...
...

Разгон AMD Athlon 64 на Gigabyte GA-K8NS: влияние различных параметров на производительность

Последний год, для поклонников микропроцессоров компании AMD, время довольно смутное. Хит последних лет — Athlon XP — бесповоротно уходит в прошлое. Вместе с ним уходит и настоящий долгожитель среди процессорных разъемов — Socket A. Но ничего не поделаешь, технический прогресс и закон Мура неумолимы. На смену приходит, возможно, новый хит на долгие годы — микропроцессор Athlon 64. Процессор, в отличие от Athlon XP, за весьма короткий промежуток времени сменил три процессорных разъема — Socket 754, 940, 939. Каждый из них имеет свои особенности. Под Socket 940 выпускаются процессоры Opteron и Athlon 64 FX-51/53, поддерживающие технологию ECC и стоящие немалых денег сами по себе, требующие еще и дорогих регистровых модулей памяти, потому распространенность этой платформы в настольном секторе ПК крайне мала. Процессоры под разъем Socket 939 — самый "свежий" из этой троицы — на сегодняшний день пока неоправданно дороги, как, впрочем, и материнские платы под них. Между тем, AMD обещает нам, что этот сокет если и не поставит новый рекорд долгожительства, то, по крайней мере, проживет не менее чем Socket A. Socket 754 — самый первый (ранний) разъем, который использовал Athlon 64.

Однако, несмотря на то, что будущее за Socket 939, в настоящий момент в семействе Athlon 64 наиболее доступны и распространены процессоры под Socket 754. Действительно, младший процессор AMD Athlon 64 2800+ сейчас стоит немного дороже, чем стоил младший AMD Athlon XP 2500+ на самом мощном в семействе XP ядре Barton во времена своего прорыва в массы. Материнские платы с Socket 754 и вовсе не дороже, чем аналогичные по функциональности под Athlon XP. Между тем, значительная масса людей желающих уже сегодня приобрести компьютер на базе процессора от AMD пребывает в замешательстве. Socket A — уже вчерашний день, Socket 939 не каждый может себе позволить. А с Socket 754 многие не желают связываться, так как новые модели Athlon 64 под него, по заверениям AMD, выпускаться не будут. Действительно, никому в будущем не хочется менять материнскую плату для того, чтобы сделать апгрейд на более новую модель Athlon 64. Но между тем эти люди забывают, что даже при смене Athlon под разъем-долгожитель Socket A материнские платы все же приходилось менять. Ведь самый мощный чипсет для этой платформы nVIDIA nForce2 Ultra появился уже на закате развития семейства Athlon XP. А до него была череда других, менее совершенных. Представьте Athlon XP 3200+ способный работать при частоте шины 200 МГц на плате с довольно удачным в свое время чипсетом KT133A. Забавное сочетание? Так что если даже сейчас вы потратитесь и купите себе процессор под Socket 939, с материнской платой на базе суперсовременного nVIDIA nForce4, не факт, что потом при покупке нового Athlon 64 вам не придется вместе с ним покупать и новую материнскую плату. Можно конечно подождать пока процессоры под Socket 939 подешевеют до приемлемого уровня, но с такой политикой купить когда-нибудь компьютер вообще не получится. Ведь на горизонте уже мелькает Socket M2, и конца этому параду не предвидится.

AMD Athlon 64 2800+
Итак, наш герой — AMD Athlon 64 2800+ под Socket 754 с реальной тактовой частотой 1800 МГц. Процессор основан на модификации ядра Claw Hammer с урезанной до 512 Кбайт кэш-памятью второго уровня. У старших моделей Athlon 64 основанных на этом ядре L2 кэш составляет 1 Мбайт. Рассматриваемый экземпляр процессора основан на ядре степпинга CG на что указывают буквы AX в конце маркировки. Процессоры на ядре более старого степпинга С0 содержат в маркировке буквы АР, например ADA2805AEP4AP. Конечно же, новый степпинг ядра предпочтительней во всех отношениях, если вам конечно же не безразличен частотный потенциал и тепловыделение нового процессора. Штатное напряжение питания составляет 1.5В. Максимальная температура корпуса 70єС.
Одна из особенностей платформы Athlon 64 — встроенный в процессор контроллер памяти. Потому частота работы памяти отсчитывается именно от частоты работы процессора. Для получения определенной частоты памяти используются различные делители. Для лучшего представления, как это работает, приведу таблицу ниже. Таблица верна для процессора AMD Athlon 64 2800+ с номинальной частотой 200*9=1800МГц. Если же выставить в BIOS множитель частоты процессора 8х, то значения делителей для вычисления частоты памяти будут соответственно 8, 10, 12 и 16. Конечно же в BIOS выставляются не числовые значения делителей, а желаемая частота памяти (100, 133, 166, 200 МГц).
Частота
тактового генератора
Частота
процессора (множитель 9)
Частота памяти заданная в BIOS
100 (DDR200) делитель 18 133 (DDR266) делитель 14 166 (DDR333) делитель 11 200 (DDR400) делитель 9
200 1800 100 129 164 200
250 2250 125 161 205 250
300 2700 150 193 245 300


Таким образом, свободно манипулировать частотой памяти мы не можем, что не всегда удобно, вернее всегда неудобно:), при разгоне. В таблице я использовал понятие частоты тактового генератора. Многие авторы, рассматривая платформу Athlon 64, по привычке используют понятие FSB и даже говорят о каких то синхронных режимах работы этой шины с оперативной памятью. Между тем для связи с чипсетом А64 использует шину Hyper Transport, а Front Side Bus в данной архитектуре отсутствует. Частота шины Hyper Transport отсчитывается от частоты тактового генератора с помощью множителя. Для Athlon 64 2800+ номинальная частота этой шины составляет 800 МГц (множитель 4). Потому и о каких либо синхронных и асинхронных режимах работы шины и памяти говорить неправильно.

Система
Разгон и тестирование проводились на компьютере следующей конфигурации:
• материнская плата: Gigabyte GA-K8NS (nVIDIA nForce3 250), BIOS ver. F12;
• оперативная память: Hynix HYMD264 646B8R-D43 512 Mb DDR 400;
• видеокарта: Sapphire Radeon 9550 128 bit 128 Mb (core 445 MHz, mem 267 MHz 2-3-3-10)
• жесткие диски: Seagate ST3120827AS 120GB SATA 7200rpm 8 Mb и ST340016A 40GB IDE 7200rpm 2 Mb;
• корпус: IN WIN S523 с блоком питания Powerman 300W;
Охлаждение:
• процессор: боксовый кулер с вентилятором замедленным до 1500 об/мин;
• видеокарта: Titan TTC-D3T с вентилятором замедленным до 800 об/мин;
• чипсет материнской платы: штатный кулер от Sapphire Radeon 9550 с вентилятором замедленным до 1000 об/мин;
• жесткие диски: обдув корзины 80 мм вентилятором с терморегулятором 800-1500 об/мин;
• вентиляция корпуса: 80 мм вентилятор 800 об/мин на вдув, 80 мм вентилятор 800 об/мин на отсос, 120 мм вентилятор с регулируемой скоростью вращения в блоке питания.
• комнатная температура — 25°С

Кому-то может показаться, что такое количество вентиляторов создает невообразимый шум. Я встречал в КГ статью одного автора, который, критикуя систему с большим количеством вентиляторов, взял да и выполнил нехитрое арифметическое действие. Предположив, что один вентилятор создает шум около 20 децибел он умножил эту цифру на их количество (6 шт) и получив 120 децибел, отметив, что это уж очень шумно. Замечу, что уровень шума в 120 децибел — болевой порог после которого начинаются расстройства слуха. Если использовать такую систему подсчета, можно сделать вывод, что любой человек, вошедший в цех с несколькими работающими станками, мгновенно оглохнет… Все вентиляторы в системе, кроме установленного на радиаторе процессора, замедлены до скорости при которой их шум становился неразличимым на слух. Объективно все вместе они создают меньше шума, чем один боксовый кулер с вентилятором, вращающимся на штатных 3500 об/мин. Вообще, теперь я все больше стараюсь ограничивать себя в стремлении к абсолютно тихому компьютеру. В последнее время все продвинутые компьютерные пользователи тотально помешались на тишине. Даже оверклокеры. Просто по максимуму разогнать компьютер и обеспечить хорошее охлаждение теперь мало: нужно еще и сделать его супертихим. Конечно, работать на машине, шумящей как пылесос, мало кому понравится. Но стремление к тишине внутри компьютера порой приобретает форму болезни. Чего только люди не делают, чтобы избавиться от шума вентиляторов. Первый серьезный шаг — установка системы водяного охлаждения. Но ведь радиатор водянки тоже нужно обдувать потоком воздуха, пусть меньшим, но все же. Выход нашелся — радиатор заменили на батарею комнатного отопления. Избавляясь от шума вентилятора в блоке питания Clear66, Overclockers.ru помещает внутренности блока в специально изготовленный ящик-радиатор и заливает его подсолнечным маслом. Винчестеры тоже шумят, поэтому их засовывают в звукоизолирующие коробки. И т.д… Воображение уже рисует продолжение эпопеи: установка трехслойных стеклопакетов на окна, обивка дверей войлоком, оклеивание пробковыми панелями стен, пола, потолка. Там уже и люди в белых халатах скоро подъедут. Потому я стараюсь сильно не заморачиваться созданием супертихого компьютера. Только не подумайте, что я совсем против моддинга во имя тишины.
Прежде чем перейти непосредственно к разгону процессора, я предлагаю более детально рассмотреть комплектующие, непосредственно влияющие на разгон.

Gigabyte GA-K8NS
Материнская плата основана на чипсете NVIDIA nForce 3 250. Вообще называть чипсетом (chipset — набор микросхем) NVIDIA nForce 3 250 немного некорректно, так как в северный и южный мост в нем объединены в одном корпусе. Охлаждается чип небольшим, но эффектно выглядящем пассивным радиатором с покрытием "под золото". В последнее время многие производители материнских плат избрали довольно неприятный путь. Вместо того, чтобы поставить хороший игольчатый пассивный радиатор, они клеят на чипсет причудливо изогнутую алюминиевую пластину и ставят сверху бешено вращающийся и воющий вентилятор. Радиатор, установленный на рассматриваемой плате для пользователей, не занимающихся разгоном, является хорошим решением. На штатных частотах он хорошо справляется со своей задачей и не досаждает шумом. Но при разгоне и полной загрузке процессора радиатор разогревается до такой степени, что палец на нем больше двух секунд удержать невозможно. Потому я установил на чипсет кулер, охлаждавший ранее GPU видеокарты Sapphire Radeon 9550, но на вентилятор подал напряжение 5 В вместо положенных 12 В. Кулер обладает относительно массивным алюминиевым радиатором и хорошо справляется с охлаждением разогнанного NVIDIA nForce 3 250 даже при пониженных оборотах вентилятора, являясь при этом абсолютно бесшумным.

Разводка платы довольно удачна. Расположение наиболее важных разъемов — FDD, IDE, питания, а так же разъема дополнительного питания ATX12V — можно считать идеальным. Немного странно видеть Serial-ATA разъемы, расположенные под AGP, но видимых неудобств это не вызывает. Как обычно, Gigabyte использует цветовую кодировку разъемов и коннекторов. Собирать систему с такими подсказками будет несложно даже новичку. Материнская плата использует современный восьмиканальный аудиокодек Realtek ALC850, отличительной особенностью которого является возможность переназначения разъемов (Universal Audio Jack).

Плата попала ко мне с BIOS версии F9, которая незамедлительно была обновлена на F12. Как обычно, Gigabyte спрятала тонкие настройки BIOS от глаз неопытных пользователей. Все становится на свои места после нажатия "магического" сочетания клавиш Ctrl+F1 в главном меню BIOS setup. Для разгона есть все что нужно. Можно повысить напряжение на процессоре до 1.7 В, оперативной памяти на 0.2 В, чипсете на 0.3 В и AGP на 0.3 В. Кто- то посетует на невысокие величины максимально доступных напряжений. Ответ прост — плата не позиционируется как продукт для экстремальных оверклокеров, а для умеренного разгона данных напряжений вполне достаточно. Частоту тактового генератора можно изменять в пределах 200-455 МГц, множитель частоты процессора от 4 до 25, множитель частоты Hyper Transport от 1 до 5. Доступны выбор делителя для вычисления частоты памяти и все настройки таймингов. Единственное существенное нарекание вызывает мониторинг напряжений. В BIOS setup вместо конкретных значений напряжений можно видеть только глупое "ОК". Получить значения напряжений в цифровом виде можно из-под Windows с помощью специальных утилит, но мониторятся они все равно как-то криво. Разница между показаниями датчиков и замерами мультиметром довольно значительна. Точно отслеживаются только напряжения на процессоре и оперативной памяти. Технология Watch-Dog-Timer реализована довольно неплохо — мне еще ни разу мне не пришлось сбрасывать настройки BIOS, используя перемычку на плате. Даже если система виснет на прохождении POST, достаточно подержать кнопку Delete во время перезагрузки, и материнская плата, переключив все критические настройки в щадящий режим (но не сбросив их), позволит вам подкорректировать нужный параметр в BIOS setup. Нужно отметить, что в ранних версиях BIOS для этой платы эта технология была реализована довольно криво, но Gigabyte всегда умела прилежно выполнять работу над ошибками.

При уменьшении множителя процессора удалось выяснить, что плата стабильно работает при частоте тактового генератора 300 МГц. Правда, для этого пришлось поднять на 0.1 В напряжение на чипсете и уменьшить множитель шины Hyper Transport до 3х. Значит, в разгоне процессора с заблокированным на увеличение множителем плата ограничивать не будет.

Hynix D43 512 Mb DDR 400
Почитав даташит на эту память я выяснил, что по спецификации рабочее напряжение чипов составляет 2.6 ±0.1 В. Следовательно напряжение 2.5 В, которое материнская плата подает на оперативную память, по умолчанию является минимально допустимым. Зная, что подавляющее большинство материнских плат поступает так же, Hynix записала в SPD завышенные значения таймингов: 3-4-3-8 при рабочей частоте 200 МГц (DDR400). Выставив в BIOS напряжение питания памяти 2.7 В, я получил ряд максимально возможных частот при различных настройках таймингов. Результаты отображены на графике. Довольно неплохо, учитывая, что разгона по напряжению фактически нет, память работает под напряжением, прописанном в спецификации. Думаю, что если бы материнская плата позволяла поднять напряжение вольт так до 2.9, из планки получился бы хороший модуль DDR500.
[pic]

Разгон
Наперекор сложившимся традициям оверклокинга, разгон этого процессора я начал с того, что поднял напряжение до максимально возможной величины 1.7 В. Максимальная частота, при которой процессор оставался стабильным, составила 2433 МГц. Частотный предел ядра данной ревизии составляет примерно 2300-2400 МГц. Во время прохождения S&M температура ядра поднялась до 67°С и продолжала бы подыматься дальше, но я побоялся и увеличил обороты вентилятора на процессоре до 4000 об/мин. Вскоре температура стабилизировалась на отметке 61°С. Напомню, что по данным AMD, максимальная допустимая температура корпуса Athlon 64 составляет 70°С. Очевидно, что данный режим совершенно неудобен для повседневной работы. Ревущий вентилятор на процессоре — это не вся беда. Дело в том, что если выставить в BIOS любое значение напряжения, отличное от Normal (1.5 В), то ни одна программа не может изменить напряжения питания процессора, без чего невозможен полноценный режим Cool'n'Quiet (далее по тексту С'n'Q). Для управления этим режимом я использую популярную утилиту RigtMark CPU clock. Утилита может регулировать напряжение в пределах 0.8-1.55 В. Задав программе максимальное значение напряжения на 1.55 В (реальное 1.53 В) процессор удалось разогнать до 2300 МГц. Данную частоту процессора можно получить двумя способами. В первом случае множитель процессора равен 9, а делитель частоты памяти 11. Такой режим невыгоден нереализованным потенциалом памяти. Частота памяти не достигает максимально возможной, но и минимальные задержки при этой частоте выставить уже нельзя. Второй режим: множитель процессора 8, делитель частоты памяти 10. В этом случае частота памяти уже довольно высока. Недостаток этого режима вытекает из необходимости "взвинтить" частоту тактового генератора до 287 МГц. В результате получаем несколько неполноценный С'n'Q: частота процессора при минимальном значении множителя 4х равна 1148 МГц.

Как видите, количество доступных настроек довольно велико. Так что же важнее при разгоне Athlon 64: частота процессора, оперативной памяти или же минимальные значения задержек? Два дополнительных режима с частотой тактового генератора 243 и 235 МГц были избраны для того, чтобы помочь ответить на этот вопрос.

Тестирование и выводы
Тестирование проходило под ОС Windows XP Professional SP1 Corporate Edition (eng). Никаких специальных оптимизаций для тестов не проводилось. Все необходимые службы, элементы графического интерфейса и пр. были включены. Система была максимально приближена к рабочей.
Для тестировании использовалось следующее программное обеспечение: 3DMark03, WinRAR3.41, Everest 2.01.347(ex AIDA), Speed Fan 4.24. Этот небольшой набор программ знаком большинству пользователей. Далее приведу несколько программ из разряда Must Have для любого оверклокера. • S&M 1.7.1 — утилита для выявления максимальной температуры процессора с текущими значениями частоты и напряжения. Лидер среди утилит- прогревателей процессора. Но главная заслуга утилиты в том, что, кроме процессора, она подвергает жесткому стресс-тестированию элементы стабилизации питания на материнской плате и блок питания. Известны случаи, когда у людей после пары минут тестирования появлялся дым из левых блоков, и сгорали цепи питания процессора не менее левых материнских плат. Если ваше железо сделано где-нибудь в подвале дядюшки Ли, крайне не рекомендую использовать эту программу. За то если ваш компьютер продержится в этом тесте пару часов, можете быть уверены в том, что у вас все в порядке с системами питания и охлаждения.

• Prime 95 23.8 — изначально является клиентом распределенных вычислений для поиска новых вариантов особого вида простых чисел. Но в народе более известен как хороший инструмент проверки стабильности работы микропроцессора. Принцип работы прост, как все гениальное. Программа заставляет выполнять ваш процессор сложные арифметические расчеты, а после сравнивает полученные результаты с эталонными. В моей практике бывали случаи, когда разогнанный процессор проходил все возможные тесты, оставаясь стабильным, а Prime 95, поработав пару минут, находил ошибку. • Super PI 1.1e — популярный среди оверклокеров бенчмарк и тест стабильности. Вычисляет число Пи с различной точностью (16K-32M).
Результаты тестов сведены в таблицу.



Частота процес-
сора
Частота 
памяти в МГц, тайминги (CL-RCD-
RP-RAS CR)
Частота такто-
вого генера-
тора
Показа-
ния термо-
датчика процес-
сора при разогреве S&M, °С
Half-
Life 2 1280х
1024, fps
3D
Mark03 1024х
768, score
Win
RAR 3.41, KB/sec
Super
Pi 1M/8M, sec
Everest 2.01.347
read write latency
1800 200, 2-3-3-5 1T 200 43 45 3480 498 48/526 3073 1113 55.4
2115 235, 2.5-4-3-8 1Т 235 50 48 3523 565 42/441 3573 1409 48.9
2187 243, 3-4-4-10 1T 243 51 47 3520 570 41/439 3628 1191 56.8
2295 209, 2.5-3-3-8 1T 255 65 51 3545 589 39/437 3247 1300 49.7
2296 230, 2.5-4-3-8 1Т 287 65 54 3550 592 39/423 3545 1403 50.8
2433 221, 2.5-4-3-8 1T 270 > 67(61) 56 3562 622 37/411 3437 1311 49.3


Итак, как и следовало ожидать, самым сильным оказался режим с максимально возможной частотой процессора. На втором месте, конечно, режим с частотой процессора 2296 МГц и большей частой памяти. Если не принимать во внимание немного неполноценный C'n'Q, данный режим наиболее выгоден для получения максимальной производительности. Два дальнейших режима иллюстрируют, насколько значимы для производительности низкие значения задержек. Несмотря на большую частоту процессора и оперативной памяти при частоте тактового генератора 243 МГц чем при 235 МГц, система демонстрирует более низкую общую производительность. Плюсом режима 235 МГц является возможность снизить напряжение питания до 1,38 В при полном значении тактовой частоты и до 0.88 В при минимальном. В результате температура процессора в покое равна температуре в корпусе компьютера (28°С), а после долгой загрузки утилитой S&M не превышает отметки 50°С.

Очевидно, что получить максимальную производительность и свободу действий при разгоне Athlon 64 можно только при использовании DDR2 памяти, способной работать на частоте 250 МГц и выше с достаточно низкими значениями задержек. Но даже с обычной памятью можно добиться неплохих результатов и при этом неплохо сэкономить, купив младшую в линейке модель. Конечно, хорошо разгоняющимся рассмотренную модель Athlon 64 2800+ Socket 754 (Claw Hammer CG) назвать нельзя. Но все же, на мой взгляд, процессор является хорошим выбором для человека, желающего уже сегодня приобрести компьютер на базе нового процессора от AMD.

Александр Гуриненко sapph@mail.ru

© Компьютерная газета

полезные ссылки
Корпусные камеры видеонаблюдения