Нюансы разгона памяти DDR3 на платформе Nehalem на примере модулей G.Skill и материнской платы DFI X58-T3H6

После выхода платформы Nehalem требования к памяти DDR3 немного возросли и для безопасного функционирования новых процессоров напряжение питания на модулях не должно превышать 1,65 В при максимально возможных 1,87 В, тогда как лучшие оверклокерские планки работали при 1,9 В и выше. Да и напряжения питания отдельных блоков CPU также имеют определенные ограничения, что затрудняет разгон для достижения очень высоких частот как самого процессора, так и памяти. Естественно, производители памяти вскоре представили трехканальные комплекты высокочастотных модулей, рассчитанных на рабочее напряжение 1,65 В, вот только заставить их функционировать на частоте свыше 1800 МГц оказалось не так легко.


Как это работает?

Проблема разгона планок после 1800 МГц заключается в том, что контроллер памяти, перенесенный в процессор Core i7, а также кэш-память третьего уровня (вся эта часть процессора называется Uncore) работают на частоте в два раза превышающей эффективную частоту модулей. И если со стандартным режимом никаких проблем не наблюдается — при частоте планок вплоть до 1600 МГц частота контроллера памяти и L3-кэша составит лишь 3,2 ГГц, то с памятью DDR3-1866/2000 этот показатель достигнет 3,7-4 ГГц, что уже сказывается на стабильности работы CPU. В таком случае необходимо поднимать напряжение на контроллере памяти (в BIOS Setup это пункты Uncore Voltage, QPI/VTT Voltage, CPU VTT Voltage, QPI/DRAM Core Voltage, FSB VTT Voltage и пр.) со стандартных 1,15 В до 1,4~1,6 В (официально безопасные 1,35 В; не путать с напряжением входных/выходных усилителей контроллера памяти процессора — Vddq, которое равно напряжению на модулях), в зависимости от экземпляра процессора. Кстати, производители оверклокерской памяти как раз об этом и заявляют — для модулей DDR3-1866 и выше устанавливать напряжение Uncore именно на таких значениях.

Вот только после поднятия напряжения на контроллере памяти до 1,4 В начинает расти температура процессора, работающего даже в номинальном режиме, и если вы не являетесь счастливым обладателем кондиционера, а в помещении жарким летним днем около 30 °C, то воздушная система охлаждения перестает справляться даже с разгоном планок до уровня 1800 МГц (3,6 ГГц на контроллере). С эффективным кулером и чуть меньшей температурой вполне вероятно без проблем заставить работать память на частоте 1900 МГц при напряжении на Uncore около 1,48-1,5 В. А вот для более высоких частот потребуется напряжение уровня 1,5-1,6 В, что выливается в требование использовать для процессора водяное охлаждение, или даже каскадную установку и жидкий азот. Конечно, может быть так, что экземпляр Core i7 без проблем будет функционировать при частоте кэша третьего уровня 4 ГГц (DDR3-2000) и напряжении 1,4 В, а может что и вовсе откажется работать с 1800-мегагерцовой памятью при таком значении.

Но и это еще не все. Как известно, частоты памяти, процессора микроархитектуры Nehalem и различных блоков в нем формируются за счет перемножения определенного коэффициента  (на блок-схеме множители xM1, xM2, xM3 и xM4) на опорную частоту (Bclk), равную в номинале 133 МГц.

Формирование частот на платформе LGA1366

Так, например, рабочая частота 3,2 ГГц процессора Core i7-965 получается при использовании коэффициента умножения x24, памяти DDR3-1333 — x10 (на самом деле используется x5, но он интерпретируется в эффективный), а частота встроенной части северного моста в процессор уже будет формироваться за счет коэффициента x20, что даст в итоге 2,66 ГГц на Uncore. При использовании иной модели процессора или памяти коэффициенты, естественно, будут совершенно другие:

Модель Частота CPU, ГГц Множитель CPU* Множитель Uncore Множитель памяти** Множитель QPI
Core i7-975 EE 3,33 x12-x25-x63 x16-x34 x6, x8, x10, (x12, x14, x16) x18, x20, x24
Core i7-965 EE 3,2 x12-x24-x63 x16-x34 x6, x8, x10, (x12, x14, x16) x18, x20, x24
Core i7-950 3,06 x12-x23 x16-x34 x6, x8, (x10, x12, x14, x16) x18
Core i7-940 2,93 x12-x22 x16-x34 x6, x8, (x10, x12, x14, x16) x18
Core i7-920 2,66 x12-x20 x16-x34 x6, x8, (x10, x12, x14, x16) x18
* — для экстремальных версий процессоров указан также максимальный множитель
** — в скобках указаны не официально поддерживаемые множители; все множители эффективные, т.е. реальные в два раза меньше


Также при разгоне за счет поднятия опорной частоты необходимо (в зависимости от того, что разгоняется) снижать определенные множители на памяти или процессоре. А теперь самое интересное — при поиске максимальной стабильной частоты работы модулей при тех или иных таймингах придется иногда подбирать комбинацию множителей процессора и памяти с частотой Bclk. Т.е. планки памяти запросто могут функционировать при 200-мегагерцовой опорной частоте с меньшим коэффициентом умножения, тогда как при Bclk 166 МГц, но с большим множителем, откажутся даже запускаться, хотя результирующая частота в обоих случаях будет одинаковой.

Теперь что касается напряжения питания памяти, различных блоков процессора и остальных компонентов системы. Разгоняя комплекты памяти DDR3-2000 и DDR3-1866 (вернее, пытаясь их заставить работать на своей номинальной частоте) на нашей тестовой материнской плате DFI X58-T3H6 с процессором Intel Core i7-965 поднимать напряжения на всех компонентах, кроме модулей, процессора (использовались большие множители, и его частота находилась на уровне 3,5-4 ГГц) и Uncore, не было необходимости. Так как память изначально была высокочастотная и рассчитанная на 1,65 В, напряжение питания также не менялось. При необходимости его можно повышать до уровня 1,87 В, а то и выше, — главное, чтобы дельта между этим значением и напряжением на контроллере равнялась около 0,5 В, иначе процессор может выйти из строя. Напряжение питания блока Uncore, как уже отмечалось, может быть безопасно поднято до 1,35 В. После этого значения необходимо усиленное охлаждения процессора — с эффективным воздушным кулером максимальное напряжение может достигать 1,5 В, далее, если, конечно, позволит материнская плата, уже требуется СВО, «фреонка» или жидкий азот для кратковременных бенчинг-сессий.

Естественно, становится интересно, зачем использовать высокочастотную память, если даже для того, чтобы заставить ее работать в номинале требуется поднятие напряжений и эффективное охлаждение CPU? Дело в том, что для обычного пользователя подобные комплекты ни к чему, ему достаточно памяти DDR3-1600, а вот при экстремальном оверклокинге такая память не будет влиять на потенциал процессора. Также можно использовать ее при более низкой частоте с меньшими таймингами.

Для тестирования использовалось два комплекта памяти G.SKILL с рабочей частотой 1866 и 2000 МГц и объемом 6 ГБ каждый. В качестве платформы была взята плата DFI X58-T3H6, которая хоть и относится к mATX-решениям, но обладает всеми необходимыми настройками для разгона, ничем не отличающимися от таковых в BIOS Setup полноценных продуктов на базе чипсета Intel X58 Express.


G.SKILL F3-15000CL9T-6GBTD и F3-16000CL9T-6GBTD

Оба рассматриваемых комплекта поставляются в крупном блистере с этикеткой-вкладышем, на которой ничего особого не отмечено, кроме иллюстрации, показывающей эффективность работы системы охлаждения памяти.

G.SKILL F3-15000CL9T-6GBTD и F3-16000CL9T-6GBTD

Правда, такой этикеткой может похвастаться лишь набор с 1866-мегагерцовыми планками.

G.SKILL F3-15000CL9T-6GBTD

Модули F3-16000CL9T-6GBTD и F3-15000CL9T-6GBTD относятся к новой серии Trident и отличаются от рассмотренных ранее комплектов памяти этого производителя обновленными алюминиевыми радиаторами черного цвета. Аналогично планкам Пи-серии высота системы охлаждения Trident накладывает некоторые ограничения по использованию процессорных кулеров. Например, на плате Intel DX58SO кулер башенного типа (Noctua NH-U12P) придется расположить поперек платы.

G.SKILL F3-15000CL9T-6GBTD и F3-16000CL9T-6GBTD

По конструкции радиатор напоминает СО памяти серии Blade от OCZ: одна половинка имеет сложный профиль (в данном случае, даже с ребрами), увеличивающий площадь рассеивания тепла, а вторая представляет собой обычную пластину, прикрученную к основной. Дополнительно хитспридеры приклеены к чипам памяти с помощью «термолипучки». Из-за скоса на краю ребер устанавливать планки в материнскую плату не очень удобно — с ребрами одной высоты было бы куда проще.

G.SKILL F3-15000CL9T-6GBTD и F3-16000CL9T-6GBTD

Комплект G.SKILL F3-15000CL9T-6GBTD рассчитан на частоту 1866 МГц при таймингах 9-9-9-24 и напряжении 1,65 В — немного высоковаты задержки, хотя tRAS ниже, чем у некоторых конкурирующих продуктов.

G.SKILL F3-15000CL9T-6GBTD

Для набора F3-16000CL9T-6GBTD характерны такие же значения таймингов и напряжения питания памяти, но рабочая частота уже составляет 2000 МГц. Как отмечалось в начале статьи объем каждого трехканального набора равен 6 ГБ.

G.SKILL F3-16000CL9T-6GBTD

В SPD модулей из первого комплекта приписаны частоты 1333 (тайминги 9-9-9-24), 1184 (8-8-8-22), 1036 (7-7-7-19) и 888 (6-6-6-16) МГц, при этом в двух одинаковых профилях XMP с разным названием прописаны лишь номинальные частоты и напряжение.

G.SKILL F3-15000CL9T-6GBTD

Но это по версии Lavalys Everest. В CPU-Z помимо частот и напряжения для двух профилей XMP уже указаны задержки, и даже еще одна частота в SPD — 1482 МГц с таймингами 10-11-11-27.

G.SKILL F3-15000CL9T-6GBTD


Данные в SPD набора F3-16000CL9T-6GBTD соответствуют 1866-мегагерцовым модулям, но профиль XMP всего лишь один, в котором уже прописаны как основные, так и второстепенные тайминги.

G.SKILL F3-16000CL9T-6GBTD

Если судить по утилите MemSet, то расхождений по основным характеристикам памяти с программой Everest никаких нет.

G.SKILL F3-16000CL9T-6GBTD

DFI X58-T3H6

Скажем несколько слов материнской плате, на которой выяснялись нюансы разгона памяти DDR3 на платформе Nehalem. Плата относится к серии LanParty JR (аббревиатура от слова «junior», т.е. младший) и поставляется в небольшой коробке с изображением тинэйджера, катающегося на доске — как раз под стать названию.

DFI X58-T3H6

Комплект поставки следующий:
  • инструкция к материнской плате;
  • инструкция по ABS;
  • диск с драйверами и ПО;
  • два кабеля SATA;
  • один аэродинамический кабель IDE;
  • один аэродинамический кабель FDD;
  • переходник питания для SATA-устройств;
  • задняя планка I/O;
  • мостики SLI и CrossFire;
  • набор разъемов Smart Connectors.

DFI X58-T3H6

Материнская плата DFI X58-T3H6 с фирменной расцветкой выполнена в форм-факторе mATX и, несмотря на свой размер, позволяет собирать на ее базе небольшие, но мощные игровые системы за счет двух графических разъемов PCI Express x16. Плата поддерживает как режим CrossFireX, так и SLI.

DFI X58-T3H6

Из особенностей отметим наличие шести слотов памяти, горизонтально расположенные разъемы SATA, установленный динамик, индикатор POST-кодов и кнопки Power и Reset. Дополнительно к двум разъемам PCI-E x16 на плате нашлось место еще одному PCI-E x4 и обычному PCI.

DFI X58-T3H6

Подсистема питания процессора выполнена по 6-канальной схеме с использованием твердотельных конденсаторов, как и во всех цепях питания платы. Охлаждение северного моста осуществляется за счет алюминиевого радиатора с ребрами сложной формы, который посредством тепловой трубки передает тепло (или принимает) радиатору на силовых транзисторах, набранному уже из тонких алюминиевых пластин.

DFI X58-T3H6

На задней панели DFI X58-T3H6 можно обнаружить два порта PS/2, оптический и коаксиальный S/PDIF, шесть портов USB, один RJ45 и шесть аудиоразъемов. Есть также джампер, позволяющий произвести сброс настроек BIOS, что полезно будет при неудачном разгоне.

DFI X58-T3H6

BIOS платы имеет достаточное количество изменяемых параметров, чтобы произвести тонкую настройку системы, и даже разогнать процессор. В последнем случае эта малютка не особо отличается от полноразмерных сородичей.

DFI X58-T3H6

Настройки для оверклокинга сосредоточены в разделе Genie BIOS Setting, причем, даже параметры, отвечающие за те или иные технологии, которые поддерживает процессор, сгруппированы в один из подразделов, что очень удобно. Обычно некоторые производители разбрасывают их по всем разделам BIOS Setup, а ту все в одном месте.

DFI X58-T3H6

DFI X58-T3H6

В недостатке настроек также не упрекнешь — есть все, что необходимо для разгона, начиная от изменения коэффициентов умножения процессора, памяти и Uncore с шиной QPI, и заканчивая широким списком различных напряжений. Хотя, по правде говоря, при выяснении разгонного потенциала большую лепту внесут напряжения на процессоре, памяти и контроллере, чем все остальные вместе взятые.

Не менее интересный у платы мониторинг, который показывает важнейшие напряжения (девять значений), температуру (четыре значения) и скорость вращения пяти вентиляторов. Кстати, показания напряжений питания процессора, памяти, северного моста и блока Uncore дублируются в подразделе, отвечающем за настройку этих самых напряжений.

DFI X58-T3H6

И последнее веяние моды — сохранение профилей для разгона, или каких других настроек системы.

DFI X58-T3H6

Изначально уже сохранено три профиля для процессоров Core i7-920, i7-940 и i7-965, которые позволяют разогнать каждый из CPU на 14,5%.

Естественно, нельзя было не проверить разгонный потенциал платы, что и было сделано. Максимальной частотой тактового генератора, при которой DFI X58-T3H6 сохраняла полную стабильность, оказались 220 МГц — вполне достойный результат для mATX-решения. И если с разгоном никаких нареканий не было, то с памятью во время тестирования проявились некоторые интересные моменты: при выставлении неподходящих параметров памяти плата отказывалась стартовать, а при смене модулей необходимо было сбрасывать настройки BIOS Setup. Кстати, сбросить настройки можно нажав одновременно кнопки Power и Reset при выключенной системе, но в очень тяжелых случаях придется все же воспользоваться джампером Clear CMOS.

Методика тестирования

Память разгонялась на следующей конфигурации:
  • Процессор: Intel Core i7-965 (3,2 ГГц, C0);
  • Материнская плата: DFI X58-T3H6 (Intel X58);
  • Видеокарта: ASUS EN8800GS TOP (GeForce 8800 GS 384MB);
  • Кулер: Noctua NH-U12P;
  • Жёсткий диск: Samsung SP2504C (250 ГБ, SATA2);
  • Блок питания: Seasonic SS-600HM (600 Вт).

Тестирование проводилось в среде Windows Vista Home Premium x64 SP2, для проверки на стабильность системы использовались четыре запущенные копии программы LinX с использованием объема памяти 1024 МБ.

Соотношение частоты тактового генератора, множителя на памяти и процессоре в BIOS Setup материнской платы подбирались в индивидуальном порядке, но чаще множитель CPU был х23 или х21, а частота Bclk была в пределах 133-165 МГц. Пропускная способность шины QPI составляла 4800 МТ/с. Напряжение на контроллере памяти выставлялось на уровне 1,48 В, так как при более высоком процессор перегревался и система выдавала ошибку во время тестирования. И это притом, что родные вентиляторы кулера Noctua NH-U12P пришлось заменить на более скоростные модели. Напряжение на памяти равнялось 1,65 В. Остальные настройки BIOS не влияли на уровень разгона и выставлялись в значение Auto.

Разгонный потенциал выяснялся для трех наборов таймингов, актуальных на данный момент для памяти DDR3: 7-7-7-21, 8-8-8-24 и 9-9-9-27 с Command Rate 1T. Второстепенные задержки оставались в значении Auto.


Результаты разгона

Разгон G.SKILL F3-15000CL9T-6GBTD

Начнем комментировать результаты разгона трехканального комплекта G.SKILL F3-15000CL9T-6GBTD с высоких задержек. При таймингах 9-9-9-27, как, впрочем, и при tRAS, равном 24, память на своей номинальной частоте работать отказалась. В данном случае удалось добиться функционирования лишь на 1824 МГц. Повышение напряжения на контроллере приводило к зависанию системы. Снизив задержки до уровня 8-8-8-24, пороговая частота не сильно изменилась и равнялась 1800 МГц. А вот с таймингами 7-7-7-21 планка значительно упала — до 1656 МГц.

Разгон G.SKILL F3-16000CL9T-6GBTD

Набор G.SKILL F3-16000CL9T-6GBTD при таймингах 9-9-9-27(24) без проблем удалось запустить на частоте 1920 МГц, что меньше номинальных для этой памяти 2000 МГц. Установка более агрессивных задержек незначительно снизило частоту — система стабильно проходила тесты при 1896 МГц. Тайминги 7-7-7-21 опять значительно повлияли на результат, и итоговая частота составила 1644 МГц, что даже ниже, чем у менее дорогого комплекта памяти.


Результаты тестирования

Дополнительно было проведено небольшое исследование влияния частоты памяти в трехканальном режиме на результаты тестирования при различных таймингах. Для этого использовалось три режима работы памяти: 1940 МГц с задержками 9-9-9-27, 1858 МГц с 8-8-8-24 и 1651 МГц с 7-7-7-21. Частота тактового генератора и коэффициенты умножения CPU и памяти подбирались таким образом, чтобы во всех случаях процессор работал на частоте около 3,72 ГГц, а память не выходила за пределы выбранных режимов (в данном случае частота памяти даже выше значений, полученных при разгоне, что никак не влияло на стабильности работы системы в тестовых приложениях). В качестве видеокарты использовался адаптер Inno3D iChill GTX275 Accelero XXX.

Результаты тестирования занесены в следующую таблицу:

  1940 МГц, 9-9-9-27, CPU 3720 МГц 1858 МГц, 8-8-8-24, CPU 3717 МГц 1651 МГц, 7-7-7-21, CPU 3714 МГц
Everest/Read, MB/s 21101 20097 17987
Everest/Write, MB/s 16311 16047 14583
Everest/Copy, MB/s 22649 22620 21654
Everest/Latency, ns 28,5 28,0 28,7
WinRAR 3.8, KB/s 2943 2939 2874
SuperPI, sec 11.014 11.029 11.091
3DMark Vantage, score P12363 P12333 P12337
3DMark Vantage/GPU, score 11307 11263 11295
3DMark Vantage/CPU, score 17173 17248 17057
Crysis/1280x1024/High, average fps (min fps) 65,42 (37,89) 65,93 (36,76) 65,48 (36,7)
Crysis/1680x1050/High, average fps (min fps) 52,2 (37,68) 52,59 (36,84) 52,64 (36,85)
S.T.A.L.K.E.R.: CS/1280х1024/Ultra/Day, average fps (min fps) 58 (31) 58 (31) 59 (31)
S.T.A.L.K.E.R.: CS/1680х1050/Ultra/Day, average fps (min fps) 47 (28) 47 (28) 47 (27)

Как и следовало ожидать, сколь серьезная разница между режимами работы памяти будет наблюдаться только в тех приложениях, которые в большей степени чувствительны к пропускной способности памяти. Для нашего тестирования этими приложениями являются Everest c тестами памяти и в какой-то мере WinRAR с SuperPI. В остальных случаях за счет трехканальной организации контроллера памяти ПСП даже избыточна при частоте 1650 МГц, и во всех игровых тестах результат между режимами практически ничем не отличается, особенно в S.T.A.L.K.E.R.: Clear Sky.


Выводы

С выходом процессоров Core i7 с интегрированным трехканальным контроллером памяти необходимость в высокочастотных модулях отпала и на данный момент 1600-мегагерцовых планок более чем достаточно. Использование памяти DDR3-1866/2000 оправдано при условии экстремального разгона, ибо, как показало наше тестирование, даже запустить модули на номинальной частоте становится проблематично. Из-за архитектурных особенностей процессоров на ядре Bloomfield ограничивающим фактором становится частота встроенной в процессор части северного моста, называемой Uncore, которая в два раза должна превышать частоту памяти. Если использовать планки DDR3-2000, то результирующая частота Uncore составит 4 ГГц — в таком случае требуется сильно поднимать напряжение на контроллере памяти, что влечет за собой значительный нагрев процессора, и без соответствующего охлаждения добиться стабильной работы не выйдет. Но даже если порог высокочастотных модулей составит всего 1800-1900 МГц можно использовать память на такой частоте при более низких таймингах, что повысит быстродействие системы.

Относительно рассмотренных в данном материале комплектов памяти G.SKILL F3-15000CL9T-6GBTD и F3-16000CL9T-6GBTD можно сказать, что их потенциал при высоких задержках раскрыть не получилось, так как система охлаждения процессора не позволяла значительно повысить напряжение на контроллере. Зато при таймингах 8-8-8-24 и 7-7-7-21 они продемонстрировали вполне неплохие результаты. Из особенностей модулей отметим радиаторы оригинальной формы.

Ну а материнская плата DFI X58-T3H6, хоть и выполнена в форм-факторе mATX, отличается значительным количеством всевозможных настроек для разгона, отличным мониторингом и позволяет устанавливать две видеокарты в режиме SLI или CrossFire. И если ранее подобные платы предназначались в основном для офисных систем или компьютеров начального уровня, то с выходом чипсета Intel X58 Express интерес производителей к этой категории продуктов усилился. И теперь, возможно, модельный ряд компаний не ограничится hi-end-решениями, и мы сможем увидеть более доступные mATX-платы с широкой функциональностью.


Благодарим следующие компании за предоставленное тестовое оборудование:
  • 1-Инком за комплекты памяти G.SKILL F3-15000CL9T-6GBTD и F3-16000CL9T-6GBTD, а также за материнскую плату DFI X58-T3H6;
  • Intel за процессор Intel Core i7-965;
  • Мастер Групп за видеокарту ASUS EN8800GS TOP 384MB;
  • Noctua за кулер Noctua NH-U12P и термопасту Noctua NT-H1;
  • Синтекс за блок питания Seasonic SS-600HM.

Оверклокинг - в поисках скорости