2.3 Висновки по розділу
Після другого покоління процесорів компанія Intel почала використовувати замість надійного припою термопасту, яка за своїми властивостями значно гірша. Після чотирьох – п`яти років цей термоінтерфейс втрачає здатність ефективно відводити тепло. Виникає потреба частіше міняти термопасту на кришці процесора, або зробити скальпування і замінити не робочу термопасту на рідкий метал. Цю процедуру можна зробити як за допомогою спеціальних пристроїв, так і за допомогою лещат, використовуючи при цьому деталь, яку можна зробити на 3D принтері. Обов`язково для знежирення потрібно використовувати ацетон або вайт-спірит, а для склейки герметик.
3 Програмне забезпечення
3.1 Аналіз роботи процесора після скальпування і розгону
Ефект від скальпування Core i7-8700K видно відразу. Навіть в номінальному режимі граничні температури тут же впали на 13 градусів. Тобто тепер, навіть при максимальному і найжорсткішому для процесора навантаженні нагрів ядер не перевищує 71 градус.
Ще більш вагоме поліпшення температурного режиму простежується при розгоні. Наприклад, частоти які спочатку були граничними і приводили до нагрівання Core i7-8700K до критичних температур, стали доступними і тепер виразно видно нерозкритий частотний потенціал.
При виборі частоти 4,8 ГГц з напругою 1,3 В, температури процесорних ядер не перевищують 78 градусів. Тобто тут скальпування дозволило виграти цілих 17 градусів. Але що ще важливіше, воно відкрило шлях до подальшого оверклокингу.
Потроху підвищуючи напругу далі, досягаємо роботи тестового Core i7-8700K на частоті 5,0 ГГц. До того ж йдеться про абсолютно стабільний розгон, в якому процесор здатний проходити будь-які випробування, включаючи і тестування в LinX 0.8.0 із задіянням AVX / AVX2-інструкцій.
Для забезпечення працездатності процесора на частоті 5,0 ГГц його напругу було підвищено до 1,4 В, але температури ядер, що фіксуються при роботі c AVX-алгоритмами, не перевищували 89 градусів. Іншими словами, частота 5,0 ГГц для скальпованого Core i7-8700K - цілком стабільний режим, який можна без будь-яких коливань залишати на постійно.
Рисунок 3.1 – Аналіз роботи процесора
Тут варто відзначити одну важливу деталь. В якості тестової платформи в експериментах з розгону було використано материнську плату ASUS Strix Z370-F Gaming. І незважаючи на те, що на ній реалізований фірмовий чотириканальний стабілізатор живлення Digi + на ШІМ-контролері ASP1400BT з подвоювачем фаз, на даний момент ця плата не може забезпечити стабільну напругу на процесорі навіть при включенні максимального, сьомого рівня Load-Line Calibration. Як можна судити з даних моніторингу, під навантаженням напруга просідає майже на 0,1 В - до 1,312 В. Але незважаючи на це, ніяких претензій до стабільності роботи Core i7-8700K на частоті 5,0 ГГц не виникло, і явно дефектна реалізація Load-Line Calibration на платі ASUS Strix Z370-F Gaming розгінний потенціал ніяк не обмежила. Проте на інших платах, де дана функція працює без проблем, частоту 5,0 ГГц можна було б отримати і при більш низькій напрузі VCC.
Рисунок 3.2 – Порівняння температури
Більш повну картину того, наскільки значний ефект дає скальпування Core i7-8700K при розгоні, можна оцінити по температурній карті, складеної для цього процесора після заміни термоінтерфейсу. Наведені на ній значення температур - це максимум, який був зафіксований під час проходження тестувань в LinX 0.8.0.
Представлена таблиця дає ясно зрозуміти, що заміна термопасти рідким металом, який має на порядок кращу теплопровідність, серйозно знижує робочі температури і буквально відсуває межу розгону. Тобто штатний термоінтерфейс Intel штучно стримує частотні можливості кристалів Coffee Lake в складі процесорів Core восьмого покоління, і насправді вони здатні на набагато більше.
Але, врахуємо і ще один момент - безпека довготривалої експлуатації розігнаного процесора. Вважається, що від тривалої роботи на підвищених частотах і напругах напівпровідниковий кристал може деградувати. І в цьому є частка істини: таке дійсно трапляється. Тому на спеціалізованих форумах для 14-нм процесорів рекомендовано зупинятися на максимальних значеннях напруг порядку 1,35-1,4 В - вони у оверклокерів - практиків вважаються порівняно безпечними.
Проте інженери з числа розробників материнських плат кажуть, що ця рекомендація - не дуже коректна. Справа в тім, що деградація напівпровідникової структури процесора відбувається не стільки від напруги, скільки від високих струмів, тому безпечний рівень напруги живлення залежить від початкового якості напівпровідникового кристала, і його потрібно визначати не у вигляді абсолютної величини, а за фактичне енергоспоживання кожного конкретного екземпляра CPU при його розгоні. Загальна рекомендація звучить так: підвищувати напругу VCC безпечно до тих пір, поки споживання процесора під навантаженням перевищує початковий рівень енергоспоживання, що спостерігається при номінальній частоті і штатному VID, не більше ніж удвічі.
Рисунок 3.3 – Порівняння енергоспоживання
Разом з температурою проаналізувано і те, як росте споживання розігнаного Core i7-8700K. Для цього було виконано вимір струму, що проходить через роз'єм EPS 12V на материнській платі, від якого живиться процесорний VRM, при розгоні CPU до різних частот з різною напругою. Результати представлені в таблиці. Подумати тільки, розгін призводить до того, що споживання 95-ватного (формально) процесора Core i7-8700K може бути більшим за 250 Вт. Але варто мати на увазі, що реальне споживання старшого Coffee Lake при максимальному навантаженні в номінальному режимі складає далеко не 95 Вт. У реальності при роботі з AVX / AVX2 - інструкціями цей процесор витрачає значно більше електроенергії - на рівні 135-140 Вт. Тому 250 Вт при розгоні - цілком допустимий режим, який не повинен викликати побоювання з приводу швидкої деградації напівпровідникового кристала.
До цього моменту було сказано про оверклокінг, маючи на увазі повну стабільність процесора в програмах, які активно працюють з AVX / AVX2-інструкціями. Серед ігрових і офісних додатків таких зустрічається дуже небагато, але сучасні творчі програми, в першу чергу пов'язані з обробкою зображень або відео, векторні інструкції задіють досить активно. Однак користуються такими програмами далеко не всі, тому в додаток до проробленого тестування ми вирішили подивитися, наскільки розженеться скальпований Core i7-8700K, якщо його стабільність перевіряти не в LinX 0.8.0, а більш поверхнево - в Prime95 29.3 з вимкненою підтримкою AVX / AVX2 .
Рисунок 3.4 – Робота на 5.2 ГГц
Ослаблені вимоги до стабільності, природно, дозволили отримати більш високу частоту. При виставленій в BIOS материнської плати напрузі 1,45 В процесор зміг проходити годинне тестування в Prime95 на частоті 5,2 ГГц.
Температура ядер не перевищувала 90 градусів, споживання процесора, за даними системного моніторингу, залишалося в межах 170 - 175 Вт.
Цей результат дозволяє застосувати для скальпованого процесора Core i7-8700K комбінований розгін зі зниженням частоти при активації AVX / AVX2-інструкцій. Відповідна опція підтримується в BIOS материнських плат на базі набору логіки Intel Z370, тому «плаваючий» розгін до 5,0-5,2 ГГц - цілком допустимий робочий режим для скальпованого Core i7-8700K.
А це означає, що без будь-яких додаткових фінансових витрат було зроблено аналог процесорів Core i7-8700K Ultra Edition, які поширює німецький ентузіаст Der8auer через магазин caseking.de.
Зокрема, для Core i7-8700K Ultra Edition обіцяється стабільна працездатність на частоті 5,2 ГГц в додатках без підтримки AVX, і це рівно те ж саме, що вийшло після скальпування наявного зразка Core i7-8700K. Звичайно, потрібно розуміти, що успіх розгону того чи іншого примірника CPU часто залежить від везіння. Але дуже схоже, що Coffee Lake, якщо йому забезпечити належний тепловідвід, дійсно може запропонувати на 100-200 МГц кращий розгін в порівнянні з Kaby Lake, незважаючи на збільшину в півтора рази кількість обчислювальних ядер. І це означає, що на підкорення символічної 5 ГГц вершини може розраховувати практично будь-який оверклокер, здатний змиритися з втратою гарантії на процесор і готовий зважитися на скальпування процесора і вживлення в нього ефективного термоінтерфейсу на основі рідкого металу.