Экстремальный разгон системы

Василий Лигинченко
Сергей Пахомов

Материнская плата ABIT IC7-G

ASETEK Vapochill

Процесс разгона

Спор между сторонниками оверклокинга и его противниками продолжается уже довольно долго, и конца ему не предвидится. С течением времени появляются аргументы в пользу тех или иных мнений. Сегодня представляется более корректным обсуждать «за» и «против» не в рамках спора, а в рамках разграничения (позиционирования) систем по критериям надежности, функциональности, бюджета и мощности. Тема оверклокинга уже неоднократно обсуждалась как на страницах нашего журнала, так и в других источниках, но тенденция развития компьютерных комплектующих требует постоянного возвращения к ней.

дея эксперимента, проведенного в тестовой лаборатории «КомпьютерПресс», заключалась в определении потенциала архитектуры процессора Intel Pentium 4 с тактовой частотой 3,2 МГц, построенного по 0,13-микронной технологии на ядре Northwood. Действительно ли данная архитектура исчерпала свои возможности и произведенный компанией Intel переход на ядро Prescott и 0,9-микронную технологию изготовления явился естественным этапом эволюции технологий или все же модель процессора с тактовой частотой 3,2 МГц могла бы быть не последней в модельном ряду?

Для определения означенного потенциала нам потребовалась высокопроизводительная рабочая станция, состоящая из несколько узлов, необходимых для получения искомого корректного результата. Помимо тестируемого процессора использовалась материнская плата с возможностью разгона, а также мощная система охлаждения всего комплекса. В качестве материнской платы компания ABIT предоставила модель IC7-G, зарекомендовавшую себя как решение, наиболее адаптированное к процессу разгона. В качестве системы охлаждения мы применили криогенный комплекс ASETEK Vapochill. В рамках данной работы мы провели подробное исследование предоставленных нам устройств, поскольку они имеют непосредственное отношение к тематике оверклокинга.

Материнская плата ABIT IC7-G

нашем эксперименте не случайно была использована материнская плата IC7-G тайваньской компании ABIT, занимающей одну из лидирующих позиций в секторе производства компьютерных комплектующих. Эта модель — идеальная платформа для организации процесса оверклокинга. Инженеры компании ABIT снабдили плату всеми необходимыми функциями и возможностями, чтобы она смогла занять достойную нишу в данном секторе рынка. Для начала приведем некоторые ее технические характеристики. Материнская плата IC7-G построена на наборе системной логики Intel 875P (Canterwood) с частотой системной шины 800 МГц и поддержкой оперативной памяти DDR400 с возможностью работы в двухканальном режиме. Наше внимание особенно привлекли специальные возможности Abit Engineered, позволяющие контролировать работу вентилятора, установленного на процессоре, и соответственно повышать или понижать его скорость в зависимости от температуры. Ко всему прочему имеется возможность изменения уровня шума, который также регулируется скоростью вращения кулера, используемого для охлаждения процессора. Правда, нами эти функции не применялись, поскольку в качестве системы охлаждения мы использовали систему ASETEK Vapochill, исключающую установку стандартного вентилятора на процессор.

Продолжая собственную политику, поддерживающую стремление пользователей к разгону рабочих станций, компания ABIT снабдила модель IC7-G технологией Soft Menu (управление данной технологией организованно через BIOS), в которой предусмотрена возможность настройки всех необходимых параметров для достижения максимальных показателей при разгоне. В частности, имеется возможность изменять такие параметры:

• частота системной шины — от 100 до 412 MГц с шагом 1 MГц;

• частота передачи данных шины памяти (Dram Ratio (CPU:DRAM)) — 3:2, 5:4, 1:1 и SPD;

• частота работы AGP/PCI (AGP Ratio (CPU:AGP:PCI)) — Auto, 3:2:1, 4:2:1, 5:2:1, 6:2:1, 7:2:1, 8:2:1 и Fixed;

• напряжение процессорного ряда (CPU Power Supply) — от 1,55 до 1,925 В с шагом 0,025 В;

• напряжение питания DIMM-слотов (DDR-SDRAM Voltage ) — от 2,5 до 2,8 В с шагом 0,05 В;

• напряжение питания AGP-слота (AGP Voltage) — от 1,5 до 1,65 В;

• множитель на процессоре — изменение этого параметра возможно только при использовании инженерных (так называемых разлоченных) образцов процессора.

Популярность этой модели явилась результатом стратегии руководства фирмы ABIT, определившего в качестве своей главной задачи создание максимально надежных решений, способных в то же время удовлетворить потребности приверженцев оверклокинга.

ASETEK Vapochill

ще совсем недавно казалось, что дальнейшее развитие корпусов для рабочих станций невозможно по причине их полного совершенства и что позиции фирм, специализирующихся в области корпусостроения, непоколебимы. Однако непрерывный рост производительности систем не может не диктовать своих требований. В соответствии с тенденциями развития компьютерных систем датская компания ASETEK анонсировала принципиально новый корпус, предназначенный для высокопроизводительных рабочих станций, которому уступают даже «монстры» данного сектора рынка.

Не секрет, что стабильная работа процессора, как и всех прочих компонентов рабочей станции, в большой степени зависит от температуры. Перегрев комплектующих, являющийся одной из основных проблем высокопроизводительных систем, стал главным стимулом для производителей в деле усовершенствования уже существующих системы охлаждения (преимущественно вентиляторов) и разработки дополнительного оборудования, обеспечивающего достаточный отвод тепла. Инженеры компании ASETEK решили эту проблему принципиально новым способом — снабдив корпус холодильной установкой. Такое решение кардинально изменило общее представление о корпусах и системах охлаждения.

ASETEK Vapochill представляет собой комплекс, состоящий из самого корпуса, из основного компонента — криогенной установки, а также из системы его управления и мониторинга. Стоит отметить, что комплекс Vapochill представляет собой аналог обычного холодильника, поэтому стабильная и правильная работа достижима только при слаженном функционировании совокупности всех компонентов, входящих в состав данного решения.

Корпус системы, выполненный в черном цвете, довольно консервативен в плане дизайна. Многочисленные вентиляционные отверстия по всем сторонам корпуса обеспечивают необходимую циркуляцию воздуха, что благотворно сказывается на общем микроклимате внутри комплекса и соответственно повышает работоспособность системы в целом. Корпус имеет две съемные крышки по бокам и одну крышку, закрывающую холодильную установку. Обязательное условие при работе с ASETEK Vapochill — полностью закрытый корпус. Крышки снабжены прозрачными окнами для визуального наблюдения как за криогенной системой, так и за компьютерными компонентами. Корпус имеет три стандартных отсека с формфактором 5,25 дюйма, два отсека с формфактором 3,5 дюйма и семь слотов для установки плат расширения. Имеется поддержка формфакторов ATX и Extended ATX. Уровень шума, производимого при работе комплекса Vapochill, не превышает 35 дБ.

Холодильный агрегат установлен в верхней части корпуса. Такое его расположение обусловлено прежде всего тем, что выделяющийся при работе нагретый воздух поднимается вверх, а это исключает дополнительный нагрев компонентов системы. Сама холодильная установка состоит из 35-Вт компрессора BD-35F германской фирмы Danfoss, питающегося от постоянного напряжения 12 В; из блока управления компрессором, из радиатора, служащего для охлаждения фреона; из двух вентиляторов и эвапоратора. Функция компрессора в системе — подача фреона, который используется в качестве охлаждающего вещества. Не вдаваясь в подробности функционирования системы охлаждения, рассмотрим основные принципы ее организации.

Работа системы охлаждения базируется на принципе холодильного цикла, в основе которого лежит свойство жидкостей поглощать тепло при испарении и выделять — при конденсации. Основными узлами данной конструкции являются:

• компрессор — сжимает фреон и поддерживает его движение по холодильному контуру;

• конденсатор — радиатор, название которого отражает процесс, происходящий при работе кондиционера, — переход фреона из газообразной фазы в жидкую (конденсация);

• выпаритель — радиатор. В выпарителе фреон кипит и переходит из жидкой фазы в газообразную (испарение);

• терморегулирующий вентиль (ТРВ) — понижает давление фреона перед испарителем;

• вентиляторы — создают поток воздуха, обдувающий испаритель или конденсатор. Они необходимы для повышенной интенсивности теплообмена.

Компрессор, конденсатор, терморегулирующий вентиль и выпаритель соединены медными трубами и образуют холодильный контур, по которому циркулирует охлаждающая жидкость. В процессе работы холодильной установки фреон в жидком виде под давлением поступает из компрессора в выпаритель, который располагается непосредственно над процессором. Забирая тепло от процессора, охлаждающая жидкость переходит в газообразное состояние и поступает в конденсатор. В самом конденсаторе фреон остывает и переходит из газообразной фазы в жидкую, благодаря интенсивному обдуву конденсатора наружным воздухом. Далее жидкий фреон поступает на вход компрессора, и весь цикл повторяется.

Для мониторинга и управления комплексом ASETEK Vapochill предусмотрена соответствующая плата ChillControll, подключаемая к интерфейсу RS-232 материнской платы и RJ-11 платы управления, для чего в комплект поставки включен соответствующий кабель. К плате управления прилагается загрузочная дискета ChillControl Configuration Utility, загружаясь с которой пользователь получает доступ к управлению и мониторингу таких параметров, как скорость вентиляторов, скорость компрессора, температура процессора и системы в целом, настройки оповещения звуковым сигналом и выключения системы при критических уровнях температуры и соответственно настройка самого критического уровня. Помимо этого имеется возможность выбирать параметры, которые будут отображаться на индикаторе, расположенном на лицевой панели, такие, например, как температура процессора, температура системы, скорость компрессора и т.д. Для снятия температурных показателей предусмотрены два датчика, устанавливаемые на процессор и на материнскую плату. Кроме того, ChillControl оснащена системой оповещения при возникновении неисправностей во время работы комплекса Vapochill, то есть при возникновении каких-либо коллизий в работе системы, таких как нехватка напряжения, перегрев процессора, критическая температура процессора, недостаточное напряжение, подаваемое на компрессор, ошибка старта компрессора, перегрев системы охлаждения и т.д. После обнаружения ошибок комплекса происходит автоматическое выключение системы с одновременным помещением соответствующей информацией на индикаторе. Ошибки демонстрируются в виде соответствующего кода, расшифровку которого можно найти в руководстве пользователя.

Блок питания в комплект поставки не входит. При выборе блока питания стоит обратить внимание на то, что кроме мощности, потребляемой комплектующими рабочей станции, самой холодильной установке требуется до 35 Вт, поэтому при использовании ASETEK Vapochill мы настоятельно рекомендуем применять блоки питания с выходной мощностью не менее 400 Вт. К тому же потребляемая мощность как материнской платы, так и процессора в разогнанном состоянии довольно значительно повышается.

Из недостатков решения ASETEK Vapochill отметим наличие элементов (температурные датчики и прокладки для них), которые устанавливаются только один раз. Эти детали имеют клеящиеся поверхности, что не может не вызывать проблем при демонтировании комплекса.

Процесс разгона

процессе разгона точка стабильной работы системы определялась путем обязательного прохождения трех тестовых программ, нагружающих как процессор, так и оперативную память, — 3DMARK 2003, SiS Soft Sandra и рендеринг (визуализация) тестовой сцены в пакете 3DS MAX 5. Помимо этого для получения информации использовались такие утилиты, как CPUZ и CPU ID.

На первом этапе исследовалась возможность разгона процессора путем повышения частоты FSB с 200 MГц с коэффициентом умножения равным 16, то есть стартовая частота процессора начиналась с заявленной — 3,2 МГц.

При разгоне применялись два модуля памяти Kingston PC3500 (DDR433) по 512 Мбайт. При этом устанавливался двухканальный режим работы памяти, а чтобы сами модули памяти не стали узким местом при разгоне системы, настройками BIOS отношение между частотами памяти и процессора (CPU:DRAM) выставлялось равным 3:2. В этом случае память, при частоте системной шины 200 МГц (частота FSB 800 МГц), работала на частоте 266 МГц, то есть в режиме памяти DDR266. Такой способ «загрубления» памяти является вполне стандартным, однако это не сказывается на производительности при разгоне. Дело в том, что при разгоне процессора увеличивается частота системной шины, а это в результате приводит к пропорциональному росту частоты памяти. Поэтому в итоге память работает не на номинальной частоте 266 МГц, а на частоте, определяемой частотой системной шины.

Довольно обширные настройки BIOS материнской платы ABIT IC7-G, обозначенные как Soft Menu, позволили настроить систему на работу в режиме, максимально адаптированном для повышения частоты системой шины до необходимого уровня. Достигнутая нами тактовая частота процессора на данном этапе ограничилась результатом 3,97 ГГц с частотой FSB 992 МГц (4Ѕ248). Частота памяти при этом составила 331 МГц.

При таких показателях система демонстрировала работу, которую можно охарактеризовать как достаточно стабильную, то есть все необходимые тесты проходили без каких-либо сбоев.

Стоит отметить тот факт, что максимальная величина тактовой частоты процессора достигла значения 3,99 ГГц с частотой системной шины 997 ГГц (рис. 1). К сожалению, данный результат не был засчитан как максимальный, поскольку в данном режиме работы возникали сбои при прохождении теста 3DMARK 2003, хотя все остальные тестовые программы выполнялись стабильно.

Делать какие-либо выводы по результатам тестов довольно проблематично — действительно ли полученное значение тактовой частоты процессора явилась следствием того, что ядро Northwood исчерпало свои возможности, или дальнейший разгон был ограничен возможностями системной шины? Для выявления истинного положения дел был проведен второй этап тестирования. Отметим, что на тот момент в нашем распоряжении имелся процессор Intel Pentium 4 с тактовой частотой 3,2 МГц, являющийся инженерным образцом с разблокированной возможностью изменения коэффициента умножения, что и позволило нам произвести необходимые дополнительные испытания по разгону системы.

Начальная тактовая частота процессора с коэффициентом умножения равным 12 составила 2,4 ГГц (12Ѕ200 МГц). По мере постепенного увеличения частоты FSB уровень тактовой частоты процессора достиг значения 3,12 ГГц (12Ѕ260 МГц). При этом значение частоты FSB составило 1040 МГц. Частота памяти в этих условиях разгона была равна 347 МГц.

На этом уровне система показывала стабильную работу, что подтверждалось при прохождении всех тестовых программ. Настройки Soft Menu (тайминги памяти, AGP/PCI и т.д.) остались теми же, что и при проведении первого этапа разгона, за исключением подаваемого на процессор напряжения, которое было снижено до отметки 1,6 В (при использовании процессора Intel Pentium 4 3,2 ГГц напряжение питания составляло 1,65 В).

Таким образом, полученные результаты показывают, что при множителе равном 16 максимальная частота системной шины достигла уровня 992 МГц; при этом тактовая частота процессора составила 3,943 ГГц. При множителе равном 12 максимально достигнутое значение частоты FSB было равно 1040 МГц, а тактовая частота процессора соответственно — 3,12 ГГц. По результатам, полученным при разгоне системы, можно сделать вывод, что достигнутая тактовая частота процессора была ограничена исключительно архитектурой ядра Northwood, а не пропускной способностью системной шины материнской платы. Такой вывод вполне оправдывает стремление компании Intel к переходу на другие технологии изготовления процессоров следующих поколений, в частности процессоров с тактовой частотой от 4 ГГц на ядре Prescott.

Отдельно необходимо отметить комплекс ASETEK Vapochill, который в ходе тестирования показал превосходные результаты. На протяжении всего тестирования мы постоянно отслеживали колебания температуры как во время простоя в работе, так и при максимальной загруженности процессора. Значения температуры процессора при этом стабильно поддерживались на одном уровне, и разброс в показаниях был невелик. К примеру, в разогнанном состоянии системы температура процессора устанавливалась на отметке 3-4 °С в режиме простоя, а при прохождении тестовых программ индикаторы на передней панели показывали максимальную температуру процессора до 24-25 °С. Помимо этого изменения температуры как процессора, так и системы в целом, на протяжении всей работы отслеживались специальные утилиты CPUCOOL и фирменная программа Winbond Hardware Doctor, поставляемая с платой ABIT IC7-G, что позволило оценить правильность показываемых индикатором результатов (рис. 2). Также подчеркнем, что работа холодильной установки проходила в режиме заводских настроек. Необходимости в изменении этих параметров в сторону увеличения подачи охлаждения в процессе проведения эксперимента так и не возникло, поскольку комплекс справлялся со своей работой на 100%, поддерживая температуру практически в постоянном режиме.

В последнее время системы, допускающие дальнейший разгон характеристик их компонентов, приобретают всё большую популярность у пользователей, предпочитающих выжимать максимум из своих компьютеров. Но несмотря на все достоинства таких решений, они крайне редко находят применение в основном секторе компьютерного рынка. Это связано с тем, что типичные рабочие станции должны обладать высокой надежностью и показывать стабильную работу. Производители не просто не приветствуют разгон своих комплектующих — они вообще не гарантируют корректную работу устройств в нестандартных режимах. К тому же ресурс выработки компонентов, подвергнутых разгону, снижается в несколько раз, что заставляет компании отказываться в этих случаях от гарантийных обязательств. Принимая во внимание все эти тонкости, приходится признать, что оверклокинг остается уделом фанатов разгона, работающих на свой страх и риск.

КомпьютерПресс 9'2003