Hlavní stránka Hardware Procesory, paměti Procesory Core i7 - test architektury Nehalem
Procesory Core i7 - test architektury Nehalem
autor: Z. Obermaier , publikováno 3.11.2008
Procesory Core i7 - test architektury Nehalem

Dnes končí dlouhé čekání na oficiální uvedení nové architektury Intel. Právě nyní skončilo embargo na informace, a internet bude během okamžiku plný testů nových procesorů. My také nemůžeme zůstat pozadu a první test našeho "Nehalem týdne" vám nabízíme. Bude nová architektura výkonnější než ta stávající? Je přínos adekvátní pořizovací ceně? Na tyto otázky vám přinášíme odpověď ve více než 30-ti testech.


Už v úvodu jsem zmiňoval podobnost procesorů Core i7 a Phenomů, a nyní se k tomuto faktu opět vrátíme. Taktování procesorů architektury Nehalem, je totiž velmi podobné principům přetaktování právě procesorů K10 od AMD a je značně vzdálené dnešnímu taktování procesorů Core 2 s FSB. Systém s Phenomem , stejně jako Core i7 je totiž založen na referenční základní frekvenci (BCLK) a násobičích pro jádra procesoru, paměťový řadič a sběrnici (HTT a QPI). V tomto ohledu jsou obě platformy totožné! Pojďme se na to podívat podrobněji.

Teoretická část

Procesory Core i7 - test architektury Nehalem

Základní frekvence: U procesorů Core i7 se nazývá BCLK Frequency. Je to referenční kmitočet, od kterého se odvozují všechny frekvence celého systému a všech komponent. Finální hodnota 133MHz je generována z 33MHz krystalu a násobena 4x. Základním kamenem systémů je tedy hodnota 133MHz. Tento středo-bod architektury Nehalem ukazuje náš obrázek vpravo v zeleném čtverci (Reference Clock). Jakákoliv změna této frekvence má vliv na všechny části systému.

Frekvence komponent je odvozována z taktu 133MHz a hodnoty násobiče. Těch je v systému několik. Jenom samotný procesor má tři oddělené násobiče pro různé své části.

Takt jader CPU: Nejviditelnějším znakem procesoru je jeho pracovní frekvence. Té je dosaženo vynásobením příslušného násobiče a referenčního taktu. Například u procesoru Core i7 920 (má násobič 20) je to 20x133MHz = 2660MHz. Každé ze čtyř jader, má svůj vlastní násobič a je možné jejich takt ovládat nezávisle. V tuto chvíli to ale umí pouze sám procesor (jeho speciální jednotka PCU) a neexistuje způsob manuální změny násobiče jednotlivých jader - je možné měnit pouze všechny najednou. Vztah mezi základní frekvencí a násobiči jader ukazuje obrázek zelenou čárkovanou čarou mezi "Reference Clock" a jádry CPU (v červeném obdélníku nahoře).

Takt L3 cache a paměťového řadiče: Velmi velká L3 cache je energeticky dosti náročná, a tak se její frekvence a napájení často omezuje. Stejně tomu je i u procesorů Phenom. U architektury Nehalem pracuje paměťový řadič a L3 cache vždy na nižší frekvenci než jádra procesoru. Na našem obrázku je násobič znázorněn žlutým čtvercem.

Procesory Core i7 - test architektury Nehalem

Zde je důkaz. U levnějších procesorů Core i7 920 a 940 jsou možnosti změny těchto násobičů zamčené. V naší ukázkové situaci, je takt procesoru 2660MHz (20x133MHz). Takt sběrnice QPI je 2400MHz (18x133MHz). Paměťový řadič a cache L3 je pracuje ale pouze na 2140MHz (16x133MHz). U modelu Core i7 940 jsou násobiče a výsledné frekvence stejné. Výjimkou je Core i7 965, u kterého lze všechny násobiče měnit ručně. S tímto procesorem může paměťový řadič pracovat i na frekvenci jader CPU.

Procesory Core i7 - test architektury Nehalem

Opět důkaz. V normálním stavu je násobič jader tohoto procesoru 24x (24x133MHz = 3200MHz), násobič sběrnice QPI je také 24x (3200MHz). Násobič L3 cache a řadiče je ale pouze 20x (20x 133MHz = 2660MHz). Já jsem na obrázku tuto hodnotu změnil také na 24x. Nyní celý procesor pracuje na frekvenci 3200MHz. V možnosti měnit všechny tyto násobiče tkví obrovská výhoda tohoto odemčeného "Extreme" čipu.

Procesory Core i7 - test architektury Nehalem

Zde vidíte možnosti změny frekvence paměti L3 cache a řadiče pamětí (IMC). Pokud ale osadíte zamčený procesor, tato volba z BIOSu zcela zmizí a není možné měnit nic. Tyto možnosti nabízí pouze odemčený model Core i7 965. Časem možná bude umožněno tento násobič měnit alespoň dolů i u levnějších procesorů, což by razantně pomohlo možnostem přetaktování.

Frekvence QPI: Od základního taktu 133MHz se samozřejmě odvozuje i frekvence sběrnice QPI. U levnějších procesorů je násobič nastaven na hodnotu 18x (2400MHz) a nelze jej změnit. Pokud bychom chtěli její frekvenci navýšit, musíme zvýšit základní frekvenci. Tady má opět "Extreme" model výhodu v odemčeném násobiči a je možné nastavit tři násobiče.

Procesory Core i7 - test architektury Nehalem

Zde vidíte možnosti v BIOSu. Můžeme nastavit násobič 24x (3200MHz x 2), 22x (2930MHz x 2) a 18x (2400MHz x 2). Tento dialog ale uvidíte opět pouze s "Extreme" modelem. Levnější procesory mají násobič QPI nastaven napevno.

V tomto případě nastává drobný paradox. Měnit násobič QPI sběrnice je možné dolů pouze u odemčeného čipu, který to vůbec nepotřebuje. U něj totiž základní frekvenci 133MHz zvyšovat pro přetaktování nemusíme - zvýšíme jednoduše jeho násobič pro jádra. Naopak zamčené procesory se dají přetaktovat pouze navyšování základní frekvence, čímž nám poroste i takt QPI a brzy dosáhneme nestability a problémů. U těchto levných procesorů ale násobič QPI dolů měnit nelze, což je velká škoda a evidentní "brzda" přetaktování těchto čipů.

Frekvence pamětí: Rychlost paměťových modulů je opět odvozena od základní frekvence 133MHz. Procesory Core i7 940 a 920 jsou zde opět ve velké nevýhodě, a nesou si pouze dva možné násobitele pamětí. Hodnoty 6 a 8. To znamená použitelnost pouze modulů 800MHz a 1066MHz bez přetaktování. Nejvyšší model je vybaven ještě dalšími dvěma - 10 a 12, což mu umožňuje využít paměti 1333MHz a 1600MHz. Žádné jiné děličky nejsou možné, na jiné rychlosti je možné se dostat pouze kombinací násobiče pamětí a zvyšováním základní frekvence.

Upozornění: Přetaktování Nehalemu není triviální záležitost, a je nutné neustále hlídat všechny čtyři klíčové frekvence systému. S každým MHz navíc na základní frekvenci nebo zvyšováním frekvence jader se potenciálně vystavujeme riziku nestability na některé komponentě. Při hledání stability je také těžké odlišit, kde je zrovna chyba a které z částí již takovou frekvenci nesnese. Může to být samotné jádro, paměťový řadič, moduly DDR3 nebo třeba QPI. Přetaktování Core i7 do skutečně stabilních hodnot je výzva, a prohlášení pravověrných taktovačů "skuteční OC mistři taktují na Phenomu" platí nyní i pro Nehalem.

Problém napětí DDR3

Než se podíváme na praxi v přetaktování, je čas objasnit tento problém. Už měsíce před uvedením Core i7 se hovořilo a spekulovalo o napěťovém omezení pamětí DDR3 pro tuto platformu. Intel doporučuje ve svých materiálech nepouštět do paměťových modulů více než 1,65V dlouhodobě. To může prý zničit procesor nebo výrazně zkrátit jeho životnost. Pokud to říká výrobce, mělo by to být bráno jako fakt. Otázka je, zda je tato záležitost tak horká, jak se zdá? Není.

Intel nám už dávno dával maximální možná napětí pro všechny své procesory, čipsety a podobně. S běžným chlazením se většinou doporučené hodnoty nevyplácí překračovat, s dostatečným chlazením a vyladěním systému nebyl problém dlouhodobě provozovat komponenty i při vyšších hladinách napětí. Kde je tedy pravda tentokrát?

Procesory Core i7 - test architektury Nehalem

Napájení procesoru a samotných paměťových modulů, jsou zcela oddělené veličiny. Každá má svůj vlastní napájecí a řídící obvod. Jádra procesoru (Core) napájíme napětím VCore, které je zcela oddělené od zbytku systému. Další části procesoru (paměťový řadič a QPI) jsou napájeny z VTT. Paměti samotné napájíme ze zcela odděleného napětí VDimm. Teoreticky je tedy toto napětí od samotného procesoru (a jeho řadiče) galvanicky i technicky odděleno.

Ke zničení procesoru by tedy v ideálním případě nemělo dojít, stejně jako na dnešních platformách. Tam je totiž situace naprosto stejná, s rozdílem paměťového řadiče místo v severním můstku v procesoru. Původně se totiž hovořilo o tom, že procesory Core i7 "zabíjí" velký rozdíl mezi napětím řadiče pamětí a samotných modulů (1,2V proti 1,8V u rychlých DDR3). To je ale hloupost, u dnešních čipsetů je rozdíl stejný (1,2V pro NB a klidně i 1,9V pro DDR3). Problém je totiž jinde, a to v návrhu prvotních revizí základních desek. Uvidíme časem jestli se někdo k chybě přizná, ale v této chvíli má varování na sobě pouze deska Asus P6T Deluxe.

Žádná jiná deska, kterou máme podobná varování nemá ani na sobě ani v manuálu. MSI a Gigabyte dokonce umožňují nastavit napětí až téměř 3V pro paměti. Nyní je ještě brzy na finální soudy a verdikty, poznáme časem jestli skutečně budou procesory Core i7 s vysokým napětím pamětí "umírat". Já to ale tak horké nevidím, osobně jsem několik týdnů "týral" svůj čip napětím 1,8V pro DDR3 a zatím tedy drží. Pokud by odešel dříve, než bych čekal jistě se to dozvíte.

Doporučení: Do skutečného vyjasnění tohoto problému, nikdy nezvyšujte napětí vašich pamětí nad doporučený limit 1,65V. Riskovat se nevyplácí a nové procesory nejsou levnou záležitostí. Pokud se toto omezení časem vyvrátí, tím lépe. Nyní ale buďme preventivně zdrženliví. Jak uvidíte dále, výkon i pomalých pamětí je na Core i7 skvělý.

Praxe - odemčený CPU

Jako prvního jsem podrobil testování odemčený procesor Core i7 965. Chladil jsem pouze vzduchovým chladičem, a z toho plynou jistá omezení. Napětí jsem tedy zvyšoval ve všech případech pouze minimálně. S vodním blokem bych se ale dostal mnohem výše, přesto nejsou výsledky vůbec špatné.

Procesory Core i7 - test architektury Nehalem

Přetaktování bylo velmi snadné. Zvyšoval jsem pouze násobič procesoru, všechny ostatní násobiče jsem nechal na default. Adekvátně ke zvýšeným frekvencím jsem zvyšoval napětí CPU a dalších komponent. Frekvence se při napětí 1,3V v BIOSu (1,28V v reálu) zastavila na absolutně stabilních 3870MHz. Obrázek ukazuje frekvenci jader a napětí při běhu programu Prime95. Teplota se výrazněji nepřehoupla přes 70 stupňů pro jednotlivá jádra.

Procesory Core i7 - test architektury Nehalem

Na druhém obrázku se podívejte na přetaktovaný procesor v akci. Hlavně se podívejte na teploty čipu v plné zátěži. Jen pro zajímavost uvádím, že takto přetaktovaný Core i7 965 překonal svým výsledkem platformu Intel SkullTrail se dvěma procesory QX9775 každý přetaktován na 4,4GHz! V našem výkonovém srovnání tedy pro zajímavost najdete i skóre čipu na této vysoké frekvenci.

Praxe - běžný CPU

Procesory Core i7 - test architektury Nehalem

Procesory Core i7 - test architektury Nehalem

Nejprve se podívejme na obrázky BIOSu v případě osazení různými procesory. Vidíme zde v praxi výše popsané skutečnosti. Na prvním obrázku je osazen procesor Core i7 965 a všechny volby jsou v BIOSu přístupné a měnitelné. Můžeme nastavit BCLK, PCIE, DRAM, UCLK a QPI frekvence. Na dolním obrázku je osazen běžný procesor. Volby se skryly a nám zbyly pouze BCLK, PCIE a DRAM frekvence. Nezbývá nám, než zapnout Turbo mode a zvyšovat základní frekvenci.

Procesory Core i7 - test architektury Nehalem

Snímek ukazuje aktivaci funkce Turbo mode. Tu osobně doporučuji pouze pro nejslabší model Core i7 920 s násobičem 20x. Má totiž spoustu nevýhod a myslím si, že velmi zatěžuje procesor a systém. Sice vám o jeden stupeň zvýší v zátěži násobič, v klidu se ale procesor stále různě podtaktovává a jeho takt létá nahoru a dolů jako na horské dráze. S modelem Core i7 940 jsem Turbo nepotřeboval a tak jsem jej vypnul.

Procesory Core i7 - test architektury Nehalem

Procesory Core i7 - test architektury Nehalem

Při velmi solidním napětí jsem dosáhl frekvence 3570MHz. Program Everest ale nedokáže přečíst násobič správně. Podařilo se mi navýšit frekvenci procesoru o 910MHz. Vyšší takt sběrnice QPI už nebyl stabilní, a nemožnost ji snížit mne tedy zastavila v dalších pokusech o lepší výsledek. Procesor šel ještě dál, stabilní ale systém nebyl. Takže nemělo smysl dál pokračovat. Tento výsledek jsem dosáhl na desce Gigabyte X58-UD5.

Procesory Core i7 - test architektury Nehalem

V druhém případě jsem se už při zemi nedržel. Jelikož jde o procesor můj vlastní, pořádně jsem mu zatopil na 1,35V v BIOSu. S tímto napětím a výkonným chladičem jsem dosáhl na desce Asus Rampage II Extreme stabilní referenční frekvence 180MHz. To znamenalo nárůst frekvence CPU o 1036MHz. Na tomto taktu byl čip stabilní i v Prime95, uchladit jej ale bylo těžké. Po osazení vodního bloku ale nevidím problém v běžném používání na tomto taktu.



 
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
305 čtenářů navrhlo autorovi prémii: 137.3Kč Prémie tohoto článku jsou již uzavřené, děkujeme za váš zájem.
Tento web používá k poskytování služeb soubory cookie.