Přetaktovatelnost Athlonů 64 má souvislost s hodnotou TCaseMax !
21.11.2005, Eagle , článek
Je to zhruba 14 dní, kdy jsem vás informoval o tom, že procesory AMD revize E (Venice, San Diego, Manchester a Toledo) mají z továrny kalibrovanou maximální teplotu - ukazatel TCaseMax. Prováděli jsme menší průzkum a došli k zajímavému poznatku - schopnost procesoru běžet na vysokých frekvencích je spojená s výší této hodnoty. UPDATE: hodnota spotřeby TDP pro každý kus individuálně.
Kapitoly článku:
- Přetaktovatelnost Athlonů 64 má souvislost s hodnotou TCaseMax !
- UPDATE: Hodnoty Thermal Design Power (TDP)
TCaseMax - Co to je a kterých procesorů se týká
Jak již z mých článků víte, hodnota TCaseMax je maximální výrobcem povolená teplota uprostřed Heat Spreaderu procesoru. Je to teplota, která by za žádných okolností neměla být překročena, protože v takovém případě jednak procesor může přestat fungovat či může být dokonce trvale poškozen a za druhé v okamžiku jejího překročení ze strany AMD zaniká záruka.
Místo definované pro maximální teplotu TCaseMax.
Teplota TCaseMax je u některých procesorů Athlon 64 a z nich odvozených určena dokumentací, u jiných je kalibrovaná přímo v továrně a zaznamenána ve vnitřní paměti čipu:
Maximální povolené teploty lze pro konkrétní procesory nalézt v mém Přehledu procesorů. Tam proto najdete údaje pro všechny starší 130nm modely. Zároveň tam také najdete údaje pro všechny procesory do socketu 754, bez ohledu na to, zda jsou mobilní (těch se teplota TCaseMax netýká, protože nemají Heat Spreader) nebo zda jsou to Semprony nebo Athlony 64. Variabilní hodnoty mají k dnešnímu dni pouze následující modely:
Ostatní modely mají teploty nastaveny napevno. U Sempronů tak například z procesoru "vytáhnete" hodnotu 69 stupňů.
Experiment a jeho výsledky
Protože hodnoty TCaseMax jsou ve velmi velkém rozsahu a navíc začínají na tak nízkých teplotách jako je 49 stupňů Celsia, rozhodl jsem se vytvořit statistiku, jak jsou na tom konkrétní kusy. Přeci jenom mě zajímalo, jak moc "špatně" na tom kousky z německých Drážďan jsou. Můj známý Arthur Liberman vytvořil program, pomocí kterého je možné zjišťovat hodnotu TCaseMax, aniž bychom vůbec museli použít poněkud zdlouhavý postup s WPCREDITem (popsaný tady). To umožnilo získat reprezentativní vzorek několika desítek kusů.
Tento malý prográmek si můžete stáhnout z této adresy. Po jeho spuštění uvidíte to, co je výše - hodnotu TCaseMax (zde psanou jako MaxTCase) a mimo jiné také standardní napětí (nové procesory se dodávají s více hodnotami napětí).
Vysvětlení problému a odkaz jsme umístili do diskuzních fór OCguru.cz, OCforums.com a XtremeSystems.org. Zde dohromady zhruba padesát lidí přispělo všemi možnými typy. Výsledky jsou tyto (údaje z neděle večer):
U modelu 3000+ jasně převažují kusy s TCaseMax 57 stupňů. hojně zastoupené jsou ale i modely s 55C a 59C. Nyní se podívejme, jaké jsou možnosti přetaktování jednotlivých kousků (údaje od lidí, kteří je uvedli - každá řádka reprezentuje jeden kus):
57 stupňů:
- stabilní na 2.73 GHz při 1.40V
- stabilní na 2.80 GHz při 1.53V
59 stupňů:
- stabilní na 2.70 GHz při 1.50V (vodní chlazení)
U modelu 3200+ je situace trochu jiná. Nejvíc kusů má stanovenu maximální teplotu na pouze 55 stupňů. Některé mají i více než 60, ale to jsou vzácné případy. Opět uvádím údaje o přetaktovatelnosti:
53 stupňů:
- nejede víc než 2.40 GHz stabilně, bez ohledu na napětí
55 stupňů:
- stabilní na 2.70 GHz při 1.60V
- stabilní na 2.70 GHz při 1.52V
- stabilní na 2.75 GHz při 1.50V
- stabilní na 2.70 GHz při 1.50V
57 stupňů:
- stabilní na 2.70 GHz při 1.50V
61 stupňů:
- stabilní na 2.85 GHz při 1.60V
- stabilní na 2.90 GHz při 1.50V
- schopný práce na 3.58 GHz (Prometheia Mach II)
63 stupňů:
- stabilní na 2.95 GHz při 1.63V
Již na první pohled je zde vidět něco zajímavého - čipy s vyšší hodnotou TCaseMax jdou evidentně přetaktovat lépe. Jako kdyby ty s 55 stupni byly limitovány na 2.7 GHz, zatímco ty s více než 60 dokázaly se stejným napětím frekvence kolem 2.9 GHz. Když proženeme údaje pro 3200+ při napětí 1.5V statistickým software, dostaneme poměrně solidní lineární závislost s korelačním koeficientem 0,84:
To není vůbec špatné. A to ještě uvažujme onen výsledek s 53 stupni, který vysloveně ustřeluje (jedná se o extremální hodnotu). Pokud bychom ten neuvažovali, tak tu máme regresi s korelací 0,93, což představuje již silnou závislost mezi vysvětlující a vysvětlovanou proměnnou. Cílová rovnice za takových okolností vyšla:
Frekvence = 1095,83 + 29,1667*Teplota
To tedy znamená, že každý stupeň teploty TCaseMax nám přinese nějakých 30 MHz frekvence při stejném napětí navíc! Čip s ratingem 55 stupňů tak může být téměř o 200 MHz horší než čip s ratingem 61 stupňů.
Pokud jde o procesory s jádrem SH8-E4, nejzastoupenějším modelem je jistě 3700+. Většina kusů má TCaseMax na 57 stupních Celsia, některé mají 59 stupňů. Opět statistiky:
57 stupňů:
- stabilní na 2.90 GHz při 1.60V
59 stupňů:
- stabilní na 2.90 GHz při 1.52V a 3.00 GHz při 1.60V
65 stupňů:
- stabilní na 2.90 GHz při 1.40V, s Prometheia Mach II pak na 3.36 GHz
Tyto procesory jsou na tom s přetaktováním obecně slušně. Nicméně podívejte se na údaje z čipu s TCaseMax 65 stupňů - neuvěřitelný výsledek. Přetaktování o 700 MHz bez zvýšení napětí. Evidentně vysoká maximální teplota v kombinaci se slušnou nominální frekvencí jsou schopny atakovat magické tři GHz (jinak řečeno dělají zázraky).
Poznámka: Domnívám se, že nelze říct, že dva procesory se stejnou TCaseMax jsou ekvivalentní, pokud zároveň jejich nominální frekvence nejsou stejné. Osobně očekávám, že 57C 3000+ bude podobně kvalitní jako 55C 3200+. Je to dáno tím, že stabilitu (negativně) ovlivňuje i teplota - procesor tak při vyšších frekvencích snese nižší teplotu, při níž je ještě stabilní.
Údaje z dalších modelů
Protože dalších procesorů bylo jen málo, již jsem nedělal grafy a uvedu pouze stručně, jaké bylo zastoupení a případně čeho bylo možné dosáhnout:
3500+ DH8-E3 (Venice) - dva kusy s 55C (jeden schopný 2.65 GHz při 1.575V), jeden kus s 57C
3800+ DH8-E3 (Venice) - jeden kus s 57C
4000+ SH8-E4 (San Diego) - jeden kus s 57C a jeden kus s 59C
X2 3800+ BH-E4 (Manchester) - tři kusy s 61C a dva kusy s 63C (jeden schopný 2.90 GHz při 1.60V)
X2 4200+ BH-E4 (Manchester) - jeden kus s 55C
X2 4400+ JH-E6 (Toledo) - jeden kus s 55C
FX55 SH8-E4 (San Diego) - jeden kus s 55C
Opteron 252 s940 SH8-E4 - kus s 59C schopný 2.83 GHz při 1.42V
Závěr
Na závěr by se jistě hodilo shrnout, jaká je šance získat procesor s vysokou hodnotou maximální přípustné teploty.
Šance získat některý ze zajímavých kusů s teplotou nad 60 stupňů je poměrně malá, i když přeci jenom nějaká tu je.
Díky hodnotě TCaseMax můžeme odhadnout, jak dobře půjde ten který procesor přetaktovat. Tato metoda se sice nemusí stoprocentně trefit, ale zdá se, že její výsledky jsou poměrně spolehlivé. Děkujeme AMD, že za nás testuje přetaktovatelnost již v továrně :-). Co myslíte, začneme brzo porovnávat schopnosti procesorů pouze pomocí software, bez reálného vyzkoušení?
Celou záležitost budu dále sledovat a případně vás informovat o dalších zajímavých objevech.
Patrik Němeček, vítěz soutěže v přetaktování, má Athlon 64 3000+ DH8-E3 s TCaseMax 59 stupňů
(... což mě vcelku nepřekvapuje).
Jak již z mých článků víte, hodnota TCaseMax je maximální výrobcem povolená teplota uprostřed Heat Spreaderu procesoru. Je to teplota, která by za žádných okolností neměla být překročena, protože v takovém případě jednak procesor může přestat fungovat či může být dokonce trvale poškozen a za druhé v okamžiku jejího překročení ze strany AMD zaniká záruka.
Místo definované pro maximální teplotu TCaseMax.
Teplota TCaseMax je u některých procesorů Athlon 64 a z nich odvozených určena dokumentací, u jiných je kalibrovaná přímo v továrně a zaznamenána ve vnitřní paměti čipu:
- U starých 0.13um revizí B3, C0 a CG je určena dokumentací a z procesoru jí nelze zjistit.
- U 90nm revizí D0, E3, E4 a E6 je v některých případech určená dokumentací, zatímco v některých případech je variabilní v rozsahu 49 až 79 stupňů pro každý kus individuálně. U těchto revizí lze TCaseMax zjistit pomocí software (výjimkou jsou mobilní procesory)
Maximální povolené teploty lze pro konkrétní procesory nalézt v mém Přehledu procesorů. Tam proto najdete údaje pro všechny starší 130nm modely. Zároveň tam také najdete údaje pro všechny procesory do socketu 754, bez ohledu na to, zda jsou mobilní (těch se teplota TCaseMax netýká, protože nemají Heat Spreader) nebo zda jsou to Semprony nebo Athlony 64. Variabilní hodnoty mají k dnešnímu dni pouze následující modely:
Procesor | Socket | Jádro | Rozsah |
Athlon 64 | s939 | DH8-E3 | 49 až 65 (3000+ až 3500+) 49 až 71 (3800+) |
Athlon 64 | s939 | DH8-E6 | 49 až 65 (3000+ až 3500+) 49 až 71 (3800+) |
Athlon 64 | s939 | SH8-E4 | 49 až 65 (3500+) 49 až 71 (3700+ a 4000+) |
Athlon 64 FX | s939 | SH8-E4 | 49 až 63 |
Athlon 64 X2 | s939 | BH-E4 | 49 až 65 (4200+ a 4600+) 49 až 71 (3800+) |
Athlon 64 X2 | s939 | JH-E6 | 49 až 65 (4200+ až 4800+) 49 až 71 (3800+) |
Opteron | s939 | SH8-E4 | 49 až 71 (144 až 150) 49 až 65 (152) |
dual-core Opteron | s939 | JH-E6 | 49 až 65 |
Opteron | s940 | SH8-E4 | 49 až 71 (242 / 842 až 250 / 850) 49 až 67 (252 a 852) |
dual-core Opteron | s940 | JH-E1 | 49 až 67 |
dual-core Opteron | s940 | JH-E6 | 49 až 67 |
Ostatní modely mají teploty nastaveny napevno. U Sempronů tak například z procesoru "vytáhnete" hodnotu 69 stupňů.
Experiment a jeho výsledky
Protože hodnoty TCaseMax jsou ve velmi velkém rozsahu a navíc začínají na tak nízkých teplotách jako je 49 stupňů Celsia, rozhodl jsem se vytvořit statistiku, jak jsou na tom konkrétní kusy. Přeci jenom mě zajímalo, jak moc "špatně" na tom kousky z německých Drážďan jsou. Můj známý Arthur Liberman vytvořil program, pomocí kterého je možné zjišťovat hodnotu TCaseMax, aniž bychom vůbec museli použít poněkud zdlouhavý postup s WPCREDITem (popsaný tady). To umožnilo získat reprezentativní vzorek několika desítek kusů.
Tento malý prográmek si můžete stáhnout z této adresy. Po jeho spuštění uvidíte to, co je výše - hodnotu TCaseMax (zde psanou jako MaxTCase) a mimo jiné také standardní napětí (nové procesory se dodávají s více hodnotami napětí).
Vysvětlení problému a odkaz jsme umístili do diskuzních fór OCguru.cz, OCforums.com a XtremeSystems.org. Zde dohromady zhruba padesát lidí přispělo všemi možnými typy. Výsledky jsou tyto (údaje z neděle večer):
U modelu 3000+ jasně převažují kusy s TCaseMax 57 stupňů. hojně zastoupené jsou ale i modely s 55C a 59C. Nyní se podívejme, jaké jsou možnosti přetaktování jednotlivých kousků (údaje od lidí, kteří je uvedli - každá řádka reprezentuje jeden kus):
57 stupňů:
- stabilní na 2.73 GHz při 1.40V
- stabilní na 2.80 GHz při 1.53V
59 stupňů:
- stabilní na 2.70 GHz při 1.50V (vodní chlazení)
U modelu 3200+ je situace trochu jiná. Nejvíc kusů má stanovenu maximální teplotu na pouze 55 stupňů. Některé mají i více než 60, ale to jsou vzácné případy. Opět uvádím údaje o přetaktovatelnosti:
53 stupňů:
- nejede víc než 2.40 GHz stabilně, bez ohledu na napětí
55 stupňů:
- stabilní na 2.70 GHz při 1.60V
- stabilní na 2.70 GHz při 1.52V
- stabilní na 2.75 GHz při 1.50V
- stabilní na 2.70 GHz při 1.50V
57 stupňů:
- stabilní na 2.70 GHz při 1.50V
61 stupňů:
- stabilní na 2.85 GHz při 1.60V
- stabilní na 2.90 GHz při 1.50V
- schopný práce na 3.58 GHz (Prometheia Mach II)
63 stupňů:
- stabilní na 2.95 GHz při 1.63V
Již na první pohled je zde vidět něco zajímavého - čipy s vyšší hodnotou TCaseMax jdou evidentně přetaktovat lépe. Jako kdyby ty s 55 stupni byly limitovány na 2.7 GHz, zatímco ty s více než 60 dokázaly se stejným napětím frekvence kolem 2.9 GHz. Když proženeme údaje pro 3200+ při napětí 1.5V statistickým software, dostaneme poměrně solidní lineární závislost s korelačním koeficientem 0,84:
To není vůbec špatné. A to ještě uvažujme onen výsledek s 53 stupni, který vysloveně ustřeluje (jedná se o extremální hodnotu). Pokud bychom ten neuvažovali, tak tu máme regresi s korelací 0,93, což představuje již silnou závislost mezi vysvětlující a vysvětlovanou proměnnou. Cílová rovnice za takových okolností vyšla:
Frekvence = 1095,83 + 29,1667*Teplota
To tedy znamená, že každý stupeň teploty TCaseMax nám přinese nějakých 30 MHz frekvence při stejném napětí navíc! Čip s ratingem 55 stupňů tak může být téměř o 200 MHz horší než čip s ratingem 61 stupňů.
Pokud jde o procesory s jádrem SH8-E4, nejzastoupenějším modelem je jistě 3700+. Většina kusů má TCaseMax na 57 stupních Celsia, některé mají 59 stupňů. Opět statistiky:
57 stupňů:
- stabilní na 2.90 GHz při 1.60V
59 stupňů:
- stabilní na 2.90 GHz při 1.52V a 3.00 GHz při 1.60V
65 stupňů:
- stabilní na 2.90 GHz při 1.40V, s Prometheia Mach II pak na 3.36 GHz
Tyto procesory jsou na tom s přetaktováním obecně slušně. Nicméně podívejte se na údaje z čipu s TCaseMax 65 stupňů - neuvěřitelný výsledek. Přetaktování o 700 MHz bez zvýšení napětí. Evidentně vysoká maximální teplota v kombinaci se slušnou nominální frekvencí jsou schopny atakovat magické tři GHz (jinak řečeno dělají zázraky).
Poznámka: Domnívám se, že nelze říct, že dva procesory se stejnou TCaseMax jsou ekvivalentní, pokud zároveň jejich nominální frekvence nejsou stejné. Osobně očekávám, že 57C 3000+ bude podobně kvalitní jako 55C 3200+. Je to dáno tím, že stabilitu (negativně) ovlivňuje i teplota - procesor tak při vyšších frekvencích snese nižší teplotu, při níž je ještě stabilní.
Údaje z dalších modelů
Protože dalších procesorů bylo jen málo, již jsem nedělal grafy a uvedu pouze stručně, jaké bylo zastoupení a případně čeho bylo možné dosáhnout:
3500+ DH8-E3 (Venice) - dva kusy s 55C (jeden schopný 2.65 GHz při 1.575V), jeden kus s 57C
3800+ DH8-E3 (Venice) - jeden kus s 57C
4000+ SH8-E4 (San Diego) - jeden kus s 57C a jeden kus s 59C
X2 3800+ BH-E4 (Manchester) - tři kusy s 61C a dva kusy s 63C (jeden schopný 2.90 GHz při 1.60V)
X2 4200+ BH-E4 (Manchester) - jeden kus s 55C
X2 4400+ JH-E6 (Toledo) - jeden kus s 55C
FX55 SH8-E4 (San Diego) - jeden kus s 55C
Opteron 252 s940 SH8-E4 - kus s 59C schopný 2.83 GHz při 1.42V
Závěr
Na závěr by se jistě hodilo shrnout, jaká je šance získat procesor s vysokou hodnotou maximální přípustné teploty.
TCaseMax | Zastoupení v kusech | Procentuelní zastoupení |
53C | 1ks | 1,8% |
55C | 17ks | 31% |
57C | 20ks | 36% |
59C | 7ks | 12,7% |
61C | 6ks | 10,9% |
63C | 3ks | 5,4% |
65C | 1ks | 1,8% |
celkem 55 kusů |
Šance získat některý ze zajímavých kusů s teplotou nad 60 stupňů je poměrně malá, i když přeci jenom nějaká tu je.
Díky hodnotě TCaseMax můžeme odhadnout, jak dobře půjde ten který procesor přetaktovat. Tato metoda se sice nemusí stoprocentně trefit, ale zdá se, že její výsledky jsou poměrně spolehlivé. Děkujeme AMD, že za nás testuje přetaktovatelnost již v továrně :-). Co myslíte, začneme brzo porovnávat schopnosti procesorů pouze pomocí software, bez reálného vyzkoušení?
Celou záležitost budu dále sledovat a případně vás informovat o dalších zajímavých objevech.
Patrik Němeček, vítěz soutěže v přetaktování, má Athlon 64 3000+ DH8-E3 s TCaseMax 59 stupňů
(... což mě vcelku nepřekvapuje).
