i9-10900K против i9-9900K: что можно выжать из новых Intel Core на старой архитектуре
Чуть больше года прошло с того момента, как я тестировал совершенно новенькие Intel Core i9-9900K. Но время идёт, всё меняется, и вот уже Интел выпустил свежую линейку процессоров 10-го поколения Intel Core i9-10900K. Какие сюрпризы готовят нам эти процессоры и правда ли всё меняется — поговорим об этом прямо сейчас.
Comet Lake-S
Кодовое название 10-го поколения процессоров Intel Core — Comet Lake. И да, это по-прежнему 14 нм. Очередной рефреш Skylake, который сами Интел называют «эволюцией». Их право. Пусть называют, как хотят. А мы пока поглядим, что изменилось в новом поколении в сравнении с прошлым, девятым. И узнаем, далеко ли i9-10900K ушёл от i9-9900K. Итак, погнали по пунктам.
Сокет LGA 1151 (Socket H4) был разработан в 2015 году и продержался целых 5 лет, успев повидать аж четыре поколения процессоров, что в общем-то не свойственно компании Интел, которая любит менять сокет раз в два года. Правда, стоит заметить, что компания с лихвой компенсировала этот момент несовместимостью между новыми/старыми процессорами и чипсетами…
Да, ничто не вечно под луной, и Интел одновременно с выходом 10-го поколения выкатила новый сокет — LGA 1200 (Socket H5). Несмотря на то, что он совместим по монтажным отверстиям (75 мм) с уже действующими системами охлаждения, призрачная надежда на то, что их не придётся менять, растворилась после первых предварительных тестов. Но об этом далее.
Больше ядер, выше частота
Уже традиционный для Интел выход из ситуации с нанометрами: если не меняешь техпроцесс, то добавь ядер и подними частоты. Сработал и в этот раз.
Процессору Intel i9-10900K накинули два ядра, соответственно, 4 потока в Hyper-threading (HT). В итоге общее количество ядер увеличилось до 10, а количество потоков — до 20.
Так как техпроцесс не изменился, требования по теплоотводу, или TDP, изменились с 95 Вт до 125 Вт — то есть больше, чем на 30%. Напомню, что это показатели при работе всех ядер на базовой частоте. Охладить эту «жаровню» воздухом совсем непросто. Желательно использовать систему водяного охлаждения (СВО). Но и тут есть нюанс.
Если базовая частота нового процессора поднялась всего на 100 МГц — с 3,6 до 3,7, то с Турбобустом стало всё интереснее. Если помните, то i9-9900K в Турбобусте способен выдавать 5 ГГц на одно ядро (редко на два), 4,8 ГГц — на два, оставшиеся пашут на частоте 4,7 ГГц. В случае с i9-10900K одно ядро теперь работает на 5,1-5,2 ГГц, а все остальные на 4,7 ГГц. Но на этом в Интел не остановились.
Кроме уже привычной технологии Turbo Boost, появился мегасупертурбобуст. Официально он называется Thermal Velocity Boost (TVB). Надо заметить, что эту технологию внедрили ещё в восьмом поколении Intel Core, но заполучили её только избранные представители. Например, лично мне известны i9-9980HK и i9-9880H.
Суть технологии заключается в том, что при определённой температуре процессора, частота одного или нескольких ядер поднимается выше Турбобуста. Значение добавленной частоты зависит от того, насколько рабочая температура процессора ниже максимальной. Максимальная частота ядер процессора с включенной технологией Intel Thermal Velocity Boost достигается при рабочей температуре не выше 50°C. В результате, в режиме TVB, тактовая частота одного ядра поднимается до 5,3 ГГц, а остальных ядер — до 4,9 ГГц.
Так как в новом поколении ядер стало на два больше, в состоянии максимального авторазгона всеми видами «бустов» эта «печка» выделяет до 250 Вт, а это уже вызов даже для системы водяного охлаждения (СВО), особенно в компактном исполнении корпуса, без выноса водоблока…
Про ядра рассказали, про частоты объяснили, про сокет посетовали, пойдём дальше. К основным изменениям можно добавить слегка увеличенный кэш L3 и поднятую частоту поддерживаемой оперативной памяти — с DDR-2666 до DDR4-2933. Вот в общем-то и всё. Интел даже встроенное графическое ядро не обновил. Объём оперативки тоже не изменился, те же 128 Гб перешли по наследству от прошлого поколения. То есть как всегда с рефрешами: накинули ядер и частот, правда, ещё и сокет сменили. Больше никаких существенных изменений, по крайней мере, в разрезе серверов, нет. Предлагаю перейти к тестированию и посмотреть, как изменилась производительность нового поколения в сравнении с прошлым.
Тестирование
В тестировании участвуют два процессора линейки Intel Core:
Тактико-технические характеристики платформ
Процессоры Intel i9-9900K
Тут позволю себе некоторое отступление от темы и поясню, что такой подход к делу продиктован исключительно прагматическими соображениями. Мы находим технические решения, которые выдают максимум производительности при минимальной утилизации стойки, получая при этом адекватную стоимость. При этом мы не занимаемся разгоном «железа» и используем только тот функционал, который был заложен разработчиками аппаратного обеспечения. Например, штатные разгонные профили, если платформа вообще имеет таковые. Никакого ручного выставления таймингов, частот, напряжений. Что позволяет нам избежать разного рода сюрпризов. Как, собственно, и предварительное тестирование, которое мы проводим до того, как отдать готовые решения в руки клиентов.
Тестируем всегда в одноюнитовых конфигурациях тоже неслучайно — такого тестирования вполне достаточно для того, чтобы убедиться в надёжности найденного решения. В итоге клиент получает проверенное оборудование и максимум скорости по минимальной цене.
Возвращаясь к нашим i9-10900K, отмечу, что температура ни одного из сравниваемых процессоров не поднималась выше 68 градусов. А это значит, что решение при прочих достоинствах имеет ещё и хороший разгонный потенциал.
Программная часть: ОС CentOS Linux 7 x86_64 (7.8.2003).
Ядро: UEK R5 4.14.35-1902.303.4.1.el7uek.x86_64
Внесённые оптимизации относительно штатной установки: добавлены опции запуска ядра elevator=noop selinux=0
Тестирование производилось со всеми патчами от атак Spectre, Meltdown и Foreshadow, бэкпортироваными в данное ядро.
Тесты, которые использовали
1. Sysbench
2. Geekbench
3. Phoronix Test Suite
Пакет тестов, проводимых в однопоточном и многопоточном режиме. В результате выдаётся некий индекс производительности для обоих режимов. В этом тесте мы рассмотрим два основных показателя:
Sysbench — пакет тестов (или бенчмарков) для оценки производительности разных подсистем компьютера: процессор, оперативная память, накопители данных. Тест многопоточный, на все ядра. В этом тесте я замерял один показатель: CPU speed events per second — количество выполненных процессором операций за секунду. Чем выше значение, тем производительнее система.
Тест Phoronix Test Suite
Phoronix Test Suite — очень богатый набор тестов. Почти все представленные тут тесты — многопоточные. Исключение составляют лишь два из них: однопоточные тесты Himeno и LAME MP3 Encoding.
В этих тестах чем показатель больше, тем лучше.
Результаты тестирования
i9-10900K лучше предшественника аж на 44%. На мой взгляд, результат просто шикарный.
Разница в однопоточном тесте всего 6,7%, что в общем-то ожидаемо: разница между 5 ГГц и 5,3 ГГц, — те самые 300 МГц. Это как раз 6%. А разговоров-то было 🙂
Но зато в многопоточном тесте «попугаев» у новинки почти на 33% больше. Здесь важную роль сыграл TVB, который мы смогли почти на максимум использовать с кастомной СВО. В пике температура в тесте не поднималась выше 62 градусов, а ядра работали на частоте 4,9 ГГц.
Разница 52,5%. Так же, как и в тестах Sysbench и многопоточном Geekbench, столь значительный отрыв достигается за счёт СВО и TVB. Температура самого горячего ядра — 66 градусов.
В этом тесте разница между процессорами разных поколений составляет 35,7%. И это тот самый тест, который 100% времени держит процессор под максимальной нагрузкой, прогревая его до 67-68 градусов.
97,8%. Вероятность почти двукратного превосходства за счёт 2-х ядер и немного мегагерц «крайне мала». Поэтому результат больше похож на аномалию. Предполагаю, что тут имеет место либо оптимизация самого теста, либо оптимизация процессора. А может, и то, и другое. Опираться на результаты этого теста в данном случае не будем. Хотя показатель впечатляет.
А вот здесь я совершенно точно уверен, была сделана оптимизация в самом тесте. Это доказывают и повторные тесты AMD Ryzen, которые проходят его значительно лучше, при том, что Рязани не настолько сильны в однопоточных тестах. Поэтому преимущество в 65% в зачёт не пойдёт. Но не рассказать об этом было просто нельзя. Тем не менее, один пишем — два в уме держим.
Разница между поколениями — 44,7%. Тут всё по-честному, так что результат засчитываем. Ведь это именно тот тест, в котором выжимается максимальная производительность в однопоточной нагрузке. С одной стороны, здесь видна проделанная работа по доработке и оптимизации ядра — рефреш рефрешем, но что-то под капотом явно оптимизировали. С другой стороны, такие результаты могут говорить о том, что выжать максимум в прошлый раз в этом же тесте с i9-9900K нам не удалось. Ваши мысли по этому поводу буду рад прочитать в комментариях.
Десятое поколение уверенно обгоняет девятое на 50,9%. Что вполне себе ожидаемо. Тут рулят ядра и частота, добавленные Интел i9-10900K.
Разница между поколениями — 6,3%. На мой взгляд, результат довольно спорный. В будущих статьях я подумываю вообще отказаться от этого теста. Дело в том, что в системах с более чем 36 ядрами (72 потоками) тест вообще не проходит со штатными настройками, а разницу в результатах приходится иногда считать по третьему знаку после запятой. Ну будем посмотреть. Поделиться своим мнением по этому поводу можете в комментариях.
Разница на 28%. Тут никаких сюрпризов, аномалий и оптимизаций не замечено. Чистый рефреш и не более того.
i9-10900K обгоняют i9-9900K на 38,7%. Как и в случае с результатами предыдущего теста разница ожидаемая и хорошо показывает реальный отрыв между процессорами на одной микроархитектуре.
Итак, подведем итоги. В целом ничего неожиданного — i9-10900K обходит своего предшественника i9-9900K во всех тестах. Что и требовалось доказать. Цена этому — тепловыделение. Если присматриваете новый процессор для домашнего использования и собираетесь выжимать из десятого поколения Core максимум производительности, рекомендую заранее подумать о системе охлаждения, потому что одних кулеров тут будет маловато.
Или приходите к нам за дедиками. Готовое решение на хорошей платформе и с очень приличной СВО, которое ко всем прочим достоинствам, как мы выяснили, имеет еще и разгонный потенциал.
Процессорный мегазапуск Intel — пополнение рядов
За последние две недели компания Intel анонсировала выпуск целых 35 процессоров практически во всех сегментах: десктопном, мобильном и ультра мобильном (процессоры Intel Xeon Scalable второго поколения для серверов были запущены чуть ранее). Чтобы не привставать несколько раз, мы решили свести все новинки в один пост. Под катом — обзорные таблички с основными характеристиками, краткая информация о новом функционале, а также новость, которая заинтриговала нас самих.
Хронологически первыми появилась информация о четырех новых процессорах Amber Lake Y (в молодости носивших имя Core m) — это еще восьмое поколение. Они по-прежнему позиционируются как «Core для самых маленьких», имеют малую частоту и количество ядер, а TDP у всех новинок составляет всего лишь 7 Вт.
| Базовая частота, ГГц | Макс. частота одного ядра, ГГц | Ядер / потоков | Кеш, Мб | |
|---|---|---|---|---|
| i7-8510Y | 1.8 | 3.9 | 2/4 | 4 |
| i7-8500Y | 1.5 | 3.9 | 2/4 | 4 |
| i5-8310Y | 1.6 | 3.9 | 2/4 | 4 |
| i5-8210Y | 1.6 | 3.9 | 2/4 | 4 |
| Базовая частота, ГГц | Макс. частота одного ядра, ГГц | Ядер / потоков | Кеш, Мб | |
|---|---|---|---|---|
| i9-9980HK | 2.4 | 5.0 | 8/16 | 16 |
| i9-9880H | 2.3 | 4.8 | 8/16 | 16 |
| i7-9850H | 2.6 | 4.6 | 6/12 | 12 |
| i7-9750H | 2.6 | 4.5 | 6/12 | 12 |
| i5-9400H | 2.5 | 4.3 | 4/8 | 8 |
| i5-9300H | 2.4 | 4.1 | 4/8 | 8 |
Все процессоры имеют TDP 45 Вт, поддерживают память DDR4-2666. Флагман нового семейства — модель Intel Core i9-9980HK, единственная, имеющая разблокированный множитель и одна из двух, наряду с i9-9880H, обладающая функционалом Thermal Velocity Boost (TVB).
Вместе с шестью указанными выше процессорами были представлены модели Coffee Lake Refresh для настольных ПК — сразу 25 штук: Intel Core i9, i7, i5, Celeron и Pentium Gold. Больше всего новинок в среднем и низшем ценовом сегменте. Характеристики плавно убывают сверху вниз — все это нам также хорошо знакомо. Сведем в табличку по одной модели из каждой группы.
| Базовая частота, ГГц | Макс. частота одного ядра, ГГц | Ядер / потоков | Кеш, Мб | |
|---|---|---|---|---|
| i9-9900 | 3.1 | 5.0 | 8/16 | 16 |
| i7-9700 | 3.0 | 4.7 | 8/8 | 12 |
| i5-9600 | 3.1 | 4.6 | 6/6 | 9 |
| i3-9350K | 4.0 | 4.6 | 4/4 | 8 |
| Pentium G5620 | 4.0 | — | 2/4 | 4 |
| Celeron G4950 | 3.3 | — | 2/2 | 2 |
Новые процессоры органично расположились среди уже выпущенных в свет моделей и не отличаются от них по функционалу. Теперь семейства Amber Lake и Coffee Lake можно считать полностью сформированными. Занесем это в протокол и оставим для памяти.
Что же касается ближайших планов, то есть любопытная информация. Она неофициальна — такую мы в блоге принципиально не публикуем. Но обратить ваше внимание вполне имеем право. В статье портала NotebookCheck приводятся таблицы с характеристиками будущих мобильных процессоров Intel семейств Comet Lake-G и Comet Lake-U — они должны увидеть свет в конце года. Сразу бросаются в глаза странные индексы (типа Intel Core i7-1065G7) и необычно малые базовые частоты. Видели ли вы когда-нибудь Intel Core с частотой меньше 1 ГГц? Это все очень интересно — ждем официального повода для разговора.
Как работает автоматическое повышение частот у процессоров Intel и AMD
Содержание
Содержание
За производительность компьютера отвечают не только ядра и потоки. В современных чипах производители управляют частотой и вычислительной мощностью при помощи технологий Intel Turbo Boost и AMD Precision Boost. Но у каждой из них есть свои нюансы и особенности. Чтобы разобраться, как они работают, нужно понять, что такое частота, почему она тактовая, и как это влияет на мощность процессора.
Почему частота «тактовая»?
Если говорить просто, частота — это повторяющиеся действия. Частота указывает только быстроту объекта, но не его производительность. Например, двигатель внутреннего сгорания вращает маховик со скоростью 2000 оборотов в минуту. При этом он может выдавать разную полезную мощность.
С помощью тактов обозначают производительность — количество выполненной полезной работы за одно движение. Чтобы разобраться в значении тактов и частоты, можно обратиться к математике. Например, перед нами находятся два колеса, у одного из них радиус 10 дюймов, у другого — 20 дюймов, поэтому, несмотря на одинаковую частоту вращения, колеса будут иметь разную скорость. В этом случае обороты можно принять за такты, а километраж, который колесо проезжает за один оборот — тактовой частотой или производительностью. Отсюда следует, что просто частота — это не качественное, а количественное обозначение. А частота с указанием такта — это уже показатель производительности. Именно тактовая частота указывает на производительность процессоров.
Регулируемая частота
Процессоры — это микросхемы, которые включают миллиарды транзисторов. Высокая плотность компоновки позволяет уместить в одном квадратном сантиметре электрическую схему размером с футбольное поле. Такая конструктивная особенность ставит жесткие условия для работы электроники.
Так, для эффективной работы процессору приходится динамически управлять тактовой частотой. Это полезно для производительности или, наоборот, для снижения нагрева и потребления, поскольку система балансирует на идеальном соотношении мощности и эффективности.
Фирменные технологии, включая Intel Turbo Boost и AMD Precision Boost, лишь частично отвечают за работу алгоритмов управления частотой, их основная цель — повышение частоты сверх базового значения (разгон). Однако динамическая частота берет начало далеко за пределами процессорных технологий — отправной точкой в формировании частоты процессора является тактовый генератор.
Тактовый генератор
Это микросхема, которая синхронизирует работу компьютерных комплектующих. Другими словами, это точные часы, которые независимо и равномерно отбивают такт за тактом. Основываясь на времени между тактами, остальная электроника понимает, когда и как нужно работать.
В современных системах частота тактового генератора зафиксирована на отметке 100 МГц, хотя и может варьироваться в пределах нескольких процентов, чтобы избежать интерференции собственного излучения с высокочастотным излучением других компонентов.
Множитель
Процессор управляет частотой ядер с помощью множителя. Чтобы получить необходимую частоту ядер, система умножает постоянное значение частоты генератора на необходимое значение множителя. В таком случае динамическая частота касается только процессора, тогда как остальные компоненты подчиняются собственным правилам формирования частоты.
До появления новых процессоров, множитель оставался постоянной величиной, потому что его блокировали на заводе аппаратно. Пользователи довольствовались ручной регулировкой частоты через шину: чем выше частота тактового генератора, тем выше частота ядер. В прошлом комплектующие не требовали предельно стабильной частоты BCLK, а в современных платформах ей уделяют особое внимание.
Например, разгоняя систему через шину, мы не только поднимаем частоту процессора, но и увеличиваем частоту оперативной памяти, графического ядра и даже накопителей. К перепадам частоты чувствителен контроллер твердотельного накопителя: он может сыпать ошибками даже при колебаниях шины на 2-3 МГц от заводского значения. Чтобы избежать этого, производители сделали множитель динамическим.
Как работает автоматическая регулировка частоты
Высокая тактовая частота просто необходима для вычислительной мощности ядер. Однако, лишние мегагерцы не только повышают производительность чипа, но также влияют на энергопотребление, нагрев, стабильность и даже безопасность системы. С появлением мощных процессоров появилась необходимость управлять частотой так, чтобы компьютер работал сбалансированно. Есть нагрузка — есть частота, нет нагрузки — процессор отдыхает и не греет воздух в корпусе.
Сначала динамическая частота использовалась для экономии энергии, позже процессоры научились автоматически разгоняться. Производители процессоров догадались, насколько выгодно выпускать чипы, разогнанные с завода. Поэтому тонкое управление частотой и другими параметрами теперь берут на себя фирменные технологии, такие как Intel Turbo Boost и AMD Precision Boost.
Intel Turbo Boost
История фирменной технологии начинается с процессоров i7 серии 9xx. Это семейство Bloomfield, в модельном ряду которого появились чипы с поддержкой технологии Hyper Threading и, конечно, Intel Turbo Boost.
Первая версия позволяла разгонять процессор всего на 200-300 МГц выше базовой частоты. Это было физическим ограничением: кремний того времени тяжело переваривал разгон, и без существенного повышения температуры и напряжения было сложно взять рекордные цифры в полной нагрузке на все ядра.
Но вместе с развитием полупроводников и техпроцессов процессоры приобрели врожденную способность к хорошему разгону. Теперь поднять частоту на 1 ГГц от базовой не составляет труда даже автоматике, особенно после того, как в Intel доработали фирменную технологию и представили несколько дополнительных алгоритмов. Вторая версия Intel Turbo Boost появилась в процессорах еще в 2010 году и по сей день работает даже в самых совершенных и актуальных чипах семейства Rocket Lake.
Как это работает
С помощью технологии Turbo Boost 2.0 процессор управляет тактовой частотой так, чтобы ядра оставались производительными во всех нагрузках без перегрева и выхода за рамки заводского теплопакета. Правда, есть несколько нюансов. Рассмотрим работу Turbo Boost на процессорах Coffee Lake.
Например, TDP процессора составляет 95 ватт, но при этом система буста позволяет процессору в течение некоторого времени работать с большим энергопотреблением. Эти параметры настраиваются автоматически, а материнские платы на базе Z-чипсетов даже позволяют регулировать их вручную:
Настройки, выделенные красным блоком на скриншоте, относятся к технологии Turbo Boost. Это основные параметры, которые влияют на работу автоматического разгона и задают максимумы для разгона процессора. Параметр «Long Duration Package Power Limit» инженеры Intel называют PL1 — это заводской уровень энергопотребления (TDP), который является опорным для работы Turbo Boost. Для Core i7 9700K значение PL1 составляет 95 ватт.
Для работы буста производитель предусмотрел второе значение — Short Duration Package Power Limit или PL2. Этот параметр влияет на абсолютный предел энергопотребления процессора в нагрузке и бусте на все ядра. Стандартная формула для подсчета этого параметра следующая: PL2 = PL1*1.25
В таком случае «вторая скорость» восьмиядерного 9700K может достигать 120 ватт. По замыслу инженеров, именно столько энергии потребляет процессор в заводском разгоне, чтобы оставаться в безопасных значениях по напряжению и нагреву. Правда, чтобы защитить процессор, режим PL2 может работать только ограниченный промежуток времени, после чего откатывается к потреблению по правилам PL1. Это время обозначается как «Package Power Time Window» или «Tau».
Основываясь на этих лимитах, процессоры Intel регулируют частоту. Например, если теплопакет процессора остается в рамках PL1, то частота будет достигать максимума. Если же процессор нагружен так, что его энергопотребление превышает режим PL1 и достигает PL2, то повышенная частота продержится на высоких значениях только заявленное время Tau, а затем вернется на безопасные значения. Intel неохотно раскрывает подробные параметры, однако энтузиасты смогли раздобыть немного интересной информации о семействе Coffee Lake:
Частота процессора в режиме Turbo Boost подчиняется опорной частоте (тактовый генератор) и значению множителя, а также зависит от параметров энергопотребления процессора. Стоит сказать, что настоящие значения PL2 и Tau не всегда соответствуют тем, которые можно рассчитать или найти в открытых источниках. Например, тот же Core i7 9700K может с лихвой перевалить за 140 ватт и работать, если позволяют система охлаждения и подсистема питания.
А можно еще быстрее?
Новые процессоры Intel поддерживают не только Turbo Boost 2.0, но и несколько «надстроек». Это Turbo Boost Max 3.0, Intel Velocity Boost и Intel Adaptive Boost, которые не заменяют основной алгоритм повышения частоты, а расширяют его функционал.
Intel Turbo Boost Max 3.0 — дополнение к основному бусту. Технология сочетает аппаратные алгоритмы Turbo Boost 2.0 и программные, которые определяют самые быстрые ядра процессора и делегируют им однопоточные задачи. В результате частота удачных ядер может подниматься на 15% выше пределов по Turbo Boost. Кроме хорошего охлаждения и питания, для работы технологии необходим соответствующий процессор, а также Windows 10 последней версии.
Intel Velocity Boost — надстройка над заводским разгоном, а также над Turbo Boost 3.0. Алгоритм следит за температурой и позволяет работать всем ядрам процессора с более высокой частотой, если температура не превышает условного значения. Например, для процессоров Comet Lake это значение соответствует 70 °C. Таким образом, десятиядерный процессор может достигать 4.9 ГГц по всем ядрам, тогда как стандартный буст разгонит процессор всего до 4.8 ГГц.
Intel Adaptive Boost — новая технология, она еще не изучена вдоль и поперек, как остальные, но некоторые подробности уже известны. Первыми поддержку получили процессоры Core i9 11900K и Core i9 11900KF семейства Rocket Lake. Принцип работы нового алгоритма заключается в отслеживании температуры ядер и лимитов энергопотребления. Если все данные сходятся в допустимых пределах, то технология разгоняет ядра еще сильнее, чем обычный Turbo Boost и Velocity Boost, позволяя всем потокам одновременно достигать 5.1 ГГц, вместо 4.7 ГГц в стандартном бусте.
Поддержка технологий регулировки частоты зависит от модели процессора, а также его поколения. Например, Velocity Boost, как и новейший Adaptive Boost, поддерживается только топовыми Core i9, тогда как Turbo Boost 2.0 можно встретить даже в моделях Intel Core i3.
AMD Precision Boost
У красного лагеря свое понимание заводского разгона, которое несколько отличается от конкурентов. Например, AMD не привязывает частоту к целым значениям от шины и может регулировать ее вплоть до 25 МГц, тогда как буст Intel всегда кратен 100 МГц. Отсюда и название Precision Boost — «точный разгон». В то же время, принцип регулировки завязан на лимиты потребления, температуры и частоты почти так же, как и Core.
Двое из ларца
В жизни процессоров AMD было несколько технологий настройки частоты. Прошлые поколения использовали алгоритмы Turbo Core, а с появлением ядер Zen и процессоров Ryzen инженеры придумали технологию Precision Boost, которая позже превратилась в версию 2.0. Принцип работы обеих версий турбобуста идентичен. Разгон ядер подчиняется трем ограничениям: температура, мощность и частота. Если представить их в виде равнобедренного треугольника, как это делают инженеры AMD, то получится так:
Синий треугольник обозначает максимумы для каждого из трех пределов процессора. Сиреневый треугольник показывает, каким образом параметры влияют друг на друга при достижении одного из лимитов. Если проще, то, как только процессор упрется в энергопотребление, частота перестанет повышаться и зафиксируется в пределах 25 МГц от лимита частоты (отмечено черным цветом).
Если же процессор быстрее достигнет максимальной температуры, а не лимита потребления, то частота также остановится на определенном, но не максимальном значении. В то же время, если процессор эффективно охлаждается и не ограничен по питанию, то лимит частоты будет пройден, а максимальная тактовая частота процессора достигнет заводского предела — вершины синего треугольника.
Так работает Precision Boost обеих версий. Единственный минус первой версии PB — жесткое снижение частоты при загрузке более двух ядер. Обратимся к наглядному графику:
Сиреневым цветом обозначена работа Precision Boost первой версии, которая работает следующим образом: когда система нагружает одно или два ядра, алгоритм разгона поднимает частоту на максимум, заложенный в процессор с завода.
В случае, если система нагрузит больше двух потоков, буст резко снизит частоту. Получается, что в таком режиме процессор остается производительным только в однопоточных заданиях, а при одновременной нагрузке хотя бы трех ядер резко теряет вычислительную мощность.
Вторая версия алгоритма Precision Boost 2 меняет подход к управлению частотой в зависимости от нагрузки. Во-первых, новая технология позволяет процессорам работать с более высокими частотами. Во-вторых, при нагрузке на все ядра система не сбрасывает частоту резко, а делает это плавно, от ядра к ядру. На графике это обозначено оранжевой линией.
Впрочем, автоматическая регулировка частоты не ограничена физическими лимитами процессора. AMD заявляет, что алгоритмы Precision Boost 2 стали хитрее, поэтому максимальная частота ядер достигается не только в пределах температуры, напряжения и энергопотребления, но также зависит от задач. Например, в приложениях с невысокой нагрузкой на процессор, ядра будут работать на повышенных частотах, даже если это нагрузка сразу на все потоки. В то же время процессор будет немного снижать частоту в рендеринге и других трудоемких заданиях.
Заводской Boost лучше ручного разгона
Производителям удалось сделать то, к чему пользователи стремились в течение многих лет: современные процессоры работают намного эффективнее предшественников благодаря автоматической частоте. Если раньше энтузиасты настраивали частоту ядер через аппаратные модификации материнских плат и процессоров, то сегодня для настройки достаточно нажать кнопку «Включить» на системном блоке. Остальное за нас сделает автоматика.
Порой она работает эффективнее, чем ручная настройка. Когда мануальный разгон заставляет все ядра работать с одинаковой частотой, турбобуст позволяет разгонять отдельные ядра выше, чем это возможно в ручном режиме. Поэтому однопоточная производительность актуальных чипов показывает неплохие цифры, которых не всегда можно добиться настройками в BIOS.
Более того, заводские алгоритмы повышения частоты следят за состоянием процессора и подсистемы питания, они не позволят электронике работать на пределе стабильности и безопасности. Неопытный пользователь вряд ли обеспечит системе такой уровень качества, настраивая частоту и напряжение на ядрах самостоятельно.
Огромный плюс заводского буста — высокая тактовая частота даже на процессорах с заблокированным разгоном. Поэтому даже бюджетный шестиядерный процессор все еще эффективен в играх и там, где важен показатель IPC — однопоточной производительности.
