AMD + Gigabyte + LN2 = 6,5 GHz pro Phenom II X4

6. 5. 2010

Venom od kingpincooling, izolace desky a další příprava

Když jsme v létě 2008 v Linde a v zápětí veřejně na podzimním Invexu-Digitexu jako první v ČR začali s extrémním přetaktováním s kapalným dusíkem, ani jsme netušili, jakou vlnu zájmu tento spíše sport zvedne. Následovalo mistrovství Slovenska v přetaktování a mnoho dalších článků, setkání a pokusů, za kterými stály zavedené i nové počítačové magazíny v ČR i SR. Skoro se dalo pozorovat, že kapalného dusíku už mají všichni plné zuby, od podzimu 2008 toho v rychlém sledu bylo opravdu všude dost.

Trochu stranou ale zůstavaly procesory AMD, které až do příchodu jádra Deneb (Phenom II) vyráběného 45nm procesem měly pověst procesorů s menší rezervou pro přetaktování. Jenže Deneb prakticky neznal cold bug (zjednodušeně řečeno procesor s touto "chybou" není schopný provozu s teplotami pod −120 °C) a s tekutým héliem byla špičkovými overclockery překonána dokonce hranice 7 GHz. A to se čtyřmi aktivními jádry.

Jelikož už jsme sobě i našim čtenářům dali od extrémního overclockingu docela odpočinout a také proto, že nás trochu mrzelo upozadění přetaktování procesorů AMD v ČR, rozhodli jsme se společně se soutěží pro čtenáře s Gigabytem a AMD spískat také nějakou tu akci s kapalným dusíkem. Z velké části obrazovou reportáž obohacenou snad o zajímavé postřehy a v této době už v podstatě letité zkušenosti redakce se vám pokusíme předložit jako stravitelný a třeba i motivační článek.

Celou akci jsme v tichosti začali připravovat dlouho před tím, než jsme vyhlásili už zmíněnou soutěž v Gigabyte AMD OC Challenge 2010. V ní jsme navíc chtěli dát šanci širší čtenářské obci, extrémní a samozřejmě také finančně velmi nákladný extrémní overclocking je asi lepší nechat na redakcích a specializovaných OC týmech s kontakty u výrobců hardwaru či kapalného dusíku.

Prvním krokem byl výběr a objednání chladiče. Zatímco v roce 2008 svůj LN2 pot (zdařile) navrhl a u známého nechal vyfrézovat Martin Kuchař, tentokrát jsme se obrátili na malosériové řešení od předního overclockera Vince Lucida (známého jako k|ngp|n). U něj v obchodě můžete zakoupit komínky na kapalný dusík/hélium/suchý led apod. jak pro Intel (Dragon F1), tak AMD (Venom) i grafické karty. Těžká krabice obsahující Venom nám přišla asi 14 dní po objednání, přitom se musela popasovat s výbuchem islandské sopky a následně celní správou. Oboje dopadlo dobře a chladič, který i včetně poštovného vyšel na něco přes 5000 Kč, se za chvíli slunil pod lampami na fotostole Extra Publishingu.

K|ngp|n je opravdu profesionál a i když se to na první pohled nemusí zdát, je návrh chladiče velmi propracovaný. Spodní měděná část je prošpikována tak, aby z kapaliny snadněji přejímala její teplotu, horní hlíníková polovina je odnímatelná, což zase usnadňuje montáž a demontáž. Navíc není hmotnost tak zbytečně vysoká jako v případě celoměděného komínu. Tři věci jsme na Venomu z kingpincooling.com opravdu ocenili: vše dokonale dosedá, způsob uchycení počítající s izolací a končící pružinami a šrouby umožňuje snadno zajistit dobrý a rovnoměrný přítlak a v neposlední řadě balení obsahuje takřka zcela vše potřebné.

Zejména jde o kusy izolace (armaflex), které použijete na spodní část desky (mezi ni a backplate), kolem základny chladiči a následně i kolem celého komína. V balení jsou pláty přesně připravené pro jednotlivé účely a hlavně roura armaflexu padnoucí kolem potu byla vítána. Izolace je pak takřka dokonalá a to se samozřejmě podepíše na menších problémech s kondezací vody.

S izolací základní desky pomocí plastické gumy Koh-i-noor nám pomohly šikovné ruce šéfa DTP Extra Publishingu Michala Bartů. Michal vytvaroval gumu tak, aby voda případně stekla k hornímu okraji desky a nikoli ke středu, ale zpětně poučeni bychom mu řekli, ať zaizoluje také první dva sloty pro paměti. Naopak izolace druhé strany desky se ukázala jako zbytečnou radou, k žádnému kondenzování vody ani po delší době (alespoň v našem případě) nedocházelo.

Přípravu a takříkajíc zahoření jsme provedli ještě bez kapalného dusíku přímo v redakci. Po vytvoření doléhající izolace pro komín jsme chladič poprvé osadili a zkusili nejprve provoz zcela bez chladicího média (měděná masa na Phenom II X4 965 při pokojové teplotě stačila takřka pasivně), později jsme přenos teplot vyzkoušeli s několika kostkami ledu z mrazáku.

Když do Linde přijede ExtraHardware...

Do aplikační laboratoře Linde v Brně (jedno "zákulisní" video s plněním Dewarovy nádoby najdete v článku Video:

chlazení a kouzla s dusíkem) jsme již tedy vezli jednu sestavu připravenou, stačilo jen pevnou a silně lepící izolační páskou zacelit všechny mezery v izolaci armaflexem. Na jeden ze stolů jsme nachystali už odizolovanou a Venomem vybavenou základní desku GA-MA790FXTA-UD5 s Phenomem II X4 965 BE, na další pak zatím jen vzduchovým chladičem Coolink Corator osazenou desku GA-MA890FXA-UD7 s týmž procesorem.

Desku s novějším čipsetem Radek během trápení druhé desky (té se 790FX) otestoval
na maximální dosažitelnou základní frekvenci. Krom zmíněného HW jsme s
sebou měli ještě další procesory (Phenom II X2 550 Black Edition, Athlon
II X2 250 anebo Phenom II X3 720 Black Edition), na něž se ale bohužel
už nedostalo a také celou škálu grafických karet čítající nejen Radeony
HD 5000 series (jeden HD 5970, dva HD 5870), ale i GeForce GTX 480 a
hlavně GeForce GTX 295, který měla pomoci dosáhnout pěkného výsledku v
3DMark2001 SE.

Jak už jsem zmínil, prvním trápeným podvozkem byla základní deska
Gigabyte GA-790FXT-UD5. Od ní jsme čekali přece jen už vyladěný BIOS, s
čipsetem 790FX má už Gigabyte dlouhodobé zkušenosti. Oba Phenomy II X4 965, které nám AMD k přetaktování dodala, byly již revize C3.

Velkou výhodou chladiče Venom je rychlá reakce na přilévaný dusík. Teploty čidla umístěného někde na vnější části měděného bloku poblíž patice šly na Celsiově stupnici do záporných hodnot s první rychle se odpařující dávkou, další dvě tři přilití přenesou i čidlo základní desky někam k −50 °C.

Radek není zase takový narcis, jak by to mohlo z následující série fotek vypadat, jednoduše jsme ale potřebovali nějaké fotky do úvodníku tištěného Hardware Speciál (zítra bude snad odvezen do tiskárny).

Na teploměru kolem −130 °C, začínáme taktovat

Prudce záporné hodnoty teplot naznačovaly, že se můžeme pustit do pořádného přetaktování. Prvním zjištěním bylo, že zatímco vysokých frekvencí se dá dosahovat s napětím 1,68 až 1,77 V (vyšší se zdálo být spíše na škodu), chladit a udržovat takovéto a nižší teploty je naopak pro Deneb dost zásadní.

Opravdu bych si i na základě našich zkušeností troufal tvrdit, že
dosažená nejvyšší frekvence v CPU-Z (téměř 6,5 GHz u obou procesorů i
desek) byla omezena právě teplotou kapalného dusíku a se stejným napětím
bychom se při použití hélia dostaly s takty výše.

Při určitých podmínkách dochází při nalévání dusíky do chladiče k dramaticky vypadajícím reakcím. Páry jsou však už neškodné.

Následující proud obrázků snad pohladí každého fandu hardwaru na duši. Někteří kolem procházející zaměstnanci Linde si začali pohrávat s myšlenkou, kterak by rozvedly kapalný dusík potrubím přímo k počítačům.

Dobře, i já jsem tam byl. Ale protože nemusím do žádného úvodníku, nemusí mi to ani tak slušet.

Následuje důkaz velmi dobré izolace chladiče. Námraza se tvořila takřka výhradně po jeho okraji, teprve po několika hodinách taktování začaly namrzat první dva DIMM sloty (blíže k patici).

Zatímco čidlo základní desky záporné teploty (minimálně do nějakých −85 °C) zobrazuje bez potíží, čtení čidla z procesoru nebo čidlo samotné ukazovalo prostě nulu.

Na první kombinaci základní desky (790FXTA-UD5) byl nakonec nejvyšší validovaný výsledek 6,45 GHz.

Na první desce voda, přichází 890FXA-UD7 a druhý Phenom II X4 965

Po nějaké době začaly náhodné restarty a za chvíli se deska už nechtěla zapnout. Z námrazy na paměťových slotech a trochu taky u cívek se už stala voda a ta zase tak moc hardwaru nesvědčí. Za chvíli jsme ale sestavu rozebrali a jak vidíte, kondenzace byla dost minimální. Později po převezení věcí zpět do redakce a vysušení jsme desku (i procesor) znovu zprovoznili, oba jsou zcela v pořádku.

Pokračovali jsme tedy na druhé základní desce, tou byl současný nejlepší model Gigabytu pro platformu AMD: 890FXA-UD7. Do desky jsme rovnou osadili druhý Phenom II X4 965, který jsme měli k dispozici a musíme se přiznat bez mučení: rozhodli jsme se ověřit, zda si desky Gigabyte slovo Ultra Durable v názvu zaslouží. Pouze jsme přemontovali Venom na tuto novou desku a nijak jsme ji neizolovali.

Ani na druhé desce nebyl problém se zobrazováním hluboce záporných teplot.

Na rozdíl od HW monitoringuv BIOSu základní desky si EasyTune od Gigabytu s nízkými teplotami nevěděl rady a Phenom II X4 podle něj běžel se 100 °C).

Takhle nějak vypadalo naše pracoviště po většinu času. V popředí tři Dewarovy nádoby s dusíkem, nakonec naše spotřeba činila asi 25 litrů.

Zkoušeli jsme také propojit Radeon HD 5970 se dvěma Radeony HD 5870 do Quad-CrossFireX, bohužel tato kombinace není funkční, resp. vykreslováno je stejně pouze na adaptéru s monitorem.

Navzdory tomu, že jsme zcela vynechali izolaci této základní desky, byl provoz druhé konfigurace naopak stabilnější. Jestli za tím je trochu lepší kus procesoru anebo základní deska 890FXA-UD7, to nevím. Každopádně bylo možné opět dosáhnout validace těsně pod 6,5 GHz, ale čtyřjádrové testy nad 5,5 GHz neměly problém se stabilitou. Deska i po několika hodinách trápení s dusíkem odolala a přestože trocha té kondenzované vody po ní tekla, ani jednou se nevypnula a teď už zcela v pořádku běží v redakci. Minimálně tato UD7 si tedy označení Ultra Durable zaslouží.

Výsledky: CPU-Z, Fritz Chess, Cinebench, wPrime, 3DMarky atd.

Jak uvidíte na videu pod screenshoty, nejvyšší frekvenci 6490 MHz jsme stihli zaznamenat i do validačníno souboru, online validator nám ale nahlásil, že soubor (o správné velikosti) je poškozen. Validovánu tak máme frekvenci o 40 MHz nižší.

Nový Cinebench R11.5 nám proběhl na frekvenci 5,6 GHz, což není vzhledem k tomu, že jde o benchmark hodně zatěřující všechna čtyři jádra špatné. Výsledek 6,37 bodů odpovídá frekvenci, počtu jader a faktu, že se jedná o procesor K10.5. Bylo zajímavé, že Cinebench R10 se ukázal jako náročnější a na této frekvenci způsobil BSOD.

Abychom potěšili soutěžící v naší dnes už dobíhající Gigabyte AMD OC
Challenge 2010, zkusili jsme i Fritz Chess Benchmark. Čtyřjádrový test
proběhl na 5,6 GHz s výsledkem 12 457 bodů. Pro průběh na vyšší
frekvenci bychom asi opět potřebovali více chladit.

wPrime 1.55 nastavený na čtyři vlákna nám prošel i na frekvenci 5,8 GHz se solidním výsledkem pod 7 sekund.

Super PI je na procesorech AMD generace K10
takřka zbytečné spouštět, zde šance na rekord není ani s Phenomem II na
10 GHz (benchmark má jen jedno výpočetní vlákno a proběhl by jistě i s
frekvencí nad 6 GHz, v pozdějších fázích našeho snažení ale chyběla
motivace: výsledky pod deset sekund lze s Nehalemy dosahovat i na
vzduchu):

Na 3DMarky už bohužel nezbylo moc času, navíc vzorek Radeonu HD 5970 odmítal jakékoli jen trochu signifikantní přetaktování. Nevím, zda byl problém v Catalystech 10.4 nebo třeba ve špatně dané pastě samplu, co obešel řadu redakcí, každopádně většina grafických testů se tím stala pouze takovou zajímavostí.

Právě průběh 3DMark03 jsme natočili na video, byly v něm dosahovány opravdu úsměvné snímkové frekvence. Když si vzpomenu na pracná dosahování 40 fps (průměr) v Mother Nature dobovými grafickými kartami...

3DMark Vantage jsme nechali už také zvalidovat, u dalších výsledků tak učiníme později, beztak se o útok na přední příčky světových tabulek ani omylem nejedná:

A ještě pro pořádek i 3DMark06:

3DMark2001 SE se odmítal i s parametrem nosysteminfo na Windows 7 s daným hardwarem spustit a bohužel opravdu už nebyl čas problém nějak hlouběji řešit. Je to škoda, GeForce GTX 295 by s přetaktováním jistě měla šanci na dobrý výsledek právě v tomto benchmarku. Alespoň jsme jí dali šanci ukázat se v 3DMark03, zde ale ani s rychleji taktovaným procesorem (tento grafický benchmark se dal absolvovat stabilně s procesorem na 6,0 GHz) na SLI dvou GT200 na dva Cypressy v CrossFire nestačí:

Pokud je nám známo, podařilo se nám zvednout český rekord ve frekvenci čtyřjádrového procesoru a jestli jsme někoho nepřehlédli, je necelých 6,5 GHz i vůbec nejvyšší dosažená frekvence procesoru v tuzemsku. Z vlastních výsledků na Invexu 2008 jsme se zlepšili ve wPrime 1.55, 3DMark03 a 3DMark05. Jelikož jsme si přitom pořádně nepohráli s grafickou kartou, je velmi pravděpodobné, že i nadšenci vlastnící Radeon HD 5970 či třeba HD 5870 v CrossFireX mají už doma dosažen v 3DMarku i vyšší výsledek.

Přestože jsme byli celkově s akcí spokojeni, několik věcí mohlo jít lépe. Seznam "kdyby" vypadá nějak takto:

kdyby bylo k dispozici kapalné hélium, mohli jsme pokoušet hranici 7 GHz (jedná se však o násobně dražší záležitost než je kapalný dusík a v ČR kapalné hélium ani běžně vyráběno není)
kdyby se Phenom II X6 1090T nevrátil AMD až v pondělí odpoledne a oni jej stihli do redakce poslat, mohli jsme stanovit pěkné rekordy (alespoň lokální) s tímto šestijádrovým procesorem
a tradičně: kdyby bylo více času, mohlo se s dostupnou sbírkou moderních grafických karet zadařit v 3DMarcích a Aquamarku vtěsnat když ne do TOP 10, tak alespoň TOP 20

Jelikož máme ale zase o něco více zkušeností a už stálého vybavení pro extrémní overclocking, rádi bychom podobnou akci za pár měsíců zopakovali. Nejlépe už s duem LN2 potů současně. Jeden by mohl trápit Deneb/Thuban a další třeba Clarkdale. Přetaktování zdar!

Za poskytnutí laboratorních prostor i samotného kapalného dusíku děkujeme společnosti