squeezing the maximum out of the Core i7-10700K / Processors and memory

squeezing the maximum out of the Core i7-10700K / Processors and memory


There is an opinion that overclocking processors has noticeably lost its popularity by now. Indeed, since overclocking is now not possible to significantly increase the system performance by overclocking, it is gradually becoming less and less widespread – and is moving into the category of a competitive discipline for a narrow circle of enthusiasts.

In the world of Intel® processors, the situation is different. Although the company has increased the clock speeds of its chips quite noticeably over the past few years, and without any significant progress in production processes, even the flagship models of modern Comet Lake can still be overclocked to some extent. In the lineup of modern Core ™ processors, models with the K index are still preserved, which are directly intended for overclocking experiments, since all frequency settings are unlocked in them. By leveraging the capabilities of such processors, users still have a chance to slightly improve the performance of their systems. In this article we will try to analyze how to do it in the best way. To carry out practical experiments, Intel, as part of a partnership project, provided us with the Core i7-10700K – a popular eight-core Comet Lake generation with a recommended price of $ 374.

It should be emphasized right away that within the framework of this material we will talk about overclocking not in the context of setting records of clock frequency, but from a more down-to-earth consumer point of view. The idea of ​​the article is to show the basic techniques that ordinary users can apply to permanently improve the performance of their personal computers based on Intel processors. Therefore, further we will not resort to any radical methods: everything that will be discussed below can be used on an ongoing basis without fear for the performance and durability of the components.

⇡ # What you need to keep in mind when overclocking LGA1200 processors

If we talk about the current generation Intel processors, Comet Lake, then among them six models are suitable for overclocking: ten-core Core i9-10900K and Core i9-10900KF, eight-core Core i7-10700K and Core i7-10700KF, as well as six-core Core i5-10600K and Core i5-10600KF. The letter “K”, which is present in the name of each such CPU, has remained a clear sign for many years that this model can be overclocked and has all the necessary properties for this. This letter, of course, should not be perceived as a guarantee of a high overclocking potential, but at least such processors have everything necessary so that their frequency can be increased above nominal values ​​without any artificial obstacles.

The ratings for the listed overclocking models are listed in the table.

Core i9-10900K (F) Core i7-10700K (F) Core i5-10600K (F)
Platform LGA1200 LGA1200 LGA1200
Technological process, mm fourteen fourteen fourteen
Kernels / threads 10/20 8/16 6/12
Frequency (nominal / turbo), GHz 3.7 3.8 4.1
Frequency max. turbo, 1 core, GHz 5.3 5.1 4.8
Frequency max. turbo, all cores, GHz 4.8 4.7 4.5
L3 cache, MB 20 sixteen 12
TDP, W 125 125 125
Memory DDR4-2933 DDR4-2933 DDR4-2666
PCIe Lines 16 x Gen3 16 x Gen3 16 x Gen3
Price $ 488 $ 374 $ 262
Price without graphics (KF) $ 472 $ 349 $ 237

It should be noted that all the listed processors are senior representatives in their series, therefore, even without any overclocking, they have high nominal clock frequencies. For this reason, many users purchase such models and use them in passport mode, without thinking about increasing frequencies above the nominal values. Nevertheless, it is assumed that all such models are most likely capable of operating at 5.0 GHz or even higher when all cores are loaded. And some particularly successful CPUs, as practice shows, can even get up to 5.2-5.3 GHz.

However, it should be understood that overclocking is a complex, complex process, which ultimately involves not only the central processor, but the entire system as a whole. Therefore, if you plan to operate the processor in modes beyond the rated ones, first of all you need to make sure that the components used are suitable for the overclocking system and, if necessary, can withstand the increased load.

In order to access the CPU clock speed settings, you will need a “correct” motherboard. First of all, such a motherboard should be based on the Z490 system logic set – only such motherboards have the parameters necessary for overclocking in BIOS Setup. But this is only one necessary condition. The second important condition is the high quality of the processor’s power supply subsystem, which will be able to pull out a processor operating at higher frequencies.

With the switch to LGA1200 and Comet Lake design, Intel has noticeably increased the appetite of its processors even in nominal modes. This can be seen from the limit values ​​PL1 and PL2, which describe the permitted consumption limits for long-term and short-term (several tens of seconds – determined by the Tau parameter) load.

PL1, W PL2, W Tau, seconds
Core i9-10900K 125 250 56
Core i7-10700K 125 229 56
Core i5-10600K 125 182 56

As follows from the above table, even Intel itself admits that its processors can consume up to 250 watts of electricity for limited periods of time. If we talk about overclocking, in which the effect of all restrictions on consumption is canceled, then the board must be ready for such consumption on an ongoing basis. Or even higher, since overclocking leads to an increase in the current consumption of the processor.

As an example, we will give a graph of the dependence of the consumption of the sample of Core i7-10700K taken for testing on the overclocking frequency at maximum processor load in the Prime95 30.3 stress test using AVX instructions.

It is easy to conclude that the eight-core Core i7-10700K, operating at a frequency of 5.0 GHz, is capable of consuming up to 300 watts on a continuous basis. And this is a serious test for the motherboard’s VRM circuit, which can easily overheat under such a load and go into protection, causing a forced reduction in the processor frequency. On the net you can find many descriptions of situations where one or another LGA1200 motherboard is unable to provide sufficient power when overclocking Comet Lake.

For example, we carried out experiments on the ASUS ROG Maximus XII Hero board, which is one of the successful solutions, but even on it, the power circuit when the Core i7-10700K was running at 5.0 GHz heats up to almost 100 degrees. But this board has a 7-phase voltage converter with a doubling of power stages in each phase.

Thus, the selection of boards for working with overclocked processors must be approached very carefully. Only a fairly limited number of solutions can be recommended with confidence, as listed in the table below. The boards from this list are based on reliable circuitry solutions.

Phases per CPU PWM controller MOSFET number MOSFET type
ASUS TUF Gaming Z490-Plus 6 ASP1900B 12 SiC639
ASUS Prime Z490-A 6 ASP1900B 12 NCP302045
ASUS ProArt Z490-Creator 10G 6 ASP1900B 12 NCP302045
ASUS Strix Z490-G 6 ASP1900B 12 SiC639
ASUS Strix Z490-A / F / H 6 ASP1900B 12 NCP302045
ASUS Strix Z490-E 7 ASP1900B fourteen SiC639
ASUS Maximus XII Hero 7 ASP1405I fourteen TDA21462
ASUS Maximus XII Apex / Formula / Extreme 8 ASP1405I sixteen TDA21462
Gigabyte Z490 Gaming X eleven ISL69269 eleven SiC651A
Gigabyte Z490 Vision D / G 12 ISL69269 12 SiC651A
Gigabyte Z490 Aorus Elite 12 ISL69269 12 SiC651A
Gigabyte Z490 Aorus Pro / Ultra 12 ISL69269 12 SiC620A
Gigabyte Z490 Aorus Master 7 ISL69269 fourteen ISL99390
Gigabyte Z490 Aorus Xtreme 8 ISL69269 sixteen ISL99390
MSI Z490 Ace / Godlike / Unify 8 ISL69269 sixteen ISL99390

The high power consumption of Comet Lake processors during overclocking inevitably leads to significant heat generation. Therefore, you will have to specially think about the selection of not only the motherboard, but also an effective cooling system. Assuming that the Core i7-10700K can dissipate up to 300W, overclocking experiments with it will require either an air supercooler (two-piece tower) or a liquid cooling system with a 240mm radiator or larger.

It should be borne in mind that the result of overclocking will largely depend on how effective the chosen cooling system is. In Comet Lake, Intel uses a “metal” internal thermal interface, so there is no particular problem with the transfer of heat from the die to the heat spreader cover, and the quality of the cooling system directly affects the operating temperature of the CPU. In addition, in the latest generation processors, increased attention is paid to the removal of heat from a semiconductor crystal; for this, the thickness of the silicon substrate with low thermal conductivity was even reduced.

Finally, the high power consumption of overclocked processors makes you wonder about the power supply you are using. Its insufficient power can cause unstable operation and simply sudden system shutdowns. Taking into account that the overclocked processor can be expected to consume about 300 W, for a system based on an overclocked LGA1200 processor, a power supply with a capacity of 700-800 W is best suited, if it is planned to use a video card of the GeForce RTX 3080 class, or from 600 -700 W if you count on a video card from the GeForce RTX 3070 series.

⇡ # The basics of overclocking Core i7-10700K

The overclocking procedure for Intel processors with an unlocked multiplier has not changed for many years – we have described it many times on our website. The main idea is to use a cyclic algorithm of three points: increasing the supply voltage, increasing the operating frequency, checking the stability. It is with this algorithm that any attempts to squeeze additional performance out of the processor should begin. Another thing is that in each new generation of its processors, Intel introduces additional functions and techniques that allow you to achieve better results by more fine-tuning the processor. But this will be discussed later.

In the beginning, you just need to decide what frequencies can be seen when overclocking the Core i7-10700K. There have been no breakthroughs in this direction in recent years. In fact, the situation remains the same as in the case of Coffee Lake processors: overclocking limits are somewhere in the region of 5.0 GHz. As a benchmark, you can use the statistics of the well-known Silicon Lottery store, which pre-sorts processors by their overclocking potential. According to the research of the specialists of this store, all eight-core Core i7-10700K are able to take a frequency of 4.9 GHz, about two out of three processors can work at 5.0 GHz, and only 22% of the copies obey the 5.1 GHz frequency. And these statistics are almost no different from the limits to which the eight-core Core i9-9900K processors of the Coffee Lake generation were overclocked.

In this case, it is necessary to separately stipulate that the maximum overclocking frequencies in the presented diagram correspond to the processor operating modes without AVX instructions. The fact is that the execution of vector commands significantly increases the heat dissipation of the CPU, therefore, when checking stability in an AVX / AVX2 load, the situation with overclocking will look worse.

This fact can be easily illustrated by the practical results of the search for the maximum overclocking frequency for the Core i7-10700K processor, which has visited our laboratory. By combining various voltages and frequencies, we tried to reveal the frequency capabilities of the processor under different conditions. The stability of the processor was tested with the Prime95 30.3 stress test (a computational program for calculating the Mersenne numbers) in the Small FFT mode. Its trouble-free performance allows you to be almost 100% sure that the processor can operate in the selected mode without any complaints and in any other situations.

For clarity, we have compiled a matrix of its stable states when choosing different Vcore values ​​- the voltages that the motherboard supplies to the processor – and different values ​​of the multiplication factor that sets the CPU frequency. This matrix is ​​populated with the CPU power consumption and temperature when used to cool the NZXT Kraken X62 liquid cooling system. It should also be mentioned that to counteract the distortion of the overclocking results due to voltage drops with an increase in the current consumed by the processor in the experiments, the Load-Line Calibration (LLC) function was additionally enabled. On the ASUS ROG Maximus XII Hero board used, the best voltage stability at different loads for the Core i7-10700K was given by the Level 7 setting.

The test results in “simple” mode, without using AVX / AVX2 commands in the load, are presented below.

The selected sample of the processor can be recorded as one of the successful samples – it turned out to be able to take a frequency of 5.1 GHz with a supply voltage of 1.375 V and higher. At first glance, this is a rather high voltage, the use of which leads to serious heating of the CPU. But there is no need to be afraid: recommendations developed on the basis of existing experience indicate that voltages up to 1.4 V are quite safe. At least the 14nm processors of the previous generations, which have been operating at this voltage for a long time in 24/7 mode, still work – and show no signs of degradation. Therefore, we can assume that the resulting overclocking option to 5.1 GHz is generally acceptable.

A certain concern can only be caused by temperatures reaching 100 degrees – the maximum set in the specification. Typically, Intel processors have thermal throttling enabled in this place, but in Comet Lake, the temperature limit can be pushed 15 degrees higher – for this, there is a special Maximum CPU Temperature setting in the motherboard BIOS.

The second part of the processor overclocking test consisted of stability testing in “heavy” mode, where vector AVX / AVX2 instructions are already fully applied. Such tests can be carried out using the same Prime95 30.3 program, but the results are somewhat different. A significant increase in heat dissipation accompanying the execution of such instructions leads to the fact that the voltages applied for overclocking have to be reduced, and as a result, the processor demonstrates less impressive potential.

Here, the best result is a 5.0 GHz frequency, which is achievable at 1.35 V. Note, despite the weaker overclocking, the processor in this case consumes 35 W more than when operating at 5.1 GHz, when the load is not includes vector commands. This fact is a manifestation of the power consumption of AVX / AVX2 instructions in the Skylake microarchitecture.

Summing up the intermediate result, we state that if we approach the process “head-on”, then the limit of stable overclocking of Core i7-10700K will have to be recognized as the frequency of 5.0 GHz. When the voltage is set to 1.35-1.375 V, the selected processor will be able to remain completely stable and pass any stress tests at this frequency.

⇡ # How to improve the result

It is generally accepted that Intel processors in recent years have been developing in an extensive scenario, only increasing the number of cores and clock speeds, but not changing their microarchitecture. In many ways, this is a fair statement, but at the same time, certain transformations are still taking place. Overclocking tools are just an example of an area where important changes have quietly taken place – and as a result, new processors can be overclocked more effectively, even though there are no technological prerequisites for this.

The first key improvement of this kind was the appearance of the AVX Offset option, which allows you to reduce the CPU multiplier by one or several steps when executing AVX / AVX2 instructions. This option was introduced in the Coffee Lake family, and since then it has been actively used by overclockers. Due to the fact that AVX / AVX2 instructions are characterized by increased power consumption and actively heat up the CPU crystal, using different frequencies for normal operation and for working with vector instructions in most cases can improve the overclocking results of any modern Intel processor.

For example, as shown above, our experimental Core i7-10700K is generally stable at 5.1 GHz, but under AVX load, its limit drops to 5.0 GHz. The AVX Offset option can help to avoid sacrificing frequency for the sake of overall stability in all modes. With its help, the processor can be easily configured so that its operating frequency is selected dynamically: 5.1 GHz in normal mode and 100 MHz lower when executing AVX / AVX2 instructions.

We were somewhat fortunate with the Core i7-10700K: for 5.1 GHz in normal mode and 5.0 GHz in AVX load, you can use the same voltage of 1.375 V – in both cases, the system remained stable. However, overclocking at constant voltage is not the best option for a modern multi-core CPU. First, in the case of an AVX load, the processor at an overestimated voltage will heat up more than it could, which ultimately can negatively affect the durability of silicon. Во-вторых, использовать единый уровень напряжения для разных частот может быть попросту невозможно, особенно если эти частоты различаются не на 100 МГц, а существеннее.

Собственно, именно по этой причине в номинальном режиме напряжение питания современных процессоров задаётся не константой, а кривой: чем выше частота – тем выше напряжение питания. Именно на этой зависимости строится и работа турборежима. Технология Intel Turbo Boost, как известно, отвечает за динамическую регулировку частоты: она повышает частоту процессора в том случае, когда нагрузка ложится лишь на часть вычислительных ядер, оставляя другую часть ядер в бездействии. Попутно же, изменяясь по заранее запрограммированному закону, растёт и напряжение питания CPU, гарантируя стабильность системы при росте частоты. Температуры и энергопотребление процессора при этом не выходят за допустимые рамки, поскольку усреднённо, с учётом простоя части ядер, нагрузка остаётся невысокой.

Нагляднее это можно показать на примере: для процессора Core i7-10700K, который использовался в тестах, предопределённая зависимость напряжения от частоты выглядела так.

Спецификация предполагает, что напряжение должно изменяться в очень широких пределах. Даже если говорить об интервале от 4,7 до 5,1 ГГц, в котором варьируется рабочая частота Core i7-10700K при нагрузке в рамках активного турборежима, разница в напряжении, подаваемом на процессор, доходит до 0,3 В. При этом максимальное напряжение, которое может подаваться на процессор в номинальном режиме, составляет внушительные 1,5 В.

Данный подход к регулировке напряжения разумно сохранить и для разгона, поскольку зависимость напряжения от частоты позволила бы уменьшить нагрев процессора в AVX-режиме с более низкой, чем в обычном состоянии, частотой.

И такие возможности для управления процессорным напряжением в платформе LGA1200 есть. В дополнение к установке фиксированного значения напряжения CPU материнские платы давно предлагают два других метода: Offset и Adaptive. Первый метод, Offset (смещение), позволяет сдвигать всю предопределённую спецификацией кривую напряжения вверх или вниз по оси ординат на задаваемую пользователем дельту. Второй метод, Adaptive (адаптивный) фактически является некой комбинацией установки фиксированного напряжения и использования смещения. В этом режиме можно указать то напряжение, которое должен получать процессор при достижении максимальной частоты, и это значение будет получено соответствующим смещением всей кривой напряжения вверх. Смещение кривой вниз, к сожалению, в данном случае напрямую не поддерживается, но его можно добиться использованием параметра Offset.

Однако с ростом паспортных тактовых частот процессоров Intel мы пришли к ситуации, когда верхний предел в предопределённой спецификациями зависимости напряжения от частоты забрался очень высоко. Например, для нашего процессора Core i7-10700K максимальная частота турборежима составляет 5,1 ГГц, и определённое для этой частоты напряжение установлено в 1,5 В. Очевидно, что необходимость повысить его дополнительно вряд ли возникнет, поэтому режим изменения частоты Adaptive стал для разгона подходить плохо.

Зато в процессорах Comet Lake ему предложена куда лучшая замена: в них открылся доступ ко всей кривой напряжения целиком. Она задаётся восемью ключевыми значениями, и каждое из них может быть подвергнуто корректировке. В результате появилась удобная возможность очень тонко подстраивать закон изменения напряжения и добиваться именно той формы кривой, которая нужна в конкретном случае.

Возвращаясь к нашему экземпляру Core i7-10700K, кривую зависимости напряжения от частоты логично было бы скорректировать таким образом, чтобы при частоте 5,0 ГГц на процессор подавалось напряжение 1,35 В, а при частоте 5,1 ГГц – 1,375-1,4 В. Получить это нетрудно добавлением корректирующих констант в двух-трёх крайних базовых точках – при частоте 5,1 и 5,0 ГГц, а также заодно, может быть, и при частоте 4,8 ГГц.

Как и при любом методе изменения напряжения питания CPU, в случае корректировки формы кривой может потребоваться дополнительная подстройка параметра LLC, чтобы напряжение не слишком сильно отклонялось от заданных величин при высокой нагрузке. Однако чрезмерно завышать уровни LLC при этом не рекомендуется, так как это может приводить к всплескам напряжения и его кратковременным выбросам за безопасные пределы при резком изменении тока на процессоре. Безопаснее использовать средние значения параметра LLC, но при этом вносить дополнительные корректирующие поправки в расположение базовых точек зависимости напряжения от частоты.

В результате получается разгон с регулировкой частот и динамической подстройкой напряжений. Однако в действительности в большинстве случаев можно обойтись и без прямой корректировки кривой напряжений. Да, эта функция даёт в руки оверклокера очень гибкий инструмент, но похожего эффекта с процессорами Comet Lake можно добиться гораздо проще – через простую установку фиксированного напряжения на процессоре. В этом случае изменение реально подаваемого на CPU напряжения в зависимости от частоты и нагрузки может быть реализовано выбором невысоких уровней LLC, при которых падение напряжения при росте тока компенсируется лишь частично. Поскольку AVX-нагрузка заметно более энергоёмка, при её возникновении процессор потребляет больший ток — и это выливается в дополнительное падение напряжения. Данный эффект нетрудно пустить на благое дело: он как раз и позволяет добиться того, чтобы подаваемое на CPU напряжение в режиме без AVX инструкций было выше, чем при нагрузке, включающей AVX-инструкции.

Проиллюстрировать сказанное нетрудно следующим графиком. На нём показаны реальные напряжения, получаемые работающим на частоте 4,9 ГГц процессором Core i7-10700K, при выборе различных уровней LLC на материнской плате ASUS ROG Maximus XII Hero, когда в BIOS материнской платы процессорное напряжение выставлено в фиксированные 1,35 В. Точки для построения кривых на графике снимались как при обычной, так и при AVX-нагрузке в Prime95 30.3.

Несмотря на то, что формально процессорное напряжение в этом эксперименте было задано постоянной величиной, фактически оно варьировалось в зависимости от характера нагрузки, причём величина падения напряжения при переходе к AVX-командам при низких уровнях LLC может быть очень заметной и даже превышать 0,05 В.

Для тестового экземпляра процессора уже было определено ранее, что оптимальная разница в напряжении в режиме с AVX-инструкциями и без них должна быть порядка 0,025 В, поэтому установка фиксированного напряжения и некого среднего уровня LLC может хорошо сработать. В частности, наиболее приемлемым вариантом оказался выбор в BIOS фиксированного напряжения 1,42 В с установкой параметра LLC в значение Level 5. При таких настройках к стабильности на частоте 5,0-5,1 ГГц вопросов не возникало как при работе CPU с AVX-нагрузкой, так и без неё.

Core i7-10700K, стресс-тест в Prime95 без AVX – частота 5,1 ГГц

Core i7-10700K, стресс-тест в Prime95 без AVX – частота 5,1 ГГц

Core i7-10700K, стресс-тест в Prime95 с AVX – частота 5,0 ГГц

Core i7-10700K, стресс-тест в Prime95 с AVX – частота 5,0 ГГц

В дополнение к настройкам частоты процессорных ядер не будет лишним добавить ещё пару штрихов. Один из них – увеличение частоты внеядерной части процессора (Uncore), на которой работает кольцевая шина, обеспечивающая взаимодействие ядер между собой, и кеш-память третьего уровня. Нельзя сказать, что эта частота как-то заметно влияет на производительность, однако чаще всего её без особых проблем можно повысить до отметки на 300-400 МГц ниже частоты самого процессора. Однако делать эту операцию лучше после того, как для частоты вычислительных ядер уже найден предел, потому что их разгон даёт куда более осязаемый результат по сравнению с разгоном Uncore, и частоту Uncore разумнее подгонять по остаточному принципу.

Напряжение Uncore-части современных процессоров Intel привязано к базовому напряжению CPU. Поэтому как-то дополнительно улучшить горизонт овеклокинга этого процессорного блока затруднительно.

Зато можно дополнительно подобрать более оптимальную частоту и тайминги памяти, а заодно и выставить более адекватные уровни напряжений VCCIO (напряжение контроллера памяти и L3-кеша) и VCCSA (напряжение системного агента), которые на многих материнских платах чрезмерно завышаются, что приводит к излишнему нагреву процессора, а иногда даже и к нестабильности. Рекомендуемый уровень этих напряжений следует выбирать исходя из частоты работы контроллера памяти. В номинале, с DDR4-2933 памятью, процессоры Comet Lake работают при VCCSA 1,05 В и VCCIO 0,95 В; для режимов вплоть до DDR4-3600, скорее всего, хватит повышения напряжений VCCSA до 1,2 В и VCCIO до 1,15 В; а для DDR4-4000 к этим значениям стоит прибавить ещё по 0,05 В. При этом поднимать данные напряжения выше 1,3 В не рекомендуется ни при каких условиях.

⇡#Полезное ПО и Intel Extreme Tuning Utility (Intel XTU)

Раньше при разгоне мы выполняли все настройки системы через BIOS материнской платы, а в операционной системе лишь проверяли, что получилось. Для этого существует масса различных инструментов, но самые популярные — это Prime95 для создания высоких нагрузок на процессор и Hwinfo64 для мониторинга реальных частот, показателей температуры, потребления и прочего.

Однако в последнее время к этому базовому и довольно аскетичному набору начали добавляться дополнительные программные решения, которые способны если не облегчить, то как минимум ускорить подбор подходящих параметров при разгоне. Так, многие слышали про широко разрекламированную утилиту Ryzen Master, которая позволяет ставить эксперименты над процессорами AMD «одним кликом» в Windows без бесконечных перезагрузок. Подобная утилита есть и у Intel – она называется Intel Extreme Tuning Utility (Intel XTU).

Откровенно говоря, Intel XTU – старая программа, но планомерно совершенствуясь, к настоящему моменту она стала настолько стабильна, функциональна, универсальна и удобна, что теперь почти полностью избавляет от необходимости заходить в BIOS материнской платы. Фактически с помощью Intel XTU можно менять любые настройки CPU и памяти за исключением разве только параметров конвертера питания на материнской плате (читай – Load-Line Calibration). Причём, что немаловажно, работа Intel XTU не зависит от производителя конкретной платформы, а в ряде случаев она даже способна открыть доступ к тем параметрам, которые спрятаны в BIOS материнской платы.

В частности, через XTU предоставляется полный доступ к процессорным множителям, настройкам пределов потребления PL1 и PL2 и напряжениям, подаваемым на процессор.

Отдельно можно менять частоту работы кеш-памяти третьего уровня.

К изменяемым «на лету» параметрам относятся даже тайминги памяти.

Важная составляющая Intel XTU — модуль аппаратного мониторинга, который позволяет следить за состоянием процессора не хуже, чем Hwinfo64 или другие подобные утилиты.

Помимо всего перечисленного, в Intel XTU есть средства для автоматического разгона, измерения производительности системы и стресс-тесты. Всё это делает эту утилиту неким единым оверклокерским центром управления. Для кого-то она может заменить все манипуляции с BIOS материнской платы полностью, а для кого-то станет подспорьем в экспериментах с оборудованием, позволяя сэкономить время при подборе оптимальных настроек.

⇡#Описание тестовой системы и методики тестирования

Вся описанная выше эпопея с разгоном Core i7-10700K была пройдена по большому счёту лишь с одной целью – понять, есть ли смысл в оверклокинге на платформе LGA1200. Может быть, как и в случае с процессорами AMD, владельцам процессоров Core 10-го поколения, относящимся к K-серии, достаточно просто положиться на автоматические настройки — и это не повлечёт за собой никакой заметной недостачи в производительности?

Чтобы аргументированно ответить на этот вопрос, мы протестировали Core i7-10700K в двух состояниях. Во-первых, в номинальном режиме, со включённой функций Multi-Core Enhancements, то есть в состоянии, в котором этот процессор будет функционировать у пользователя в том случае, если он не будет вмешиваться в настройки, которые сделает автоматом качественная материнская плата. Напомним, суть Multi-Core Enhancements заключается в отмене пределов потребления PL1 и PL2 с целью разрешить процессору всегда использовать максимальную определённую турборежимом частоту. И во-вторых, в описанном выше разгоне до частоты 5,0-5,1 ГГц. Все остальные настройки систем при этом намеренно оставались одинаковыми.

В состав тестовой системы входили следующие комплектующие:

  • Процессор:
    • Intel Core i9-10900K (Comet Lake, 10 ядер + HT, 3,7-5,3 ГГц, 20 Мбайт L3);
    • Intel Core i7-10700K (Comet Lake, 8 ядер + HT, 3,8-5,1 ГГц, 16 Мбайт L3);
  • Процессорный кулер: NZXT Kraken X62;
  • Материнская плата: ASUS ROG Maximus XII Hero (Wi-Fi) (LGA1200, Intel Z490);
  • Память: 2 × 16 Гбайт DDR4-3600 SDRAM, 16-19-19-39 (G.Skill TridentZ Neo F4-3600C16D-16GTZNC);
  • Видеокарта: NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti (TU102, 1350/14000 МГц, 11 Гбайт GDDR6 352-бит);
  • Дисковая подсистема: Samsung 970 EVO Plus 2TB (MZ-V7S2T0BW);
  • Блок питания: Thermaltake Toughpower DPS G RGB 1000W Titanium (80 Plus Titanium, 1000 Вт).

Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 10 Pro (v2004) Build 19041.208 с использованием следующего комплекта драйверов:

  • Intel Chipset Driver 10.1.18295.8201;
  • NVIDIA GeForce 451.67 Driver.

Описание использовавшихся для измерения вычислительной производительности инструментов:

Приложения:

  • 7-zip 19.00 — тестирование скорости архивации. Измеряется время, затрачиваемое архиватором на сжатие директории с различными файлами общим объёмом 3,1 Гбайт. Используется алгоритм LZMA2 и максимальная степень компрессии.
  • Adobe Photoshop 2020 21.2.1 — тестирование производительности при обработке графических изображений. Измеряется среднее время выполнения тестового скрипта Puget Systems Adobe Photoshop CC Benchmark 18.10, моделирующего типичную обработку изображения, сделанного цифровой камерой.
  • Adobe Photoshop Lightroom Classic 9.3 – 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 16-мегапиксельных изображений в RAW-формате, сделанных цифровой камерой Fujifilm X-T1.
  • Adobe Premiere Pro 2020 14.3.1 — тестирование производительности при нелинейном видеомонтаже. Измеряется время рендеринга в формат YouTube 4K проекта, содержащего HDV 2160p30 видеоряд с наложением различных эффектов.
  • Blender 2.83.3 – тестирование скорости финального рендеринга в одном из популярных свободных пакетов для создания трёхмерной графики. Измеряется продолжительность построения финальной модели pavillon_barcelona_v1.2 из Blender Benchmark.
  • Topaz Video Enhance AI v1.3.8 – тестирование производительности в основанной на ИИ программе для улучшения детализации видео. В тесте используется исходное видео в разрешении 640×360, разрешение которого увеличивается в два раза с использованием модели Theia-Detail: UE,P.
  • V-Ray 4.10.03 – тестирование производительности работы популярной системы рендеринга при помощи стандартного приложения V-Ray Benchmark Next;
  • x265 3.2+9 10bpp — тестирование скорости транскодирования видео в формат H.265/HEVC. Для оценки производительности используется исходный 2160p@24FPS AVC-видеофайл, имеющий битрейт около 42 Мбит/с.

Игры:

  • Assassin’s Creed Odyssey. Разрешение 1920 × 1080: Graphics Quality = Ultra High. Разрешение 2560 × 1440: Graphics Quality = Ultra High.
  • Civilization VI: Gathering Storm. Разрешение 1920 × 1080: DirectX 12, MSAA = 4x, Performance Impact = Ultra, Memory Impact = Ultra. Разрешение 2560 × 1440: DirectX 12, MSAA = 4x, Performance Impact = Ultra, Memory Impact = Ultra.
  • Far Cry 5. Разрешение 1920 × 1080: Graphics Quality = Ultra, HD Textures = On, Anti-Aliasing = TAA, Motion Blur = On. Разрешение 2560 × 1440: Graphics Quality = Ultra, Anti-Aliasing = Off, Motion Blur = On.
  • Hitman 2. Разрешение 1920 × 1080: DirectX 12, Super Sampling = 1.0, Level of Detail = Ultra, Anti-Aliasing = FXAA, Texture Quality = High, Texture Filter = Anisotropic 16x, SSAO = On, Shadow Maps = Ultra, Shadow Resolution = High. Разрешение 2560 × 1440: DirectX 12, Super Sampling = 1.0, Level of Detail = Ultra, Anti-Aliasing = FXAA, Texture Quality = High, Texture Filter = Anisotropic 16x, SSAO = On, Shadow Maps = Ultra, Shadow Resolution = High.
  • Shadow of the Tomb Raider. Разрешение 1920 × 1080: DirectX12, Preset = Highest, Anti-Aliasing = TAA. Разрешение 2560 × 1440: DirectX12, Preset = Highest, Anti-Aliasing = Off.
  • Total War: Three Kingdoms. Разрешение 1920 × 1080: DirectX 12, Quality = Ultra, Unit Size = Extreme. Разрешение 2560 × 1440: DirectX 12, Quality = Ultra, Unit Size = Extreme.
  • World War Z. Разрешение 1920 × 1080: DirectX11, Visual Quality Preset = Ultra. Разрешение 2560 × 1440: DirectX11, Visual Quality Preset = Ultra.

Во всех игровых тестах в качестве результатов приводится среднее количество кадров в секунду, а также 0,01-квантиль (первая перцентиль) для значений FPS. Использование 0,01-квантиля вместо показателей минимального FPS обусловлено стремлением очистить результаты от случайных всплесков производительности, которые были спровоцированы не связанными напрямую с работой основных компонентов платформы причинами.

⇡#Тесты производительности

⇡#Производительность в приложениях

И вот он, момент истины. Здесь мы видим, во имя чего были приложены все усилия, описанные до этого, и результат, откровенно говоря, совершенно не впечатляет. Разгон Core i7-10700K позволяет получить в приложениях улучшение производительности лишь в пределах единиц процентов. Получается, что значительная доля имеющегося частотного потенциала Comet Lake уже задействована производителем в номинальном режиме. Собственно, если говорить конкретно о Core i7-10700K, то его рабочие частоты со снятыми пределами потребления находятся в интервале 4,7-5,1 ГГц. После разгона нам удалось добиться работы этого процессора на частотах 5,0-5,1 ГГц, и это – в лучшем случае 8-процентный прирост, поэтому странно было бы ожидать каких-то кардинальных изменений в быстродействии.

Однако в то же время было бы неправильно сказать, что разгон оказался совсем бесполезным. Некоторые ресурсоёмкие приложения, предназначенные для перекодирования и обработки видеоконтента или для рендеринга, стали работать на 5-8 % быстрее. С учётом того, что такой прирост быстродействия получен «на пустом месте», оверклокинг трудно назвать бессмысленной процедурой. Отдельные энтузиасты вполне могут быть заинтересованы в том числе и в таком повышении производительности.

Правда, очевидно, что оверклокингом имеет смысл заниматься далеко не всегда. Во-первых, улучшение скорости выполнения задач при росте частоты процессора наблюдается далеко не повсеместно. Есть масса приложений, где производительность упирается не в частоту, а в другие подсистемы компьютера, поэтому зачастую эффект от разгона малозаметен. Во-вторых, разгон Core i7-10700K не делает из него процессор более высокого класса ни при каких условиях. Работающий в номинальном режиме Core i9-10900K, как можно видеть по результатам, всегда оказывается быстрее разогнанного Core i7-10700K.

Рендеринг:

Обработка фото:

Работа с видео:

Перекодирование видео:

Архивация:

⇡#Производительность в играх

Гораздо более показательные диаграммы, чем в прошлом подразделе, можно наблюдать здесь, где они построены на основе измерений FPS в современных играх. И они иллюстрируют скорее то, что правы противники разгона, которые считают, что вся эта морока с подбором частот и напряжений не стоит достигнутого результата. Действительно, разогнанный до частот 5,0-5,1 ГГц процессор Core i7-10700K оказывается лишь на 1-3 % быстрее самого себя в номинальном состоянии. И это – вовсе не тот прирост, который бы хотелось увидеть геймерам-энтузиастам.

Причём представленные ниже данные о FPS получены в разрешении 1080p, то есть в более благоприятном случае, когда игровая производительность упирается в возможности графического ускорителя не полностью и у процессора всё-таки остаётся возможность повлиять на кадровую частоту. А те, кто играет в разрешениях 1440p или 2160p (и им подобным), не имеют шанса увидеть даже такой скромный положительный эффект оверклокинга. Всё это наводит на мысль, что геймерам вообще нет смысла беспокоиться о разгоне CPU – никакого волшебного улучшения производительности в современных условиях он не даёт.

Отдельно нужно отметить, что разогнанному Core i7-10700K не удалось превзойти десятиядерный Core i9-10900K и в игровых тестах, хотя, казалось бы, десять ядер для игр избыточны и дополнительные два ядра в старшем процессоре вряд ли могут оказать ему какую-то поддержку. Но преимущество Core i9-10900K объясняется здесь тем, что в основе десятиядерных процессоров компания Intel использует более удачные полупроводниковые кристаллы, которые даже в номинальном режиме преодолевают отметку 5,0 ГГц при нагрузке на четыре-пять вычислительных ядер и отметку 5,1 ГГц при нагрузке на три и меньшее число ядер. Поэтому в играх, где работой нагружается довольно ограниченное число ядер, тактовая частота Core i9-10900K в номинальном режиме зачастую оказывается выше, чем у разогнанного Core i7-10700K.

⇡#Энергопотребление

Обратной стороной повышения тактовых частот выступает рост энергопотребления. Этот эффект мы можем наблюдать даже на примере работы процессоров Intel в номинальном режиме: каждое новое воплощение 14-нм микроархитектуры Skylake, которое забирается всё выше и выше по частоте, увеличивает свои аппетиты по энергопотреблению. Однако когда дело касается разгона, ситуация резко усугубляется, потому что попутно с увеличением тактовой частоты сверх номинальных значений почти всегда приходится поднимать и напряжение питания CPU. Иными словами, серьёзный рост потребления разогнанной системы — то, к чему должен быть готов любой оверклокер.

Выше уже было показано: разгон Core i7-10700K до 5 ГГц и выше приводит к тому, что потребление этого процессора под нагрузкой может доходить до 250-300 Вт. Но давайте посмотрим, во что всё это выльется в смысле потребления системы целиком. Для того чтобы сделать такие измерения, мы воспользовались возможностями блока питания Thermaltake Toughpower DPS G RGB, который позволяет мониторить отдаваемую мощность на своём выходе.

Потребление системы с разогнанным Core i7-10700K оказалось ожидаемо выше, чем когда этот процессор работает в номинальном режиме. Однако нельзя сказать, что разница шокирует. Напротив, если сравнить потребление двух аналогичных систем с этим процессором в номинале и при разгоне, то в случае максимальной нагрузки рост аппетитов не превышает 40 %. С этим вполне можно мириться, особенно если принять во внимание, что работающий на частоте 5,0-5,1 ГГц процессор Core i7-10700K выглядит не прожорливее 10-ядерного Core i9-10900K в состоянии без разгона. А это означает, что 8-процентная прибавка к частоте с точки зрения энергопотребления в данном случае сопоставима с 25-процентным увеличением числа вычислительных ядер.

⇡#Выводы

Массовые процессоры Intel актуального поколения, Comet Lake, разгоняются довольно посредственно – именно такой вывод можно сделать по итогам проведённого тестирования. И в этом нет ничего удивительного. Эксплуатируя шестой год подряд одну и ту же микроархитектуру Skylake и 14-нм технологический процесс, компания Intel рано или поздно должна была приблизиться к окончательному пределу, и сейчас, похоже, мы наблюдаем именно это.

Максимальная частота, на которой способны работать различные производные Skylake с обычной системой охлаждения, находится недалеко за отметкой 5,0 ГГц, и Core i7-10700K почти добирается до неё в номинале. В ходе экспериментов с экземпляром такого процессора нам удалось добиться лишь 8-процентного разгона относительно максимальной частоты Core i7-10700K при нагрузке на все ядра, и это – довольно-таки бледный результат на фоне того, что у первых Skylake родом из 2015-го частота могла быть повышена на величину порядка 20 %. Ситуация же с Comet Lake усугубляется ещё и тем, что современные процессоры получили продвинутый турборежим, частота в котором может повышаться до 5,1 ГГц (или даже выше) автоматически – при нагрузке на одно или несколько ядер.

Всё это приводит к тому, что целесообразность разгона, например, применительно к Core i7-10700K оказывается под большим вопросом — по крайней мере, если подходить к этому процессу с утилитарной точки зрения. Как показывают тесты, никакого качественного прироста производительности таким путём получить невозможно, а какой-то осязаемый положительный эффект от повышения частоты за пределы штатного режима наблюдается лишь в избранных ситуациях.

Отказаться от попыток оверклокинга процессора сразу же может аудитория геймеров. Повышение частоты смены кадров в современных играх после разгона Core i7-10700K заметить почти невозможно. Если FPS и увеличивается, то речь идёт о приросте в 1-2 %, который, естественно, никакой погоды не сделает. Подвергать опасности стабильность системы и увеличивать потребление и нагрев ради такого нет никакого рационального смысла, и лучше сразу сосредоточиться на повышении частот графической карты – вот это в разрезе игровой производительности на порядок полезнее.

Впрочем, разгон CPU всё-таки можно рассматривать как способ улучшения скорости работы системы при решении ресурсоёмких вычислительных задач. В отдельных ситуациях, например при финальном рендеринге или при обработке видео, разгон Comet Lake всё-таки улучшает быстродействие. И для таких сценариев он может иметь смысл. Правда, не следует забывать, что и тут мы говорим про прирост быстродействия на уровне единиц процентов.

Однако в пользу разгона процессоров вроде Core i7-10700K есть немного иной аргумент. Дело в том, что Intel уделяла и продолжает уделять большое внимание поддержке энтузиастов, в результате чего любые оверклокерские эксперименты с Comet Lake проводить исключительно просто. Этот процессор даёт в руки пользователя исчерпывающий набор инструментов с понятным и предсказуемым действием. Более того, в каждом поколении CPU этот набор пополняется, давая всё больше свободы в том, каким образом пользователи могут попытаться извлечь из процессора изначально скрытый потенциал. Иными словами, не стоит думать, что разгон – это какой-то затейливый ритуал. Вывести Core i7-10700K за пределы номинального режима и добиться стабильной работоспособности проще простого, и мы надеемся, что приведённые в этой статье рекомендации станут хорошим подспорьем.

Обобщая же всё сказанное воедино, остаётся резюмировать, что оверклокерские процессоры Comet Lake, которые отмечены в модельном номере литерой «К», несмотря ни на что, вполне возможно рассматривать как достойные объекты для экспериментов по разгону. При этом не стоит рассчитывать, что подобные эксперименты способны принести какие-то заметные дивиденды в смысле прироста производительности, но не всё измеряется частотой кадров и баллами в бенчмарках. В том, что настройка разгона в LGA1200-системах – очень увлекательный процесс, способный доставить энтузиастам удовольствие сам по себе, у нас нет никаких сомнений. Единственное, не нужно забывать о правильном подборе компонентов системы, в противном случае гладкий процесс оверклокинга может споткнуться на ухабах нестабильности, в возникновении которых повинны не сами процессоры, а какие-то другие компоненты.

В заключение же нужно сказать, что приобретать процессоры Core i7-10700K целесообразно и для эксплуатации в номинальном режиме. Они хороши и без всякого разгона, тем более что по сравнению с «обычными» моделями они обладают увеличенной тактовой частотой и, соответственно, лучшей производительностью.

Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Leave a Comment