Заявка на мировое господство. Процессор AMD Ryzen Threadripper 3960X, плата ASUS ROG Zenith II Extreme и кастомное водяное охлаждение EKWB против прошлых и доступных решений

Максимально-безопасное напряжение

Максимальное безопасное напряжение — вечная загадка для пользователей, поскольку ни один из двух производителей не публикует эту информацию для общественного обозрения. Кто-то просто указывает смешные 95 Вт для процессора, работающего на частоте 5 ГГц, или забывает установить ограничение пакетной мощности. В документах, которые находятся не под NDA, обычно указывается неопределенный предел, который в большинстве случаев относится к точке, в которой катастрофические сбои становятся более распространенными. Напряжения, которые безопасно использовать 24/7, не причиняя никакого вреда процессору, остаются за ширмой.

Такой предел довольно сложно определить, поскольку он будет варьироваться между различными образцами ЦП (кремниевая дисперсия, SIDD), ядрами в CCX и рабочими сценариями (пиковый ток для определенного количества ядер, температура и так далее).

Чтобы получить наиболее точный ответ на вопрос о пределе, мне пришлось самому замерять его у процессоров, основанных на архитектуре Zen+ и Zen 2. Результаты говорят о том, что полноценная надежность для AMD Ryzen Threadripper 2990WX и 12-нм техпроцесса находится на уровне 1,33 В с максимальным током и 1,425 В с минимальным током в нагрузках на одно ядро. Для процессоров с архитектурой Zen 2 результаты выглядели следующим образом: для нагрузки на все ядра с максимальным током 1,325 В, а для одного ядра — 1,419 В.

Что касается более высоких напряжений, то FIT допускает вариант 1,380/1,487 В, но это возможно приводит к сокращению срока службы процессора или деградации.

Также хочу обратить ваше внимание на то, что приведенные здесь цифры относятся к фактическому эффективному напряжению, а не к напряжению, запрашиваемому ЦП (VID). Процессор знает только о фактическом эффективном напряжении, поэтому такие вещи, как LLC, соответственно изменят запрос напряжения процессора от контроллера VRM. Наиболее точный метод измерения эффективного напряжения на платформе AM4 — это мониторинг напряжения «CPU SVI2 TFN», которое доступно всем в HWInfo. Данное значение является наиболее точным из всех доступных для конечных пользователей, но, безусловно, будет иметь отличия от аппаратного мониторинга. В качестве примечания, хочу отметить один момент — никогда не следует слепо доверять показаниям тока и мощности, которые мониторятся, поскольку каждая модель материнской платы нуждается в отдельной калибровке.

Энергоэффективность

Оценка энергоэффективности всегда была важной характеристикой для любого кремниевого продукта. Методика тестирования довольно простая и заключалась в следующем: замер минимального напряжения и потребления для каждой частоты в тестовом пакете Linx 0.7.0. Гранулярность шага 50 МГц в диапазоне 3500–4200 МГц. Нагрузку в данном тесте создавал всем известный LinX 0.7.0. Частота оперативной памяти при этом была зафиксирована на частотах 3200 и 3733 МГц для AMD Ryzen Threadripper 2990WX и для AMD Ryzen Threadripper 3960Х соответственно.

AMD Ryzen Threadripper 3960X и 3970Х

Как и в случае с Colfax, запас для разгона высокопроизводительных Castle Peak чрезвычайно мал. Критические точки для Colfax присутствуют на частотах 3650 и 3900 МГц, для Castle Peak на 4050 МГц.

Под критическими точками я подразумеваю переломные моменты, при которых идет значительный рост потребности в напряжении.

Максимально энергоэффективной частотой для Zen+ является диапазон 3600–3800 МГц в зависимости от экземпляра. Для Zen 2 это 3700–4050 МГц. Разумные переделы масштабируемости присутствуют до 4050 МГц в случае Zen+ и до 4150 МГц в случае Zen 2.

Для AMD Ryzen Threadripper 2990WХ результат в Linx составляет 437 GFlops, а для AMD Ryzen Threadripper 3690Х все 1160 GFlops. Удивительно, но на 3500 МГц результаты в Linx 0.7.0 не изменились для обоих испытуемых. Это может говорить о присутствии заводского AVX offset, на который повлиять пользователь не может.

AMD Ryzen Threadripper 3960X и 3970Х

Глядя на эти результаты, можно сказать, что мы имеет прекрасное энергоэффективное решение, которое в значительной мере обходит собрата прошлого поколения.

Зависимость эффективной частоты процессора от температурных показателей CCD так же имела место быть.

AMD Ryzen Threadripper 3960X и 3970Х

На графике можно заметить существенную частотную разницу из-за температуры. Это еще одна причина почему пользователь, который приобрел HEDT, основанный на микроархитектуре Zen 2, должен позаботиться об качественном охлаждении.

iOC (intellectual overclocking)

Что касается разгона в виде фиксированной частоты множителем, то я вам посоветую забыть о нем в принципе, поскольку разгон в большинстве случаев приведет к снижению производительности в однопоточном режиме и значительно ухудшит энергоэффективность процессора поскольку каждый CCX и каждое ядро имеет разные характеристики SIDD. И что же делать? Разгон через CCX. Это новая технология, которая стала доступна с появлениеv архитектуры Zen 2 и позволяет задать индивидуально частоту для каждого CCX.

Для начала я хотел бы вам предложить создать индивидуальную карту качества CCX, протестировав каждый CCX на определенной частоте при этом подбирая минимальное стабильное напряжение для успешного прохождения LinX или Prime95. Для настройки всех параметров мы можем использовать Ryzen Master в режиме Creator mode или BIOS.

AMD Ryzen Threadripper 3960X и 3970Х

Чтоб облегчить слепой поиск лучших CCX, мы будем использовать таблицу ACPI Windows, в которой под названием Maximum Performance Percentage отображены аппаратные метки качества ядер, которые TSMC сделала на заводе, в HWINFO и Ryzen Master. В качестве отправной точки я выбрал напряжение, равное 1,35 В и 4400 МГц. Потратив несколько десятков часов на исследование SIDD, были определены следующие результаты:

AMD Ryzen Threadripper 3960X и 3970Х

Лучшим CCX оказался под номером 6, а худшими — 7. Не остался без внимания факт наличия к каждом CCX ядер с низким SIDD и парой ядер с высоким SIDD. Яркий пример это CCX номер 7, в котором было и ядро, способное функционировать стабильно на частоте 4400 МГц при 1,225 В, а было и ядро, которому требовалось аж 1,3125 В. Поэтому во время разгона по CCX пришлось использовать большее напряжение, которые было одновременно минимальным для ядра с низким SIDD и серьезно завышенным для ядра с высоким SIDD. Подобные результаты говорят о том, что AMD не использует для HEDT отборные кристаллы, по крайней мере в моем случае было три самых обыкновенных Ryzen 5 3600 и один уровня Ryzen 7 3800X, который существует лишь для того, чтобы получить добротную частоту в малопоточных приложениях.

Как можно заметить заводские метки ядер (по мнению Ryzen Master) очень далеки до результатов, полученных в системном журнале Windows, но при этом нагрузка в однопоточном режиме действительно грузила лучшие ядра одного CCX, что является отличной новостью для любителей заскочить между перерывами работы в олдскульную игрушку. Так же мне стало интересно, что будет происходить, если будем использовать, например, пять лучших ядер. Результат меня не удивил. Использовались лучшие ядра по версии журнала Windows, при этом одно из ядер было «худшим». Никаких перебрасываний задачи по ядрам не было. Еще одним спорным моментом оказался отсутствующий сон (режим CC6) для некоторых ядер во время бездействия системы. Как-никак, но 25–75 МГц из-за подобного феномена недополучат и однопоток и пять потоков в том числе.

AMD Ryzen Threadripper 3960X и 3970Х

Разница в 3 месяца после дебюта первых носителей архитектуры Zen 2 не сказалась положительно на качестве кремневой продукции. Разброс между условно худшим и условно лучшим ядром до сих пор достигает 10,8%, что является достаточно большой величиной для 7-нм техпроцесса первой итерации.

После составления карты меток ядер я приступил к разгону каждого CCX индивидуально, в качестве безопасного напряжения были выбраны те же 1,35 В. В результате были получены следующие частоты: 4350/4350/4350/4350/4475/4475/4325/4350 МГц. Итоговое энергопотребление процессора составило 337 Вт при этом результат, к примеру в CineBench R20 увеличился с 13987 до 15035 очков. Для данного образца это является адекватным максимум при адекватном соотношении арифметическая производительность/TDP, но можно пойти и дальше. Благодаря качественному кастомному охлаждению можно выжать еще по 75–100 МГц с каждого ядра, при этом TDP возрастет до монструозных 550–600Вт. Стоят ли пару процентов арифметической производительности двойного TDP — решать вам.

Наша работа возникла из-за любви к железу!