С места – в разгон

12 Мар 2018

Используя процессоры AMD Ryzen на геймерской платформе MSI X370 XPower Gaming Titanium нужно знать, что наряду с ог­ром­ным разгонным по­тен­ци­а­лом, доступным пользователю, пла­та и сама (т.е. в ав­то­ма­ти­че­ском режиме) в этом плане спо­соб­на на мно­гое. Тестовая лаборатория «Ком­пос­те­ра» выполнила ряд экс­пе­ри­ментов на ней с использованием чипа Ryzen 5 1600 и вот что из это­го вышло.

Процессор

Уточним, что задействованный в тестировании процессор Ryzen 5 — это tray-версия с номенклатурным иден­ти­фи­ка­то­ром YD1600BBM6IAE, доступная в поставках без системы охлаждения.

Ryzen 5 — это tray-версия с номенклатурным идентификатором YD1600BBM6IAE, доступная в поставках без системы охлаждения

Впрочем, мы использовали модель Stealth фирменного кулера Wraith, хотя настоящий игроман меньше, чем на Noctua вряд ли согласится.

Система охлаждения Wraith Stealth из боксированной поставки AMD Ryzen 5 1600

Благодаря 14-нм технологическому процессу у процессоров AMD семейства Ryzen низкий уровень теп­ло­вы­де­ле­ния, поэтому в большинстве случаев вполне достаточно и «боксированной» системы охлаждения. К этому при­зы­ва­ет нас отполированная до блеска медная пятка Wraith Stealth. Еще один аргумент «за» — низкий уровень шума лопастей этого вентилятора: по уровню слышимых звуков — всего 29 децибел (дБА).

Плата

Платформа от Micro-Star в особых представлениях не нуждается. X370 XPower Gaming Titanium — классный иг­ро­вой вариант реализации системной логики AMD X370, щедро снабженный конструкторскими находками. Плата не потеряла своей привлекательности в ценовом аспекте, балансируя на нижней планке совсем не бюд­жет­ных ре­ше­ний. У ASUS, главного конкурента MSI, цены на геймерские платы и не такие высоты берут.

Системная плата MS-7A31 (это заводская кодификация, соответствующая бренду X370 XPower Gaming Titanium)

Как водится, недостатки — это продолжение достоинств. Не лишен их и проект MS-7A31 (это заводская ко­ди­фи­ка­ция, соответствующая бренду X370 XPower Gaming Titanium). С первых минут знакомства с платформой самая гла­в­ная заноза — завышенное потребление тока от бортового гальванического элемента CR-2032 (на снимке — справа вни­зу). При отключенном источнике +5V Standby оно составляет около 0.12 mA. В типовом случае исправная плата по­тре­б­ля­ет ток в пределах 0.001 mA…0.005 mA. Исследование этого феномена еще впереди.

Мониторинг производительности в UEFI

Аппаратные средства для оптимального управления тактовой частотой процессора AMD Ryzen 5 1600, ус­та­нов­лен­но­го на платформе Micro-Star X370 XPower Gaming Titanium, находятся под конт­ро­лем специального про­грам­мно­го обеспечения. В первую очередь — это код UEFI BIOS (текущая версия 7A31v1C) и драйверы, работающие в среде ОС. Их задача — в достижении непростого компромисса производительности и на­деж­ности с учетом ми­ни­ми­за­ции энергопотребления. Они призваны также обеспечить комфортный и безопасный разгон.

Очевидно, исследование аппаратных ресурсов лучше всего начинать в среде UEFI. Устранив влияние ОС и получив неограниченный доступ к привилегированным Model-Specific регистрам процессора, можно достаточно точно из­ме­рить основные опорные частоты платформы. Для этого проанализируем два счетчика тактов из подсистемы про­цес­со­ра AMD Ryzen, отвечающей за мониторинг производительности (Performance Monitoring):

  • счетчик IA32_MPERF (Maximum non-turbo performance), работающий на максимальной частоте из доступных в не­фор­си­рованном режиме частот;
  • счетчик IA32_APERF (Actual turbo performance), жестко синхронизированный с ядром центрального про­цес­со­ра, в том числе — и в режиме разгона.

Заметим, что среди системных программистов, а равно авторов вредоносного кода (это не одни и те же люди!), по­пу­лярен совсем другой счетчик: Time Stamp Counter. Он доступен на уровне поль­зо­ва­тель­ских привилегий в сеансе операционной системы. Впрочем, TSC с ядром CPU работает асин­хрон­но, и это делает его бесполезным для мо­ни­то­рин­га разгонных процессов.

Состояние платформы до загрузки ОС мы можем отследить с помощью утилиты Performance Monitor. За­пус­тив ее в среде UEFI, получаем искомые значения:

Состояние платформы до загрузки ОС мы можем отследить с помощью утилиты Performance Monitor, запустив ее в среде UEFI

Как нетрудно заметить, установленная при старте по умолчанию актуальная тактовая частота (IA32_APERF) пре­вы­ша­ет лимит «узаконенного разгона», составляющий 3.6 ГГц для исследуемого процессора. Преимущество это или недостаток? Фактов, дискредитирующих стабильность платформы не обнаружено.

И снова об этом

Несмотря на существенные архитектурные различия процессоров Intel и AMD, подсистема Hardware coordination feedback capability, предназначенная для мониторинга опорных частот CPU, является своеобразным стандартом для обоих производителей. Вместе с тем, системные ресурсы, не­по­сред­ствен­но ответственные за установку за­дан­ной частоты (множителя), у каж­дого из вендоров реализованы своеобразно.

Регистровое поле CPU_FID, фрагмент документа Processor Programming Reference (PPR) for AMD Family 17h Model 01h, Revision B1 Processors
Регистровое поле CPU_FID, фрагмент документа Processor Programming Reference (PPR) for AMD Family 17h Model 01h, Revision B1 Processors

Для процессоров AMD, согласно расшифровке поля CpuFid (frequency identifier), системному программисту пре­до­став­ля­ет­ся возможность управления множителем с шагом 0.25. Величина CpuFid используется для выработки так­то­вой частоты процессора (Core Operating Frequency) из внешнего сигнала (Bus Clock). Точнее говоря, по­ка­зан­ный параметр является одним из множества аргументов в формулах Core Operating Frequency наряду с другими Model-Specific значениями, поэтому «плавность разгона» может зависеть от модели, степпинга, а возможно и экземпляра процессора.

Регистровые поля Ratio Control, фрагмент документа Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual
Регистровые поля Ratio Control, фрагмент документа Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual

Для процессоров Intel, согласно комментариям к полям Minimum Ratio, Maximum Ratio, управляющим выбором мно­жи­те­ля, шаг составляет 100 MHz.

Переходя на «гусиный шаг»

Как уже догадывается читатель, целью наших экспериментов является не установка оверклокерских рекордов, а детальное исследование и низ­ко­уров­невая верификация заявленных характеристик процессора AMD Ryzen на плат­фор­ме X370 XPower Gaming Titanium (MS-7A31).

Проверим за­ви­си­мость актуальной тактовой частоты, а точнее — по­ка­за­ний счетчика IA32_APERF (Actual turbo performance) от настроек CMOS Setup. Увеличим в установках материнской платы CPU Ratio с заданного по умол­ча­нию 36,50 значения до уровня «первого разгонного» — 36,75. Это нужно для того, чтобы убедиться в воз­мож­нос­ти управления тактовой частотой процессора с шагом 25 MHz. Напомним, опорная частота внешнего тактового сиг­на­ла составляет 100 МГц, форсированная тактовая частота ядра является произведением опорной частоты и величины Ratio: 100 МГц * 36.75 = 3675 МГц.

Результаты не заставляют себя ждать — частота процессора послушно растет вместе с коэффициентом ум­но­же­ния. Заметим, что используется управление тактовой частотой ядра процессора посредством изменения мно­жи­теля с неизменной опорной частотой. Альтернативный подход, состоящий в изменении режима тактового ге­не­ра­то­ра, сегодня теряет свою популярность в силу проблем с обеспечением синхронизации компонентов плат­форм сложной топологии. Методика, расцвет которой пришелся на время платформ Socket 7, позволяла уп­рав­лять час­то­той со значительно меньшим шагом (до 1 MHz), при этом объектом оверклокинга был не только процессор, но и системная логика, включая шины ввода-вывода.

Приведенные результаты позволяют констатировать работоспособность технологии AMD Precision Boost, в част­нос­ти, — управления тактовой частотой с шагом 25 MHz.

Резюме

Теоретически, меньший шаг, а значит более гибкое управление множителем, должны позволить оверклокеру на платформе AMD эффективнее находить оптимальную точку компромисса производительности и устойчивости.

На практике, в силу некоторого запаздывания в документировании и поддержке функциональности новейших про­цес­соров обоих вендоров, этот тезис нуждается в перепроверке на различных конфигурациях, а для оп­ти­ми­за­ции применения технологии AMD Precision Boost, свою часть работы еще должны выполнить разработчики UEFI и драйверов. Очевидно и то, что конкурент не сидит сложа руки, поэтому любое, особенно тактическое пре­и­му­ще­ство является временным.

Но результаты экспериментов позволяют закончить на оптимистичной для AMD ноте: управление тактовой час­то­той с шагом 25 MHz на исследованной платформе работает.

Теги: