Страница 2: Основы разгона и напряжения

Стабилизация напряжений и Loadline/LLC

Еще с процессорами Skylake Intel отказалась от интегрированного стабилизатора напряжений (FIVR, Fully Integrated Voltage Regulator). После Kaby Lake2 то же самое верно и для Coffe Lake. Поэтому производителям материнских плат приходится добавлять собственные стабилизаторы напряжений, которые должны обеспечивать достаточные возможности для разгона. В результате разгон вновь существенно зависит от возможностей материнской платы – по сравнению, например, с процессорами Haswell.

Вместе с тем изменение схемы питания означает, что некоторые напряжения и взаимосвязи, которые оказывали существенное влияние на поведение Haswell и ограничивали разгон, теперь остались в прошлом. Можно сказать, что разгон вновь стал несколько проще (сравним со старыми поколениями Sandy Bridge и Ivy Bridge). Также вернулись эффекты Loadline Vdrop или Vdroop. Новичков могут несколько запутать "разные" значения VCore (UEFI и Windows Idle, реальные значения Windows в режиме бездействия и Windows под нагрузкой).

Начнем с эффекта Vdrop. Под Vdrop понимают разницу между напряжением, выставленным в UEFI BIOS, и реальным напряжением под Windows в режиме бездействия. Например, если в UEFI выставлено фиксированное напряжение Vcore (скажем, 1,2 В), под Windows мы получим несколько иное значение, как правило, немного меньше (скажем, 1,176 В вместо 1,2 В, выставленных в BIOS). Данный феномен и называется Vdrop. Что касается Vdroop, то под этим термином понимают падение напряжения VCore в режиме бездействия и под полной нагрузкой. Если взять наш пример, то напряжение 1,176 В в режиме бездействия под нагрузкой может упасть до 1,120 В. Падения Vdrop/Vdroop сделаны намеренно, чтобы "сгладить" пики напряжений при изменении нагрузок, а также продлить срок службы CPU и подсистемы питания.

Данной особенности противодействует технология LLC (Load Line Calibration). Она предотвращает падение напряжений под нагрузкой или даже повышает напряжение в зависимости от выставленного уровня.

Функция LLC довольно полезна, поскольку при активной LLC в UEFI достаточно выставить 1,3 В, чтобы получить реальные 1,3 В, иначе пришлось бы выставлять 1,4 В в UEFI (при нормальном режиме Intel Loadline). Но не следует забывать, что при использовании LLC и изменении нагрузки возможны пики напряжений, которые существенно превышают уровень, выставленный в UEFI. И они могут быть больше, чем в обычном режиме UEFI с завышенным напряжением (с Intel Loadline).

На материнской плате ASUS ROG Maximus X Apex, которая используется в статье, технология ASUS Loadline реализована следующим образом:

В UEFI для тестов Load Line Calibration мы выставляли напряжение VCore 1,30 В.

Мы получили следующие значения:

  • LLC Level 0: 1,312 В в режиме бездействия (-12 мВ "Vdrop") и 1,376 В под нагрузкой (-64 мВ "Vdroop")
  • LLC Level 1: 1,296 В в режиме бездействия (4 мВ Vdrop) и 1,168 В под нагрузкой (128 мВ Vdroop) 
  • LLC Level 2: 1,296 В в режиме бездействия (4 мВ Vdrop) и 1,200 В под нагрузкой (96 мВ Vdroop) 
  • LLC Level 3: 1,296 В в режиме бездействия (4 мВ Vdrop) и 1,216 В под нагрузкой (80 мВ Vdroop)
  • LLC Level 4: 1,296 В в режиме бездействия (4 мВ Vdrop) и 1,248 В под нагрузкой (48 мВ Vdroop)
  • LLC Level 5: 1,312 В в режиме бездействия (-12 мВ "Vdrop") и 1,280 В под нагрузкой (32 мВ Vdroop) 
  • LLC Level 6: 1,312 В в режиме бездействия (-12 мВ "Vdrop") и 1,344 В под нагрузкой (-32 мВ "Vdroop") 
  • LLC Level 7: 1,312 В в режиме бездействия (-12 мВ "Vdrop") и 1,376 В под нагрузкой (-64 мВ "Vdroop")
  • LLC Level 8: 1,328 В в режиме бездействия (-28 мВ "Vdrop") и 1,424 В под нагрузкой (-124 мВ "Vdroop")

Как можно видеть, в режиме LLC Level 1 мы получаем работу Load Line в соответствие со спецификациями Intel. В случае LLC Level 8 мы получаем обратный эффект относительно Intel Load Line (особенно под нагрузкой), напряжение VCore увеличивается, а не падает. Так что уровни LLC от 6 до 8 лучше избегать, особенно на высоких напряжениях VCore.

На материнской плате ASRock Fatal1ty Z370 Gaming K6 технология LLC с процессорами Coffee Lake реализована следующим образом:

skylake1s

В UEFI для тестов Load Line Calibration мы выставляли напряжение Vcore 1,30 В.

Мы получили следующие значения:

  • LLC Level 1: 1,296 В в режиме бездействия (4 мВ Vdrop) и 1,312 В под нагрузкой (-12 мВ "Vdroop") 
  • LLC Level 2: 1,296 В в режиме бездействия (4 мВ Vdrop) и 1,216 В под нагрузкой (80 мВ Vdroop) 
  • LLC Level 3: 1,280 В в режиме бездействия (20 мВ Vdrop) и 1,152 В под нагрузкой (128 мВ Vdroop)
  • LLC Level 4: 1,280 В в режиме бездействия (20 мВ Vdrop) и 1,136 В под нагрузкой (144 мВ Vdroop)
  • LLC Level 5: 1,280 В в режиме бездействия (20 мВ Vdrop) и 1,120 В под нагрузкой (160 мВ Vdroop)

Как можно видеть, ASUS и ASRock реализовали LoadLine Calibration по-разному. У ASRock LLC Level 5 соответствует спецификациям Intel Loadline, а в LLC Level 1 напряжение даже увеличивается по сравнению со спецификациями Intel (под нагрузкой). Так что мы рекомендуем избегать LLC Level 1 при выставлении VCore на очень высокие значения.

Важные напряжения

Перейдем к рассмотрению напряжений и их корректного использования.

Конечно, основным напряжением можно назвать VCore, то есть напряжение ядер CPU. Оно обеспечивает питание вычислительных ядер и напрямую влияет на результаты разгона (тактовую частоту CPU). В документации 7-го поколения процессоров Core (она верна и для Coffee Lake) указано максимально допустимое напряжение ядер 1,52 В, однако оно соответствует состоянию без разгона, а также значению в UEFI без LLC. Если учитывать технологию Intel Loadline, то в Windows под нагрузкой напряжение составляет около 1,4 В. Но все же с учетом 14-нм техпроцесса стоит подстраховаться. Для работы в режиме 24/7 лучше не превышать планки VCore 1,35 В (даже если CPU хорошо охлаждается). Кроме того, даже при таком уровне следует помнить о возможном выходе из строя CPU и существенном снижении срока службы.

Следующие значимые напряжения – VCCIO и VCCSA, влияющие на оперативную память и ее частоту, а также встроенный контроллер памяти IMC в CPU. Дополнительного входного напряжения (которое значилось VCCin или Input Voltage), знакомого нам по процессорам Haswell и Haswell Refresh (Devil's Canyon), больше нет. Отдельного напряжения кэша тоже не предусмотрено – кэш и ядра работают на одном напряжении VCore.

Ниже мы привели краткий обзор отдельных напряжений, а также стандартные и максимальные рекомендованные значения:

Напряжения
VCore (напряжение ядер) Зависит от CPU (макс. рекомендованное ~1,35 В)
VCCIO (VTT/IMC/I/O) 0,95 В (макс. рекомендованное от 1,15 до 1,20 В)
VCCSA (SA/IMC) 1,05 В (макс. рекомендованное от 1,15 до 1,20 В)
VDIMM (RAM) 1,2 В (макс. рекомендованное от 1,25 до 1,4 В)
PCH Voltage (чипсет) 1 В (макс. рекомендованное до 1,15 В)
VCCPLL (PLL) 1 В (макс. рекомендованное до 1,1 В)
VCCST (Standby) 1 В (макс. рекомендованное до 1,1 В)

Судя по нашему опыту, напряжения VCCIO и VCCSA можно оставлять на значениях по умолчанию до частоты памяти 3.200 МГц. Только при повышении тактовой частоты памяти напряжения имеет смысл увеличить до уровня 1,1-1,15 В. Вторичные напряжения имеет смысл смотреть, если в тестах нагрузки Prime будут наблюдаться частые "вылеты" или завершения процессов по отдельным ядрам.

Новый уровень свободы – отвязка BCLK и AVX Offset

Ещё одним новшеством платформы Skylake (и всех последующих платформ, в том числе Coffee Lake) стала отвязка базовой эталонной частоты от частоты PCIe. Подобная привязка серьезно ограничивала возможности разгона, в зависимости от CPU и материнской платы можно было рассчитывать на разгон BCLK всего на 3-8%. Сейчас частота PCIe не связана с базовой частотой. В результате BCLK можно выставлять сравнительно свободно, поскольку влияния на другие частоты нет. Возможно, скажем, увеличение BCLK до 300-350 МГц с воздушным или водяным охлаждением.

Самое большое преимущество подобной отвязки заключается в разнообразии способов, с помощью которых можно достичь нужной тактовой частоты. Например, если вы хотите разогнать CPU до 4.500 МГц, то можно выбрать множитель 15 (и частоту 300 МГц BCLK) или множитель 53 (и частоту 85 МГц BCLK). Так что оверклокеры получают больше свободы, чем раньше. Можно выставлять и непривычные тактовые частоты, например, 4.550 МГц.

Разницу по производительности между двумя способами вряд ли стоит ожидать. Но мы получаем интересные возможности для экстремального разгона и тестов, так как можно пытаться выжимать последние мегагерцы. Для обычных пользователей, как мы уже упомянули, мы получаем просто больше степеней свободы.

Еще одной инновацией после процессоров Kaby Lake и материнских плат на чипсете Z270 с кодовым названием Union Point стала функция AVX Offset. Она автоматически снижает тактовую частоту на определенное значение, если приложение задействует инструкции AVX2. В результате можно провести стрессовые тесты без инструкций AVX2, а если приложение задействует AVX2, то частота будет снижена. Дело в том, что требования к стабильности при использовании инструкций AVX2 обычно намного выше, чем в случае приложений, которые эти инструкции не используют.