Wielki test procesorów Intel i AMD
Strona 15 - Temperatury pracy
W rozważaniach nad temperaturą pracy zacznijmy od pojęcia TDP (ang. Thermal Design Power) definiującego ile (czysto teoretycznie) maksymalnie ciepła może wydzielać procesor przy fabrycznym napięciu zasilającym. Oznacza to, że gdyby każdy tranzystor jednostki centralnej był włączony, a przez układ płynęłoby maksymalne standardowe napięcie przewidziane przez producenta, to wtedy mielibyśmy do czynienia z sytuacją, w której procesor wydzielałby ilość ciepła określoną w TDP. Osiągnięcie maksymalnego TDP jest trudne pod kilkoma względami. Po pierwsze, należy obciążyć CPU takimi zadaniami, które by spowodowały maksymalne obciążenie każdego bloku w procesorze, co w standardowym codziennym użytkowaniu wydaje się mało realne. Po drugie, w ramach jednej rodziny procesorów producent definiuje woltaż zasilający w pewnych przedziałach, np. 1.35-1.4V dla X2 6000+, więc maksymalne TDP będzie możliwe do osiągnięcia tylko przy 1.4V, a dla 1.35V będzie ono niższe. Po trzecie, regulatory napięcia płyt głównych nie są w stanie przez cały czas utrzymywać wzorcowego woltażu i najczęściej mamy do czynienia z sytuacją, że jest ono nieco niższe niż to zalecane przez producenta, wobec czego CPU będzie wydzielał mniej ciepła. W związku z powyższym, nie będziemy zawsze w 100% zgodni z prawdą twierdząc, że procesor z wyższym TDP w każdych warunkach będzie wydzielał większe ilości ciepła. Natomiast wskaźnik ten może być pewną wskazówką obrazującą na jakie ilości wydzielanego ciepła musimy być przygotowani.
Większym problemem wydaje się jednak pozbycie się całego ciepła z rdzenia/rdzeni. W chwili obecnej wszystkie nowe procesory Intela i AMD dla komputerów domowych mają swoje struktury ukryte pod odpromiennikiem (IHS). Jeżeli powierzchnia styku rdzenia z IHS’em nie jest do końca równa lub też jest ona niewielka, to procesor będzie się po prostu mocno nagrzewał, gdyż ciepło nie będzie efektywnie transportowane na powierzchnię odpromiennika. W przypadku, gdy i IHS ma wady, w postaci wgłębień, lub wybrzuszeń, to mamy murowane problemy, gdyż nawet najwydajniejsze systemy chłodzenia nie będą w stanie poradzić sobie w takiej sytuacji. Starając się więc orzec, które procesory są chłodniejsze pod obciążeniem, a które są tzw. grzałkami, dla większej pewności trzeba by było dysponować kilkoma egzemplarzami danego modelu.
** - 35W, 65W, 85W dla rdzenia F2 w zależności od napięcia fabrycznego
*** - 95W dla rdzenia w rewizji G0
Analizując wykres przedstawiający TDP widać wyraźnie pewną tendencję, w ramach której to właśnie procesory 3 i 4-rdzeniowe mogą wydzielać najwięcej ciepła. Trudno się dziwić tej sytuacji, aczkolwiek nieco zastanawiającym jest fakt, że to właśnie nowe 45-nanometrowe quady Intela mają według specyfikacji najwyższe TDP. Czy więc oznacza to, że przejście na mniejszy proces technologiczny niewiele dało w kwestii energooszczędności? Niekoniecznie – odpowiedź znajdziecie jednak w dalszej części tego działu.
Pomiar temperatury na procesorach AMD i Intela przebiega w podobny sposób. Wszystkie modele wykorzystują do pomiaru cyfrowe diody umieszczone w rdzeniach, których odczyt nie jest zakłócany przez płytę główną. W przypadku Intela mamy do czynienia z sytuacją, gdy każdy rdzeń posiada osobną diodę, zaś u AMD jest tylko jedna taka dioda na wszystkie rdzenie. Na podstawie takich odczytów może być też kalkulowana temperatura odpromiennika CPU. W wielu przypadkach można się spotkać z diodami wewnątrz socketów, których to odczyty są widoczne są w programach monitorujących dostarczanych przez producentów płyt – takie dane są bardzo często bezwartościowe i niejednokrotnie ich odczyty zmieniają się diametralnie wraz z aktualizacją biosu.
Temperatury pracy - Intel
Cecha wspólna – wykorzystanie diod w procesorach – nie daje niestety możliwości bezpośredniego porównania oponentów z dwóch różnych obozów. Powodem tego jest fakt, że to co odczytują te diody wygląda zupełnie inaczej. Spójrzmy na powyższe dwa zrzuty z programu CoreTemp dla procesora E6850 w rewizji G0. CoreTemp 0.95 nie w pełni obsługuje ten procesor, zaniżając odczyty. Co innego w przypadku gdy użyjemy wersję 0.96.1. Skąd się biorą te różnice? Już wyjaśniam. W przypadku Intela z diod odczytywana jest wartość minusowa, oznaczająca deltę do Tjunction/Tjmax. Wraz ze wzrostem temperatury procesora, wartość ta dąży coraz bardziej do zera i kiedy osiągnie zero włącza się throttling, przez co napięcie CPU i jego mnożnik ulegają obniżeniu w celu uchronienia procesora przed uszkodzeniem. W chwili obecnej twórca CoreTemp może się tylko domyślać jaką wartość Tjmax/Tjmax uznać za tą właściwą, przez co z wersji na wersję odczyty się mogą zmieniać. Spójrzmy tylko na screeny:
Wersja 0.95 – Tjunction = 85 stopni, delta do Tjunction 73/74 stopnie, skalkulowana temperatura rdzeni 11/12 stopni.
Wersja 0.96.1 – Tjunction = 100 stopni, delta do Tjunction 72/74 stopnie, skalkulowana temperatura rdzeni 27/26 stopni.
Widać, że gdyby przyjąć Tjunction na poziomie 110 stopni, to moglibyśmy otrzymać temperatury rdzeni 37/36 stopni, co po raz kolejny by oznaczało jedną wielką zgadywankę, a nie pewność. Za to posiadamy jedną pewną wartość odczytywaną bezpośrednio z DTS – deltę do Tjunction, mówiącą nam o ile stopni musimy jeszcze rozgrzać procesor, aby włączył się throttling i właśnie na podstawie tej informacji możemy porównać procesory Intela od względem wytwarzania ciepła i bezpiecznych temperatur pracy.
Bez obciążenia – niespodzianka – dwa teoretycznie „najgorętsze” quady (patrząc na TDP) uplasowały się na podium przegrywając tylko z E6850. Być może, tak jak w starszych 4-rdzeniowcach B3, podniesiono im po prostu granicę przy której ma włączać się throttling. Najgorzej wypadł staruszek E6400, który jednak od nowości cierpiał na krzywy odpromiennik.
Pod pełnym obciążeniem generowanym za pomocą programu Prime 95 znacznemu pogorszeniu ulega pozycja QX9770, który mocno traci ze względu na częstotliwość 3.2 GHz dla każdego z czterech rdzeni, a poza tym jego napięcie jest najwyższe z całej rodziny 45 nm, co dodatkowo wzmaga wydzielanie ciepła. Spore zastrzeżenia mam też do jego odpromiennika – był nieco wklęsły, co dopiero w trybie obciążenia dało niezbyt interesujące rezultaty. Za to QX9650 i E8500 nie miały problemu z utrzymaniem niskiej temperatury pracy – Infinity było tylko lekko ciepłe w obu przypadkach. Okazuje sie, że wysokie TDP dla układów 45 nm quad core wcale nie oznacza że mamy do czynienia z wielkimi "grzałkami", chociaż jednocześnie niepokoi fakt, że można trafić na krzywy odpromiennik, który spowoduje, że wypromieniowanie ciepła z CPU nie będzie zbyt efektywne. Za to Q6600 w rewizji B3 do najchłodniejszych procesorów nie należy, przez co miłośnicy zimniejszych klimatów w obudowie nieco pokręcą nosem, chociaż dobrą nowiną jest fakt, że obecnie na półkach sklepowych dostępne są tylko Q6600 rev. G0, które wydzielają znacznie mniej ciepła.
Temperatury pracy - AMD
Przechodząc do zestawienia z pomiaru temperatur od AMD, powtórzę jeszcze raz, że sama zasada pomiaru jest praktycznie taka sam jak przy Intelu, przy czym u „zielonych” mamy tylko jedną diodę na cały układ, co generalnie może prowadzić do nieco gorszej jakości otrzymanych danych, bo de facto nie wiemy co się dzieje w każdym z czterech rdzeni Phenoma X4. W rejestrach procesorów z rodziny K8 i K10 nie jest przechowywana wartość oznaczająca deltę do momentu kiedy włącza się throttling, lecz pewna liczba, za pomocą której można wyliczyć realną temperaturę.
W przypadku K8 i K10 musimy użyć formuł:
K8: odczytana wartość z rejestru – 49
K10: odczytana wartość z rejestru / 8
Oczywiście można próbować przeliczać wszystko samemu, ale my się posłużymy CoreTemp, który wykona za nas całą robotę. Wyniki przedstawione są poniżej. Na wykresach nie znajdziemy BE-2350, który miał najwyraźniej uszkodzony czujnik i praktycznie zawsze pokazywał temperatury poniżej temperatury otoczenia.
Bez żadnego obciążenia Infinity nudziło się okrutnie. Tylko X4 dało się jej nieco we znaki, zaś pozostałe procesory, szczególnie X3 i 65-nanometrowy X2 5000+ osiągały bardzo niskie temperatury. Podejrzane wydała mi się różnica temperatur między X3 i X4, ale powtórne założenie Infinity niczego w tej mierze nie zmieniło.
Pod obciążeniem sytuacja nieco się zmieniła, gdyż to właśnie X2 5000+ okazał się najchłodniejszy, co potwierdziłem również organoleptycznie – Infinity było zimne, a przecież wiatraczek kręcił się na niej z prędkością zaledwie 1000 RPM. X2 3800+ oraz Phenom X3 8750 również nie powodowały nadmiernego rozgrzania się listków coolera. 90-nanometrowy X2 6000+ dysponował zegarem 3 GHz i znacznym TDP i tutaj już można było wyczuć dosyć znaczne ilości ciepła bijące od radiatora, chociaż na pewno było chłodniej niż przy Q6600 w rewizji B3. Natomiast Phenom X4 9750 przypomniał mi czasy Pentium 4 – gorąco!
