Intel активирует новую технологию управления параметрами процессоров Speed Shift
Технология динамического управления частотой процессора Speed Step известна всем владельцам решений Intel. Но за прошедшие с момента её внедрения годы данная технология уже успела устареть — она не отличается особым быстродействием и не всегда реагирует оптимальным образом на запросы со стороны программного обеспечения, то есть на изменение нагрузки на ЦП. Компания Intel об этом, разумеется, знает и работает над усовершенствованием технологий энергосбережения новых процессоров. Уже представлены первые результаты, и они выглядят впечатляюще.
Скорость отклика Speed Shift действительно выше
Совсем недавно Intel продемонстрировала новую технологию динамического управления тактовыми частотами процессорных ядер под названием Speed Shift. По данным компании-разработчика, Speed Shift гораздо быстрее откликается на повышение нагрузки на центральный процессор и в целом работает более эффективно, нежели любая версия Speed Step. Работает новая технология только на процессорах с архитектурой Skylake, поскольку часть её находится внутри самого процессора и реализована аппаратно. Другое ограничение имеется со стороны операционной системы — пока поддерживается только Windows 10. Соответствующее обновление будет выпущено в течение этого месяца.
Преимущества Speed Shift в сравнении с предыдущей технологией
Обе технологии используют так называемые P-state, режимы с определённой частотой и напряжением питания, параметры которых задаются в BIOS системы и в реализации Speed Step управляются операционной системой. В Speed Shift контроль за режимами может полностью или частично быть возложен на внутреннюю логику процессора, что существенно уменьшает задержки. Если старая реализация обычно реагирует в течение 20‒30 миллисекунд, то в Speed Shift время отклика может достигать 1 миллисекунды. Скорость выхода процессора с минимальной на полную мощность также возросла, со 100 до 35 миллисекунд.
Speed Shift почти не влияет на уровень производительности
Внедрение Speed Shift не означает увеличения количества исполняемых за такт инструкций и общего прироста производительности ожидать не следует, ведь на аппаратном уровне новых исполнительных устройств в процессоре не появляется. Это подтверждено тестами, которые провели наши зарубежные коллеги с ресурса AnandTech. Но новая технология динамического управления частотами и напряжениями процессорных ядер позволяет повысить уровень комфорта в работе с задачами, которые часто требуют коротких периодов повышенной производительности. К числу таких задач можно отнести, например, использование современных браузеров. Любое программное обеспечение, которое по своей натуре любит часто «играть» режимами P-state, будет работать лучше и отзывчивее с внедрением Intel Speed Shift.
Технологии современных процессоров Intel
Введение
В этой статье будут рассмотрены лишь самые основные технологии, применяющиеся в процессорах Intel, которые сильнее всего влияют на их производительность и об использовании которых хорошо известно. Надо отметить, что здесь не будут рассмотрены чипы до 2009 года, так как те чипы на данный момент устарели и ценность представляют лишь самые мощные решения того времени.
Все мы знаем, что в разных линейках процессоров применяются разные технологии, также это зависит от позиционирования модели и ее цены. Посмотреть наличие основных технологий в линейках процессоров Intel можно в этой статье. Там нет про серверные чипы, но будьте уверены, что они достаточно технологичны. А если интересно узнать про интегрированную графику от Intel, то у нас для этого есть отдельная статья. Про технологии AMD можно прочесть по ссылке.
Вы спросите: «А как узнать о наличии тех или иных технологий в моем процессоре?». Для этого нужно зайти сюда и найти нужный вам процессор. После этого ищите вот эти поля.
Turbo Boost
Эта технология позволяет автоматически увеличить тактовую частоту процессора свыше номинальной (саморазгон), что позволяет увеличить производительность чипа на некоторое время.
В основном это используется для повышения производительности в однопоточных приложениях или плохо оптимизированных под многпоточность, где производительность одного ядра важнее их количества. В таком случае нагрузка снимается в других ядер и освобожденная мощность уходит на некоторую часто ядер. В другом случае эта технология просто позволяет на время поднять производительность чипа за счет повышения тактовой частоты.
Значение этого саморазгона зависит от множества факторов:
Технология Turbo Boost 1.0 применялась в процессорах Nehalem и Westmere. Далее стала применяться чуть усовершенствованная версия Turbo Boost 2.0. Все отличия выглядят так.
| Признак | 1.0 версия | 2.0 версия |
|---|---|---|
| Шаг множителя | 133 Мгц | 100 Мгц |
| TDP | не превышает | на короткое время превышает |
Также стоит отметить более плавное повышение величины разгона с уменьшением числа активных ядер у 2.0 версии. Вторая версия в первые несколько секунд после долгого простоя повышает тактовую частоту выше, чем она должна быть для нормального TDP, но из-за немгновенного прогрева чипа это не критично. Затем же разгон скидывается до не превышающего TDP уровня. Похожий алгоритм можно увидеть в NVIDA GPU Boost 2.0, про которую можно посмотреть тут.
Особенно большим Turbo Boost может быть у мобильных процессоров, например в Intel Core M.
Интересный факт: у модели Intel Core m7-6Y75 максимальный Turbo Boost составляет c 1,2 Ггц до 3,1 Ггц!
Hyper-Threading
Или по-другому гиперпоточность. Из-за этой технологии операционная система определяет одно физическое ядро, как два логических и в соответствии с этим отдает команды. Так получается, что одно ядро работает в 2 потока. Гиперпоточность позволяет таким образом загрузить блоки процессора находящиеся в простое и увеличить его эффективность.
Надо отметить, что два логических ядра проигрывают двум физическим, что хорошо демонстрирует превосходство Core i5 (4 ядра без HT) над Core i3 (2 ядра с HT). Но одно физическое ядро c Hyper-Threading будет производительнее, чем без него, и это видно на примере Core i7 (4 ядра c HT) и Core i5 (4 ядра без HT).
Особенно хорошо эта технология будет помогать в приложениях, умеющих хорошо распараллеливать процессы на различные потоки.
Burst
Эта технология применяется в мобильных процессорах Intel Atom (про то, как выбрать мобильный процессор можете прочесть по ссылке), а также в версиях Celeron/Pentium для мобильных устройств. Эта технология очень схожа с Turbo Boost. Она также повышает таковую выше номинальной, если выполняются некоторые условия.
Здесь также есть две версии этой технологии. Только во второй обмен мощностью может быть и с дисплеем, и c графическим чипом, и с системой обработки изображения с камеры, а не только с процессорными ядрами.
SpeedStep
Это такая технология энергосбережения, призванная динамически менять тактовую частоту и напряжение питания в зависимости от нагрузки. Ведь зачем процессору работать на полную, если нагрузки никакой нет? Энергопотребление процессора приблизительно прямо пропорционально зависит от его частоты. Это значит, что снизив частоту в 2 раза, мы снизим в 2 раза и энергопотребление. Также снизится и тепловыделение и, следовательно шум от кулера. А от напряжения энергопотребление зависит во второй степени. Это уже значит, что снизив напряжение питания в 2 раза, мы снизим энергопотребление в 4 раза! Но, к сожалению менять напряжение так сильно нельзя и даже слабое изменение питания может сделать работу невозможной. В основном это снижение происходит в состоянии очень низкой загрузки при помощи функции Enhanced Halt State (или C1E). Так что львиная доля экономится за счет снижения тактовой частоты.
У этой технологии есть несколько версий: SpeedStep, SpeedStep II и SpeedStep III, но мы не будем заострять на этом внимание, будет достаточно и описания. Можно лишь упомянуть, что представлена она была в далеком 2001 в процессоре Mobile Pentium III.
Speed Shift
Эта технология является продолжением развития SpeedStep. Она работает эффективнее и быстрее реагирует на повышение нагрузки. Это значит, что она процессор быстрее достигает нужной тактовой частоты и быстрее справляется с задачей. Speed Shift может работать только в процессорах, начиная с поколения Skylake, так как реализована аппаратно. Также она должна поддерживаться операционной системой и на данный момент с этим уже справляется Windows 10.
Также более усовершенствованная версия данной технологии была представлена в Intel Kaby Lake.
Intel Quick Sync Video
Это технология Intel, предназначенная для аппаратного ускорения кодирования и декодирования видео. В этом случае в графическом ядре есть специальная интегральная схема, предназначенная для этого. Благодаря этого эта технология справляется со своей задачей лучше, чем видеокарты – и быстрее, и более энергоэффективно, ведь в видеокарте нет блоков, предназначенных специально для этой функции. Но, как и в случае с другими технологиями для аппаратного кодирования/декодирования видео, качество обработки хуже, чем в случае выполнения этой задачей при помощи процессора.
Существует две версии этой технологии. Первая было представлена вместе с микроархитектурой Sandy Bridge в 2011 году. Вторая версия увидела свет в в 2012 году при выходе Ivy Bridge. Вторая версия движка имела несколько изменений, например улучшенный медиасемплер, позволивших ей заметно улучшить скорость работы, качество видео, а также получить поддержку высоких разрешений. Существенный недостаток технологии выходит из того, что она встроена в графическое ядро процессора – ее функционирование невозможно, когда в компьютере основной является дискретный видеоадаптер.
Extreme Memory Profile (XMP)
Эта технология позволяет пользовать заранее сделанными профилями разгона оперативной памяти. Это может пригодиться, если вы не хотите рисковать. Так вы просто берете нужный вам профиль и не беспокоитесь о его работоспособности. Профиль выбирается в BIOS. Для этого оперативная память должна быть сертифицированной.
InTru3D
Это такой стандарт для 3D-контента, разработанный Intel и DreamWorks. И, что вполне логично, этот стандарт хорошо функционирует на современных процессорах Intel. Подробнее можно посмотреть здесь.
High Definition Audio
Это такой набор требований, предъявляемый к интегрированным в процессор аудиокодекам, который призван улучшить качество цифрового звука. Это касается как увеличения числа каналов, так и и разрядности с частотой дискретизации.
Intel vPro
Эта технология позволяет получать доступ к ПК дистанционно. Вкратце, эта технология позволяет IT-специалистам получить доступ к ПК для устранения неполадок в них и защиты. Она работает на базе ядра и на ее функционирование не влияют состояние питания и операционной системы.
Она базируется на двух других технологиях Intel:
Не будем подробно рассказывать о средствах реализации этих технологий. Об этом вы можете подробнее прочесть здесь.
Intel Authenticate
Эта технология реализована на базе Intel vPro 6-го поколения, и представляет собой многофакторную аутентификацию корпоративного класса, что позволяет улучшить защиту личных данных. Здесь используются несколько разных факторов для проверки личности. Можно и PIN-код, и телефон и отпечаток пальца. Методы проверки выбирает само предприятие в зависимости от условий. Эта технология использует все ключи и связанные с ними сертификаты, шифрует их, сопоставляет и хранит в памяти аппаратной части, что держит их в безопасности от основной массы атак.
Intel Smart Cache
Это технология по использованию общей L2/L3-памяти (кэш-память второго/третьего уровня), что позволяет снизить энергопотребление и повысить производительность. Стоит отметь, что при динамическом отключении ядер другие ядра получают больше кэша.
Заключение
Здесь не были затронуты все технологии Intel. Здесь лишь были оговорены наиболее известные и больше всего влияющие на производительность. Также были затронуты технологии для корпоративного сегмента, но, довольно, вскользь. Если возникли какие-то вопросы, то сначала советуем вам заглянуть в раздел «Введение», где написаны границы применимости данной статьи. Надеемся, что эта статья помогла вам в выборе процессора от Intel и вы разобрались в том, что дают процессору различные технологии.
Что нужно знать о разгоне процессоров
Содержание
Содержание
Разгон (overclocking) процессоров — один из самых доступных способов увеличить производительность рабочей станции без внушительных финансовых затрат. Однако новички, зачастую, не понимают, как к этому делу подступиться и переживают за работоспособность системы при неправильном разгоне. На самом деле, базовый «оверклокинг» довольно легко провернуть при надлежащем уровне аппаратного обеспечения.
С чего нужно начать
Сразу стоит отметить, что разгоняемыми являются почти все процессоры от AMD (Ryzen или FX), а у Intel это будут модели с индексом «K» или «X» (например, Intel Core i9-9900K или Core i7-9700K). Также для разгона потребуется материнская плата с подходящим чипсетом.
Не вдаваясь в подробности об устройстве чипсета, можно сказать, что для разгона Intel понадобятся материнские платы с чипсетом маркировки «Z» или «X» (Z99, Z390, X99, X299 и т.д.). Для «оверклокинга» процессоров от AMD семейства Ryzen подойдет любая материнская сокета AM4 на чипсетах B350, B450, X370, X470 или X570. Исключение составляет чипсет A320, на котором разгон процессоров AMD не поддерживается.
Принцип разгона любого процессора
Каждый процессор состоит из нескольких ядер, которые работают на определенной тактовой частоте, измеряемой в ГГц (МГц). Это значение показывает количество тактов процессора в секунду и получается путем умножения множителя процессора на частоту шины (некий магистральный канал, который обеспечивает взаимодействие процессора с чипсетом). Частота шины сегодня является константным значением. Таким образом, мы получаем базовую частоту процессора (или частоту всех ядер), например, процессор Intel Core i3-9100F, согласно характеристикам, имеет базовую частоту 3,6 ГГц, то есть его базовый множитель составляет 36:
36 (множитель) x 100 МГц (const частота шины) = 3600 МГц.
Помимо базового значения частоты, практически любой современный процессор имеет режим повышенной производительности (Turbo Boost), когда множитель автоматически меняется, разгоняя ядра процессора. Для того же i3-9100f это значение составляет 4,2 ГГц, то есть, согласно формуле, множитель процессора в нагрузке меняется на 42, вместо 36.
Принцип разгона процессоров состоит в том, чтобы увеличивать множитель процессора на значение, большее, чем установлено производителем, тем самым повышая тактовую частоту ядер процессора или увеличивая производительность системы за счет большего количества операций, обрабатываемых процессором в секунду.
Однако все оказывается не так просто. Для каждого процессора существует определенный порог частоты, который он не способен преодолеть без угрозы деградации ядер. Этот порог обуславливается напряжением и соответствующей температурой.
Особенности энергопотребления процессоров
Для того чтобы процессор мог работать на более высоких частотах, ему потребуется повышенное энергопотребление, то есть — увеличение напряжения. При этом температура процессора будет увеличиваться экспоненциально. Как правило, процессоры от AMD или Intel начинают перегреваться и, как следствие, выключаться или пропускать такты, чтобы немного охладиться, на отметке в 85–95 градусов по Цельсию. Это и есть главный, ограничивающий фактор разгона процессоров.
Обычно напряжение процессоров находится в районе 1.2 V–1.3 V. При таких значениях система охлаждения способна развеивать выделяемое процессором тепло, позволяя системе работать стабильно. Для разгона потребуется повышать напряжение выше этих значений, но крайне нежелательно ставить его выше 1.45 V, особенно при слабой системе охлаждения.
Таким образом, весь процесс разгона заключается в нахождении «золотой середины» между максимальной частотой процессора и минимальным напряжением (и, соответственно, температуры), необходимым для стабильной работы системы на заданной частоте процессора.
Требования к охлаждению
Процессор, как и любой другой элемент компьютера, нагревается во время работы, поэтому необходимо обеспечить ЦПУ качественным охлаждением. В зависимости от архитектуры, частоты и напряжения на ядра, у каждого процессора есть свой показатель TDP (Thermal Design Power — тепловая расчетная мощность), который измеряется в ваттах и показывает мощность, на которую должна быть рассчитана система охлаждения. Например, у Ryzen 7 3700X показатель TDP «из коробки» равен 65 Вт. Это означает, что кулера, рассчитанного на 95 Вт, с излишком хватит для неразогнанного 3700X.
При разгоне тепловыделение процессора растет, поэтому всегда стоит брать систему охлаждения с запасом. Для разгона мощных многоядерных процессоров хорошо подойдут башенные воздушные и двухсекционные (и более) жидкостные системы охлаждения.
Выбор материнской платы
Как уже было сказано, при разгоне процессора возрастает его энергопотребление и нагрузка на цепи питания материнской платы. Поэтому для безопасного разгона рекомендуется подбирать плату с качественными силовыми элементами.
При желании, конечно, можно заниматься оверклокингом даже на плате самого начального уровня, имеющей 4-pin разъем питания процессора и 3 фазы питания. Главное, чтобы в BIOS было доступно изменение параметров частоты. Однако подобные эксперименты могут закончиться плачевно, ведь в таком режиме железо работает «на износ», и неизвестно сколько оно проживет под повышенной нагрузкой.
Питание процессора
4-pin подходит для питания процессоров не более 120 Вт. Компьютер продолжит работать и при более высоком потреблении энергии, но излишняя нагрузка будет негативно сказываться на состоянии как блока питания, так и материнской платы (4-pin может банально расплавиться и перегореть). Четыре провода 12 V имеют в два раза больше сечение, чем два, из-за чего увеличивается выдерживаемая нагрузка на кабели.
Стоит отметить, что через 4-pin коннектор можно запитать даже плату с разъемами 8+4, и все будет работать. Увеличенное количество контактов лишь призвано уменьшить нагрузку на каждый элемент и, следовательно, нагрев. Поэтому для разгона нужен разъем 8-pin CPU, ведь его хватит для любого процессора из массового сегмента рынка. К счастью, в 2020 году большинство блоков питания имеет восьмиконтактный коннектор.
Фазы питания
Система питания процессора на материнской плате должна подходить под разгон. Так как через разъем 8-pin, проходит 12 вольт, а обычное напряжение на процессор 1.2 V–1.3 V, то нужен элемент, корректирующий питание процессора. Эту роль на себя берёт VRM (Voltage Regulator Module). С его помощью на процессор подается питание с необходимыми параметрами.
Многофазовое устройство VRM снижает пульсации и нагрузку на электронику, что положительно влияет на работу системы питания. Информацию о количестве фаз можно найти на сайте производителя материнской платы, либо посчитав количество дросселей. Чем больше фаз, тем меньше нагрузка на каждый из транзисторов в сети, следовательно, меньше общее тепловыделение. Высокая температура влияет на сопротивление элементов, что негативно сказывается на работе системы и может, в конечном итоге, привести к выходу платы из строя.
Охлаждение силовых элементов
Чтобы фазы питания материнской платы стабильно работали при разгоне, им необходимо охлаждение. Поэтому, выбирая материнскую плату, надо обратить внимание на радиаторы, расположенные на мосфетах. Они должны быть достаточно массивными, чтобы рассеивать выделяющееся тепло и не допускать перегрева цепей питания.
Процесс разгона процессоров Intel и AMD
Когда с требованиями разобрались, можно приступать к разгону. Стоит сказать, что принцип разгона процессоров AMD и Intel одинаков. Единственное отличие, пожалуй, будет в возможности разгона BCLK-шины у AMD Ryzen, т.е. повышения той самой константы в пределах 5–8 %, но это процесс творческий и совсем необязательный, если нет желания точно регулировать частоту ОЗУ, вольтаж и частоту самой шины.
В первую очередь, нужно зайти в BIOS материнской платы. Для этого нужно запустить ПК и нажимать клавишу «Delete» на клавиатуре. После этого откроется интерфейс с большим количеством окон, но для начала нужно перейти в расширенный режим (Advanced Mode). Далее ищем во вкладке «Advanced»/«CPU Features» и отключаем (Disabled) технологии энергосбережения, такие как:
Далее ищем в этих же вкладках настройку CPU Load-Line Calibration (LLC). Эта настройка имеет несколько уровней и предназначена для управления напряжением в нагрузках. Нужно выбрать такой уровень, при котором график LLC будет плоским, то есть напряжение в простое и в нагрузке будет примерно на одном уровне. Для разных материнских плат уровни LLC и их количество разные. Если нет графика рядом с этой настройкой, стоит поискать такой график в интернете для конкретной платы или экспериментировать вручную, запуская стресс-тесты, проверять колебания напряжения.
После того, как первоочередные настройки были выполнены, можно приступать к разгону.
В BIOS нужно найти вкладку «Overclocking» (или различные вариации этой настройки, в зависимости от материнской платы). После этого переводим режим регулировки множителя в расширенный (Advanced/Expert/Manual). Становится доступно поле «CPU Ratio», изначально устанавливаем множитель равный частоте турбо-буста процессора (например, для Intel Core i7-8700K это значение составляет 4,7 ГГц или множитель 47), а также устанавливаем напряжение «CPU Core Voltage» в 1.2 V. Стоит отметить, что на некоторых материнских платах нужно синхронизировать изменение множителя для всех ядер: поле «CPU Core Ratio»/«Ratio Apply Mode».
После этого нажимаем клавишу F10, настройки сохраняются и компьютер перезагружается. Если система успешно загрузилась, запускаем стресс-тест процессора (например, AIDA64) и ожидаем 20–30 минут. При стабильной работе и оптимальных температурах (желательно до 90 градусов) можно продолжать разгон, повышая множитель процессора на единицу до тех пор, пока система не перестанет стабильно проходить стресс-тест или вовсе не запустится. Тогда повышаем напряжение на 0.01 V. К слову, если система не запускается, и, при включении, горит черный экран, нужно отключить ПК и вытащить батарейку CMOS из материнской платы (или замкнуть перемычку), тогда настройки BIOS вернутся к заводским, а процесс разгона придется повторить.
