Överklockning av Intel Core 2 Extreme X6800

Vi har redan recenserat Intels nya Core-arkitektur så denna gång handlar om överklockning och enbart överklockning och vem är då inte bättre lämpad för en sådan uppgift än vår egen OC guru Robert “crotale” Kihlberg.

Efterföljaren till Northwood, Prescott, satte många käppar i hjulen för överklockare och trots överdådiga ambitioner med kylanordningar räckte sällan prestandan någon längre sträcka. Lagom när alla entusiaster hade tröttnat på dessa modeller till fördel för det andra lägret dök en liten försynt processor upp från ingenstans. Intels mobila processor Dothan visade sig prestera riktigt bra i förhållande till klockfrekvensen den arbetade i. Tillsammans med en adapter som möjliggjorde användande på mer prestandainriktade moderkort började resultaten dyka upp. Processormässigt hade man inga problem att hävda sig med de allra bästa konkurrenterna, men plattformen den arbetade på började bli hopplöst utdaterad utan möjlighet att använda dubbla grafikkort. Det skulle dröja över ett år igen innan alla pusselbitar i Intels nya pussel fanns tillgängliga på marknaden, och således en ny tid för entusiaster.

Kopplingen mellan Dothan och Conroe, som är utvecklingsnamnet för Core 2-processorerna, har vi gått igenom tidigare här på Nordichardware: Intel Core – Härskararkitekturen. Nu är det dock hög tid att ta en rejäl titt på överklockningspotentialen i dessa välpresterande processorer. Detta är vår tredje detaljerade överklockningsartikel här på NordicHardware och vi kommer att noggrant dissekera Intels toppmodell, Core 2 Extreme X6800, på samma sätta som vi tidigare har tittat på AMDs FX-57 och Intels Pentium4 660. Som vanligt kommer vi att använda oss av flertalet kylanordningar med allt från vanliga luftkylda kylflänsar till mer extrema kompressoranläggningar.

Vi går rakt på sak och presenterar testsystemet.

Testsystem
Hårdvara
Moderkort	Intel D975XBX “Bad Axe”, rev. 304, BIOS 1334
Processor	Intel Core 2 Extreme X6800 (Conroe, 0617)
Minne	Corsair XMS2 5400UL (D9 Fatbody)
Grafikkort	nVidia GeForce 7900GT
Nätaggregat	OCZ PowerStream 520W
Mjukvara
Operativsystem	Windows XP (SP2)
Drivrutiner	Intel Chipset Driver 7.3.1.1013
Överklockningsmjukvara	SysTool
Testprogram	SuperPi 1.1e Cinebench 9.5 WinRAR 3.60

Som värd för projektet står Intels egna moderkort, D975XBX, med smeknamnet “Bad Axe”. Bad Axe var dels ett av de första moderkorten som officiellt hade stöd för Intels nya processorer och dels ett av de första korten från Intel som ger tillgång till ordentliga överklockningsmöjligheter. Det är dock inte riktigt “Plug ‘n’ Play”, utan för att aktivera alla dessa inställningar måste man flytta en jumper på moderkortet. Detta låter kanske inte som några större problem, men Intel har valt att klura till det lite genom att helt enkelt inte löda dit några pinnar för att sätta denna jumper på. Det blev alltså dags att plocka fram lödkolven och ordna till detta.

I tidigare artiklar har vi uteslutande kört SuperPi för att illustrera hur processorn skalar frekvensmässigt i förhållande till kylanordning och spänning. Detta kommer vi att göra även i denna artikel och även fast de 1M-beräkningar vi kommer att köra går spektakulärt snabbt på dessa processorer så belastar den processorn förvånansvärt hårt, vilket vi kommer att kommentera mera senare. För att utöka testerna har vi med varje kylanordning fällt in några övriga tester för att ytterligare visa prov på prestandaökningen.

Vi börjar med den vanligaste typen av kylanordning, luftkylning.

Vi har tyvärr inte blivit försedda med en kylfläns till vårt ingenjörsexemplar av X6800-processorn varvid vi valde att direkt gå på en vanligt förekommande eftermarknadskylfläns: Zalman CNPS9500-LED (Recension). På grund av den aktuella årstiden placerade vi ett flertal lämpliga fläktar för att på bästa möjliga sätt förse systemet med så sval luft som möjligt. Sommarvädret är inte mycket att göra åt, så en lufttemperatur på 27C fick vi helt enkelt bara acceptera.

Som vi ser börjar 65nm-processorerna vid en spänning på blott 1.275V och det gäller att ha tungan rätt i mun när man kommer från ett system med en 90nm-processor, för att inte bli allt för ivrig med spänningarna. Som vi ser i diagramet så har vi en god överklockningsmarginal redan med orginalspänningen. Med några få ökningar så är vi redan över 3.5GHz, och alltså en överklockning av 600MHz. Även fast Intel har gjort framsteg gällande strömläckage från 90nm-processorerna så börjar temperaturerna sticka iväg när vi kommer upp mot 1.50V. Detta faktum tillsammans med den varma rumstemperaturen gjorde att överklockningsmöjligheterna stannade av vid strax över 3.7GHz och en spänning på 1.50V.

Vi kan konstatera att det finns god överklockningsmarginal redan med luftkylning och att Intel troligen har en ganska god marginal att släppa snabbare processorer då man har gått ut väldigt försiktigt med spänningen till processorerna. Normalt sett brukar SuperPi inte säga speciellt mycket om stabiliteten hos en processor, vilket inte riktigt är hela sanningen med Core 2 processorerna. I flertalet fall kunde vi starta systemet och ladda Windows i en högre hastighet än vad som var maximalt för en 1M-beräkning. I dessa högre frekvenser kunde vi även köra andra typer av syntetiska benchmarks med framgång. Den högsta stabila frekvensen för en 32M beräkning var 3740MHz

Vi går vidare och undersöker hur processorn reagerar med vattenkylning.

Vattenkylningen består av en trippel 120mm radiator från Asetek, en Eheim 1250-pump, samt ett Swiftech Apogee-block till processorn. På grund av den fortfarande varma luften hade vi inte speciellt höga förväntningar på överklockningsgraden. Med radiatorn precis intill fönstret lyckades vi stabilisera vattentemperaturen på 26C, vilket är långt ifrån fantasiska temperaturer. Låt oss se vad resultatet blev.

Som vi pratade om tidigare så är Core 2 processorerna inte alls lika varma som dess föregångare av Netburst-typ. Detta visar sig tydligt i diagramet ovan då vi inte får någon större skillnad i överklockningsgrad när vi går från luft till vatten. SuperPi 1M går som sagt mycket snabbt att beräkna, vilket inte visar vattenkylningens fulla förmåga. Tack vare de enstaka graderna kallare temperaturer så lyckades vi hur som helst lämna en liten lucka ner till luftkylningen.

Där vi verkligen hade stora förhoppningar på vattenkylningen var de lite mer krävande testerna. En 32M-beräkning gick igenom i stort sett samma frekvens som 1M, vilket visar prov på den större kyleffekten hos vattenkylningen. Nedan ser vi också en indikation på prestandaökningen vi har erhållit jämfört med orginalhastigheten.

Vi kan konstatera att processorn inte blir speciellt varm med de spänningar vi har matat den med hittills, och den reagerar inte speciellt positivt till ytterligare ökningar heller. Vår förhoppning står alltså till att den reagerar bra på kyla. Dags för kompressorkylning.

För att erhålla temperaturer långt under rumstemperatur är det i dagsläget vanligt att använda kompressorsystem. Dessa bygger på samma princip som kylaggregaten i kyl och frysboxar, med den stort sett enda skillnaden att dessa enheter är anpassade efter kontinuerlig drift och absolut lägsta temperatur. Med det köldmedium vi använder i vår enhet, R404A, når vi i ideala fall temperaturer ner under -40C. Rumstemperaturen har även en viss inverkan på dessa enheter och under vår testdag hade vi temperaturer mellan -42C och -38C under full belastning. Vid temperaturer under rumstemperatur uppstår kondens, vilket inte är något som går hand i hand med elektronik. Därför förberedde vi moderkortet noga med isolering och vaselin för att innesluta kylan och göra eventull kondens mindre hotfull.

Som vi ser, och har sett tidigare, så tar vi ett rejält kliv uppåt i frekvenserna när vi sänker temperaturen på processorn med nästan 70C. Vid några snäpp högre spänning än orginal susar vi förbi luft- och vattenkylningen utan problem. Med högre spänning än 1.575V till processorn ser vi inga markanta marginaler för högre klockfrekvenser och det var med nöd och näppe processorn kravlade sig över 4400MHz-gränsen. Låt oss kika lite på prestandan i några olika testprogram.

Som vi ser ökar prestandan bra med frekvensökningen och även fast X6800-processorn är ohotad redan i orginalhastighet så blir den ännu ruskigare när vi överklockar den.

Vi har ytterligare en kompressoranläggning i vår arsenal av kylanordningar, nämligen en kaskad.

En kaskadenhet arbetar enligt samma princip som den vanliga kompressoranläggningen med den skillnaden att det nu är frågan om två seriekopplade kompressorer. Tack vare detta når vi temperaturer ner under -100C. Inte nog med att kondens är ett allvarligare problem jämfört med den föregående kompressoranläggningen så är det flertalet typer av komponenter kring processorsocketen som verkligen inte trivs vid dessa temperaturer. Både kondensatorer och effekttransistorer får ändrade elektriska egenskaper och slutar i värsta fall att fungera helt och hållet. Det gäller alltså på samma gång att inte vara överambitiös med isoleringen då man innesluter kylan hos dessa komponenter. Fläktarna agerar nu paradoxalt nog faktiskt som uppvärmare av kondensatorerna.

Kyla göra helt klart under för denna processor och vi ser samma frekvensökning nu som när vi gick från vattenkylningen till kompressorkylningen på föregående sida. Tack vare de kallare temperaturerna har vi också möjlighet att öka spänningarna mer, vilket vi ser har en klar inverkan ända upp till 1.625V. Vid 1.65V ser vi högst minimala ökningar av frekvensen, vilket tyder på att vi är väldigt nära det maximala för vad processorn klarar vid dessa temperaturer. En annan indikation på att processorn kör på gränsen av sin förmåga är att vi är tvungna att gå ner längre frekvensmässigt för att kunna köra tyngre testprogram.

Vi ser att prestandan i WinRAR så smått börjar avta vilket till stor del beror på att vi inte har överklockat minnet i lika hög grad i förhållande till standardfrekvenserna. Cinebench fortsätter att skala bra och drar stor nytta av de ökade frekvenserna. Till sist har vi den högsta frekvensen vi lyckades köra SuperPi 1M igenom, 4916MHz (1.66vcore), vilket renderade i en tid på 10.469 sekunder.

Vi går vidare och analyserar resultaten på nästa sida.

Så här ser all data ut i ett och samma diagram. Vi ser att vi har en god marginal från den inledande frekvensen på 2933MHz redan med luftkylning och orginalspänning. Från orginalspänningen på 1.275V så skalar processorn väldigt bra upp till 1.35V och ger en frekvensökning på mellan 200 och 250MHz oavsett kylanordning. Sedan börjar kurvorna hos luft- och vattenkylningen plana ut och för de sista 50MHz krävs det kraftiga spänningsökningar. Med kompressorkylningar märkte vi en svag tendes av en platå vid 1.50V för att sedan fortsätta skala bra ända upp till 1.60V. Liksom tidigare processorer från Intel ser vi att vi i större utsträckning är beroende av lägre temperaturer än högre spänningar vid överklockning.

En överklockning på drygt 800MHz med luftkylning är inget att fnysa åt av den snabbaste modellen i en processorserie. Med kompressorsystemen ökar vi överklockningsgraden markant och närmar oss till slut en överklockning på 2GHz. Detta är till stor del tack vare de optimeringar Intel har gjort hos sin 65nm tillverkningsprocess, tillsammans med flertalet funktioner för att spara energi. Den avsevärt lägre effektutvecklingen märks tydligt på temperaturerna hos våra kylsystem. Trots spänningar på över 1.6V så hade våra kylsystem inga problem att hålla temperaturerna i shack. Inte förrän efter 4.6GHz blev belastningen så stor att vi såg temperaturer varmare än -100C på processorn med kaskadanläggningen.

Vi tar och sammanfattar våra överklockningseskapader med Core 2 på nästa sida.

Vi ser många likheter i relativa termer hur denna Core 2 Extreme-processor överklockar i förhållande till de vi har testat tidigare, speciellt P4 660-processorn. Intel fortsätter att utveckla och förbättra sina tillverkningsprocessor och vi ser att även fast man har gjort spektakulära förbättringar och en helomvändning när det gäller prestanda per klockcykel att processorerna ändå en stor marginal frekvensmässigt.

Avsikten med den här artikeln var att ge en helhetsöversikt över vad man kan förvänta sig av sin Core 2-processor. Steppingen på vårt testexemplar är 5/B1 och är den direkta föregångaren till stepping 6/B2, som är de som kommer att säljas i retailförpackning. Överklockningsmässigt är det inte speciellt stora skillnader, vad vi har sett hittills runt om på nätet. En sak som vi dock tidigt konstaterade att vårt testexemplar inte ställer sig till den skaran som överklockar speciellt bra. Vi har sett exempel på flertalet, även lägre modeller som E6700 och E6600, som överträffar våra siffror med över 200MHz i alla olika nivåer av kylanläggningar. Allt eftersom processorerna blir mer och mer vanliga kommer vi att kunna dra mer generella slutsatser, men vi vill ändå påstå att de siffror vi har presenterat är i underkant av vad Core 2-processorerna kommer att prestera.

Nästa logiska kylningsmetod vore flytande kväve, och uppmärksamma läsare kommer då ihåg att vi redan har överklockat denna processor med de medlen i början av sommaren, mer specifikt under Dreamhack. Det vi kan sammanfatta från den sessionen är att i likhet med tidigare processorer från Intel så har vi inga direkt aggresiva hinder när det gäller kyla. Vår processor klarade temperaturer ner mot -130C, med vissa variationer beroende på spänningen till processorn. Så kallade Cold-bugs är alltså inga problem med dessa processorer.

Vi kommer att fortsätta att pressa dessa processorer till sina yttersta gränser här på Nordic Hardware, så håll utkik efter mera prestandaresultat i framtiden! Till sist vill vi tacka Intel för utlåning av processor till detta test.