Разгон процессора AMD Ryzen 9 3950X: укрощение строптивого

Последние несколько лет на процессорном рынке можно охарактеризовать фразой "ядерная война". Незаметно число ядер в игровых компьютерах приумножилось, и сейчас мы можем наблюдать высокопроизводительные процессоры с 10 (Intel Core i9-10900K), 12 (AMD Ryzen 9 3900X) и 16 ядрами при стоимости в диапазоне $500-800. Эти решения уже не являются исключительно игровыми, скорее - универсальные решения для комфортного досуга и работы.

Сегодня же мы поговорим о Ryzen 9 3950X. Большое количество ядер и разблокированный множитель приводят к логичному вопросу - стоит ли вообще что-то разгонять, а если да - то как?

Разберем с вами различные виды разгона, выберем лучший вариант для универсального использования компьютера. Лучший разгон - его отсутствие?

Если вас интересуют результаты, а не исследование - вам сюда.

Рассматриваемый процессор на данный момент является флагманом компании AMD в настольном (но не High End) сегменте.

Ryzen 9 3950X обладает 16 физическими ядрами с поддержкой виртуальных потоков (SMT), базовой частотой 3.5 ГГц, которая в режиме ускорения поднимается до 4700 МГц. Всё это приправлено 16 МБ кэша третьего уровня на каждый CCX (64 МБ суммарно). Рамки теплопакета установлены на 105 Вт.

Если заглянуть под теплораспределительную крышку процессора, то можно увидеть 3 кристалла (что объединяет героя обзора с Ryzen 9 3900X).

Два одинаковых кристалла - CCD, в которых содержится по паре 4-ядерных модулей (ССХ), через линии ввода-вывода соединяются с IOD, в котором располагаются контроллер памяти, линии PCI-E, блок SMU и прочее.

К слову о контроллере памяти: теперь он может работать как в синхронном (uclk=mem), так и асинхронном (uclk=mem/2) режимах. Предел для режима 1:1 индивидуален для каждого процессора Zen 2 без привязки к его названию и позиционированию, в основном предел лежит в районе 3733-3866 МГц. Поэтому покупать высокочастотные наборы памяти к данным процессорам не имеет смысла, гораздо эффективнее обратить внимание на комплекты с частотами 3600 МГц с невысокими основными таймингами и микросхемами Samsung B-die (14-16-16, 15-15-15, 16-16-16 и т.д.). Или же потерять немного в производительности, но выиграть в соотношении perf/cost вместе с Micron E-die (о данной памяти мы поговорим в следующих обзорах).

В текущем обзоре мы будем использовать комплект G.Skill Trident Z RGB F4-3600C16D-16GTZR, который на напряжении 1.43 В работал со следующими таймингами:

Для начала рассмотрим режим работы по умолчанию, когда никакие параметры процессора (кроме разгона IF в синхронном с ОЗУ режиме) не меняются.

Для каждого CCX максимальной частотой определена отметка 4700 МГц, которую он должен достигать в малопоточных операциях при соответствующих условиях. Несмотря на TDP 105 Вт, максимальный уровень энергопотребления обозначен в 142 Вт, что соответствует формуле PPT=TDP*1.35. PPT - это общее энергопотребление всего процессора, а не только ядер.

При этом TDC (Thermal Design Current) установлен на 95 А, а EDC (Electrical Design Current) - 140 A. Эти параметры можно рассматривать как максимальное значение тока при продолжительных и краткосрочных операциях соответственно.

Рассмотрим алгоритм работы процессора в Prime95 и тесте Small FFT:

Частота всех ядер колебалась в районе 3675-3750 МГц при напряжении 0,99 В. Лимит PPT при этом не превышался, т.к. TDC достигло 100%, что и приводило к снижению рабочих частот. Температуры CCD едва превышали 56 °C, разница показателей между кристаллами не превышала 1 °C.

Но такую нагрузку, как в тесте Small FFT, в реальных задачах вряд ли получится встретить. Соответственно и частотная формула будет отличаться. На примере теста многопоточности Cinebench R20.

TDC и EDC выжаты на максимум, PPT - на пределе. При этом частоты ядер были выше, чем в Prime95: в среднем значения близились к 4000 МГц.

Тест однопоточной производительности показывает невысокое энергопотребление процессора в целом, а частоты первых двух ядер (которые в HWInfo64 отмечены как лучшие) достигали заветных 4700 МГц, хотя в основном показатели были ниже.

Перейдем к результатам: в Cinebench R20 Ryzen 9 3950X выдал впечатляющие показатели в обоих режимах.

Даже без разгона алгоритмы работы процессора оптимально настроены как под многозадачность (рабочие приложения, вычисления), так и под малопоточность (игры, серфинг в интернете, мультимедиа).

Кажется, что производительность Ryzen 9 3950X сковывается лимитами энергопотребления. Не проверить бы это?

Чтобы увеличить частоты - нужно уменьшить энергопотребление процессора в рамках PPT. Ядра получат дополнительный маневр за счет снижения рабочего напряжения для VID каждого состояния.

Для этого заходим в BIOS материнской платы, ищем CPU Core Voltage:

Меняем Auto на Offset mode, Sign переключаем на "минус", а в окно значения смещения вписываем значение, на которое необходимо снизить рабочее напряжение. Стоит учитывать, что у процессоров Zen 2 есть порог, при котором стабильность системы сохраняется, но падает производительность. Поэтому со смещением нужно быть аккуратным, подбирать его более детально, чтобы никаких падений производительности в малопоточных и многопоточных операциях не было. В случае с моим экземпляром Ryzen 9 3950X удалось добиться снижения напряжения на 62,5 мВ.

В Prime95 рабочее напряжение не уменьшилось, но примерно на 50 МГц увеличились рабочие частоты.

Аналогичная ситуация и в тесте многопоточности Cinebench R20.

Показательным становится режим малопоточных операций: рабочее напряжение для частот 4650-4700 МГц с пиковых 1.494 В снизилось до 1.431 В.

Результат в Cinebench R20 говорит за себя: однопоточная производительность не изменилась, в полной нагрузке процессор стал быстрее на целый 1%!

Аналогичная ситуация сохраняется и в остальных бенчмарках. Вывод - снижение рабочего напряжения приносит небольшую (скорее - незаметную) пользу в многопоточных операциях, но никаких глобальных изменений не приносит. Двигаемся дальше!

Несмотря на то, что AMD категорически отрицательно относится к разгону (на сайте производителя данный вид деятельности указывается как причина отказа в гарантийном обслуживании), один из ее инструментов автоматического разгона является весьма простым и популярным. PBO позволяет без лишних телодвижений сдвинуть границы рабочих частот процессора за счет увеличения основных лимитов.

Обратите внимание на PPT и TDC: в UEFI и Ryzen Master данные параметры можно повышать до запредельных значений. Но EDC в любом случае остается ограничительной мерой.

В Prime95 именно EDC не позволяет процессору достигать высоких частот, но по сравнению с прошлыми результатами мы получаем дополнительные 100 МГц. Рост энергопотребления, как и температуры, при этом совершенно незначительный.

Те же 100-150 МГц добавляются и в более приближенных к реальности сценариям. Приятно видеть 4150 МГц при температурах ниже 65 °C, но понимаешь, что ощутимой пользы от этого нет.

Особенно хорошо это видно при малопоточных операциях. Дальнейшего роста частоты ускорения нет.

Отсюда и незначительные изменения в результате. Даже если сравнить с результатом без снижения рабочего напряжения, то прирост составит... 1.35%!

Получается, что никакой пользы от такого "разгона" нет. Ну что же, даем последний шанс.

Данный алгоритм кажется простым, но хотелось бы рассказать о некоторых нюансах. Во-первых, не каждая компенсация напряжения в виде LLC будет полезной. Для наглядности в BIOS выставим рабочее напряжение 1.3 В с LLC=5 и 4300 МГц на все ядра.

Очевидный результат - достаточно быстрый перегрев процессора. Немудрено, ведь энергопотребление двух CCD чуть-чуть не дотягивает до 300 Вт. А площадь каждого кристалла всего 74 мм².

Ставим LLC2 уровня, 1.35 В на ядра и наблюдаем просадку напряжения в нагрузке до 1.231 В.

При этом температуры в норме, стабильность высокая.

Возвращаем LLC5 и фиксируем напряжение с запасом - 1.244 В.

Спустя пару минут после начала тестирования начали "отваливаться" потоки, что говорит о нестабильности. Вывод - не все LLC одинаково полезны, и не всегда высокий Vdrop страшен.

Но результат в Cinebench R20 удручаает: если с многопоточной производительностью всё хорошо, то в однопотоке мы серьезно потеряли. Всё же 4150 -> 4300 МГц не так заметны, хоть и на все ядра, нежели 4700 -> 4300 МГц при малопоточных операциях.

Тут на помощь приходит возможность разгонять отдельно каждый CCX. Как средствами BIOS, так и с помощью программы Ryzen Master.

Начнем с подбора стабильных параметров для Prime95:

Первый CCX оказался лучшим по качеству, далее каждый модуль терял по 25-50 МГц. Советую тестировать каждый CCX отдельно, чтобы правильно определить их возможности.

Разброс по частотам привел к разнице температур между CCD, но критических значений мы всё еще не достигаем.

А если отойти от тяжелых нагрузок и перейти в область рабочих задач и тех же игр? В данном случае можно пренебречь стабильностью в Prime95 и подобрать наилучшие значения в том же Cinebench R20.

4525 МГц для первых двух ядер - это уже ближе к значениям, которые мы видели в стоке.

Температуры в порядке, но энергопотребление выходит за рамки 200 Вт. И это не Prime95.

А что же с производительностью?

Малопоточная производительность или не изменилась, или же снизилась на 3% в зависимости от задачи. При этом в полной нагрузке процессор оказался примерно на 11% производительнее, чем в стоке. Но стоит посмотреть на увеличение энергопотребления и температур - всё становится на свои места. Даже в Cinebench R20 PPT вырос на 50%, что привело к увеличению температуры с 55 до 76 °C. Стоит ли овчинка выделки?

В данной статье были рассмотрены различные варианты разгона процессора Ryzen 9 3950X, и стоит подвести итоги.

И здесь хочется сказать одно: AMD выжала из своих флагманов все соки, чтобы вы получили продукт, готовый к употреблению. Здесь каждый увидит свои плюсы и минусы, но факт остается фактом: разгонять Ryzen 9 3950X не имеет никакого смысла, только память, контроллер памяти и IF. Если бы была возможность менять множитель каждого ядра и его напряжение (VID) по отдельности... Может быть в будущих поколениях Ryzen мы это и увидим.