаю, что это как раз те люди, которые уже отслеживают и подстраивают пределы параметров в BIOS.
Как узнать, занимается ли этим моя материнская плата
Во-первых, нужно использовать стоковую систему. Если параметры PPT/TDC/EDC изменены, то система уже подстроена по-другому, поэтому сконцентрируемся только на тех пользователях, которые работают со стоковыми системами.
Затем нужно установить последнюю версию HWiNFO и тест, загружающий систему на 100%, к примеру, CineBench R20.
В HWiNFO есть метрика под названием CPU Power Reporting Deviation [отклонение энергопотребления процессора]. Наблюдайте за этим числом, когда система находится под нагрузкой. У нормальной материнской платы число будет равно 100%, а у материнской платы с подстроенным током или регуляторами напряжения этот показатель будет меньше 100%.
Если это не так, то значение параметра Power Reporting Deviation ничего не значит. Если же эти условия выполнены, а показатель падает ниже 100%, то ваша материнская плата изменяет работу процессора.
Какие у меня есть варианты?
Если ваша материнская плата пытается выжать из процессора больше, чем надо, однако вас устраивает температурный режим и энергопотребление компьютера, то просто наслаждайтесь дополнительным быстродействием. Даже если это всего лишь дополнительные 75 МГц.
С AMD это никак не связано, поскольку вся ответственность ложится на производителей материнских плат. Пользователи могут захотеть обратиться к производителю материнских плат и попросить прислать обновление для BIOS. Если пользователь захочет вернуть такую материнскую плату в магазин, ему нужно уточнить этот вопрос у продавца.
Хотя такое поведение вроде бы нарушает спецификации PPT, на самом деле оно не выходит за (плохо обозначенные) пределы частот. Эта ситуация похожа на то, как производители материнских плат играются с ограничениями мощности на системах от Intel. Однако, возможно, было бы приятно иметь в BIOS опцию, которая позволяла бы включать и выключать такое поведение.