Двуядерный Intel Core i5 (Clarkdale): анализ разгона, производительности и эффективности

Почти каждый процессор можно легко разогнать, конечно, если вооружиться приличной материнской платой. Но в какой-то момент придётся значительно повышать напряжение, чтобы получить ещё более высокие тактовые частоты, и при этом процессор будет потреблять намного больше энергии. Так что у каждого CPU есть определённый режим работы, в котором он обеспечивает лучшую производительность на ватт. Сегодня настало прекрасное время, чтобы определить идеальную тактовую частоту новых двуядерных процессоров Intel Clarkdale, вышедших на рынок под марками Core i3 и Core i5.

Мы уже выполняли подобный анализ на некоторых других системах, обнаружив при этом немало интересного.

В случае четырёхъядерного Phenom II X4 (Deneb) для Socket AM3 наилучшая производительность при сохранении приемлемого энергопотребления достигалась на частоте около 3,6 ГГц. Подробности можно узнать в статье «AMD Phenom II: анализ разгона, производительности и эффективности».

У процессора Core 2 Duo E8000 (Wolfdale) на Socket LGA 775 наиболее эффективная тактовая частота составила около 3,8 ГГц. Подробности можно узнать в статье «Intel Core 2 Duo: анализ разгона, производительности и эффективности».

Четырёхъядерный Core i7–900 (Bloomfield) для Socket LGA 1366 даёт наилучшую производительность на ватт на частоте 3,66 ГГц. Подробности можно узнать в статье «Intel Core i7: анализ разгона, производительности и эффективности».

Наконец, недавно мы также проанализировали эффективность четырёхъядерного Core i5–700 (Lynnfield) для LGA 1156 и обнаружили, что максимальная эффективность наблюдается на тактовой частоте 3,2 ГГц, когда технология TurboBoost увеличивает частоту до 3,84 ГГц. Подробности можно узнать в статье «Intel Core i5: анализ разгона, производительности и эффективности».

Процессор Core 2 Duo на 45-нм техпроцессе достиг наилучшего соотношения производительности на ватт при частоте около 3,8 ГГц, поэтому мы ожидали для двуядерных Core i5 более высоких тактовых частот. Хотя графическое ядро интегрировано в процессор, новые CPU обладают существенным преимуществом, поскольку кристалл процессора изготавливается по 32-нм техпроцессу.

Многие издания сообщили о том, что двуядерные процессоры Core i5 можно разогнать до 4,2–4,5 ГГц с воздушным охлаждением и с относительно небольшими усилиями. Если вы относите себя к экстремальным оверклокерам, то вас заинтересует информация о разгоне до 6–7 ГГц при использовании жидкого азота – это является хорошим доказательством того, что у технологии серьёзный потенциал разгона. Можно будет наверняка получить и 5 ГГц при воздушном охлаждении, когда Intel обновит степпинг через несколько месяцев.

Мы взяли наш двуядерный образец Core i5–661 (3,33 ГГц номинальная тактовая частота, максимальная TurboBoost – 3,60 ГГц, графическое ядро – 900 МГц) и разогнали его путём повышения базовой тактовой частоты (BCLK). В данном случае важно отслеживать и частоту графического ядра, поскольку она тоже привязана к базовой тактовой частоте системы. Наш разгон фокусируется на повышении базовой частоты, чтобы увеличить номинальную тактовую частоту процессора; мы оставляем активной технологию TurboBoost и все функции энергосбережения, такие как C-состояния и SpeedStep.

Технология TurboBoost может ускорять тактовую частоту процессора на один 133-МГц прирост для обоих ядер или на две ступени (266 МГц) при нагрузке на одно ядро.

Частота в режиме бездействия 1200 МГц устанавливается технологией SpeedStep, переход на неё осуществляется при низкой нагрузке на CPU.

Номинальная тактовая частота 3,33 ГГц достигается при обычной работе без существенной нагрузки на процессор, либо когда условия тепловыделения не позволяют процессору ускоряться через функцию TurboBoost. На приведённом выше скриншоте технология TurboBoost обеспечила на 133 МГц более высокую тактовую частоту (3,46 вместо 3,33 ГГц) для обоих ядер.

Если же запустить однопоточную нагрузку, то процессор ускорится на два 133-МГц шага до 3,6 ГГц.

Поскольку TurboBoost – весьма полезная и разумная функция, нам кажется, что разгонять процессор нужно так, чтобы максимизировать прирост TurboBoost, но при этом оставить низкую номинальную частоту для снижения энергопотребления. Традиционный разгон подразумевает работу CPU на фиксированной тактовой частоте, что может быть быстро, но уже не так эффективно. Давайте посмотрим, насколько хорошо нам удалось разогнать Core i5.

 

Мы решили использовать «коробочную» версию кулера из комплекта поставки Intel и не очень сильно увеличивать напряжение, поскольку хотели быть ближе к жизни: многие пользователи хотят получить прирост производительности просто так или при минимальных затратах, а в идеальном случае и без повышения общего энергопотребления – а серьёзное повышение напряжения неминуемо значительно увеличит энергопотребление.

Наш первый шаг заключался в переходе с базовой тактовой частоты 133 МГц на 140 МГц. Это слабо повлияло на частоту в режиме бездействия, однако номинальная частота увеличилась с 3,33 ГГц до 3,5 ГГц.

Технология TurboBoost увеличила частоту до 3,65 ГГц на обоих ядрах…

…и до 3,8 ГГц при нагрузке всего одного ядра. 

 

Частота в режиме бездействия повышается до 1400 МГц при увеличении базовой частоты до 148 МГц (множитель 9x). Номинальная тактовая частота теперь составляет 3,70 ГГц.

TurboBoost ускоряет процессор с 3,7 до 3,85 ГГц когда есть достаточный запас по тепловыделению обеих ядер.

Пиковая частота для одного ядра составляет теперь 4,0 ГГц. Помните, что мы достигли этого результата лишь с мизерным увеличением напряжения (см. таблицу ниже). 

 

Базовая частота 156 МГц приводит к номинальной тактовой частоте 3,9 ГГц (множитель 25) и частоте в режиме бездействия 1400 МГц.

Если два ядра находятся под интенсивной нагрузкой, то технология TurboBoost обеспечит прирост частоты до 4,06 ГГц.

Если нагружено одно ядро, то частота увеличивается до 4,21 ГГц. 

 

Следующий шаг — базовая частота 160 МГц. Умножьте её на множитель по умолчанию 25 — и получите номинальную частоту 4,0 ГГц.

Технология TurboBoost увеличивает частоту двух ядер до 4,16 ГГц.

А если одного ядра достаточно для выполнения всей нагрузки на системе, то процессор увеличивает частоту двумя шагами по 160 МГц, что даёт 4,32 ГГц. Для этого нам пришлось увеличить напряжение в BIOS на 0,135 В.

 

Проверка на вирусы с помощью AVG не очень выигрывает от большей тактовой частоты. Впрочем, это отнюдь не относится ко всем антивирусным программам.

3DS Max масштабируется линейно, но это приложение может выиграть намного сильнее, если вы остановите свой выбор на 4-ядерном процессоре вместо разгона. Тогда вы получите примерно в два раза меньшее время рендеринга изображения при равных тактовых частотах.

Мы выполняли создание документа PDF из 115-страничной документации Powerpoint. Данный процесс занял 1:35 на штатных тактовых частотах, но после увеличения номинальной частоты до 4,00 ГГц (4,16/4,32 ГГц TurboBoost) мы получили 1:17.

Мы видим заметные преимущества и при обработке фотографий с помощью Photoshop.

Архиватор WinZIP 12 не так хорошо оптимизирован, чтобы выигрывать от дополнительных ядер, но он получает преимущество от увеличения тактовой частоты.

Шахматная программа Fritz 11 выигрывает от нескольких ядер и от прироста тактовой частоты.

Мы не хотели бы в очередной раз подробно обсуждать двуядерные процессоры Clarkdale Core i5/i3 — мы уже детально их рассматривали, они обеспечивают прекрасную производительность и впечатляющую эффективность, хотя и стоят ощутимо дороже предложений AMD. В данной статье мы оценивали прирост производительности и влияние на эффективность разгона процессора семейства Core i5–600. Мы использовали модель 661, у которой графическое ядро работает на 900 МГц, а не на 733 МГц.

Наше тестирование показало, что процессор даёт более или менее стабильную эффективность до частоты 3,9 ГГц. Это означает, что увеличение напряжения и тактовой частоты приводят к повышению энергопотребления, которое эквивалентно приросту производительности. Но если вы хотите превзойти номинальную тактовую частоту 4 ГГц, то вам придётся сильнее увеличивать напряжение процессора (Vcore) — а это ощутимо снизит производительность на ватт. Наши рекомендации будут следующими: оставляйте номинальную тактовую частоту в диапазоне 3,7–3,9 ГГц. Технология Intel TurboBoost по-прежнему сможет обеспечить увеличение тактовой частоты на один или два шага выше.

По результатам наших тестов можно сделать два вывода. Первый: разница в энергопотреблении между штатным режимом и нашим максимальным разгоном (4,0 ГГц номинальная частота, 4,32 ГГц пиковая частота TurboBoost) не так значительна. По нашим измерениям мы получили разницу в 5 Вт в режиме бездействия и примерно 30 Вт под пиковой нагрузкой. Хотя эффективность при достижении уровня 4,0 ГГц снижается, имеет смысл разогнать процессор ещё сильнее. Потенциал разгона у 32-нм процессоров весьма приличный, а увеличение энергопотребления при этом не так существенно. Всё что вам потребуется — более эффективный кулер. Мы использовали «коробочный» кулер Intel, который вы получите, приобретая розничную версию процессора. Наконец, можно сделать некоторые улучшения и в области питания, поскольку 750-Вт блок питания PC Power and Cooling, который мы используем уже несколько обзоров подряд, не идеальный вариант для нашей системы. Всё же потребляет она немного энергии, поэтому имеет смысл взять менее мощный блок питания, который обеспечивал бы большую эффективность для потребляемого уровня энергии — это тоже позволит сэкономить энергию.

Второй вывод касается TurboBoost: неплохо было бы получить более мощный эффект! У текущей архитектуры явно есть потенциал, так почему бы его не использовать? Почему бы Intel не реализовать более сложные схемы автоматического разгона? Технологии TurboBoost и SpeedStep имеют близкие принципы работы, но причины их возникновения разные. Блок управления питанием процессора PCU ведь уже есть в процессоре, он как раз отвечает за динамическое изменение тактовой частоты. Вообще, неплохо было бы получить процессоры, которые различались бы не частотами, а тепловыми спецификациями: например, 65-Вт настольный CPU обеспечивал бы экономию энергии, но ограниченный и разумный «разгон», чтобы оставаться в пределах теплового пакета. В то же время 130-Вт high-end CPU мог бы не так сильно экономить энергию, но зато он сильнее бы увеличивал тактовые частоты при пиковых нагрузках. Наконец, флагманские процессоры Extreme Edition могли бы дать возможность пользователям модифицировать тепловые ограничения на свой страх и риск. Конечно, всё это мечты, но они могут воплотиться в реальность. Всё же такой подход тоже имеет право на жизнь в мире процессоров, где сегодня всё завязано на тактовую частоту.