Разгон Haswell по-взрослому: снятие крышки и замена термоинтерфейса

⇡#Описание тестовых систем и методики тестирования производительности

В этот раз мы решили сравнить производительность разогнанного и модифицированного Core i5-4670K с быстродействием процессора более высокого класса, Core i7-4770K, поэтому список задействованных в тестировании аппаратных компонентов выглядит следующим образом:

• Процессоры:
  • Intel Core i7-4770K (Haswell, 4 ядра + HT, 3,5-3,9 ГГц, 4x256 Кбайт L2, 8 Мбайт L3);
  • Intel Core i5-4670K (Haswell, 4 ядра, 3,4-3,8 ГГц, 4x256 Кбайт L2, 6 Мбайт L3).
• Процессорный кулер: Noctua NH-U14S.
• Материнская плата: Gigabyte Z87X-UD3H (LGA 1150, Intel Z87 Express).
• Память: 2 x 8 Гбайт DDR3-2133 SDRAM, 9-11-11-31 (G.Skill [TridentX] F3-2133C9D-16GTX).
• Видеокарта: NVIDIA GeForce GTX 780 (3 Гбайт/384-бит GDDR5, 863-902/6008 МГц).
• Дисковая подсистема: Crucial m4 256 Гбайт (CT256M4SSD2).
• Блок питания: Corsair AX760i (80 Plus Platinum, 760 Вт).

Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 8 Enterprise x64 с использованием следующего комплекта драйверов:

• Intel Chipset Driver 9.4.0.1017;
• Intel Graphics Media Accelerator Driver 15.31.3.64.3071;
• Intel Management Engine Driver 9.5.0.1345;
• Intel Rapid Storage Technology 12.5.0.1066;
• NVIDIA GeForce 320.49 Driver.

Описание использовавшихся для измерения инструментов:

• Бенчмарки:
  • Futuremark PCMark 8 Professional Edition 1.0.0 — тестирование в сценариях Home (обычное домашнее использование PC), Creative (использование PC для развлечений и для работы с мультимедийным контентом) и Work (использование PC для типичной офисной работы).
  • Futuremark 3DMark Professional Edition 1.1 — тестирование в сценах Cloud Gate и Fire Strike.
• Приложения:
  • Adobe After Effects CS6 — тестирование скорости рендеринга. Измеряется время, затрачиваемое системой на обсчёт в разрешении 1920x1080@30fps заранее подготовленного видеоролика.
  • Adobe Photoshop CS6 — тестирование производительности при обработке графических изображений. Измеряется среднее время одной операции в тестовом скрипте Futuremark, моделирующем набор типовых действий над изображением высокого разрешения.
  • Autodesk 3ds max 2014 — тестирование скорости финального рендеринга. Измеряется время, затрачиваемое на рендеринг в разрешении 1920x1080 с применением рендерера mental ray одного кадра стандартной сцены Space_Flyby из тестового пакета SPEC.
  • TrueCrypt 7.1a — тестирование криптографической производительности. Прогоняется встроенный в программу бенчмарк, использующий тройное шифрование AES-Twofish-Serpent.
  • WinRAR 5.0 — тестирование скорости архивации. Измеряется время, затрачиваемое архиватором на сжатие директории с различными файлами общим объёмом 1,7 Гбайт. Используется максимальная степень компрессии.
  • x264 r2345 — тестирование скорости транскодирования видео в формат H.264/AVC. Для оценки производительности используется исходный 1080p-видеофайл из теста x246 FHD Benchmark 1.0.1.
• Игры:
  • Company of Heroes 2. Настройки для разрешения 1280х800: Maximum Image Quality, Anti-Aliasing = Off, Higher Texture Detail, High Snow Detail, Physics = Off. Настройки для разрешения 1920x1080: Maximum Image Quality, High Anti-Aliasing, Higher Texture Detail, High Snow Detail, Physics = High.
  • Hitman: Absolution. Настройки для разрешения 1280х800: Ultra Quality, MSAA = Off, High Texture Quality, 16x Texture Aniso, Ultra Shadows, High SSAO, Global Illumination = On, High Reflections, FXAA = On, Ultra Level of Detail, High Depth of Field, Tesselation = On, Normal Bloom. Настройки для разрешения 1920x1080: Ultra Quality, 4x MSAA, High Texture Quality, 16x Texture Aniso, Ultra Shadows, High SSAO, Global Illumination = On, High Reflections, FXAA = On, Ultra Level of Detail, High Depth of Field, Tesselation = On, Normal Bloom.
  • Metro: Last Light. Настройки для разрешения 1280х800: DirectX 11, High Quality, Texture Filtering = AF 16X, Motion Blur = Normal, SSAA = Off, Tesselation = Off, Advanced PhysX = Off. Настройки для разрешения 1920x1080: DirectX 11, High Quality, Texture Filtering = AF 16X, Motion Blur = Normal, SSAA = On, Tesselation = On, Advanced PhysX = On. При тестировании используется сцена D6.

⇡#Производительность в комплексных тестах

Достижимый с заменой внутреннего термоинтерфейса разгон процессора Core i5-4670K до 4,6 ГГц на самом деле даёт не слишком большой эффект, если сравнивать с работой этого же процессора на частоте 4,4 ГГц, которая доступна безо всяких хитроумных модификаций. То, что дополнительные 200 МГц частоты вряд ли могут что-то принципиально изменить, вполне естественно. Фактически речь идёт лишь о 2-3-процентном приросте быстродействия. Однако именно эти единицы процентов играют решающую роль: благодаря им разогнанный Core i5-4670K обходит Core i7-4770K во всех сценариях PCMark 8.

⇡#Производительность в приложениях

В ресурсоёмких приложениях эффективность замены внутреннего процессорного термоинтерфейса вновь иллюстрируется лишь небольшим преимуществом разогнанного до 4,6 ГГц Core i5-4670K над самим собой, но с частотой 4,4 ГГц. Однако суммарно оверклокинг со скальпированием процессора выливается примерно в 22-процентный прирост производительности относительно номинального режима, благодаря которому Core i5-4670K часто удаётся обойти по скорости процессор Core i7-4770K с более вместительной кеш-памятью и поддержкой технологии Hyper-Threading.

⇡#Производительность в играх

Тестирование в играх предваряют результаты синтетического бенчмарка 3DMark, который выдаёт некую усреднённую метрику игровой 3D-производительности систем.

Приведём также и диаграммы производительности в нескольких реальных игровых приложениях, которые для лучшей иллюстративности построены как для типичного Full HD-разрешения с включённым полноэкранным сглаживанием, так и для разрешения 1280х800.

Характерно, что в новых играх даже разогнанному до 4,6 ГГц Core i5-4670K далеко не всегда удаётся дотянуться до уровня Core i7-4770K. Современные игры стали качественно оптимизироваться под многопоточность, потому поддержка Hyper-Threading нередко дает заметный эффект. И, очевидно, данная тенденция будет только усугубляться, особенно в свете выбора для перспективного поколения игровых консолей восьмиядерных процессоров с низким удельным быстродействием на ядро. Впрочем, это не значит, что скорости Core i5-4670K, тем более в разогнанном виде, может в каких-то случаях не хватить. Даже в номинальном режиме этот процессор прекрасно справляется с ролью надёжного фундамента геймерской конфигурации, а производительность в Full HD-разрешениях ограничивается быстродействием графической подсистемы даже несмотря на то, что мы пользуемся флагманским видеоускорителем GeForce GTX 780.

⇡#Выводы

Нет никаких сомнений, что тот термоинтерфейс, который Intel стала размещать под процессорной крышкой при сборке десктопных процессоров поколения Haswell, ужасно плох. Его теплопроводность и другие физические характеристики явно хуже, чем у распространённых качественных термопаст, не говоря уже о более продвинутых вариантах, которые Intel применяла ранее. Тем самым компания лишила себя возможности наращивания тактовых частот современных процессоров, пусть и ценой некоторого увеличения тепловыделения. И одновременно она воздвигла мощное препятствие на пути многочисленных энтузиастов, желающих эксплуатировать свои системы при повышенных напряжениях и частотах. Поэтому замена штатной термопасты под процессорной крышкойна другой термоинтерфейс с более высокой теплопроводностью способна снизить температуры процессорных ядер под нагрузкой на десятки градусов. А какой мощный охлаждающий эффект могла бы дать спайка кристалла с процессорной крышкой, применявшаяся в Sandy Bridge, вообще невозможно себе представить.

К счастью, как показал наш практический опыт, исправить (намеренную?) ошибку интеловских инженеров вполне возможно, было бы желание. Крышка процессоров семейства Haswell достаточно просто демонтируется с помощью тисков, а замена стандартного термоинтерфейса на общедоступный и принципиально более эффективный жидкий металл — дело пары часов. Конечно, при этом придётся рискнуть здоровьем процессора и распрощаться с гарантией, но результат может окупить все переживания. Ликвидация главного препятствия на пути теплового потока от процессорного кристалла неминуемо повлечёт за собой серьезное падение рабочих температур процессора. А это, в свою очередь, откроет прямой путь к дополнительному увеличению напряжения и более полному раскрытию частотного потенциала. Например, в нашем случае замена штатного термоинтерфейса на Coollaboratory Liquid Pro позволила увеличить максимальную частоту разогнанного Core i5-4670K на 200 МГц — до 4,6 ГГц, сделав при этом его температурный режим заметно более комфортным.

Конечно, не стоит ожидать от скальпирования и замены внутреннего процессорного термоинтерфейса особых чудес. При использовании воздушных кулеров максимальная частота разгона вырастет всего лишь на 5-10 процентов, но даже этого вполне достаточно для того, чтобы перечеркнуть все сомнения и сделать процессоры Haswell действительно привлекательным вариантом для использования в основе оверклокерских систем. Кроме того, исправление проблемы с передачей тепла от полупроводникового кристалла к процессорной крышке убирает в Haswell самое узкое место на пути теплового потока. А это значит, что модернизированный процессор станет восприимчив к улучшению эффективности системы охлаждения, и применение мощных воздушных кулеров или СВО сможет обрести реальный смысл и открыть дополнительное пространство для роста частотного потенциала.