Как увеличить tdp процессора
Обновлено: 04.07.2024
На крышке процессора и на упаковке с ним указывается базовая тактовая частота. Это количество циклов вычислений, которые процессор может выполнить за одну секунду.
Разгон процессора, или оверклокинг, — это повышение его тактовой частоты. Если он будет выполнять больше циклов вычислений, то станет работать производительнее. В результате, например, программы будут загружаться быстрее, а в играх вырастет FPS (количество кадров в секунду).
Для оверклокинга предназначены прежде всего процессоры с разблокированным множителем. У Intel это серии К и Х, у AMD — Ryzen.
Что такое разблокированный множитель
Тактовая частота работы процессора — это произведение тактовой частоты (BCLK, base clock) системной шины материнской платы (FSB, front side bus) на множитель самого процессора. Множитель процессора — это аппаратный идентификатор, который передаётся в BIOS или UEFI (интерфейсы между операционной системой и ПО материнской платы).
Если увеличить множитель, тактовая частота работы процессора вырастет. А с ней — и производительность системы.
Если же множитель заблокирован, у вас не получится изменить его с помощью стандартных инструментов. А использование нестандартных (кастомных) BIOS/UEFI чревато выходом системы из строя — особенно если у вас нет опыта в оверклокинге.
Какие параметры важны для производительности
В BIOS/UEFI и программах для оверклокинга вы, как правило, сможете менять такие параметры:
- CPU Core Ratio — собственно, множитель процессора.
- CPU Core Voltage — напряжение питания, которое подаётся на одно или на каждое ядро процессора.
- CPU Cache/Ring Ratio — частота кольцевой шины Ring Bus.
- CPU Cache/Ring Voltage — напряжение кольцевой шины Ring Bus.
Кольцевая шина Ring Bus связывает вспомогательные элементы процессора (помимо вычислительных ядер), например контроллер памяти и кеш. Повышение параметров её работы также поможет нарастить производительность.
Набор параметров бывает и другим, названия могут отличаться — всё зависит от конкретной версии BIOS/UEFI или программы для оверклокинга. Часто встречается параметр Frequency — под ним понимают итоговую частоту: произведение CPU Core Ratio (множителя) на BCLK Frequency (базовую тактовую частоту).
Насколько безопасно разгонять процессор
В AMD прямо заявляют AMD Ryzen Master 2.1 Reference Guide : «На убытки, вызванные использованием вашего процессора AMD с отклонением от официальных характеристик или заводских настроек, гарантия не распространяется». Похожий текст есть и на сайте Intel Ответы на часто задаваемые вопросы о программе Intel Performance Maximizer : «Стандартная гарантия не действует при эксплуатации процессора, если он превышает спецификации».
Вывод: если при разгоне что‑то пойдёт не так, ответственность за это будет лежать только на вас.
Подумайте дважды, прежде чем повышать рабочую частоту процессора: так ли важен прирост производительности, или стабильность и отсутствие рисков всё же в приоритете.
Для разгона новых процессоров Intel Core i5, i7, i9 десятого поколения с разблокированным множителем можно купить Turing Protection Plan. Он предполагает однократную замену процессора, который вышел из строя в результате оверклокинга.
Также отметим, что существует «кремниевая лотерея». Процессоры одной и той же модификации могут демонстрировать разные показатели после разгона. Всё дело в том, что чипы не идентичны — где‑то микроскопические дефекты после нарезки кристаллов кремния более выражены, где‑то менее. Таким образом, если вы зададите для своего процессора параметры удачного разгона, который выполнил опытный и успешный оверклокер, нет гарантии, что добьётесь тех же результатов.
Как подготовиться к разгону процессора
Для начала стоит понять, получится ли вообще безопасно разогнать систему.
Определите модель процессора
Кликните правой кнопкой по значку «Мой компьютер» («Этот компьютер», «Компьютер») и выберите пункт «Свойства». В открывшемся окне будет указана модель процессора.
Чтобы получить о нём более подробную информацию, можно установить бесплатную программу CPU‑Z. Она покажет ключевые характеристики чипсета и других компонентов, которые отвечают за производительность вашей системы.
Если у вас чипсет Intel серий К или Х либо AMD Ryzen, вам повезло. Это процессоры с разблокированным множителем, и их можно разгонять без «грязных хаков».
Повышать производительность других моделей не рекомендуем — по крайней мере, новичкам.
Все возможные нештатные ситуации, которые могут возникнуть в процессе оверклокинга, выходят за пределы этой инструкции.
Отметим, что производители регулярно выпускают патчи безопасности для программного обеспечения процессоров, защищающие от разгона. Конечно, они не дают оверклокерам годами использовать одни и те же инструменты, но также предохраняют систему от внезапного выхода из строя.
Проверьте материнскую плату
Если чипсет материнской платы не поддерживает оверклокинг, то у вас не получится изменить значение даже разблокированного множителя. Узнать модель материнской платы можно в приложении «Сведения о системе» для Windows 7 или 10. Нажмите Win + R, введите msinfo32 и посмотрите на пункты «Изготовитель основной платы» и «Модель основной платы».
Затем найдите в Сети информацию о чипсете, на котором построена плата.
- Модели на базе чипсетов B350, B450, B550, X370, X470, X570 для процессоров AMD поддерживают разгон, на А320 — нет. Информация о платах и чипсетах есть на этой странице. Можно установить галочку Overclock, чтобы сразу видеть нужную информацию.
- Платы для процессоров Intel на чипсетах Х- и Z‑серий позволяют без проблем разгонять процессоры с разблокированным множителем. Платы на чипсетах W-, Q-, B- и H‑серий разгон не поддерживают. Смотреть спецификации чипсетов Intel удобно здесь.
Кроме того, модели со словами Gaming, Premium и так далее обычно подходят для оверклокинга.
Рекомендуем обновить BIOS/UEFI материнской платы. Новую версию ПО и инструкции по установке можно найти на сайте производителя.
Уточните характеристики блока питания
Разгон потребует дополнительной энергии. Причём, если вы рассчитываете на 10% роста мощности процессора, ресурсопотребление вырастет не на 10%, а куда сильнее.
Вы можете воспользоваться калькулятором мощности BeQuiet и определить энергопотребление системы. А затем посмотреть на наклейку на блоке питания: если цифра там меньше рассчитанного значения или равна ему, стоит выбрать модель большей мощности.
Оцените систему охлаждения
Если у вас не слишком мощный, бюджетный кулер, то перед разгоном стоит установить модель большей производительности. Или перейти на водяное охлаждение: это недёшево, но значительно эффективнее единственного «вентилятора на радиаторе».
Всё дело в том, что с ростом рабочей частоты процессора тепловыделение повышается очень сильно. Например, когда Ryzen 5 2600 работает на частоте 3,4 ГГц, он выделяет около 65 Вт тепла. При разгоне до 3,8 ГГц — более 100 Вт.
Загрузите ПО для стресс‑тестов и оценки результатов разгона
Стресс‑тесты и бенчмарки помогут проверить стабильность конфигурации вашей системы после разгона. Такие функции есть в этих программах:
-
; ; ; (есть бесплатные демоверсии); (при использовании нужно выбрать вариант Just stress testing); .
Другие бенчмарки можно найти, например, в Steam.
Сбросьте характеристики
Перед разгоном стоит сбросить все настройки в BIOS/UEFI до заводских — по крайней мере те, что касаются работы процессора. Как правило, комбинация клавиш для этого выводится на экран после входа в BIOS/UEFI.
Клавиша или их сочетание для входа в BIOS/UEFI обычно выводится при загрузке компьютера. Чаще всего это F2, F4, F8, F12 или Del. Нужно нажимать эти кнопки до загрузки системы. Если ни один из вариантов не подошёл, поищите комбинацию для своей модели материнской платы в Сети.
Также рекомендуем отключить Turbo Boost в BIOS/UEFI. Эта технология автоматически повышает характеристики процессора на высоких нагрузках, но её активация может повлиять на результаты разгона. Название конкретных пунктов зависит от модели вашей материнской платы и версии ПО для неё.
Не забудьте сохранить внесённые изменения перед выходом.
Как разогнать процессор в BIOS/UEFI
Алгоритм одинаковый и для процессоров Intel, и для AMD.
Определите исходные характеристики системы
Запустите один из бенчмарков (Cinnebench, Fire Strike, Time Spy, встроенные инструменты CPU‑Z, AIDA64 и так далее) в режиме для одного и всех ядер процессора и определите исходные характеристики системы. Например, Cinnebench выведет не только оценку вашей системы в баллах, но и сравнит её с популярными моделями процессоров.
У CPU‑Z аналитика проще, но эти баллы вы сможете использовать в качестве отправной точки для оценки эффективности разгона.
Также рекомендуем определить температуру процессора под нагрузкой. Эта информация выводится, например, в AIDA64 и некоторых бенчмарках.
Увеличьте один из параметров
В BIOS/UEFI найдите параметр CPU Core Ratio (CPU Ratio, название может отличаться в зависимости от версии ПО) и увеличьте его значение. Рекомендуем наращивать мощность постепенно, добавлять одну‑две единицы к множителю, чтобы риск выхода системы из строя был минимальным.
Сохраните настройки, и компьютер перезагрузится. Вы также можете наращивать производительность только для определённых ядер.
Посмотрите на результат после перезагрузки
Запустите тест в бенчмарке и оцените результаты: насколько повысилась производительность системы, стабильно ли она работает, как сильно нагревается процессор.
Максимально допустимую температуру для продуктов Intel ищите на этой странице: выберите семейство и модель процессора, найдите параметр T Junction.
На сайте AMD можно ввести модель процессора и посмотреть на значение максимальной температуры в характеристиках.
Повторите
Если система смогла загрузиться, продолжайте постепенно увеличивать значения CPU Ratio. Если после изменения параметров работа нестабильная, установите предыдущее значение.
Затем постепенно увеличивайте другие доступные параметры: CPU Core Voltage, CPU Cache/Ring Ratio, CPU Cache/Ring Voltage и так далее. Можно наращивать значения и попарно (частоту вместе с напряжением), чтобы быстрее добиться нужных результатов.
Параллельно следите за температурой процессора. Она должна быть стабильно ниже максимальных значений.
Проведите нагрузочный тест
Запустите бенчмарк и оставьте его работать на полчаса‑час. Желательно в это время находиться рядом с компьютером и следить за изменением показателей. Если в какой‑то момент температура процессора достигнет критической отметки, система станет работать нестабильно или перезагрузится, сделайте ещё один шаг назад: уменьшите значения параметров в BIOS/UEFI и снова запустите бенчмарк на полчаса‑час.
Сравните результаты до и после разгона, чтобы узнать, насколько сильно выросла производительность вашей системы.
Как разогнать процессор с помощью утилит
Производители процессоров облегчили задачу оверклокерам и выпустили удобные программы для разгона.
Intel Performance Maximizer
Утилита для автоматического разгона разработана для процессоров Intel Core девятого поколения — моделей с индексом К: i9‑9900K, i9‑9900KF, i7‑9700K, i7‑9700KF, i5‑9600K, i5‑9600KF. Для её работы нужны от 8 ГБ оперативной памяти, от 16 ГБ свободного места на диске, материнская плата с поддержкой оверклокинга, улучшенное охлаждение и 64‑битная Windows 10.
Intel Performance Maximizer использует собственные тесты, чтобы подобрать оптимальные параметры для вашего процессора. Эксперименты проводятся отдельно для каждого ядра и порой длятся несколько часов, но затем вы сможете использовать найденную конфигурацию для максимальной производительности.
После установки достаточно запустить утилиту и нажать «Продолжить». Компьютер перезагрузится, запустится UEFI, там будут меняться параметры и проводиться тесты. По завершении процедуры вы увидите такое окно:
Intel Extreme Tuning Utility
Утилита подходит для разгона процессоров Intel серий К и Х (конкретные модели перечислены на этой странице). Для корректной работы нужны 64‑битная Windows 10 RS3 или новее, материнская плата с поддержкой оверклокинга.
Работа с Intel Extreme Tuning Utility похожа на разгон процессора в BIOS/UEFI, но в более комфортном интерфейсе. Здесь есть и бенчмарк, и функции измерения температуры, и другие инструменты.
После установки вам нужно запустить утилиту, перейти на вкладку Basic Tuning и нажать Run Benchmark. Программа оценит производительность вашей системы до разгона и выдаст результат в баллах.
После этого вы можете постепенно увеличивать значения множителя для всех ядер процессора в разделе Basic Tuning или более тонко настроить параметры производительности на вкладке Advanced Tuning. Алгоритм один и тот же: увеличиваете на одну‑две единицы, запускаете бенчмарк, оцениваете результаты.
После того как вы достигли максимально возможных значений, перейдите на вкладку Stress Test. Пяти минут хватит для базовой проверки. Получасовой тест даст понять, не перегревается ли процессор под нагрузкой. А длящийся 3–5 часов позволит проверить стабильность системы, которая сможет работать с максимальной производительностью круглые сутки.
AMD Ryzen Master
Утилита для комплексного разгона: она может повысить не только производительность процессора, но также видеокарты и памяти. Здесь мы расскажем только о разгоне процессора с AMD Ryzen Master.
Отметим, что раньше производитель предлагал утилиту AMD Overdrive. Но она больше не поддерживается официально, а у AMD Ryzen Master гораздо шире возможности.
После запуска вы увидите компактное окно:
Здесь можно постепенно повышать значения CPU Clock Speed и CPU Voltage, затем нажимать Apply & Test, чтобы применить и проверить новые настройки.
Опция Advanced View позволяет менять значения отдельных параметров (напряжения и частоты ядер, частоты встроенной видеокарты, тайминга памяти) и сохранять их в виде профилей для разных игр и режимов работы.
Также есть функция Auto Overclocking для автоматического разгона системы.
Процессоры от Intel занимают всё большую долю рынка (по статистике Steam — около 80%), однако о их специфических возможностях знают далеко не все: путем нехитрых действий можно снизить нагрев ноутбука, увеличить время автономной работы и даже поднять производительность. Перед написанием инструкций предупрежу — все действия Вы делаете на свой страх и риск, можно серьезно навредить своему устройству и даже вывести его из строя.
Undervolting
После этого изменяем параметр Core Voltage Offset на -10 мВ и проводим в этой же программе стресс тест процессора. Если он прошел успешно - можно опускать напряжение еще ниже. Стоит быть готовы к тому, что вылетит BSOD — ничего страшного тут нет, просто Вы занизили напряжение слишком сильно, просто поднимите его немного и сохраните. Ровно тоже самое делаете по вкладке Cache с параметром Cache Voltage Offset. Например, на Surface Pro 4 снижение напряжения на
100 мВ позволило опустить температуру на 4 градуса.
С учетом того, что система осталась абсолютно стабильной — отличный результат!
Отключение Turbo Boost
Turbo Boost (турбобуст) - технология, позволяющая процессору увеличивать частоту выше максимальной при условии подходящего охлаждения, иными словами - автоматический разгон процессора. Функция, безусловно, полезная - зачастую частота процессора в турбобусте на 20-30% выше, что приносит аналогичное увеличение производительности, однако временами она играет злую шутку с аккумулятором устройства — чем выше частота процессора тем больше он требует энергии, а значит быстрее разряжает устройство. С учетом того что в дороге редко кто использует процессор ноутбука на полную катушку — имеет смысл выключить турбобуст, чтобы продлить время автономной работы.
Сделать это просто - достаточно зайти в настройки своего плана энергопитания и во вкладке с максимальным состоянием процессора сменить 100% на 99:
Этим Вы позволите процессору работать на частотах до 99% от максимальной — разницы со 100% практически нет, но турбобуст не используется.
ThrottleStop
ThrottleStop — утилита, позволяющая убрать троттлинг (снижение частоты процессора вследствии каких-то причин) и тем самым повысить производительность. Имеет массу настроек, я разберу лишь те, которые могут увеличить производительность.
BD PROCHOT - механизм защиты от перегрева: если видеокарта греется выше определенной температуры, то процессор начинает снижать частоту вне зависимости от его температуры. Ставим галочку и забываем про эту несправедливость.
Нажимаем на кнопку TPL и ставим галку напротив TDP Level Control (если этого пункта нет или он заблокирован - производительность поднять не получится) — по умолчанию стоит параметр 1. Установка параметра 0 снизит родную частоту процессора, установка параметра 2 - увеличит. Что же мы меняем? У любого современного процессора от Intel есть настройка производительности в зависимости от TDP, параметр 0 означает что процессор будет работать в экономичном режиме на низких частотах, 1 - по умолчанию, 2 - повышенная производительность. Узнать, какие будут частоты для конкретного процессора можно на официальном ресурсе intel ARK. Например, для i7-6500U частота в экономичном режиме будет 0.8 ГГц, по умолчанию она 2.5 ГГц, в «максимальном» режиме — 2.6 ГГц:
Однако стоит учесть, что изменение частоты в большую сторону приведет к избыточному нагреву, и если ноутбук и без этих правок сильно грелся — лучше не рисковать.
Разгон (overclocking) процессоров — один из самых доступных способов увеличить производительность рабочей станции без внушительных финансовых затрат. Однако новички, зачастую, не понимают, как к этому делу подступиться и переживают за работоспособность системы при неправильном разгоне. На самом деле, базовый «оверклокинг» довольно легко провернуть при надлежащем уровне аппаратного обеспечения.
С чего нужно начать
Сразу стоит отметить, что разгоняемыми являются почти все процессоры от AMD (Ryzen или FX), а у Intel это будут модели с индексом «K» или «X» (например, Intel Core i9-9900K или Core i7-9700K). Также для разгона потребуется материнская плата с подходящим чипсетом.
Не вдаваясь в подробности об устройстве чипсета, можно сказать, что для разгона Intel понадобятся материнские платы с чипсетом маркировки «Z» или «X» (Z99, Z390, X99, X299 и т.д.). Для «оверклокинга» процессоров от AMD семейства Ryzen подойдет любая материнская сокета AM4 на чипсетах B350, B450, X370, X470 или X570. Исключение составляет чипсет A320, на котором разгон процессоров AMD не поддерживается.
Принцип разгона любого процессора
Каждый процессор состоит из нескольких ядер, которые работают на определенной тактовой частоте, измеряемой в ГГц (МГц). Это значение показывает количество тактов процессора в секунду и получается путем умножения множителя процессора на частоту шины (некий магистральный канал, который обеспечивает взаимодействие процессора с чипсетом). Частота шины сегодня является константным значением. Таким образом, мы получаем базовую частоту процессора (или частоту всех ядер), например, процессор Intel Core i3-9100F, согласно характеристикам, имеет базовую частоту 3,6 ГГц, то есть его базовый множитель составляет 36:
36 (множитель) x 100 МГц (const частота шины) = 3600 МГц.
Помимо базового значения частоты, практически любой современный процессор имеет режим повышенной производительности (Turbo Boost), когда множитель автоматически меняется, разгоняя ядра процессора. Для того же i3-9100f это значение составляет 4,2 ГГц, то есть, согласно формуле, множитель процессора в нагрузке меняется на 42, вместо 36.
Принцип разгона процессоров состоит в том, чтобы увеличивать множитель процессора на значение, большее, чем установлено производителем, тем самым повышая тактовую частоту ядер процессора или увеличивая производительность системы за счет большего количества операций, обрабатываемых процессором в секунду.
Однако все оказывается не так просто. Для каждого процессора существует определенный порог частоты, который он не способен преодолеть без угрозы деградации ядер. Этот порог обуславливается напряжением и соответствующей температурой.
Особенности энергопотребления процессоров
Для того чтобы процессор мог работать на более высоких частотах, ему потребуется повышенное энергопотребление, то есть — увеличение напряжения. При этом температура процессора будет увеличиваться экспоненциально. Как правило, процессоры от AMD или Intel начинают перегреваться и, как следствие, выключаться или пропускать такты, чтобы немного охладиться, на отметке в 85–95 градусов по Цельсию. Это и есть главный, ограничивающий фактор разгона процессоров.
Обычно напряжение процессоров находится в районе 1.2 V–1.3 V. При таких значениях система охлаждения способна развеивать выделяемое процессором тепло, позволяя системе работать стабильно. Для разгона потребуется повышать напряжение выше этих значений, но крайне нежелательно ставить его выше 1.45 V, особенно при слабой системе охлаждения.
Таким образом, весь процесс разгона заключается в нахождении «золотой середины» между максимальной частотой процессора и минимальным напряжением (и, соответственно, температуры), необходимым для стабильной работы системы на заданной частоте процессора.
Требования к охлаждению
Процессор, как и любой другой элемент компьютера, нагревается во время работы, поэтому необходимо обеспечить ЦПУ качественным охлаждением. В зависимости от архитектуры, частоты и напряжения на ядра, у каждого процессора есть свой показатель TDP (Thermal Design Power — тепловая расчетная мощность), который измеряется в ваттах и показывает мощность, на которую должна быть рассчитана система охлаждения. Например, у Ryzen 7 3700X показатель TDP «из коробки» равен 65 Вт. Это означает, что кулера, рассчитанного на 95 Вт, с излишком хватит для неразогнанного 3700X.
При разгоне тепловыделение процессора растет, поэтому всегда стоит брать систему охлаждения с запасом. Для разгона мощных многоядерных процессоров хорошо подойдут башенные воздушные и двухсекционные (и более) жидкостные системы охлаждения.
Выбор материнской платы
Как уже было сказано, при разгоне процессора возрастает его энергопотребление и нагрузка на цепи питания материнской платы. Поэтому для безопасного разгона рекомендуется подбирать плату с качественными силовыми элементами.
При желании, конечно, можно заниматься оверклокингом даже на плате самого начального уровня, имеющей 4-pin разъем питания процессора и 3 фазы питания. Главное, чтобы в BIOS было доступно изменение параметров частоты. Однако подобные эксперименты могут закончиться плачевно, ведь в таком режиме железо работает «на износ», и неизвестно сколько оно проживет под повышенной нагрузкой.
Питание процессора
4-pin подходит для питания процессоров не более 120 Вт. Компьютер продолжит работать и при более высоком потреблении энергии, но излишняя нагрузка будет негативно сказываться на состоянии как блока питания, так и материнской платы (4-pin может банально расплавиться и перегореть). Четыре провода 12 V имеют в два раза больше сечение, чем два, из-за чего увеличивается выдерживаемая нагрузка на кабели.
Фазы питания
Многофазовое устройство VRM снижает пульсации и нагрузку на электронику, что положительно влияет на работу системы питания. Информацию о количестве фаз можно найти на сайте производителя материнской платы, либо посчитав количество дросселей. Чем больше фаз, тем меньше нагрузка на каждый из транзисторов в сети, следовательно, меньше общее тепловыделение. Высокая температура влияет на сопротивление элементов, что негативно сказывается на работе системы и может, в конечном итоге, привести к выходу платы из строя.
Охлаждение силовых элементов
Чтобы фазы питания материнской платы стабильно работали при разгоне, им необходимо охлаждение. Поэтому, выбирая материнскую плату, надо обратить внимание на радиаторы, расположенные на мосфетах. Они должны быть достаточно массивными, чтобы рассеивать выделяющееся тепло и не допускать перегрева цепей питания.
Процесс разгона процессоров Intel и AMD
Когда с требованиями разобрались, можно приступать к разгону. Стоит сказать, что принцип разгона процессоров AMD и Intel одинаков. Единственное отличие, пожалуй, будет в возможности разгона BCLK-шины у AMD Ryzen, т.е. повышения той самой константы в пределах 5–8 %, но это процесс творческий и совсем необязательный, если нет желания точно регулировать частоту ОЗУ, вольтаж и частоту самой шины.
В первую очередь, нужно зайти в BIOS материнской платы. Для этого нужно запустить ПК и нажимать клавишу «Delete» на клавиатуре. После этого откроется интерфейс с большим количеством окон, но для начала нужно перейти в расширенный режим (Advanced Mode). Далее ищем во вкладке «Advanced»/«CPU Features» и отключаем (Disabled) технологии энергосбережения, такие как:
- Intel Speed Shift Technology
- CPU Enhanced Halt (C1E)
- C3 State Support
- C6 / C7 State Support
- C8 State Support
- C10 State Support
Далее ищем в этих же вкладках настройку CPU Load-Line Calibration (LLC). Эта настройка имеет несколько уровней и предназначена для управления напряжением в нагрузках. Нужно выбрать такой уровень, при котором график LLC будет плоским, то есть напряжение в простое и в нагрузке будет примерно на одном уровне. Для разных материнских плат уровни LLC и их количество разные. Если нет графика рядом с этой настройкой, стоит поискать такой график в интернете для конкретной платы или экспериментировать вручную, запуская стресс-тесты, проверять колебания напряжения.
После того, как первоочередные настройки были выполнены, можно приступать к разгону.
В BIOS нужно найти вкладку «Overclocking» (или различные вариации этой настройки, в зависимости от материнской платы). После этого переводим режим регулировки множителя в расширенный (Advanced/Expert/Manual). Становится доступно поле «CPU Ratio», изначально устанавливаем множитель равный частоте турбо-буста процессора (например, для Intel Core i7-8700K это значение составляет 4,7 ГГц или множитель 47), а также устанавливаем напряжение «CPU Core Voltage» в 1.2 V. Стоит отметить, что на некоторых материнских платах нужно синхронизировать изменение множителя для всех ядер: поле «CPU Core Ratio»/«Ratio Apply Mode».
После этого нажимаем клавишу F10, настройки сохраняются и компьютер перезагружается. Если система успешно загрузилась, запускаем стресс-тест процессора (например, AIDA64) и ожидаем 20–30 минут. При стабильной работе и оптимальных температурах (желательно до 90 градусов) можно продолжать разгон, повышая множитель процессора на единицу до тех пор, пока система не перестанет стабильно проходить стресс-тест или вовсе не запустится. Тогда повышаем напряжение на 0.01 V. К слову, если система не запускается, и, при включении, горит черный экран, нужно отключить ПК и вытащить батарейку CMOS из материнской платы (или замкнуть перемычку), тогда настройки BIOS вернутся к заводским, а процесс разгона придется повторить.
Как центральный процессор может сокращать собственное энергопотребление? Основы этого процесса — в статье.
Центральный процессор (CPU) спроектирован на бесконечно долгую работу при определенной нагрузке. Практически никто не проводит вычисления круглые сутки, поэтому большую часть времени он не работает на расчетном максимуме. Тогда какой смысл держать его включенным на полную мощность? Здесь стоит задуматься об управлении питанием процессора. Эта тема включает в себя оперативную память, графические ускорители и так далее, но я собираюсь рассказать только про CPU.
Если вы знаете про C-состояния (C-states), P-состояния (P-states) и то, как процессор переходит между ними, то, возможно, в этой статье вы не увидите ничего нового. Если это не так, продолжайте читать.
Я планировал добавить реальные примеры из ОС Linux, но статья становилась все больше, так что я решил приберечь это для следующей статьи.
Основные источники информации, использованные в этом тексте:
Особенности CPU
Согласно официальной странице продукта, мой процессор поддерживает следующие технологии:
- состояния простоя (Idle States);
- усовершенствованная технология Intel® SpeedStep (Enhanced Intel® SpeedStep Technology).
Теперь выясним, что значит каждое из этих определений.
Как снизить энергопотребление процессора во время его работы?
На процессорах для массового использования (мы не берем в расчет вещи, которые возможны при их проектировании) для снижения потребляемой энергии можно реализовать один из сценариев:
- Сократить энергопотребление подсистемы (ядра или другого ресурса, такого как тактовый генератор или кэш) путем отключения питания (уменьшив напряжение до нуля).
- Снизить энергопотребление путем снижения напряжения и/или таковой частоты подсистемы и/или целого процессора.
Второй вариант требует чуть больше объяснений. Энергопотребление интегральной схемы, которой является процессор, линейно пропорционально тактовой частоте и квадратично напряжению.
Примечание для тех, кто разбирается в цифровой электронике: Pcpu = Pdynamic + Pshort circuit + Pleak. При работающем процессоре Pdynamic является наиболее важной составляющей, именно эта часть зависит линейно от частоты и квадратично от напряжения. Pshort circuit пропорционально частоте, а Pleak — напряжению.
Более того, напряжение и тактовая частота связаны линейной зависимостью.
Высокая производительность требует повышенной тактовой частоты и увеличения напряжения, что еще больше влияет на энергопотребление.
Каков предел энергопотребления процессора?
Это во многом зависит от процессора, но для процессора E3-1245 v5 @ 3.50 ГГц расчетная тепловая мощность (Thermal Design Power, TDP) составляет 80 ватт. Это среднее значение, которое процессор может выдерживать бесконечно долго (Power Limit, PL1 на изображении ниже). Системы охлаждения должны быть рассчитаны на это значение, чтобы быть надежными. Фактическое энергопотребление процессора может быть выше в течение короткого промежутка времени (состояния PL2, PL3, PL4 на изображении ниже). TDP измеряется при нагрузке высокой вычислительной сложности (худший случай), когда все ядра работают на базовой частоте (3.5 ГГц).
Как видно на изображении выше, процессор в состоянии PL2 потребляет больше энергии, чем заявлено в TDP. Процессор может находиться в этом состоянии до 100 секунд, а это достаточно долго.
Состояния питания (C-states) vs состояния производительности (P-states)
Состояния питания (C-states) vs состояния производительности (P-states)
Вот два способа снизить энергопотребление процессора:
- отключить некоторые подсистемы;
- снизить напряжение/частоту.
P-состояния описывают второй случай. Подсистемы процессора работают, но не требуют максимальной производительности, поэтому напряжение и/или тактовая частота для этой подсистемы может быть снижена. Таким образом, P-состояния, P[X], обозначают, что некоторая подсистема (например, ядро), работает на заданной паре (частота, напряжение).
Так как большинство современных процессоров состоит из нескольких ядер, то С-состояния разделены на С-состояния ядра (Core C-states, CC-states) и на С-состояния процессора (Package C-states, PC-states). Причина появления PC-состояний очень проста. Существуют компоненты с общим доступом (например, общий кэш), которые могут быть отключены только после отключения всех ядер, имеющих доступ к этому компоненту. Однако мы в роли пользователя или программиста не можем взаимодействовать с состояниями пакета напрямую, но можем управлять состояниями отдельных ядер. Таким образом, управляя CC-состояниями, мы косвенно управляем и PC-состояниями.
Состояния нумеруются от нуля по возрастанию, то есть C0, C1… и P0, P1… Большее число обозначает большее энергосбережение. C0 означает, что все компоненты включены. P0 означает максимальную производительность, то есть максимальные тактовую частоту, напряжение и энергопотребление.
С-состояния
Вот базовые С-состояния (определенные в стандарте ACPI).
- C0: Active, процессор/ядро выполняет инструкции. Здесь применяются P-состояния, процессор/ядро могут работать в режиме максимальной производительности (P0) или в режиме энергосбережения (в состоянии, отличном от P0).
- C1: Halt, процессор не выполняет инструкций, но может мгновенно вернуться в состояние С0. Поскольку процессор не работает, то P-состояния не актуальны для состояний, отличных от С0.
- C2: Stop-Clock, схож с C1, но требует больше времени для возврата в C0.
- С3: Sleep. Возврат в C0 требует ощутимо большего времени.
Примечание: Из-за технологии Intel® Hyper-Threading существуют также С-состояния потоков. Хотя отдельный поток может работать с С-состояниями, изменения в энергопотреблении происходят, только когда ядро входит в нужное состояние. В данной статье тема C-состояний на потоках рассматриваться не будет.
Вот описание состояний из даташита:
Примечание: LLC обозначает Last Level Cache, кэш последнего уровня и обозначает общий L3 кэш процессора.
Визуальное представление состояний:
Источник: Software Impact to Platform Energy-Efficiency White Paper
Последовательность C-состояний простыми словами:
- Нормальная работа при C0.
- Сначала останавливается тактовый генератор простаивающего ядра (С1).
- Затем локальные кэши ядра (L1/L2) сбрасываются и снимается напряжение с ядра (С3).
- Как только все ядра отключены, общий кэш (L3/LLC) ядер сбрасывается и процессор (почти) полностью может быть обесточен. Я говорю «почти», потому что, по моим предположениям, какая-то часть должна быть активна, чтобы вернуть процессор в состояние С0.
Однако если ядро работает (C0), то единственное состояние, в котором может находиться процессор, — C0. С другой стороны, если ядро полностью выключено (C8), процессор может находиться в C0, если другое ядро работает.
Примечание: Intel Software Developer’s Manual упоминает про суб-C-состояния (sub C-state). Каждое С-состояние состоит из нескольких суб-С-состояний. После изучения исходного кода модуля ядра intel_idle я понял, что состояния C1 и C1E являются состоянием С1 с подтипом 0 и 1 соответственно.
Число подтипов для каждого из восьми С-состояний (0..7) определяется с помощью инструкции CPUID. Для моего процессора утилита cpuid выводит следующую информацию:
Я создал гистограмму, представленную ниже, из исходного кода драйвера intel_idle для моего процессора (модель 0x5e). Подписи горизонтальной оси:
Имя C-состояния: специфичное для процессора состояние: специфичное суб-состояние.
Вертикальная ось обозначает задержку выхода и целевые резидентные значения из исходного кода. Задержка выхода используется для оценки влияния данного состояния в реальном времени (то есть сколько времени потребуется для возвращения в С0 из этого состояния). Целевое резидентное значение обозначает минимальное время, которое ядро должно находиться в данном состоянии, чтобы оправдать энергетические затраты на переход в это состояние и обратно. Обратите внимание на логарифмический масштаб вертикальной оси. Задержки и минимальное время нахождения в состоянии увеличивается экспоненциально с увеличением номера состояния.
Константы задержок выхода и целевых резидентных значении C-состояний в исходном коде intel_idle
Примечание: Хотя состояния С9 и С10 включены в таблицу, они имеют 0 суб-состояний и поэтому не используются в моем процессоре. Остальные процессоры из семейства могут поддерживать эти состояния.
Состояния питания ACPI
Прежде чем говорить про P-состояния, стоит упомянуть про состояния питания ACPI. Это то, что мы, пользователи, знаем, когда используем компьютер. Так называемые глобальные системные состояния (G[Х]) перечислены в таблице ниже.
Источник: ACPI Specification v6.2
Также существует специальное глобальное состояние G1/S4, Non-Volatile Sleep, когда состояние системы сохраняется на энергонезависимое хранилище (например, диск) и затем производится выключение. Это позволяет достичь минимального энергопотребления, как в состоянии Soft Off, но возвращение в состояние G0 возможно без перезагрузки. Оно более известно как гибернация.
Существует несколько состояний сна (Sx). Всего таких состояний шесть, включая S0 — отсутствие сна. Состояния S1-S4 используются в G1, а S5, Soft Off, используется в G2. Краткий обзор:
- G0/S0: Компьютер работает, не спит.
- G1: Sleeping.
- G1/S1: Power on Suspend. Состояние системы сохраняется, питание процессора и кэшей поддерживается.
- G1/S2: Процессор отключен, кэши сброшены.
- G1/S3: Standby или Suspend to RAM (STR). Оперативная память остается практически единственным компонентом с питанием.
- G1/S4: Hibernation или Suspend to Disk. Все сохраняется в энергонезависимую память, все системы обесточиваются.
![]()
Вот поддерживаемые состояния ACPI.
![]()
Комбинации состояний ACPI G/S и С-состояний процессора
Приятно видеть все комбинации в таблице:
![]()
В состоянии G0/S0/C8 системы процессора запущены, но все ядра отключены.
В G1 (S3 или S4) некорректно говорить про С-состояния (это касается как CC-состояний, так и PC-состояний), так как процессор полностью обесточен.
Для G3 не существует S-состояний. Система не спит, она физически отключена и не может проснуться. Ей необходимо сначала получить питание.
Как программно запросить переход в энергосберегающее С-состояние?
Современный (но не единственный) способ запросить переход в энергосберегающее состояние — это использовать инструкцию MWAIT или инструкцию HLT. Это инструкции привилегированного уровня, и они не могут быть выполнены пользовательскими программами.
Инструкция MWAIT (Monitor Wait) заставляет процессор перейти в оптимизированное состояние (C-состояние) до тех пор, пока по указанному (с помощью другой инструкции, MONITOR) адресу не будет произведена запись. Для управления питанием MWAIT работает с регистром EAX. Биты 4-7 используются для указания целевого С-состояния, а биты 0-3 указывают суб-состояние.
Примечание: Я думаю, что на данный момент только AMD обладает инструкциями MONITORX/MWAITX, которые, помимо мониторинга записи по адресу, работают с таймером. Это еще называется Timed MWAIT.
Инструкция HLT (halt) останавливает выполнение, и ядро переходит в состояние HALT до тех пор, пока не произойдет прерывание. Это означает, что ядро переходит в состояние C1 или C1E.
Что вынуждает ядро входить в определенное С-состояние?
Как отмечалось ранее, переходы между глубокими С-состояниями имеют высокие задержки и высокие энергетические затраты. Таким образом, такие переходы должны выполняться с осторожностью, особенно на устройствах, работающих от аккумуляторов.
Возможно ли отключить С-состояния (всегда использовать С0)?
Это возможно, но не рекомендуется. В даташите (секция 4.2.2, страница 64) есть примечание: «Долгосрочная надежность не гарантируется, если все энергосберегающие состояния простоя не включены». Поэтому вам не стоит отключать С-состояния.
Как прерывания влияют на процессор\ядро в состоянии сна?
Когда происходит прерывание, соответствующее ядро пробуждается и переходит в состояние С0. Однако, например Intel® Xeon® E3-1200 v5, поддерживает технологию Power Aware Interrupt Routing (PAIR), у которой есть два достоинства:
- для энергосбережения прерывание может быть переадресовано работающему ядру, чтобы не будить спящее ядро;
- для производительности прерывание может быть переадресовано от работающего на полную мощность ядра к простаивающему (С1) ядру.
P-состояния
P-состояния подразумевают, что ядро в состоянии С0, потому что ему требуется питание, чтобы выполнять инструкции. P-состояния позволяют изменять напряжение и частоту ядра (другими словами рабочий режим), чтобы снизить энергопотребление. Существует набор P-состояний, каждое из которых соответствует разных рабочим режимам (пары напряжение-частота). Наиболее высокий рабочий режим (P0) предоставляет максимальную производительность.
Процессор Intel® Xeon® E3–1200 v5 позволяет контролировать P-состояния из операционной системы (Intel® SpeedStep Technology) или оставить это оборудованию (Intel® Speed Shift Technology). Вся информация ниже специфична для семейства Intel® Xeon® E3-1200 v5, но я полагаю, это в той или иной степени актуально и для других современных процессоров.
P-состояния, управляемые операционной системой
В этом случае операционная система знает о P-состояниях и конкретном состоянии, запрошенным ОС. Проще говоря, операционная система выбирает рабочую частоту, а напряжение подбирается процессором в зависимости от частоты и других факторов. После того, как P-состояние запрошено записью в моделезависимый регистр (подразумевается запись 16 бит в регистр IA32_PERF_CTL), напряжение изменяется до автоматически вычисленного значения и тактовый генератор переключается на заданную частоту. Все ядра имеют одно общее P-состояние, поэтому невозможно установить P-состояние эксклюзивно для одного ядра. Текущее P-состояние (рабочий режим) можно узнать, прочитав информацию из другого моделезависимого регистра — IA32_PERF_STATUS.
Смена P-состояния мгновенна, поэтому в секунду можно выполнять множество переходов. Это отличает от переходов C, которые выполняются дольше и требуют энергетических затрат.
P-состояния, управляемые оборудованием
В этом случае ОС знает об аппаратной поддержке P-состояний и отправляет запросы с указанием нагрузки. В запросах не указывается конкретное P-состояние или частота. На основе информации от ОС, а также других факторов и ограничений оборудование выбирает подходящее P-состояние.
Я хочу рассказать об этом подробнее в следующей статье, но сейчас я поделюсь с вами своими мыслями. Мой домашний компьютер работает в этом режиме, я узнал это, проверив IA32_PM_ENABLE. Максимальный (но не гарантированный) уровень производительности — 39, минимальный — 1. Можно предположить, что существует 39 P-состояний. На данный момент уровень 39 установлен ОС как минимальный и как максимальный, потому что я отключил динамическое изменение частоты процессора в ядре.
Заметки про Intel® Turbo Boost
Поскольку TDP (расчетная тепловая мощность) — это максимальная мощность, которую процессор может выдержать, то процессор может повышать свою частоту выше базовой, при условии что энергопотребление не превысит TDP. Технология Turbo Boost может временно повышать энергопотребление до границы PL2 (Power Limit 2) на короткий промежуток времени. Поведение Turbo Boost может быть изменено через подсказки оборудованию.
Применима ли эта информация о C-состояниях и P-состояниях к мобильным и встраиваемым процессорам?
Для примера, недавний MacBook Air с процессором i5-5350U в основном поддерживает возможности, описанные выше (но я не уверен про P-состояния, контролируемые оборудованием). Я также смотрел документацию ARM Cortex-A, и, хотя там применяются другие термины, механизмы управления питанием выглядят похоже.
Как это все работает, например, на Linux?
На этот вопрос я отвечу в другой статье.
Как я могу узнать состояние процессора?
Существует не так много приложений, которые могут выводить эту информацию. Но вы можете использовать, например, CoreFreq.
Зачем вообще разгонять процессор ноутбука? Обычно это нужно для повышения производительности CPU при выполнении ресурсоемких задач, таких как рендеринг изображений или перекодирование видео.
На что конкретно влияет разгон?
Приведем пример. Допустим, процессор ноутбука выполняет 10 миллионов операций в секунду при тактовой частоте 3 ГГц. Если вы увеличите тактовую частоту процессора до 6 ГГц, то есть в два раза, он будет выполнять 20 миллионов операций в секунду, а это значительное увеличение вычислительной мощности CPU. То есть скорость обработки задачи (рендеринг, перекодирование и т.п.) при подобном сценарии также увеличится вдвое.
Однако за разгон приходится платить, потому что он значительно увеличивает тепловыделение процессора. А это может привести к перегреву и выходу из строя чипсета системной платы. Чтобы избежать этого, нужно заранее позаботиться о хорошем теплоотводе — либо не увлекаться слишком активным разгоном. 10–20% прироста — уже неплохой результат.
Как можно разогнать процессор?
Не каждый ноутбук позволит увеличить частоту процессора. Как правило, разгону лучше всего поддаются игровые модели и производительные устройства топ-класса
. Несправедливо, но факт.
Как ни крути, а выжимать последние соки из слабых и недорогих процессоров — затея малоэффективная. С большой вероятностью вы просто получите дополнительный нагрев при незначительном увеличении мощности.
Все производители процессоров предоставляют руководства по разгону своих CPU. Ознакомьтесь с ними до того, как начнете проводить оверклокинг.
Разбираем три способа разгона.
1. Разгон через BIOS
Сразу после запуска ноутбука перейдите в BIOS, нажав кнопку Del, F1, F3 или F8 до того, как устройство начнет цикл загрузки. Перейдите на страницу настроек CPU, включите CPU Host Clock Controller и увеличьте частоту примерно на 5%. Сохраните настройки, перезагрузите ноутбук и проверьте стабильность его работы. Если всё в порядке, повторите процесс, пока не достигните 20%. Увеличивать частоту вдвое совсем необязательно: это чревато перегревом компонентов системной платы.
Внимание: некоторые производители ноутбуков, такие как HP и Dell, не разрешают вносить изменения в настройки CPU для защиты элементной базы устройства. В таком случае вам потребуется другой метод.
2. Программный разгон
Если у вас старый ноутбук, можно использовать для поднятия частоты утилиту SetFSB. Для ее работы потребуется узнать номер чипа фазовой автоподстройки частоты (или PLL / Phase Locked Loop).
В случае с ноутбуками на базе процессоров Intel можно использовать утилиту Intel Extreme Tuning Utility
. И в этой же утилите провести стресс-тест для проверки работы ноутбука на стабильность после разгона процессора.
Для разгона процессоров AMD рекомендуется задействовать фирменную утилиту AMD Ryzen Master
(для новых CPU) или AMD Overdrive (для старых CPU). Имейте в виду, что последняя программа больше не поддерживается производителем, так что скачать ее с официального сайта не получится.
3. Автоматический разгон
Как улучшить теплоотвод, чтобы не допустить перегрева?
Если вам все-таки удалось разогнать ноутбук и получить некоторый прирост в быстродействии, самое время позаботиться о снижении рисков перегрева, что возможно при выполнении требовательных задач и длительной нагрузке на процессор.
В идеале для разогнанного ноутбука стоит купить охлаждающую подставку
. И установить на нее устройство со снятой задней крышкой, для более эффективного обдува компонентов. Также можно поэкспериментировать с кастомными системами водяного охлаждения (СВО) и модернизацией текущей системы теплоотвода. Как правило, они состоят из процессорного кулера и каскада медных трубок радиатора. Правда, для этого потребуются навыки инженерного проектирования и понимание тонкостей работы самих систем охлаждения.
Как не навредить комплектующим?
Чтобы снизить риск повреждения компонентов ноутбука, не стремитесь выжать из процессора и подсистемы питания максимум возможностей. 10–20% прироста будет вполне достаточно.
Если вам критично не хватает мощности, лучшим решением станет покупка нового, более производительного ноутбука.
Читайте также:
