Skylake-X: Сучасний стан його проблем
Після презентації Skylake-X і невтішних результатів наших спроб розгону ми багато думали про проблеми з живленням і температурою, які мучать настільні процесори Intel найвищого класу. Ці блокпости зводяться до кількох важливих моментів, які ми хотіли б вивчити якомога глибше:
(1) Skylake-X зі стандартними налаштуваннями ледве охолоджується під час нормальної роботи. Це пов’язано з тим, що в деяких ситуаціях його енергоспоживання надзвичайно велике, а термопаста запобігає ефективному розсіюванню відпрацьованого тепла.(2) Любителям практично не залишається місця для розгону. Крім того, багато материнських плат ще більше обмежують процесори Skylake-X через поганий вибір дизайну, наприклад, недостатнє охолодження VRM. Тим, хто шукає високий розгін, не потрібно звертатися.
Тестове обладнання та налаштування
Прагнучи з’ясувати обидва моменти, ми вирішили взяти одну з найпростіших материнських плат LGA 2066, створити настільний стіл, здатний підтримувати вертикальну роботу, і почати запускати Core i9-7900X через додаткові тести.
Наші експерименти йшли в двох напрямках. Спочатку ми перевірили показання теплових датчиків і де вони повідомляли про тепло. По-друге, ми порівняли наші інфрачервоні теплові вимірювання навколо інтерфейсу LGA материнської плати та VRM, щоб двічі перевірити правдоподібність датчиків. Це також дозволило нам задокументувати фазу розігріву та те, як тепло поширюється за допомогою уповільнених відео.
Нарешті, нас цікавить, чи впливають гарячі точки процесора на інші вбудовані компоненти та як.
Ми використовуємо найновішу версію BIOS нашої материнської плати, щоб гарантувати надійні показання датчиків, а також стабільну роботу. Нова бета-версія HWiNFO (v5.53-3190) була обрана з тих же причин.
Блок живлення процесора материнської плати використовує в цілому 5+1 фази, реалізовані двоконтурним понижувальним контролером International Rectifier IR35201. Він офіційно підтримує Intel VR12.5 Rev 1.5, а також, очевидно, VR13. Слава, якщо ви порахували більше схем регулятора; подвоєння п’яти фаз дозволяє отримати два контури на фазу, зменшуючи навантаження кожного VRM і розподіляючи гарячі точки більш рівномірно.
Кожна схема має свою власну 60A IR3555 PowIRstage. Ці високоінтегровані мікросхеми поєднують необхідні драйвери затвора, МОП-транзистори високої та низької сторони та діод Шотткі в одному корпусі. На відміну від більшості MOSFET, IR3555 може зчитувати аналогові значення вбудованого датчика температури. Отже, як можна також визначити температуру гарячих точок на друкованій платі без підручної ІЧ-камери?
MSI використовує чіп Nuvoton NCT6795D Super I/O, який здатний збирати та повідомляти про широкий спектр показань датчиків. Одне з цих показань надходить від термістора (див. малюнок нижче), розміщеного серед мікросхем PowIRstage. Ось чому ми вибрали місце прямо під цим термистором, на задній стороні материнської плати, як місце для наших вимірювань на основі відео.
Крім того, ми перевіримо температури на дроселях і конденсаторах ланцюгів регулятора, а також температуру плати аж до процесора.
Регулювання частоти й аварійне відключення
Важливо розуміти, що виробники материнських плат свідомо додають у свої конструкції певні механізми безпеки. Одним із прикладів нашої тестової платформи є те, що тактова частота процесора Skylake-X знижується до рівно 1,2 ГГц, якщо термістор повідомляє про температуру 105°C або більше (див. рядок MOS на зображенні нижче). Ця частота підтримується до тих пір, поки температура не опуститься нижче 90°C. Тільки після цього він відновлює повну швидкість процесора.
Незважаючи на те, що температура спалаху матеріалу плати (FR4) значно вище 105°C, рекомендована максимальна температура для продовження роботи становить від 95 до 105°C. Інакше материнська плата може постраждати від висихання, згинання або переломів провідників. Безперечно, ця свідомість безпеки є вітаючою тенденцією.
Ентузіасти, які використовують утиліту Extreme Tuning Utility (XTU) Intel, можуть знайти цей параметр у розділі Thermal Throttling: Так, жовтим кольором. Але як щодо інших налаштувань, таких як регулювання VR материнської плати?
По-перше, трохи фону. Без відповідних МОП-транзисторів з виходом датчика температури (переважно як напруга) понижувальний контролер IR35201 забезпечує власні показники температури. Давно, нібито можна було зчитувати температури перетворювача напруги як VRM1 і VRM2 для відеокарт з певними ШІМ-контролерами. Однак значення температури визначалися не температурними датчиками, а самим чіпом, оскільки використовувані MOSFET не мали датчиків всередині.
У нашому випадку ми отримуємо звітні значення з PowIRstage. Зрештою, значення VR T1 і VR T2 значно вищі, ніж ми очікували.
ШІМ-контролер може гарантувати стабільне та безпечне джерело живлення, лише якщо всі компоненти відповідають його технічним характеристикам. Це означає, що необхідно встановити максимальну температуру. Тут 125°C. При температурі 125°C і вище, налаштування материнської плати VR Throttling: Так стає жовтим, а частота процесора знижується до 1,2 ГГц. При температурі 135°C материнська плата просто вимикається, щоб уникнути пошкодження обладнання.
Процесор також захищає себе. Він оцінює температури своїх ядер і корпусу на основі показань різних інтегрованих цифрових датчиків температури (DTS). Точність цих оцінок зростає в міру того, як датчики нагріваються. При температурі нижче 40°C їх вимірювання не мають сенсу. Однак вони дуже точні при температурі вище 80°C, що і є важливим. Якщо температура ядра або упаковки стає занадто гарячою, відбувається регулювання.
Температура упаковки включає струми витоку вбудованого регулятора напруги. IVR відповідає за надання різної напруги підсистемам у центрі. Високі розгони та збільшення напруги вручну можуть призвести до несподіваного перевищення межі температури. Інструменти можуть бути не в змозі надійно вловити цей ефект, а це означає, що процесор може гальмувати без будь-якої причини, яка була б видимою для користувача.
Спостереження № 1. Добре відомо, що процесор може зменшити свою тактову частоту через занадто високу температуру його ядра або корпусу. Однак чіп Super I/O також може гальмувати його через занадто високі температури VRM. Нарешті, ШІМ-контролер також може викликати гальмування, якщо він стає занадто гарячим, оскільки це може призвести до небезпечно нестабільного джерела живлення. Більше того, це міська легенда, що ШІМ-контролер може повідомляти про температуру VRM.
Тестова система
Тестове обладнання та середовище
система
Intel Core i9-7900XMSI X299 Gaming Pro Carbon AC4x 4 ГБ G.Skill Ripjaws IV DDR4-2600Nvidia Quadro P6000 (робоча станція) 1x 1 ТБ Toshiba OCZ RD400 (M.2, система)2x 960 ГБ Toshiba OCZ RD400 (M.2, система) 2x 960 ГБ Toshiba OCZ Betorageet Image50 Pro 11, блок живлення 850 Вт (БП) Windows 10 Pro (оновлення для творців)
Охолодження
Охолоджувач Alphacool Eiszeit 2000 + Alphacool Eisblock XPXAlphacool Eisbär 240 (все-в-одному охолоджувач для води) Noctua NH-D15 (повітряний охолоджувач) Thermal Grizzly Kryonaut (використовується під час перемикання охолоджувачів)
Монітор
Eizo EV3237-BK
Вимірювання споживаної потужності
Вимірювання постійного струму на шунтах (падіння напруги) Вимірювання постійного струму в точках вимірювання Безконтактне вимірювання постійного струму на кабелі зовнішнього додаткового джерела живлення 2x Rohde & Schwarz HMO 3054, цифровий багатоканальний осцилограф 500 МГц з функцією зберігання Rohde & Schwarz з функцією запам’ятовуючого струму 14A Rohde & Schwarz 30 А, 100 кГц, DC) 4x Rohde & Schwarz HZ355 (зонди 10:1, 500 МГц) 1x цифровий мультиметр Rohde & Schwarz HMC 8012 з функцією зберігання
Теплові вимірювання
1x Інфрачервона камера Optris PI640 80 Гц + PI Connect Інфрачервоний моніторинг у реальному часі та запис зображень та відео емісії
