Виды разгона AMD Ryzen. Тест Ryzen 7 3700X на ASRock X570 Extreme 4

Процессоры с разблокированным множителем всегда ценились энтузиастами. Увеличение их частоты путем несложных манипуляций давало возросшую производительность, сравнимую с показателями старших моделей в линейке.

Но на сегодняшний день ситуация с разгоном изменяется не в лучшую сторону для пользователей. В конкурентной борьбе производители стараются изначально выжать максимум из чипов.

Да и нужен ли ручной разгон на современной платформе? Процессоры стали намного интеллектуальнее за последние пару лет. Они умеют разгонять себя сами – технологии Turbo Boost у intel и Precision Boost Overdrive (PBO) у AMD. В отличии от ручного разгона, данные технологии работают по алгоритму, основанному на множестве датчиков – учитываются показатели напряжений, энергопотребления, температуры.

Особенно в этом преуспела компания AMD с выходом архитектуры Zen 2. Давайте рассмотрим способы разгона процессоров Matisse на примере Ryzen 7 3700X. Оценим их возможности и обсудим актуальность разгона как такового.

А вот тут, кстати, наш гайд по разгону процессоров AMD Ryzen. 

Основные характеристики процессора

• Количество ядер/потоков: 8/16;
• Базовая частота/максимальная частота: 3.6/4.4 ГГц;
• Техпроцесс: TSMC 7nm FinFET;
• TDP по умолчанию: 65 Вт;
• Максимальная температура: 95°C.

Тестовый стенд

• Процессор: AMD Ryzen 7 3700X;
• Материнская плата: ASRock X570 Extreme 4, BIOS v 2.30 от 16.03.20;
• Оперативная память: XPG Spectrix D80 DDR4 RGB Red Edition AX4U320038G16-DR80;
• Охлаждение CPU: Thermaltake Pacific RL240 Water Cooling Kit;
• Блок питания: Enermax Platimax D.F. 750W;
• Накопитель: Goodram PX500 NVMe PCIe Gen 3 ×4 на 512 ГБ;
• Операционная система: Windows 10 Pro 64-bit версия 2004.

Автоматический разгон

Автоматический разгон, или Boost, у AMD лимитируется несколькими параметрами:

• PPT Limit (Package Power Tracking) – ограничение на потребление процессором энергии в ваттах, при превышении TDP частоты уменьшаются.
• TDC Limit (Thermal Design Current) - ограничение на максимальный ток, подаваемый на процессор. Определяется эффективностью охлаждения VRM на материнской плате.
• EDC Limit (Electrical Design Current) – ограничение на максимальный ток, подаваемый на процессор. Определяется электрической схемой VRM на материнской плате.
• Precision Boost Overide Scalar – коэффициент зависимости подаваемого на процессор напряжения от его частоты. При отключении трех выше приведенных параметров данный ограничитель спасает процессор от выхода из строя, ограничивая подаваемое напряжение. Для одного ядра и для всех ядер этот показатель различается. В нашем случае при максимальном значении Scalar ×10 с отключенными ограничениями максимальное напряжение на одно ядро составило 1.49 В.

Как видим, авторазгон зависит не только от экземпляра процессора, но и от материнской платы, а конкретно от её схемы питания VRM, её охлаждения, а также от эффективности охлаждения самого CPU.

Учитывается не только общая пиковая мощность чипа, но и индивидуальные характеристики каждого ядра: его частотный отклик на напряжение, тепловые взаимодействия между соседними ядрами, ограничения по мощности для каждого ядра.

В автоматическом разгоне максимальная частота на 1-3 ядра была 4400 МГц, четыре ядра, восемь потоков работали с максимальной частотой 4275 МГц, при 100% нагрузке на всех потоках все ядра работали на частоте 3949 МГц. Максимальное энергопотребление составило 90 Вт с наибольшим напряжением от 1.18 до 1.49 В. В стресс-тесте LinX температура поднялась до 68°C.

В однопоточном режиме максимальная частота достигает заявленной в технических характеристиках Ryzen 7 3700X. В многопоточном режиме авторазгон прибавляет 12% к базовой частоте процессора.

Ручная установка множителя

Это самый популярный способ разгона процессоров, не требующий особых знаний, известен много лет, именно он используется в основном для разгона процессоров intel. Подходит для процессоров Ryzen без суффикса Х.

Заходим в BIOS, ищем вкладку или параметр OC Tweaker. Значение CPU Frequency переводим в ручной режим. Изменять будем два параметра: множитель и напряжение.

По умолчанию для нашего процессора эти показатели равны 36 и 1.1 В. Постепенно изменяем множитель на единицу, сохраняемся, загружаем Windows и тестируем стабильность работы. При невозможности загрузки ОС или ошибках в тестах, увеличиваем напряжение. Безопасным считается диапазон напряжения до 1.45 В.

Необходимо учесть, что при включении ручного режима изменения множителя, динамическое изменение частоты отключается, все ядра будут работать на выставленной вручную частоте, не снижая ее без нагрузки. Напряжение при этом будет изменяться в зависимости от нагрузки.

В результате нам удалось поднять частоту всех ядер до 4.3 ГГц с напряжением 1.42 В. На данной частоте система работала стабильно, проходила все тесты без ошибок.

На частотах 4.4 и 4.45 ГГц Windows загружалась, но в тестах были ошибки, и система работала не стабильно. Повышение напряжения не помогало.

Приведем график зависимости роста напряжения от частоты, изменения температуры под нагрузкой и энергопотребления.

Как видим, до 4.2 ГГц напряжение изменяется незначительно и температуры достаточно низкие. Но уже на 4.3 ГГц температура и энергопотребление значительно возрастают.

Что получаем в итоге? Все ядра при 100% загрузке работают на частоте 4300 МГц - это плюс 20% к номинальной частоте. Энергопотребление выросло до 137 Вт при напряжении 1.42 В. Максимальная температура при стресс-тесте была 82°C. Из минусов можно отметить отсутствие изменения частоты без нагрузки.

Но это еще не все, что возможно делать с процессорами на архитектуре Zen 2. Так как процессор физически состоит из отдельных блоков CCX по 4 ядра в каждом, то каждый из этих блоков можно разгонять отдельно, если, конечно, в BIOS имеется такая возможность.

В нашем процессоре 3700Х таких блоков два и один из них обладает более удачными ядрами, на нем мы и попробуем увеличить частоту выше общих 4300 МГц.

Для этих манипуляций найдем соответствующие параметры на вкладке AMD Overclocking.

Предварительно во вкладке OC Tweaker значение CPU Frequency оставляем в ручном режиме, множитель не трогаем, но изменяем значения напряжения.

На вкладке AMD Overclocking нас интересуют два параметра – CCX0 и CCX1 Frequency, их и будем изменять. Так как все ядра работали на 4300 МГц, этот параметр оставляем для второго блока, а на первом начинаем увеличивать частоту с шагом в 25 МГц.

Наибольшее значение, стабильно работающее, было 4350 МГц.

Прибавка незначительная, но нам важен сам принцип. В старшем AMD Ryzen 9 3900X таких исполнительных блоков уже четыре, по 3 ядра в каждом, и соответственно, больше маневр для их раздельного разгона.

Изменения значений Precision boost overdrive, BCLK и Offset voltage

Данная функция работает для процессоров с индексом Х и рассчитана исключительно на усиление динамического разгона. По умолчанию она отключена и её активация ведет к прекращению гарантии.

Ищем в BIOS параметр Precision Boost Overdrive. На нашей плате данный параметр был спрятан во вкладке Advanced в параметре AMD Overclocking.

Здесь мы задаем значения для параметров PPT, TDC, и EDC, их мы рассматривали выше. Выставляем везде значение 1000, что снимет все ограничения по этим пунктам. Также можно установить лимиты более реальные, рекомендованные для 3700X – 105, 70, 105, что не лишит защиты VRM.

Коэффициент зависимости напряжения от частоты, или Scalar, изменяется в диапазоне от ×1 до ×10, на практике он практически не повлиял на прибавку частоты процессора, но максимальное напряжение увеличивается при выборе большего коэффициента. Выставим значение ×2.

Значение максимального буста выставим 200 МГц – это наибольшее возможное число.

Ниже выставляем лимитирующую температуру 85 или 95 градусов.

Затем нам нужно настроить значения CPU Core Voltage - Offset Mode. Находим во вкладке OC Tweaker параметр External Voltage Settings and LLC.

Выставляем минимальное значение Offset Mode в мВ, данное значение будет плюсоваться к базовому значению напряжения при максимальной нагрузке на процессор. Возможно и отрицательное значение, тогда оно будет вычитаться из базового значения.

Здесь же можем выставить уровни значений LLC (Load-Line Calibration) – это надбавочное напряжение во время нагрузки, оно влияет на стабильность при разгоне. Всего пять уровней, от 25 до 100%.

Прочие значения CPU Over Protection оставляем в автоматическом режиме для защиты компонентов.

Сохраняемся и проверяем стабильность работы. При нестабильном поведении можем увеличить минимальное значение Offset Mode, изменить значение Scalar и уровень LLC.

Добившись стабильной работы на установленных значениях, можем еще увеличить частоту за счет изменения системной шины BCLK. По умолчанию у нас 100 МГц. Изменение данного параметра повлияет не только на процессор, но и на память, порты USB, шину PCI-E и интерфейсы SATA. Его увеличение разгоняет почти все компоненты материнской платы, что может привести к проблемам с их стабильностью, особенно это касается накопителей.

Стабильное значение было 102 МГц. Данное число умножается на динамически изменяющийся множитель и получаем результирующее значение максимальной частоты в тех или иных задачах. Максимально частота на 1-3 ядрах поднималась до 4513 МГц. При 100% загрузке всех потоков максимальная частота составила 4308 МГц по всем ядрам.

Сколько мы смогли прибавить к автоматическому разгону за счет ручной правки значений BIOS? В однопоточном режиме плюс 100 МГц, в многопоточном режиме прибавка значительнее – почти 300 МГц, это значение соответствует полученному при разгоне за счет изменения множителя.

В отличии от предыдущего вида разгона энергопотребление уменьшилось до 119 Вт при среднем напряжении 1.4 В, в пиках нагрузки напряжение благодаря Offset Mode поднималось кратковременно до 1.49 В максимум. Температура под нагрузкой также уменьшилась и составила максимум 75°C.

Ryzen master, софтверный разгон

Для разгона своих процессоров из-под Windows компания AMD предлагает фирменную утилиту Ryzen master.

В данной утилите возможны все рассмотренные выше виды разгона.

Автоматический разгон - в этой вкладке мы можем изменить только параметры PPT, TDC, EDC и значение Boost, также максимум до 200 МГц. Частоту или напряжение мы поменять не сможем.

Эти же значения, но уже без выбора величины Boost можно менять в режиме Precision boost overdrive. Значения PPT, TDC, EDC по умолчанию 1000, 380, 380.

В обоих вариантах мы получили практически идентичные результаты. В отличии от автоматического режима, заданного BIOS материнской платы, прибавка была всего 50 МГц в многопоточных задачах, и до 300 МГц при смешанной нагрузке. На одно ядро - все те же 4400 МГц. А вот показатели энергопотребления и температур выросли.

Более интересным и практически востребованным видится нам режим ручного разгона. Здесь мы можем изменять не только значения CCX-модулей, но и каждого ядра в отдельности. Причем программа помечает наиболее удачные ядра для разгона. Также здесь можно вообще отключать отдельные ядра. Таких настроек нет в большинстве BIOS материнских плат.

Выставив на все ядра, ранее выявленную стабильную частоту в 4300 МГц, мы получили те же результаты. Повышение до 4400 МГц привело к перезагрузке системы после включения тестовой утилиты.

При раздельном разгоне каждого исполнительного блока CCX мы получили такие же результаты: 4350 и 4300 МГц соответственно.

Также мы заметили, что ядра, помеченные программой как самые эффективные, не совпадали с теми, что реально показывали в тестах большую частоту. Ryzen master пометила 3 ядро золотой звездой, 7 ядро серебренной, 2 и 6 - кружком. В тестах 1, 3 и 8 брали наибольшие частоты, второе ядро занимало место ниже.

Итоговые результаты

Давайте посмотрим на прирост производительности в тестовых утилитах при различных режимах разгона. Во всех тестах оперативная память работала с XMP профилем 3200 МГц 16-18-18-36 CR1.

Первый тест LinX 0.6.5 AMD Edition AVX. Данная утилита нагружает все потоки. Приведем параметры в GFlops.

Следующий тест - Cinebench R20 также нагружает все ядра, рендеринг является одной из самых популярных нагрузок для современного ПК, где задействуется многопоточность.

Как видим, в задачах, нагружающих все потоки, преимущество у разгона по множителю, частота и напряжение фиксированные. Режим разгона PBO+BCLK немного уступает, хотя все ядра и работают на такой же частоте в 4300 МГц, но они могут просаживаться периодически. Софтверный разгон уступает незначительно.

Следующие тесты нагружают не все потоки равномерно, архиватор WinRAR и wPrime изменяют нагрузку в динамике.

В данных тестах мы видим, что разгон по множителю проигрывает в производительности из-за меньшей частоты при задействовании 1-3 ядер.

На скорость работы с памятью оказывает влияние только режим разгона с увеличением BCLK, так как он изменяет и скоростные характеристики памяти за счет увеличения частоты шины. Мы видим при этом прирост в записи и копировании данных.

Выводы

Разгон процессора AMD Ryzen 7 3700X оказывается сомнительной затеей. И у нас имеются, как минимум, две причины для этого утверждения.

Первое – стоимость материнской платы на чипсете Х570 с адекватно реализованным VRM и эффективная система охлаждения CPU будут стоить столько же, сколько стоит сам процессор.

Второе – разгон в ручном режиме дает прибавку в 100-300 МГц к тем значениям, которые демонстрирует процессор в автоматическом режиме, благодаря технологии PBO. Прибавка производительности за счет этих дополнительных пары сотен заметна только в бенчмарках, в реальных задачах вы ее не увидите.

Следующий вывод мы сделали о неактуальности разгона за счет фиксирования частоты множителем для процессоров архитектуры Zen 2. На сегодняшний день о нем можно забыть. Увеличение частоты на всех ядрах дает прирост производительности только в многопоточных режимах, от 8 и более. И снижает производительность в однопоточных задачах.

Даже при автоматическом разгоне при задействовании четырех ядер и восьми потоков все они работали на частоте 4300 МГц – максимально возможной при разгоне за счет множителя. А два ядра запросто работали на частоте 4400 МГц. Также при этом виде разгона блокируется динамическое изменение частоты без нагрузки, что приводит к большему энергопотреблению.

Лучшим решением видится разгон за счет модификации уже имеющегося буста через настройки питания процессора. Изменение напряжений через оффсет-режим, отключение лимитов PBO, изменения коэффициента Scalar, подбор уровней LLC, а также изменение частоты BCLK может дать прирост производительности как в многопоточных, так и в однопоточных задачах.

Ощутимое значение для данного вида разгона имеют возможности VRM материнской платы и система охлаждения CPU, а также гибкость настроек BIOS конкретной материнской платы.

Был ли разгон эффективным? Глядя на прибавку в 100 МГц по максимально показанной частоте, можно сказать, что нет. Цифра 4.5 ГГц, на фоне возможных 5 ГГц у процессоров intel как-то не особо впечатляет, но не будем столь категоричны и поспешны с выводами. Разгон за счет модификации буста дал нам +300 МГц при многопоточной нагрузке, что более востребовано, чем однопоточный режим.

Технологии развиваются и о простом повышении множителя уже можно забыть. Из самого процессора производитель выжал максимум, и прибавку в частотах мы можем получить, опираясь на возможности подсистемы питания CPU материнской платы и гибкости настроек напряжений в BIOS. А это - возможность конкурентной борьбы среди производителей материнских плат. Возможно, в ближайшее время мы увидим выпуск моделей, способных выжимать из процессоров AMD еще больше мегагерц.

Разгон процессоров AMD вновь становится уделом энтузиастов, обычный пользователь явно не будет заморачиваться ради лишней сотни мегагерц, ведь «умные» процессоры могут эффективно разгонять себя сами.