Железный эксперимент: разгон процессоров Intel Core i5-6400 и Core i3-6300T

Удивляться такому положению дел не приходится. Начиная со второго поколения процессоров Core (Sandy Bridge), в сериях Core i5 и Core i7 есть два-три флагманских процессора, оснащенных разблокированным множителем. Эти чипы имеют отличительную оверклокерскую символику — литеру «К» в названии. Разгон таких моделей сводится к простому увеличению коэффициента умножения. Легендарный Core i5-2500K, выпущенный в 2011 году, спокойно разгонялся до 5 ГГц с применением воздушной системы охлаждения. Остальные модели — те, что без разблокированного множителя, — остались без оверклокинга вообще. Разгон по шине Intel заблокировала.

С выходом третьего поколения Core ситуация ухудшилась. Вместо припоя, используемого в Sandy Bridge, Intel стала добавлять под крышку процессоров Ivy Bridge термопасту весьма посредственного качества. В итоге к откровенно куцему списку оверклокерских моделей с разблокированным множителем прибавились общее снижение разгонного потенциала и увеличенные требования к охлаждению. Энтузиасты вновь вспомнили про скальпирование. Современные решения — Haswell, Broadwell и Skylake — переняли все антиоверклокерские «фишки». Так и живем.

Сегодня, в международный день оверклокинга, я подробно расскажу о том, как обойти запрет по разгону процессоров Skylake без разблокированного множителя. И что для этого необходимо.

Хронология событий

Летом 2015 года вышла линейка современных 14-нанометровых чипов Skylake. В этот раз Intel начала с топовых моделей, а потому первыми в продажу поступили оверклокерские Core i5-6600K и Core i7-6700K. Процессоры получили не только разблокированный множитель, но и возможность разгона за счет увеличения частоты тактового генератора BCLK (разгона по шине). Я несказанно обрадовался этому факту, так как заранее присвоил такую возможность всем остальным (еще не вышедшим в продажу) «камням» Skylake. Радовался недолго: вскоре стало ясно, что по шине разгоняются исключительно Core i5-6600K и Core i7-6700K. И только на платах с логикой Z170 Express.

В декабре 2015 года филиппинский энтузиаст Dhenzjhen разогнал процессор Core i3-6320 до 4680 МГц. Для этого оверклокер увеличил BCLK материнской платы Supermicro C7H170-M до 120 МГц. Чуть позже другой процессор, Core i3-6100, разогнали до 6104 МГц при помощи жидкого азота, увеличив частоту шины до 165 МГц. Оказалось, что инженеры Supermicro обошли блокировку. Чуть позже подтянулись остальные производители: ASRock, ASUS, BIOSTAR, EVGA, GIGABYTE и MSI. Перечисленные компании представили специальные прошивки для целого ряда материнских плат.

Первое правило оверклокерского клуба: не рассказывать об оверклокерском клубе_._ Сначала во всеуслышание о разгоне неоверклокерских Skylake заявила компания ASRock. Появилась целая маркетинговая технология под название Sky OC: обновляешь BIOS, активируешь эту функцию, разгоняешь процессор по шине. Пафоса было немерено. Другие производители оказались скромнее. Например, на сайте ASUS вы не найдете необходимых прошивок для матплат Z170 Express. BIOS’ы переданы оверклокерам с форума hwbot.org. Таким образом, к ASUS никак не подкопаться, все вопросы к энтузиастам. ASRock в итоге принудили отказаться от поддержки функции Sky OC. В новых прошивках ее больше нет. Информации по другим брендам на момент написания статьи не поступало, но не исключаю сценария, в котором Intel «прижмет» и другие бренды. Все это наводит на определенные мысли. Во-первых, «оверклокерскую революцию» устроили производители матплат. Их легко понять: в 2015 году продажи технологичного текстолита упали в среднем на 20%, а возвращение к истокам разгона — хороший способ подтолкнуть пользователя к переходу на новую платформу. Во-вторых, Intel принципиальна. Чипмейкер сказал: разгоняются только Core i5-6600K с Core i7-6700K — и точка. Жирная.

Экономическая целесообразность

Оверклокинг делает жизнь бедняков краше. Изначально разгонять железо начали исключительно ради выгоды. Цепочка упрощена, но: берем дешевый процессор, увеличиваем производительность до уровня более дорогого представителя, радуемся полученному результату и собственной находчивости. Теперь же, повторюсь, Intel превратила оверклок в дополнительный бонус для тех, кто изначально не экономит.

За примером далеко не пойду. Взглянем на основного конкурента Intel — AMD. У «красных» есть линейка процессоров FX. Каждая модель оснащена разблокированным множителем. В итоге любой желающий может купить какой-нибудь FX-8320E (10 000 руб.) и мановением указательного пальца правой руки превратить его в FX-8370 (17 000 руб.), а то и вовсе в FX-9370 (19 000 руб.). Да и приличная часть гибридных APU оснащена разблокированным множителем. В плане лояльности к энтузиастам к AMD нет никаких нареканий, их позиция достойна похвалы.

Впрочем, с «красными» все ясно. Возможность разгонять все без исключения FX-чипы — это еще один козырь в борьбе с Intel, которая давно задает планку на рынке центральных процессоров. Не вижу смысла раскрывать этическую сторону этого вопроса. Статья не об этом. Просто есть факт: разгон экономит денежные средства. Еще один пример — сборка непосредственно системного блока на платформе LGA1151. Допустим, что самый дешевый четырехъядерник, Core i5-6400, разгонится до частот, заведомо превышающих скорость работы старшей модели Core i5-6600. Для этого нам потребуется более качественное охлаждение и более дорогая плата на чипсете Z170 Express. Даже в этом случае мы либо экономим, либо получаем большую производительность за те же деньги, либо и то, и то сразу. Звучит заманчиво, правда? К сожалению, разгону неоверклокерских Skylake характерны несколько ограничивающих факторов. О них поговорим далее.

Методология разгона и подводные камни

О первом факторе я уже сказал. Для разгона не К-чипов Skylake требуется плата исключительно на чипсете Z170 Express. Ограничение формальное, внедрено либо Intel, либо производителями материнских плат. Доказать это очень просто, ведь первые успехи по разгону неоверклокерских чипов получились при помощи Supermicro C7H170-M, построенной на логике H170 Express.

Полный перечень материнских плат легко найти в интернете. Я приведу список наиболее доступных моделей от ASRock, ASUS, GIGABYTE и MSI. Покупать более дорогие платы для разгона неоверклокерских Skylake не вижу смысла. Теряется так рьяно пропагандируемый мной эффект экономии. Да и сборки, в которых матплаты стоят дороже процессоров, выглядят весьма странно.

Для разгона по шине необходима специальная версия BIOS. Сначала перепрошиваемся, затем занимаемся оверклокингом. В гиперссылках — архивы с BIOS’ами для всех матплат от ведущих производителей.

А вот мой джентльменский набор:

Единственный способ разгона неоверклокерского Skylake — увеличить частоту тактового генератора BCLK (шины). Результирующая частота центрального процессора зависит от произведения шины и коэффициента умножения. Чипы в одной линейке делятся по скорости работы. У кого-то множитель больше, у кого-то меньше. Чтобы разогнать Core i5-6400 до 4500 МГц, придется увеличить частоту шины до 4500/27=167 МГц. Чтобы на такой скорости заработал Core i5-6600, потребуется поднять BCLK до 4500/33=136 МГц. Во втором случае вероятность покорения заветных 4,5 ГГц гораздо выше.

Разгон — это всегда лотерея. С неоверклокерскими чипами на итоговый результат влияют сразу два фактора: потенциал как самого чипа, так и материнской платы. С момента выхода платформы LGA1151 тестовая лаборатория познакомилась с несколькими Z170-устройствами. Каждая плата вела себя по-разному. Мне удалось разогнать ASUS MAXIMUS VIII EXTREME до 360 МГц по шине, а MSI Z170A GAMING M7 — до 158 МГц.

Эксперимент проводился над процессорами Core i5-6400 и Core i3-6300T (обзор). Легких путей я не искал, так как обе модели работают на весьма низких множителях. Интереснее всего разгонять четырехъядерник. По статистике, эта модель очень даже хорошо разгоняется, но, как мы уже выяснили, требуется определенный запас прочности и от материнской платы. С другой стороны, в сравнении с дефолтными 2,7 ГГц оверклок даже до 4 ГГц даст ощутимый прирост производительности. Что нам и нужно.

Третий ограничивающий фактор — отключение энергосберегающих функций неоверклокерских Skylake. Для успешного разгона потребуется деактивировать следующие функции: Intel SpeedStep, CPU C states и Turbo Boost (Turbo Mode). Ниже приведен скриншот BIOS матплаты ASUS Z170-PRO Gaming. Эти три функции отключаются в ветке Advanced/CPU Configuration/CPU Management Configuration. Без них центральный процессор всегда будет работать на максимальной частоте при заданном напряжении. Ничего страшного в этом нет. Skylake отличаются высокой энергоэффективностью и греются не так сильно, как те же Haswell, например.

Четвертое ограничение — отключаются датчики температуры ядер процессора. Следить за термическим состоянием кристалла можно лишь по единственно доступному параметру CPU Package. Это температура области под теплораспределительной крышкой, ядра чипа греются приблизительно до такого же значения, но бывают исключения.

С цветочками познакомились, пора поговорить о ягодках. Есть у разгона два серьезных ограничивающих фактора. Первый такой: оверклок по шине приводит к отключению встроенного графического ядра. Windows элементарно не загружается. Если в системе используется дискретная видеокарта, то, прямо скажем, потеря невелика. Во всех остальных случаях про разгон неоверклокерских Skylake придется забыть.

Второй серьезный ограничивающий фактор — снижение скорости выполнения AVX/AVX2-инструкций. Возьмем тесты FPU бенчмарка AIDA64. Выполнение паттернов Mandel и Julia существенно замедлилось на разогнанном процессоре. Да и в тесте VP8 прирост получился какой-то несерьезный. Поэтому производительность софта, задействующего инструкции AVX/AVX2, может быть снижена. Что это за приложения? Векторные системы команд используют кодировщики видео, программы 3D-моделирования, некоторые фоторедакторы и даже компьютерные игры (GRID 2).

Наличие шести ограничивающих факторов, особенно тех, что влияют на общую производительность системы, откровенно расстраивает. Все они — софтверные, внедрены специально, ведь тот же Core i5-6400 ничем не отличается от оверклокерского Core i5-6600K. Вывод напрашивается сам собой: палки в колеса энтузиастов вставляются, чтобы как можно сильнее уменьшить пул желающих поднять своему Skylake-чипу несколько сотен мегагерц, а, следовательно, сэкономить на покупке более дорогой и быстрой модели процессора.

Разгон тестовых образцов

Вооружившись полученными знаниями, приступаем к нелегитимному разгону Core i3-6300T и Core i5-6400. Отключаю функции Turbo Boost, SpeedStep и C states. Далее выставляю для всех ядер процессора множитель, соответствующий номинальной частоте процессора. У Core i5-6400 — x27, у Core i3-6300T — x33. Все, можно повышать скорость работы тактового генератора. В стенде использовался классический комплект оперативной памяти DDR4-2133 с задержками CL15. Я не стал его разгонять, поэтому при поднятии частоты шины эффективная частота ОЗУ регулировалась уменьшением делителя (функция DRAM Frequency в BIOS матплат ASUS).

Core i3-6300T оказался весьма посредственен в разгоне, что только подтверждает сказанное ранее: оверклокинг — это всегда лотерея! Частоту чипа удалось увеличить с 3,3 ГГц до 4,29 ГГц. Почти на 1 ГГц, или на 30%. «Посредственен», потому что все познается в сравнении. Частота Core i5-6400 увеличилась с 2,70 ГГц до, держите меня семеро, 4,94 ГГц — почти на 83%! В интернете полно валидаций, когда младший 4-ядерный Skylake успешно разгоняли до 4,7/4,8 ГГц. Так что подобный результат — закономерность. Для получения 4,29 ГГц для Core i3-6300T пришлось поднять частоту тактового генератора всего до 130 МГц, а напряжение VCore — до 1,4 В. С таким оверклоком справится абсолютное большинство матплат на чипсете Z170 Express. А вот разгон Core i5-6400 до 4,94 ГГц станет серьезным испытанием, ведь придется поднять шину до 183 МГц. Напряжение чуть больше — 1,42 В. Замечу, что в обоих случаях речь идет о стабильных частотах, на таких скоростях процессоры работают в режиме 24/7.

Результаты

Тестовый стенд:

• Процессор: Intel Core i5-6600K, Core i5-6400, Core i3-6300T
• Процессорный кулер: Corsair H110i GT
• Материнская плата: ASUS Z170 PRO Gaming
• Видеокарта: AMD Radeon R9 Nano, 4 Гбайт HBM
• Оперативная память: DDR4-2133 (15-15-15-36), 2x 8 Гбайт
• Накопитель: OCZ Vertex 3, 360 Гбайт
• Блок питания: Corsair HX850i, 850 Вт
• Периферия: Samsung U28D590D, ROCCAT ARVO, ROCCAT SAVU
• Операционная система: Windows 10 х64

Начну с изучения производительность разогнанных Core i5-6400 и Core i3-6300T в тесте кэша и памяти AIDA64. Основной вывод — встроенный контроллер во время оверклока «не пострадал». Скорость операций с оперативной памятью с увеличением частоты процессоров только увеличилась.

Парадигма оверклокинга в том, что модель с разблокированным множителем — Core i5-6600K — разогналась до более скромного показателя в размере 4,7 ГГц. Таков потенциал К-процессора, попавшего в мои руки. Неудивительно, что в приложениях, не использующих команды AVX/AVX2, оверклокнутый Core i5-6400 оказался быстрее разогнанного Core i5-6600K. И это при разнице в цене в ~6000 рублей.

Самый наглядный пример — CINEBENCH R15. В этом бенчмарке разогнанный Core i5-6400 опередил Core i5-6600K на 5%. Если же сравнить младший 4-ядерник с самим собой до оверклока и после, то быстродействие чипа увеличилось на 47,5%. Core i3-6300T за счет прибавки одного гигагерца ускорился на 32,4% соответственно.

Толк от разгона есть в таких программах, как 3Ds Max, Photoshop CS5, WinRAR и TrueCrypt 7.2. Первое — почти везде оверклокнутый Core i5-6400 вышел победителем в схватке с Core i5-6600K. Второе — прирост составляет ~50%, но с приятными исключениями. Например, в TrueCrypt 7.2 разогнанный Core i5-6400 оказался быстрее неразогнанного на 60,8%! Core i3-6300T выступил скромнее, но все равно выполнение задач в профильных программах ускорилось в среднем на 25-30%. Отличные результаты!

А вот и первый звоночек. Разгон ускорил обработку 3D-графики в Blender, но прирост оказался непропорционален увеличению тактовой частоты. Core i5-6400 быстрее себя самого на 33,5%, а Core i3-6300T — всего на 12,5%. Оверклокнутый Core i5-6600K победил: увеличение частоты на 32% ускорило рендеринг на 22%. А ведь Core i5-6400 в OC-режиме работал на 240 МГц быстрее.

И все же толк от разгона есть.

Заметное снижение — именно снижение, а не уменьшение прироста — производительности неоверклокерских Skylake наблюдается LuxMark 2.0 и x265 Benchmark. В первом приложении разгон Core i5-6400 на 83% привел к уменьшению баллов на 15%. У Core i3-6300T результат еще печальнее: трассировка лучей замедлилась на 40%.

В x265 Benchmark наблюдается схожая, но не такая печальная картина. Core i3-6300T после оверклока замедлился на 12,5%, Core i5-6400, наоборот, ускорился на 19,7%, но все равно отстал от разогнанного Core i5-6600K на 24,6%.

В обзоре Core i5-6400 и Core i3-6300T я отметил, что эти процессоры не в состоянии прокачать видеокарту уровня High-end. Частота маловата. Разгон решил эту проблему. По крайней мере, для 4-ядерной модели. В процессорозависимых играх в разрешении Full HD так точно. Например, в GTA V средняя частота кадров у стенда с Core i5-6400 увеличилась на 21,7%, а минимальная — на 42,8%. Так играть гораздо комфортнее. Far Cry 4 и Metro: LL тоже относятся к классу процессорозависимых игр. В третьем «Ведьмаке» FPS подрос, но несильно. В этой игре при заданных настройках качества графики FPS уперся именно в потенциал видеокарты.

Отключение энергосберегающих функций привело к работе процессора на постоянной частоте. Как следствие, увеличился расход электроэнергии. Стенд с разогнанным Core i5-6400 в простое потребляет на 20,8 Вт (45,7%) больше. В нагрузке — на 68,1 Вт (78,4%). Оверклокнутый Core i5-6600K оказался несильно эффективнее. Вывод прост: в том, что разогнанные Skylake постоянно работают на высокой частоте, нет ничего страшного.

В заключение

Наличие шести ограничивающих факторов разгона неоверклокерских Skylake расстраивает. Но даже с учетом такого числа искусственных барьеров результат оказался вполне достойным. Тестирование показало, что в большинстве случаев разгон неоверклокерских Skylake имеет место быть. Исключениями являются программы, использующие векторные инструкции AVX/AVX2. Если вы постоянно работаете с такими приложениями, то лучше либо не разгонять процессор вообще, либо взять более быстрый Skylake-аналог, либо раскошелиться на чип с разблокированным множителем.

Если компьютер используется преимущественно для игр, то оверклок здесь очень даже к месту. В статье я не раз затрагивал тему экономии. Так вот, покупка и разгон дешевого «скайлейка» высвободят часть бюджета для более мощной видеокарты. Плюс заметно снизится эффект процессорозависимости.

Важно помнить, что разгон — это всегда лотерея. Мне попался очень бодрый Core i5-6400, который в итоге разогнался лучше, чем специально для этого разработанный Core i5-6600K. Я не могу гарантировать, что другие пользователи смогут как минимум повторить такой результат. В принципе, до 4-4,2 ГГц Core i5-6400 разгонится точно. Это тоже очень приличный результат. Главное, чтобы матплата сумела взять 4200/27=155,5 МГц по шине.

Core i3-6300T — плохой «экспонат» для оверклокинга в домашних условиях. Вся соль этого чипа заключена в очень низком TDP. Вот и потенциал у него так себе. Лучше разгонять заведомо более быстрые модели Core i3-6100/6300. Здесь уж точно получится покорить отметку в 4,5-4,7 ГГц.

Выдвину гипотезу: AMD не в том положении, чтобы в 2016 году хоть как-нибудь ущемлять права энтузиастов. Следовательно, добрая часть чипов Zen, если их частотный потенциал окажется на высоте, получит разблокированный множитель. Если между производителями вновь возгорит жаркая конкуренция, то Intel пойдет на уступки в том числе и любителям разгона. Возможно, позабытая в далеком 2011-м году золотая эра оверклокинга вернется.