Разгон неоверклокерских Skylake: Core i5-6400 и i3-6100 против i5-6600K

Те пользователи, знакомство которых с миром персональных компьютеров началось ещё в прошлом веке, наверняка помнят легендарные процессоры Celeron 300A. Ведь оверклокинг как массовое явление начинался именно с них. И тому были веские причины: они без особого труда разгонялись по частоте как минимум в полтора раза, и в результате такой процессор со стоимостью около $150 достигал по производительности уровня старшего 700-долларового Pentium II 450. Именно это и заложило идеологическую базу оверклокинга: «Плати меньше – получай больше».

Однако золотые дни разгона процессоров, подпитываемого желанием сэкономить, остались далеко в прошлом. Теперь разгон стал хобби для богатых, и те пользователи, которые хотят приобщиться к армии оверклокеров, вынуждены, наоборот, платить больше: на все оверклокерские процессоры накладывается дополнительная наценка. Последним же относительно недорогим процессором, который можно было разгонять до уровня старших представителей в линейке, стал выпущенный в 2009 году Core i5-750 поколения Lynnfield. Его при определённом везении вполне можно было раскочегарить до производительности, выдаваемой процессорами класса Core i7. И кстати, выпускаемые в то же время процессоры Core i3 поколения Clarkdale тоже вполне допускали разгон.

Но в 2011 году выход платформы LGA1155 и очередного поколения процессоров Core положил конец всему этому богатству возможностей, доступному даже в бюджетных платформах. Обычные процессоры поколения Sandy Bridge разгоняться перестали совсем, а оверклокерам на выбор были предложены лишь две модели: Core i5-2500K и Core i7-2600K, которые Intel решила продавать несколько дороже обычных и аналогичных по характеристикам собратьев. В результате входной билет в оверклокерский клуб стал стоить $216 – именно в такую сумму был оценён разгоняемый Core i5. Впрочем, энтузиастов это не сломило, и продажи таких дорогих процессоров оказались весьма приличными. Ведь заплатить явно было за что. Рабочую частоту Core i5-2500K и Core i7-2600K можно было поднять до уровня в 4,8-5,0 ГГц, при том что их номинальные частоты составляли 3,3-3,4 ГГц. Поэтому, немного повозмущавшись для приличия, пользователи всё же приняли новую оверклокерскую парадигму, даже несмотря на то, что ни одна из моделей CPU дешевле $200 больше не могла быть разогнана.

Однако в последнее время отношение Intel к разгону стало снова меняться. На волне падения интереса к традиционным ПК именно энтузиасты оказались наиболее преданными покупателями продукции микропроцессорного гиганта. Видимо, это растопило лёд в сердце Intel, и оверклокерам стали оказывать разнообразные знаки внимания. Одним из самых явных таких знаков стало появление Pentium G3258 Anniversary Edition – бюджетного 72-долларового процессора, предназначенного именно для разгона. Но хотя этот процессор стал весьма популярной игрушкой в руках экономных оверклокеров, полноценным оверклокерским предложением его назвать тяжело. Предложения серии Pentium имеют всего два ядра и не поддерживают технологию Hyper-Threading, что нельзя компенсировать никаким увеличением тактовой частоты. Поэтому для серьёзных систем Pentium G3258 попросту не годится.

С выходом новейших процессоров Skylake многие энтузиасты связывали надежды на ещё большие послабления в части ограничения разгонных возможностей процессоров Intel. Дело в том, что в числе свойств новой платформы LGA1151 значилась возможность беспрепятственного изменения частоты базового тактового генератора. И это обещало возвращение разгона любых процессоров – начиная с самых младших Pentium, и заканчивая процессорами Core i5 и i7 без литеры K в названии. Однако поначалу реальность оказалась несколько иной: в неоверклокерских процессорах Intel реализовала блокировку смены тактовой частоты – эта функция получила собственное название BCLK Governor.

Но по прошествии нескольких месяцев после анонса Skylake стало понятно, что работает такая блокировка исключительно на программном уровне и её, соответственно, не сложно обойти. В течение последних недель производители материнских плат смогли детально разобраться с функционированием защиты, и сегодня со всей определённостью можно сказать о том, что разгон моделей Skylake, не относящихся к числу оверклокерских, – это реальность. И кстати, судя по отсутствию какого-либо противодействия со стороны Intel, такая победа над BCLK Governor на самом деле не расстраивает производителя процессоров и происходит с его молчаливого согласия (а может быть, даже и с некоторым содействием).

Впрочем, не будем углубляться в конспирологию, у этого материала совсем иная цель. Открывшиеся возможности по разгону любых Skylake непременно должны быть проверены. Поэтому мы решили протестировать, как протекает и каких результатов позволяет достичь разгон наиболее интересных и правильных с точки зрения изначальной оверклокерской парадигмы объектов – младшего четырёхъядерника серии Core i5 и младшего двухъядерного процессора серии Core i3.

⇡#Разгон заблокированных Skylake: как это работает

Итак, с точки зрения разгона модельный ряд процессоров Skylake совершенно не отличается по своей структуре от предыдущих поколений. Intel представила множество двухъядерных и четырёхъядерных процессоров Core i3, i5 и i7 шестого поколения, но разгонять разрешено лишь две специальные модели – Core i5-6600K и Core i7-6700K. Эти процессоры стоят чуть дороже аналогичных моделей без буквы K в названии, но зато имеют разблокированные множители, и на платах с набором микросхем Intel Z170 их результирующая частота легко меняется в настройках UEFI BIOS. Остальным же представителям семейства Skylake такая возможность недоступна, и это ограничение — аппаратное.

Однако тактовая частота, на которой работает процессор, на самом деле является произведением двух параметров – множителя и базовой частоты. И в то время как в обычных, не предназначенных для разгона процессорах множитель жёстко блокируется, для разгона всё равно остаётся альтернативный путь – через увеличение базовой частоты (BCLK) выше стандартного значения 100 МГц. Проблема лишь в том, что в последних интеловских платформах для Sandy Bridge, Ivy Bridge и Haswell частота BCLK была жёстко связана не только с частотой процессора, но и с другими частотами в системе, например с частотой работы шин DMI и PCI Express. А эти шины, к сожалению, очень капризны и работают на повышенной частоте крайне неохотно. Увеличение их частоты более чем на 3-5 процентов неминуемо приводит к искажению передаваемых данных. Поэтому на платах под процессоры в LGA1150- и LGA1155-исполнении изменять BCLK совершенно бесполезно – рост базовой частоты выше номинального значения вызывает нестабильность или полную неработоспособность системы в целом.

Но с выходом процессоров Skylake компания Intel решила внести некоторые изменения в привычную схему формирования частот. В новой платформе шина PCI Express и набор системной логики выделены в отдельный домен, частота которого остаётся фиксированной вне зависимости от того, как изменяется BCLK.

На базовую частоту BCLK остались жёстко завязаны лишь внутрипроцессорные компоненты: вычислительные ядра, кеш, интегрированное графическое ядро, контроллер памяти и прочие Uncore-блоки, которые синхронизируются исключительно между собой, а потому относятся к разгону снисходительно. Таким образом, в теории всё выглядит так, как будто к разгону через изменение базовой частоты пригодны абсолютно любые процессоры Skylake.

И оверклокерские Skylake, действительно, превосходно разгоняются не только через повышение множителя, но и путём увеличения частоты BCLK. Но несмотря на это, первые попытки по изменению частоты Skylake, не относящихся к K-серии, никаких плодов не приносили. Дело в том, что в таких процессорах Intel встроила защиту от увеличения базовой частоты – упомянутый нами выше механизм BCLK Governor, который не давал поднимать BCLK свыше 103-104 МГц. К счастью, как мы уже сказали ранее, защита эта имеет не аппаратный характер и может быть обойдена на программном уровне. Для того чтобы научиться преодолевать её, производителям материнских плат пришлось потратить несколько месяцев. Но результат достигнут – на сегодня алгоритм отключения BCLK Governor средствами BIOS материнской платы найден.

Прорыв на данном направлении совершила Supermicro – именно на её плате C7H170-M была продемонстрирована принципиальная возможность работы неоверклокерских процессоров Skylake с сильно повышенной частотой BCLK. А вслед за Supermicro быстро реализовали подобную функциональность и другие фирмы. На сегодняшний день практически все флагманские материнки ASUS, ASRock, Biostar, Gigabyte, EVGA и MSI на базе набора логики Intel Z170 получили специальные версии BIOS, в которых добавлена возможность полноценного управления частотой BCLK для всего модельного ряда Skylake-процессоров. И более того, как утверждают инженеры, подобная же функциональность с некоторыми ограничениями может быть перенесена и на платы с более простыми наборами логики, так что, вполне вероятно, разгон через увеличение базовой частоты в скором времени станет доступен и в совсем недорогих платформах.

Впрочем, не всё так просто. Реализация обхода интеловской защиты требует некоторых ухищрений, в результате которых разогнанные через увеличение BCLK неоверклокерские процессоры приобретают некоторые изъяны:

• Разогнанный процессор полностью теряет контроль над коэффициентом умножения. Это значит, что при разгоне «по шине» придётся забыть о технологиях Turbo Boost, Intel Enhanced SpeedStep и об энергосберегающих состояниях C-states. CPU всегда будет работать на предельной частоте и при постоянном напряжении питания.
• Пропадает возможность снятия показаний температур со встроенных в вычислительные ядра термодатчиков. Большинство средств мониторинга попросту не может отображать температуру процессорных ядер.
• Неработоспособным оказывается встроенное графическое ядро. Выражается это в том, что драйвер Intel HD Graphics при попытке запуска на разогнанном процессоре тут же завершает свою работу с ошибкой.
• Существенно снижается скорость выполнения AVX/AVX2-инструкций.

В принципе, приведённый список выглядит не слишком устрашающим. Энергосберегающие режимы оверклокеров интересуют слабо, тем более что в простое процессор потребляет не слишком много и без какого-либо снижения частоты и напряжения питания. Контроль за тепловым режимом CPU проводить с помощью датчиков температуры ядер совсем необязательно: например, встроенный датчик температуры упаковки процессора (CPU Package) продолжает исправно возвращать корректные показания и при разгоне через увеличение частоты BCLK. Ну а встроенная графика вообще многими считается в современных CPU не более чем балластом.

Опасение вызывает лишь замедление работы AVX/AVX2-инструкций. Производительность алгоритмов, активно использующих векторные инструкции, может падать многократно. Но на самом деле смириться можно и с этим: игровые приложения, скорость в которых интересует большинство оверклокеров в первую очередь, AVX-команды практически не задействует.

Поскольку оверклокингу через увеличение частоты BCLK теперь можно подвергать абсолютно любые процессоры поколения Skylake, наибольший практический интерес представляет разгон младших моделей в каждом семействе. Именно в этом случае принцип «плати меньше – получай больше» может дать максимальный эффект. Приняв во внимание тот модельный ряд Skylake, который представлен Intel к настоящему моменту, мы сформировали следующий перечень LGA1151-процессоров, наиболее подходящих для разгона:

Все процессоры из этого списка мы проверять не стали, а выбрали лишь пару самых-самых интересных: Core i5-6400 и Core i3-6100. Именно с ними и проводились все практические эксперименты.

⇡#Разгон BCLK: что на практике

В реальности работает всё очень просто. Единственное, что нужно для разгона неоверклокерского Skylake, – это правильная материнская плата, для которой существует адаптированная версия BIOS. На сегодня список подходящих плат уже очень велик, однако нужно иметь в виду, что далеко не все производители выкладывают версии BIOS с поддержкой разгона обычных Skylake-процессоров на свои сайты. Некоторые из них, побаиваясь карающей длани Intel, распространяют необходимые для разгона прошивки по-партизански – через независимые оверклокерские форумы. Поэтому перед тем, как перейти непосредственно к разгону, какое-то время придётся потратить на поиск нужной версии BIOS.

Например, та плата, что используется для тестов процессоров в нашей лаборатории, – ASUS Maximus VIII Ranger, получила уже даже две версии BIOS, подходящие для разгона Skylake с заблокированными множителями. Но искать их нужно не на сайте ASUS, а в специальной теме на оверклокерском портале HWBOT, хотя они и сделаны программистами компании, а не энтузиастами. Стоит отметить, что обе эти версии представляют собой ответвление от основной линии развития BIOS и предназначены исключительно для экспериментов по разгону не-K-процессоров. Более того, файл описания к этим специальным прошивкам содержит предупреждение о том, что для разгона Core i5-6600K или Core i7-6700K они не подходят и могут даже вызвать повреждение таких процессоров.

Интерфейс специальных прошивок совершенно не отличается от привычной среды UEFI BIOS: никаких дополнительных опций он не добавляет и лишь позволяет беспрепятственно менять частоту BCLK. Единственное отличие в процедуре разгона заключается в том, что для нормальной загрузки операционной системы в настройках UEFI BIOS в разделе Advanced\CPU Configuration потребуется установить опцию Boot Performance Mode в значение Turbo Performance, а также отключить CPU C-states и технологию Intel SpeedStep. В остальном же всё работает ровно так же, как и при разгоне разблокированных процессоров.

Правда, нужно сделать ещё одно важное предварительное замечание, касающееся проверки стабильности работы разогнанной системы. Дело в том, что общепринятые утилиты, которыми обычно проверяется стабильность, такие как OCCT, LinX или Prime95, активно используют ресурсоёмкие AVX/AVX2-инструкции, выполнение которых у разогнанных процессоров с заблокированным множителем сильно замедлено. Поэтому для неоверклокерских процессоров эти утилиты создать значительную нагрузку оказываются неспособны, и для проверки температурного режима и устойчивости работы в целом они уже не подходят. Вместо этого пользоваться лучше программами, которые могут «озадачить» ядра процессоров интенсивными целочисленными вычислениями, среди которых можно порекомендовать различные пакеты для финального рендеринга. Впрочем, даже такие программы греют Skylake не слишком сильно, поэтому в конечном итоге предельные температуры разогнанных не-К-процессоров оказываются заметно ниже, чем у их полноценных оверклокерских собратьев. Поэтому для неоверклокерских процессоров можно обойтись даже менее мощными системами охлаждения, чем принято использовать в платформах, где трудятся разогнанные Core i5-6600K или i7-6700K.

Теперь о полученных результатах. Мы не ставили своей целью достижение каких бы то ни было рекордов. Задача проведённого тестирования – выявить тот разгонный потенциал не-К-процессоров семейства Skylake, который можно раскрыть в массовых системах. Поэтому для отвода тепла от тестовых CPU мы пользовались обычным воздушным кулером башенного типа Noctua NH-U14S, а процессорное напряжение не повышали до потенциально опасных величин. Иными словами, такой разгон, о котором пойдёт речь далее, – это вполне приемлемые для постоянной эксплуатации режимы работы.

Первым мы попробовали разогнать четырёхъядерный Core i5-6400. Это – процессор с крайне низким штатным множителем 27x, поэтому при его разгоне частоту BCLK необходимо повышать довольно сильно. Однако никаких проблем с этим нет: при увеличении напряжения питания до 1,425 В и включении опции CPU Load-line Calibration наш экземпляр Core i5-6400 легко покорил отметку 4,7 ГГц.

Настройки UEFI BIOS для разгона Core i5-6400

Стабильность в таком состоянии была подтверждена полным прохождением всего набора тестовых приложений, температура же CPU под нагрузкой не выходила за 80-градусные пределы. Иными словами, разгон удался на славу: тактовая частота процессора была повышена на 75 процентов выше номинала, и по достигнутой частоте Core i5-6400 оказался совсем не хуже, чем чистокровный оверклокерский Core i5-6600K. То есть, на первый взгляд, Core i5-6400 позволяет сэкономить порядка $60 – именно такова разница в цене этих четырёхъядерников.

Но не стоит забывать и про подводные камни. Показания температурных датчиков у разогнанного Core i5-6400 оказались недоступны. Утилиты для мониторинга о температуре процессорных ядер действительно не отображают никаких корректных данных.

Как и было обещано, катастрофически упала и скорость работы алгоритмов, задействующих AVX/AVX2-инструкции. Для примера мы запустили три простых теста FPU из утилиты Aida64, и, как можно убедиться по приведённым снимкам экрана, производительность разогнанного Core i5-6400 оказалась в несколько раз хуже, чем должна была быть.

Чтобы лучше оценить масштаб бедствия, в следующей таблице мы приводим показатели этих бенчмарков для Core i5-6400 в номинальном режиме и при его разгоне до 4,7 ГГц.

Частота растёт, а производительность снижается в несколько раз. Такова расплата за разгон той модели процессора, которая изначально для разгона не предназначена. Остаётся лишь утешать себя тем, что программы, активно работающие с AVX/AVX2-инструкциями, среди привычных для большинства пользователей приложений встречаются не слишком часто.

Второй выбранный нами для тестов процессор, Core i3-6100, – это младший двухъядерник с технологией Hyper-Threading, изначально рассчитанный на работу при частоте 3,7 ГГц. Но с помощью увеличения частоты BCLK разогнать оказалось очень легко и его. Предельная частота, при которой наш экземпляр смог нормально работать, составила те же типичные для Skylake 4,7 ГГц. Функционирование в таком режиме потребовало установки частоты BCLK в 127 МГц, а стабильность была достигнута при увеличении напряжения питания CPU до 1,425 В.

Настройки UEFI BIOS для разгона Core i3-6100

Никаких проблем с устойчивой работой системы при таком разгоне не наблюдалось, процессор же разогревался не более чем до 75 градусов. Таким образом, частоту выбранного нами для тестов экземпляра Core i3-6100 удалось увеличить на 27 процентов. Это – заметно меньше того прироста, который удалось выжать из Core i5-6400, но всё равно неплохо. Тем более до сегодняшнего дня увидеть современный Core i3 в разгоне нам ещё не удавалось ни разу.

К сказанному остаётся добавить лишь две вещи. Во-первых, у не-К-процессоров частота работы Uncore-блоков жёстко связана с частотой вычислительных ядер. Изменение в настройках BIOS множителя, отвечающего за частоту Uncore, на неоверклокерские процессоры никак не влияет – это функция работает лишь для Core i5-6600K и Core i7-6700K. Поэтому при разгоне не-K процессоров через увеличение частоты BCLK одновременно с вычислительными ядрами разгоняется и L3-кеш. К счастью, в этом нет никакой проблемы. Как показали наши эксперименты с Core i5-6400 и i3-6100, Uncore-узлы Skylake вполне нормально функционируют на повышенных частотах вместе с вычислительными ядрами и не создают при разгоне до 4,7 ГГц никаких дополнительных препятствий.

Во-вторых, неприятных сюрпризов не следует ждать и со стороны контроллера памяти. Применяемые нами в тестовой системе модули Corsair Vengeance LPX CMK16GX4M2B3200C16R рассчитаны на режим DDR4-3200, и они смогли нормально работать в нём, в том числе и при увеличенной частоте BCLK, с обоими протестированными CPU. Естественно, рост частоты базового тактового генератора требует попутного увеличения делителей, формирующих частоту памяти, и про это не нужно забывать во время разгона. Но никаких проблем при работе со скоростной DDR4-памятью у разогнанных не-К-процессоров обнаружено не было.

⇡#Описание тестовых систем и методики тестирования

Основанная цель тестирования – выявление того прироста производительности, который можно получить благодаря разгону неоверклокерских процессоров. Поэтому взятые нами для испытаний младшие представители в линейках Core i5 и i3, процессоры Core i5-6400 и i3-6100, были протестированы дважды: в номинальном режиме работы и на частоте 4,7 ГГц, которую, основываясь на полученном опыте, можно считать достаточно типичным оверклокерским режимом для CPU поколения Skylake. Кроме того, в тестах принял участие и полноценный оверклокерский процессор K-серии, Core i5-6600K. Его присутствие в испытаниях необходимо для того, чтобы оценить, различается ли быстродействие в разгоне у процессоров, предназначенных и не предназначенных для эксплуатации во внештатных режимах, и если да, то насколько. Core i5-6600K был протестирован нами дважды: как в номинальном режиме, так и при разгоне до 4,6 ГГц (это – предельно достижимая частота для нашего экземпляра с повышением напряжения питания до 1,425 В).

Полный список задействованных в тестовых системах комплектующих выглядит следующим образом:

• Процессоры:
  • Intel Core i5-6600K (Skylake, 4 ядра, 3,5-3,9 ГГц, 6 Мбайт L3);
  • Intel Core i5-6400 (Skylake, 4 ядра, 2,7-3,3 ГГц, 6 Мбайт L3);
  • Intel Core i3-6100 (Skylake, 2 ядра + HT, 3,7 ГГц, 3 Мбайт L3).
  • Процессорный кулер: Noctua NH-U14S.
  • Материнская плата: ASUS Maximus VIII Ranger (LGA1151, Intel Z170).
  • Память: 2 × 8 Гбайт DDR4-3200 SDRAM, 16-18-18-36 (Corsair Vengeance LPX CMK16GX4M2B3200C16R).
  • Видеокарта: NVIDIA GeForce GTX 980 Ti (6 Гбайт/384-бит GDDR5, 1000-1076/7010 МГц).
  • Дисковая подсистема: Kingston HyperX Savage 480 GB (SHSS37A/480G).
  • Блок питания: Corsair RM850i (80 Plus Gold, 850 Вт).

Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 10 Enterprise Build 10586 с использованием следующего комплекта драйверов:

• Intel Chipset Driver 10.1.1.8;
• Intel Management Engine Interface Driver 11.0.0.1157;
• NVIDIA GeForce 361.43 Driver.

Описание использовавшихся для измерения вычислительной производительности инструментов:

Бенчмарки:

• BAPCo SYSmark 2014 ver 1.5 – тестирование в сценариях Office Productivity (офисная работа: подготовка текстов, обработка электронных таблиц, работа с электронной почтой и посещение интернет-сайтов), Media Creation (работа над мультимедийным контентом — создание рекламного ролика с использованием предварительно отснятых цифровых изображений и видео) и Data/Financial Analysis (статистический анализ и прогнозирование инвестиций на основе некой финансовой модели).
• Futuremark 3DMark Professional Edition 1.5.915 — тестирование в сценах Sky Diver, Cloud Gate и Fire Strike.

Приложения:

• Adobe After Effects CC 2015 — тестирование скорости рендеринга методом трассировки лучей. Измеряется время, затрачиваемое системой на обсчёт в разрешении 1920 × 1080@30fps заранее подготовленного видеоролика.
• Adobe Photoshop CC 2015 — тестирование производительности при обработке графических изображений. Измеряется среднее время выполнения тестового скрипта, представляющего собой творчески переработанный Retouch Artists Photoshop Speed Test, который включает типичную обработку четырёх 24-мегапиксельных изображений, сделанных цифровой камерой.
• Adobe Photoshop Lightroom 6.1 – тестирование производительности при пакетной обработке серии изображений в RAW-формате. Тестовый сценарий включает постобработку и экспорт в JPEG с разрешением 1920 × 1080 и максимальным качеством двухсот 12-мегапиксельных изображений в RAW-формате, сделанных цифровой камерой Nikon D300.
• Adobe Premiere Pro CC 2015 — тестирование производительности при нелинейном видеомонтаже. Измеряется время рендеринга в формат H.264 Blu-Ray проекта, содержащего HDV 1080p25 видеоряд с наложением различных эффектов.
• Autodesk 3ds max 2016 — тестирование скорости финального рендеринга. Измеряется время, затрачиваемое на рендеринг в разрешении 1920 × 1080 с применением рендерера mental ray стандартной сцены Hummer.
• Blender 2.76 – тестирование скорости финального рендеринга в одном из популярных свободных пакетов для создания трёхмерной графики. Измеряется продолжительность построения финальной модели из Blender Cycles Benchmark rev4.
• Microsoft Edge 20.10240.16384.0 – тестирование производительности при работе интернет-приложений, построенных с использованием современных технологий. Применяется специализированный тест WebXPRT 2015, реализующий на HTML5 и JavaScript реально использующиеся в интернет-приложениях алгоритмы.
• TrueCrypt 7.2 — тестирование криптографической производительности. Используется встроенный в программу бенчмарк, задействующий тройное шифрование AES-Twofish-Serpent.
• WinRAR 5.30 — тестирование скорости архивации. Измеряется время, затрачиваемое архиватором на сжатие директории с различными файлами общим объёмом 1,7 Гбайт. Используется максимальная степень компрессии.
• x264 r2638 — тестирование скорости транскодирования видео в формат H.264/AVC. Для оценки производительности используется исходный 1080p@50FPS AVC-видеофайл, имеющий битрейт около 30 Мбит/с.
• x265 1.8+188 8bpp — тестирование скорости транскодирования видео в перспективный формат H.265/HEVC. Для оценки производительности используется тот же видеофайл, что и в тесте скорости транскодирования кодером x264.

Игры:

• Company of Heroes 2. Настройки для разрешения 1280 × 800: Maximum Image Quality, Anti-Aliasing = Off, Higher Texture Detail, High Snow Detail, Physics = Off. Настройки для разрешения 1920 × 1080: Maximum Image Quality, High Anti-Aliasing, Higher Texture Detail, High Snow Detail, Physics = High.
• Grand Theft Auto V. Настройки для разрешения 1280 × 800: DirectX Version = DirectX 11, FXAA = Off, MSAA = Off, NVIDIA TXAA = Off, Population Density = Maximum, Population Variety = Maximum, Distance Scaling = Maximum, Texture Quality = Very High, Shader Quality = Very High, Shadow Quality = Very High, Reflection Quality = Ultra, Reflection MSAA = Off, Water Quality = Very High, Particles Quality = Very High, Grass Quality = Ultra, Soft Shadow = Softest, Post FX = Ultra, In-Game Depth Of Field Effects = On, Anisotropic Filtering = x16, Ambient Occlusion = High, Tessellation = Very High, Long Shadows = On, High Resolution Shadows = On, High Detail Streaming While Flying = On, Extended Distance Scaling = Maximum, Extended Shadows Distance = Maximum. Настройки для разрешения 1920 × 1080: DirectX Version = DirectX 11, FXAA = Off, MSAA = x4, NVIDIA TXAA = Off, Population Density = Maximum, Population Variety = Maximum, Distance Scaling = Maximum, Texture Quality = Very High, Shader Quality = Very High, Shadow Quality = Very High, Reflection Quality = Ultra, Reflection MSAA = x4, Water Quality = Very High, Particles Quality = Very High, Grass Quality = Ultra, Soft Shadow = Softest, Post FX = Ultra, In-Game Depth Of Field Effects = On, Anisotropic Filtering = x16, Ambient Occlusion = High, Tessellation = Very High, Long Shadows = On, High Resolution Shadows = On, High Detail Streaming While Flying = On, Extended Distance Scaling = Maximum, Extended Shadows Distance = Maximum.
• F1 2015. Настройки для разрешения 1280 × 800: Ultra High Quality, 0xAA, 16xAF. Настройки для разрешения 1920 × 1080: Ultra High Quality, SMAA + TAA, 16xAF. В тестировании используется трасса Melbourne.
• Hitman: Absolution. Настройки для разрешения 1280 × 800: 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 1920 × 1080: Ultra Quality, 8x 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 Redux. Настройки для разрешения 1280 × 800: DirectX 11, High Quality, Texture Filtering = AF 16X, Motion Blur = Normal, SSAA = Off, Tessellation = Normal, Advanced PhysX = Off. Настройки для разрешения 1920 × 1080: DirectX 11, Very High Quality, Texture Filtering = AF 16X, Motion Blur = Normal, SSAA = On, Tessellation = Normal, Advanced PhysX = Off. При тестировании используется сцена Scene 1.
• Tom Clancy's Rainbow Six Siege. Настройки для разрешения 1280 × 800: Texture Quality = Ultra, Texture Filtering = Anisotropic 16x, LOD Quality = Ultra, Shading Quality = High, Shadow Quality = Very High, Reflection Quality = High, Ambient Occlusion = SSBC, Lens Effects = Bloom + Lens Flare, Zoom-In Depth of Field = On, Post-Process Anti-Aliasing = Off, Multisample Anti-Aliasing = Off. Настройки для разрешения 1920 × 1080: Texture Quality = Ultra, Texture Filtering = Anisotropic 16x, LOD Quality = Ultra, Shading Quality = High, Shadow Quality = Very High, Reflection Quality = High, Ambient Occlusion = SSBC, Lens Effects = Bloom + Lens Flare, Zoom-In Depth of Field = On, Post-Process Anti-Aliasing = Off, Multisample Anti-Aliasing = MSAA 4x.
• Thief. Настройки для разрешения 1280 × 800: Texture Quality = Very High, Shadow Quality = Very High, Depth-of-field Quality = High, Texture Filtering Quality = 8x Anisotropic, SSAA = Off, Screenspace Reflections = On, Parallax Occlusion Mapping = On, FXAA = Off, Contact Hardening Shadows = On, Tessellation = On, Image-based Reflection = On. Настройки для разрешения 1920 × 1080: Texture Quality = Very High, Shadow Quality = Very High, Depth-of-field Quality = High, Texture Filtering Quality = 8x Anisotropic, SSAA = High, Screenspace Reflections = On, Parallax Occlusion Mapping = On, FXAA = On, Contact Hardening Shadows = On, Tessellation = On, Image-based Reflection = On.
• Total War: Attila. Настройки для разрешения 1280 × 800: Anti-Aliasing = Off, Texture Resolution = Ultra; Texture Filtering = Anisotropic 4x, Shadows = Max. Quality, Water = Max. Quality, Sky = Max. Quality, Depth of Field = Off, Particle Effects = Max. Quality, Screen space reflections = Max. Quality, Grass = Max. Quality, Trees = Max. Quality, Terrain = Max. Quality, Unit Details = Max. Quality, Building Details = Max. Quality, Unit Size = Ultra, Porthole Quality = 3D, Unlimited video memory = Off, V-Sync = Off, SSAO = On, Distortion Effects = On, Vignette = Off, Proximity fading = On, Blood = On. Настройки для разрешения 1920 × 1080: Maximum Quality.

⇡#Производительность в комплексных тестах

SYSmark 2014, который оценивает производительность системы в различных распространённых приложениях, явно указывает на то, что скорость работы процессоров масштабируется с частотой. В итоге разогнанный до 4,7 ГГц Core i5-6400 радует высоким результатом – ему удаётся превзойти Core i5-6600K, работающий как в номинальном режиме, так и при разгоне до 4,6 ГГц. Да и в целом показатель производительности Core i5-6400 при разгоне вырастает относительно обычного состояния на целых 40 процентов, что выглядит как очень убедительный призыв к разгону через изменение BCLK.

Не ударяет в грязь лицом и Core i3-6100. Этот младший двухъядерный процессор семейства Skylake, если его как следует разогнать, оказывается, способен переплюнуть четырёхъядерные Core i5. Работая на частоте 4,7 ГГц, он обгоняет не только Core i5-6400, но и Core i5-6600K. Складывается впечатление, что открытие возможности разгона заблокированных процессоров – настоящая золотая жила для желающих сэкономить.

Ярко иллюстрирует результативность разгона не-K-процессоров семейства Skylake и 3DMark. Хотя показатели в этом тесте сильно зависят от мощности графической подсистемы, мы вновь видим, что разогнанный до 4,7 ГГц Core i5-6400 опережает Core i5-6600K, а разогнанный Core i3-6100 выступает как минимум не хуже младшего четырёхъядерного процессора.

Однако о том, что изначально неоверклокерские процессоры по результативности разгона и масштабированию производительности с ростом тактовой частоты не отличаются от чистокровных Core i5-6600K и i7-6700K, говорить преждевременно. Комплексные тесты не дают полной картины, на которой в действительности есть некоторые малозаметные на первый взгляд штрихи. Чтобы рассмотреть их подробно, давайте обратимся к анализу производительности в приложениях.

⇡#Производительность в приложениях

Производительность разогнанных процессоров Core i5-6400 и i3-6100 в различных реальных приложениях оказалась не столь предсказуемой, как в комплексных тестах. Вернее, приложения разделились на две группы.

В первую попали те программы, где быстродействие ожидаемо растёт вслед за тактовой частотой.

Производительность не-K-процессоров в таких приложениях после их разгона выглядит очень позитивно. Работающий на частоте 4,7 ГГц младший четырёхъядерник Core i5-6400 обгоняет i5-6600K в номинале и при разгоне до 4,6 ГГц. Двухъядерный же Core i3-6100 пытается настигнуть своих четырёхъядерных собратьев, причём иногда ему это вполне удаётся.

Казалось бы, какие могут быть сомнения в том, что разгон неоверклокерских процессоров – прекрасная альтернатива приобретению дорогих высокопроизводительных компонентов? Но, к сожалению, существует вторая и достаточно многочисленная группа приложений, где «что-то пошло не так».

Как видите, существует немало задач, в которых при разгоне Core i5-6400 и i3-6100 производительность не только не следует за частотой, но и даже катастрофически падает. Да-да, это как раз и есть проявление главного слабого места в оверклокинге процессоров, которые для этого не предназначены. Как показывает практика, ресурсоёмких приложений, которые опираются в своих алгоритмах на AVX/AVX2-инструкции совсем немало. А поскольку разгон не-K-процессоров приводит к заметному замедлению исполнения векторных инструкций, их быстродействие в нештатных режимах может быть даже ниже, чем без какого-либо разгона.

Нам удалось выявить три типа программ, которые заметно замедляются на разогнанных через повышение частоты BCLK процессорах. В первую очередь это разнообразные перекодировщики видео. Оба популярных свободных кодека x264 и x265 активно пользуются AVX/AVX2, и производительность Core i5-6400 и Core i3-6100 в них после разгона до 4,7 ГГц оказывается заметно ниже, чем без него. И это значит, что большинство популярных утилит для перекодирования видео будут вести себя именно таким образом. Во-вторых, ухудшается скорость популярных приложений для обработки графики компании Adobe. При многих преобразованиях изображений использование AVX/AVX2-инструкций приносит выгоду, но не в случае разогнанных процессоров семейства Skylake с заблокированным множителем, которые после увеличения частоты становятся только медленнее. В-третьих, заметна «неполноценность» неоверклокерских Skylake и в системе 3D-моделирования Blender. Здесь, правда, речь идёт не о том, что разгон оказывает однозначно отрицательный эффект. Рост производительности есть, но работающий на частоте 4,6 ГГц Core i5-6600K показывает лучший результат, чем Core i5-6400 на частоте 4,7 ГГц.

Иными словами, говорить об однозначной эффективности разгона LGA1151-процессоров с заблокированным множителем явно преждевременно. Всё сильно зависит от того, для чего такие процессоры планируется применять.

⇡#Игровая производительность

Тестирование в реальных играх редко позволяет выявить принципиальные различия между высокопроизводительными процессорами. При современной игровой нагрузке узким местом становятся не вычислительные ресурсы платформы, а её графическая подсистема. Именно поэтому в большинстве случаев совершенно безразлично, какой из процессоров используется в той или иной геймерской платформе. Количество FPS, скорее всего, от этого зависеть будет крайне незначительно. Тем не менее отказываться от тестирования в играх это повода не даёт. Просто для лучшей иллюстративности вместе с измерением игровой производительности в типичном Full HD-разрешении 1920 × 1080 с включённым полноэкранным сглаживанием мы делаем замеры и в разрешении 1280 × 800. Результаты в первом случае показывают тот уровень FPS, который можно получить в реальных условиях прямо сейчас, второй же вариант тестирования позволяет оценить теоретическую игровую производительность процессоров, которая, возможно, будет раскрыта в перспективе, если в нашем распоряжении появятся более быстрые варианты графической подсистемы.

⇡#Тесты в Full HD-разрешении

Честно говоря, после той картины, которую мы наблюдали в приложениях, игровые результаты вселяют оптимизм. По крайней мере случаев «обратной масштабируемости» здесь не видно. И если та или иная игра проявляет процессорозависимость, то разогнанный до частоты 4,7 ГГц процессор Core i5-6400 смотрится в ней очень достойно, то есть как минимум не хуже более дорогого Core i5-6600K. Неплохо проявляет себя и двухъядерный Core i3-6100. Как выясняется, разгон этого процессора позволяет получить в играх не меньшую частоту кадров, чем обеспечивают работающие в штатном режиме четырёхъядерные Core i5. Иными словами, внезапно открывшаяся оверклокерская функциональность материнских плат с разъемом LGA1151 позволяет создавать сравнительно неплохие игровые системы из недорогих комплектующих.

⇡#Тесты в уменьшенном разрешении

В режимах со сниженным разрешением влияние разгона на игровую производительность проявляется значительно лучше. Однако главное, что позволяют увидеть приведённые результаты, — это то, что никаких нежелательных эффектов вроде снижения быстродействия при разгоне не-K-процессоров в современных играх не наблюдается. То есть проблемные AVX/AVX2-инструкции существующими игровыми приложениями не задействуются. Соответственно для любых четырёхъядерных Skylake действует правило: чем выше частота – тем выше частота кадров. Двухъядерный же Core i3-6100 с разгоном до 4,7 ГГц вновь подтверждает свою способность выдавать быстродействие не хуже, чем обеспечивают некоторые LGA1151-четырёхъядерники, работающие в номинальном режиме.

⇡#Энергопотребление

Ещё один интересный аспект поведения не-K-процессоров при их разгоне увеличением частоты базового тактового генератора – изменение энергопотребления. Дело в том, что, с одной стороны, при этом отключаются энергосберегающие технологии, что может повысить аппетиты таких CPU. Однако с другой – замедление AVX/AVX2-инструкций, отличающихся высокой энергоёмкостью, может легко дать и обратный эффект. Как же оно обстоит на самом деле, помогает определить эксперимент.

Используемый нами в тестовой системе новый цифровой блок питания Corsair RM850i позволяет следить за потребляемой и выдаваемой электрической мощностью, чем мы и воспользуемся для измерений. На приведенных ниже графиках указано полное потребление систем (без монитора), измеренное «после» блока питания и представляющее собой сумму энергопотребления всех задействованных в системе компонентов. КПД самого блока питания в данном случае не учитывается.

Несмотря на то, что в простое у разогнанных процессоров Core i5-6400 и Core i3-6100 не работают энергосберегающие режимы, потребление систем на их основе не слишком-то и отличается от потребления аналогичной платформы с Core i5-6600K. Очевидно, что в состоянии бездействия современные процессоры экономичны сами по себе даже и без всяких технологий вроде Intel Enhances SpeedStep и C-State, поэтому их потребление растворяется на фоне потребления платы, памяти, накопителей и других компонентов.

Если смотреть на потребление при перекодировании видео, то складывается парадоксальная картина: разогнанные неоверклокерские процессоры существенно экономичнее, чем разогнанный же Core i5-6600K. Однако объяснение у этого парадокса очень простое: всё дело в том, что у Core i5-6400 и i3-6100 в приложениях такого рода на обе ноги хромает производительность, поэтому в значительных энергоресурсах они и не нуждаются. Иными словами, по удельному быстродействию на каждый затраченный ватт не-K-процессоры своих оверклокерских собратьев превзойти, естественно, не могут.

Однако и в тех задачах, где производительность Core i5-6400 и i3-6100 находится на нормальном уровне, эти работающие на увеличенных тактовых частотах процессоры оказываются немного экономичнее разогнанного же Core i5-6600K. Это позволяет предположить существование некоторых различий в процедуре отбора полупроводниковых кристаллов для старших и младших модификаций Skylake. Впрочем, чтобы говорить об этом с полной уверенностью, требуется несколько более обширная экспериментальная база.

⇡#Выводы

Итак, разгон, каким мы его знали несколько лет тому назад – до того, как Intel стала выпускать специализированные оверклокерские процессоры и блокировать возможность повышения рабочих частот в остальных CPU, наконец-то возвращается. Трудно сказать, откуда на самом деле было получено решение вопроса со снятием блокировки частоты базового тактового генератора у всего модельного ряда Skylake. Возможно, интеловская защита BCLK Governor оказалась не столь прочной и пала под натиском разработчиков BIOS материнских плат. Но и возможно, что подтолкнула их в нужную сторону сама Intel, ведь в конечном итоге выиграли все: и микропроцессорный гигант, и производители плат, и пользователи.

Действительно, благодаря открывшимся возможностям разгона у покупателей появились новые аргументы в пользу перехода на платформу LGA1151. Нет никаких сомнений, что это в определённой степени простимулирует продажи новых процессоров. Попутно получат новых клиентов и производители плат, которые наверняка смогут увеличить продажи моделей на базе Intel Z170. Внакладе не останутся и пользователи из числа энтузиастов. Перед ними открывается не только дополнительный простор для экспериментов, но и возможность извлечь вполне очевидную финансовую выгоду. Ведь теперь оверклокерские системы можно собирать из более дешёвых, чем раньше, комплектующих.

Но особую пикантность всей этой ситуации придаёт то, насколько всё удачно сложилось именно для Intel. Ведь открытие возможности разгона любых, в том числе и неоверклокерских, LGA1151-процессоров легко могло бы стать причиной падения спроса на флагманские модели Skylake. Однако продажи старших Skylake с официально разрешённым разгоном в безопасности. Дело в том, что при разгоне не-K-процессоров неожиданно возникает целый букет проблем, самая скверная из которых — снижение скорости выполнения AVX/AVX2-инструкций. В результате быстродействие при работе с целым рядом программ при оверклокинге не только не увеличивается, а напротив – падает. То есть реальную пользу от такого разгона можно извлечь лишь в тех случаях, когда речь идёт исключительно о работе в приложениях, не задействующих современные возможности процессорного FPU.

Всё это означает, что если речь идёт о профессиональной деятельности, для которой не хватает производительности работающих в номинальном режиме CPU, – выбирать можно, как и раньше, лишь из Core i5-6600K или Core i7-6700K. Разгон же не-К-процессоров фактически подходит лишь для того, чтобы поиграться – в обоих смыслах этого слова. С одной стороны, экспериментировать с разгоном таких процессоров безумно интересно, ведь это действительно что-то новое и отчасти запретное. С другой – игры относятся к числу тех приложений, которые AVX/AVX2-инструкции (пока?) не задействуют.

Впрочем, даже если вас интересуют исключительно игры и программы, где AVX/AVX2-расширения не используются и использоваться заведомо не будут, появившаяся у неоверклокерских процессоров поколения Skylake возможность разгона совсем не означает, что вы, выражаясь фигурально, сможете отмотать время назад и вернуться в золотой век Celeron 300A. В реалиях сегодняшнего дня нарастить производительность дешёвого процессора до уровня флагмана невозможно ни при каких обстоятельствах. После того как в середине 2000-х годов Intel поделила ассортимент потребительских процессоров на классы по числу вычислительных ядер и перечню поддерживаемых технологий, любая «межклассовая борьба» безвозвратно ушла в прошлое. И это наглядно показали проведённые тесты. Младший Core i3-6100 может претендовать лишь на то, чтобы при разгоне пытаться дотянуться до быстродействия начальных моделей Core i5. А младший Core i5-6400 может попробовать побороться с Core i5-6600K, но замахнуться на соперничество с Core i7-6700K ему, естественно, не по силам.