Vi har satt AMDs processorflaggskepp Athlon 64 FX-57 i händerna på Sveriges bästa processoröverklockare Robert Kihlberg för att undersöka denna extremt dyra processors kapacitet med olika kylmetoder.
Alla som har byggt en egen dator och har lite intresse av datorer och dess hårdvara känner med all sannorlikhet till AMD och dess FX-serie av processorer. När det väl kommer till att äga en processor av denna typ är skaran kraftigt decimerad. Entusiasternas entusiaster som skaffar dessa processorer brukar också, trots att dom redan äger den bäst presterande processorn på marknaden, vilja ha ännu mer prestanda.
Vi har tidigare gått in mer på djupet om AMD’s Athlon64 arkitektur och den artikeln finns att finna här, och även om AMD’s FX-55 här. Den uppenbara skillnaden från FX-55 är inte helt oväntat snabbare klockfrekvens i orginalutförande. För att kunna göra denna ökning har man gått från 130nm tillverkningsprocess till 90nm och använt sig av den sen tidigare publicerade “San Diego”-kärnan. Ytterligare förbättringar man har gjort från 130nm FX-55 processorn är diverse justeringar och tillägg i den integrerade minneskontrollern. Vi ska dock inte gå in djupare i dessa ämnen utan koncentrera oss mer på hur man ytterligare kan öka prestandan ur denna processor. Till vår hjälp har vi tre olika kylningstyper, luftkylning, vattenkylning och kompressorkylning, för att utforska de övre gränserna för vad denna processor klarar.
Vi börjar med presentera vårt testsystem och hur upplägget för testerna är tänkt.
 | |
| Hårdvara | |
| Moderkort | Abit Fatal1ty AN8 SLI, BIOS 17 |
| Processor | AMD FX-57 (San Diego, 0512MPMW) |
| Minne | Mushkin Black Level2 PC3500 2x256Mb (BH-5) |
| Grafikkort | nVidia GeForce 6600GT |
| Nätaggregat | OCZ PowerStream 520W |
| Mjukvara | |
| Operativsystem | Windows XP (SP2) |
| Drivrutiner | ForceWare 77.77 nForce 6.66 |
| Monitoringprogram | Abit EQ |
| Testprogram | SuperPi 1.1e |
Som synes är det lite krasst på testprogramsidan, och tanken med artikeln är inte att presentera faktisk prestanda i flertalet olika program utan snarare fastställa stabilitetsnivåer. För den som inte är insatt i överklockning kan det låta lite märkligt att prata om olika sorters stabilitet då elektroniska komponenter helt enkelt borde göra rätt eller fel. På mikronivå är det på det sättet, men tack vare olika sorters felkorrigering är det fullt möjligt att felen rättas till, eller att systemet rapporterar att det har inträffat ett fel. När processorn överklockas för mycket blir det helt enkelt för mycket fel och systemet låser sig eller startar om sig självt. Det överklockare gör för att flytta denna gräns framför sig är att öka spänningen och förbättra kylningen, båda med syfte att processorn ska arbeta med tydligare signaler och på så viss inte räkna fel.
Nivån för huvuddelen av denna artikel är att processorn ska klara att beräkna en miljoner decimaler av Pi, i programet SuperPi. Detta är generellt sätt ett relativt lågt stabilitetskrav och vi kommer därför också att för varje kylningstyp att redogöra för i vilken frekvens processorn klarar av en beräkning av 32 miljoner decimaler i SuperPi, vilket kräver avsevärt mer av processorn. Anledningen till att vi inte testar i något 3D-program är att vi då tillsätter ytterligare en faktor till systemets prestanda. Ett snabbt grafikkort avlastar systemet på ett annat vis än ett långsamt.
Nog om förutsättningarna, vidare till luftkylningstesterna.
 |  |
Luftkylning är det tveklöst vanligaste sättet att kyla en processor som har fått det minst sagt kämpigt på senare år att hålla temperaturer i schack. FX-57 är en av dom varmaste processorerna på marknaden och sätter stora krav på luftkylaren. Först ut i testet är Zalmans CNPS9500 som vi tidigare har recenserat här och som är ett fullgod ersättare till orginalkylaren. Här är våra resultat med denna kylaren:
Mer orginalspänning tog processorn sig igenom SuperPi 1M i 2942MHz och därefter skalar den linjärt uppåt med 20MHz per 25mV-ökning. Vid 3120MHz och 1.625V planar kurvan ut och ytterligare ökning av spänningen leder endast till att processorn blir varmare, vilket i sin tur kan ge upphov till instabilitet. Värt att notera att det här är ett öppet system med en lufttemperatur på ~22C. Vi går vidare till en annan luftkylare.
 |  |  |
Nu har vi ekiperat en Thermaltake Tower 112 med två stycken 80mm Delta fläktar. Till skillnad från Zalmans kylfläns är detta något man verkligen inte vill ha i sin dator till vardags. Att testa denna kombination i bästa förhållanden (öppet fönster, 18C luft) krävde hörselproppar och jacka, vilket vi som tur var hade tillgång till. Här är resultaten som följde:
Här ser vi att det gjorde skillnad i prestandan att sänka temperaturen och öka luftflödet. Vid 1.625V tog det stopp här också, men med en maximal frekvens av 3168MHz.
Vi gick vidare med vår andra luftkylare och testade vid vilken nivå vi klarade att komma igenom en 32M beräkning i SuperPi. En 32M beräkning tar strax över 20 minuter till skillnad från en 1M som tar strax över 20 sekunder. Detta sätter stora krav på att kylanordningen effektivt klarar av att föra bort värmen. Vid en 1M beräkning har oftast kylflänsarna så pass mycket “kyl”-energi lagrad i sig att temperaturen inte hinner stiga så mycket under den korta tiden. Vår högljudda kylanordning hade mäkta problem med detta och vi var tvungna att stega ner flera steg på spänningen och således också frekvensen. Med 1.525V till processorn och 2990MHz klarade vi dock det provet. Här ser vi klart och tydligt att även fast det går att belasta processorn under kortare perioder vid höga frekvenser så måste man backa tillbaka avsevärt för att erhålla hög stabilitet.
Nu tar vi och tittar vidare på vattenkylningen.
 |  |  |
Vattenkylningen har vi recenserat tidigare, och den finner du här, och består av ett Asetek Antarctica vattenblock och en 3x120mm radiator. Vi körde fläktarna på fullvarv men de var trots det inga problem att uthärda. Lufttemperaturen genom radiatorn var 18C och vattentemperaturen nådde efter ett tag 22C. Låt oss titta på resultaten:
Vattenkylningen hade inga problem att rå på de luftkylda alternativen och gav oss konstant mellan 15 och 20MHz högre frekvens per spänningssteg. Tack vare detta kunde vi även gå lite högre upp vad det gäller spänningen och således ytterligare högre frekvenser. Ökad stabilitet i form av SuperPi 32M nåddes vid 3080MHz och 1.55V. Här ser vi tydligt att vi har en mycket högre buffert i vattenkylningen jämfört med luftkylningen. Radiatorns effektivitet visade sig genom att vattentemperaturen endast steg 1C mot slutet av 32M testet.
Vidare till lite tyngre utrustning.
 |  |  |
 |  |  |
Både luft och vattenkylningen har endast möjlighet att ta temperaturerna ner mot rumstemperaturen, men vad händer om vi kraftigt underskrider den? Närmare bestämt omkring 70C kallare än rumstemperatur. Som synes i bilderna ovan kräver det lite mer förberedelser för att köra ett kompressorkylt system. Om man inte isolerar ordentligt kan man råka ut för problem och inte minst förstörd hårdvara. Vi isolerade både baksidan och framsidan med isoleringstejp samt fett på komponenter kring socketen. Kompressoranläggningen är samma enhet som vi använda på DreamHack i somras med undantag för gasen som har bytts ut från R404A till R507 samt en annan avdunstare. Enheten är därefter justerad under last för att erhålla optimala temperaturer. Temperaturerna som syns på bilderna är precis på sidan av avdunstaren. Hur presterar den då?
Här ser vi ett rejält kliv upp i frekvenserna! Redan på orginalspänning passerar vi max för luftkylningen och med ett snäpps ökning kör vi om vattenkylningen också. Tack vare de kalla temperaturerna skalar processorn riktigt fint ändå upp till 3500MHz där det börjar bli kräset. Med 1.70V klarar vi precis SuperPi 1M i 3507MHz. Vi retirerade lite och lyckades köra SuperPi 32M i 3454MHz med 1.70V. Temperaturerna på avdunstaren blev aldrig varmare än -50C under SuperPi 1M rundorna och aldrig varmare än -46C under 32M rundorna. Detta moderkort stödjer tyvärr inga avläsningar från processorn under 0C så det enda vi kan säga är att processorn internt aldrig nådde några plusgrader.
 |  |
Här ser vi ett exempel på hur en FX-57 presterar i runt 3.5GHz.
Vi sammanställer resultaten och tar en lite noggrannare titt på dom på nästa sida.
Så här ser det ut när vi plottar de olika tabellvärdena tillsammans. Skalan startar vid 2800MHz som är standardhastigheten för processorn. Som vi diskuterade tidigare så skiljer det inte speciellt mycket mellan luftkylningen och vattenkylningen. Båda dessa kylanordningar når optimalt sett ner till rumstemperatur och skillnaden är inte heller speciellt stor när det är frågan om kortare tester. Luftkylningen börjar dock tappa mark när det börjar bli mer utdragna tester så som SuperPi 32M och vi får se prov på vattenkylningens bättre förmåga att leda bort mycket energi.
Vår sista kylanordning hamnar helt i en klass för sig i flera avseenden. Vinsterna prestandamässigt med kompressorkylningen är uppenbara. Det finns dock vissa saker att tänka på innan man hoppar på detta tåg. Temperaturer under rumstemperatur ger upphov till kondens och det krävs noggran isolering för att köra dessa system en längre tid. En kompressoranläggning drar förståss en avsevärd mer mängd ström än både luftkylning och vattenkylning, men om man jämför med peltiersystem är dom synnerligen mer effektiva och energisnåla. Kommersiella anläggningar drar från 150W och uppåt medans vårt hemmabyggda system är ligger i överkant med en effektförbrukning på 600W.
En av de fundamentala faktorerna vid överklockning är att kunna öka spänningen. En högre spänning ger klarare signaler i processorn men också en ökning av värmen som processorn avger. Har vi kylförmågan hjälper det till en viss gräns att öka spänningen. Om vi däremot har alldeles för klena kylanordningar kommer temperaturen att stiga avsevärt, vilket öka resistansen i processorn, vilket i sin tur leder till sämre signaler, sämre stabilitet och lägre överklockningsmarginal. Den andra fundamentala faktorn är förståss bättre kylning. Kallare temperaturer ger i likhet till ökad spänning renare signaler. Som vi ser i diagramet så ger inte kompressorkylningen inte bara en konstant högre frekvens utan den reagerar bättre på ökad spänning och skalar alltså bättre än de andra två alternativen.
Vi tar och rundar av artikeln med att sammanfatta några av våra slutsater i slutledningen.
Den allmänna slutsatsen man kan dra är inte helt överraskande; mer kyla, mer spänning. Det som däremot börjar bli en överraskning på senare tid är de så kallade cold-bugs som uppstår då en elektronisk krets helt enkelt inte fungerar som den ska när det blir för kallt. Vissa processorer har denna bugg, men även några av de nyaste grafikprocessorerna kan ha det. Beroende på processor så infaller denna gräns vid olika temperaturer, allt från -40C till -120C eller lägre. Än så länge är det dock inte vanligt att dessa inträffar redan vid enkelstegsanläggningar som våran. Detta är en utmaning som har drabbat flertalet överklockare världen över och är troligen inget vi kommer att se mindre av i framtiden.
Vi hoppas att vi har gett en väldokumenterad insikt i hur en processor påverkas av olika slags kylanordningar och vad man kan förvänta sig dels för resultat med en FX-57 processor, men även vilka prestandaökningar man kan göra genom att gå från luft till vatten, eller till och med till kompressor.
Slutligen vill vi tacka AMD som har skickat oss detta testexemplar av processor!
