Skylake-X: Hiện trạng các vấn đề của nó
Sau sự ra đời của Skylake-X và kết quả đáng thất vọng từ những nỗ lực ép xung của chúng tôi, chúng tôi đã suy nghĩ rất nhiều về vấn đề điện năng và nhiệt đang gây ra cho các CPU máy tính để bàn cao cấp nhất của Intel. Những rào cản này tập trung vào một số điểm nổi bật mà chúng tôi muốn khám phá càng sâu càng tốt:
(1) Skylake-X ở cài đặt gốc hầu như không thể được làm mát trong quá trình hoạt động bình thường. Điều này là do mức tiêu thụ điện năng của nó rất cao trong một số trường hợp và keo tản nhiệt của nó giữ cho nhiệt thải không bị tản ra một cách hiệu quả. (2) Hầu như không có chỗ cho những người đam mê ép xung. Ngoài ra, nhiều bo mạch chủ còn hạn chế CPU Skylake-X hơn nữa do lựa chọn thiết kế kém, chẳng hạn như tản nhiệt VRM không đủ. Những người muốn ép xung cao không cần áp dụng.
Thiết bị Kiểm tra & Thiết lập
Trong nỗ lực đưa ra cả hai điểm, chúng tôi quyết định lấy một trong những bo mạch chủ LGA 2066 đơn giản hơn hiện có, xây dựng một bàn để bàn có khả năng hỗ trợ hoạt động theo chiều dọc và bắt đầu chạy Core i9-7900X qua nhiều thử nghiệm hơn.
Các thí nghiệm của chúng tôi đã đi theo hai hướng. Đầu tiên, chúng tôi kiểm tra các chỉ số cảm biến nhiệt và vị trí chúng báo nhiệt. Thứ hai, chúng tôi so sánh các phép đo nhiệt hồng ngoại xung quanh giao diện LGA của bo mạch chủ và VRM để kiểm tra lại tính hợp lý của cảm biến. Điều này cũng cho phép chúng tôi ghi lại giai đoạn khởi động và cách nhiệt lan truyền qua video tua nhanh thời gian.
Cuối cùng, chúng tôi muốn biết liệu các thành phần trên bo mạch khác có bị ảnh hưởng bởi các điểm nóng do bộ xử lý hay không.
Chúng tôi đang sử dụng phiên bản BIOS mới nhất của bo mạch chủ để đảm bảo các chỉ số cảm biến đáng tin cậy, cùng với hoạt động ổn định. Phiên bản beta mới của HWiNFO (v5.53-3190) đã được chọn vì những lý do tương tự.
Bộ nguồn CPU của bo mạch chủ sử dụng tổng cộng 5 + 1 pha, được thực hiện bởi bộ điều khiển buck vòng kép International Rectifier IR35201. Nó chính thức hỗ trợ VR12.5 Rev 1.5 của Intel và dường như cả VR13. Kudos nếu bạn đếm được nhiều mạch điều chỉnh hơn; nhân đôi năm pha cho phép hai mạch mỗi pha, giảm tải của mỗi VRM và trải đều các điểm nóng ra đồng đều hơn.
Mỗi mạch có 60A IR3555 PowIRstage riêng của nó. Các chip tích hợp cao này kết hợp các trình điều khiển cổng cần thiết, MOSFET bên cao và bên thấp, và diode Schottky trong một gói. Ngược lại với hầu hết các MOSFET, IR3555 có thể đọc các giá trị tương tự cho cảm biến nhiệt độ tích hợp. Vì vậy, làm cách nào có thể xác định nhiệt độ của các điểm nóng trên PCB mà không có camera IR?
MSI sử dụng chip NCT6795D Super I / O của Nuvoton, có thể thu thập và báo cáo nhiều loại cảm biến khác nhau. Một trong những số đọc này đến từ một điện trở nhiệt (xem hình bên dưới) được đặt giữa các chip PowIRstage. Đây là lý do tại sao chúng tôi chọn vị trí ngay bên dưới nhiệt điện trở này, ở mặt sau của bo mạch chủ, làm vị trí cho các phép đo dựa trên video của chúng tôi.
Ngoài ra, chúng tôi sẽ kiểm tra nhiệt độ trên cuộn cảm và tụ điện của mạch điều chỉnh, cũng như nhiệt độ bo mạch đến CPU.
Điều chỉnh tần số & Tắt máy khẩn cấp
Điều quan trọng là phải hiểu rằng các nhà sản xuất bo mạch chủ cố tình thêm một số cơ chế an toàn nhất định vào thiết kế của họ. Một ví dụ từ nền tảng thử nghiệm của chúng tôi là tốc độ xung nhịp của bộ xử lý Skylake-X điều chỉnh xuống chính xác 1,2 GHz nếu nhiệt điện trở báo nhiệt độ từ 105 ° C trở lên (xem dòng MOS trong hình ảnh bên dưới). Tần số đó được duy trì cho đến khi nhiệt độ giảm xuống dưới 90 ° C. Chỉ sau đó nó mới khôi phục lại tốc độ đầy đủ của bộ xử lý.
Mặc dù điểm chớp cháy của vật liệu bo mạch (FR4) cao hơn đáng kể trên 105 ° C, nhiệt độ tối đa được khuyến nghị để tiếp tục hoạt động là từ 95 đến 105 ° C. Nếu không, bo mạch chủ có thể bị khô, uốn cong hoặc đứt gãy chân lông trên các đường dẫn của dây dẫn. Ý thức an toàn này là một xu hướng đáng hoan nghênh, chắc chắn là như vậy.
Những người đam mê sử dụng Tiện ích Điều chỉnh Cực (XTU) của Intel có thể tìm thấy cài đặt này trong Điều chỉnh nhiệt: Có, màu vàng. Nhưng còn các cài đặt khác, chẳng hạn như Điều chỉnh VR trên bo mạch chủ thì sao?
Đầu tiên, một chút về lý lịch. Không có MOSFET tương ứng với đầu ra cảm biến nhiệt độ (chủ yếu là điện áp), bộ điều khiển buck IR35201 cung cấp các chỉ số nhiệt độ của riêng nó. Từ lâu, người ta đã cho rằng có thể đọc nhiệt độ của bộ chuyển đổi điện áp là VRM1 và VRM2 cho các cạc đồ họa có bộ điều khiển PWM nhất định. Tuy nhiên, các giá trị nhiệt độ không được xác định bởi cảm biến nhiệt độ mà do chính con chip đo, vì MOSFET đang được sử dụng không có cảm biến bên trong.
Trong trường hợp của chúng tôi, chúng tôi nhận được các giá trị được báo cáo từ bên trong PowIRstage. Rốt cuộc, các giá trị trong VR T1 và VR T2 cao hơn đáng kể so với những gì chúng tôi mong đợi.
Bộ điều khiển PWM chỉ có thể đảm bảo cung cấp điện ổn định và an toàn nếu tất cả các thành phần vẫn nằm trong thông số kỹ thuật của nó. Điều này có nghĩa là cần thiết lập nhiệt độ tối đa. Đây, đó là 125 ° C. Ở và trên 125 ° C, Điều chỉnh VR trên bo mạch chủ của XTU: Cài đặt Có chuyển sang màu vàng và tần số của CPU điều chỉnh thành 1,2 GHz. Ở 135 ° C, bo mạch chủ chỉ cần tắt để tránh hư hỏng phần cứng.
CPU cũng tự bảo vệ chính nó. Nó ước tính nhiệt độ cho các lõi và gói của nó dựa trên các kết quả đọc từ các cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số tích hợp (DTS) khác nhau. Độ chính xác của những ước tính đó tăng lên khi các cảm biến nóng hơn. Dưới 40 ° C, các phép đo của họ là vô nghĩa. Tuy nhiên, chúng rất chính xác trên 80 ° C, đó là nơi nó được tính. Nếu nhiệt độ lõi hoặc gói quá nóng, việc điều chỉnh sẽ xảy ra.
Nhiệt độ gói bao gồm dòng rò của bộ điều chỉnh điện áp tích hợp. IVR chịu trách nhiệm cung cấp các điện áp khác nhau cho các hệ thống con bên trong CPU. Việc ép xung cao và tăng điện áp thủ công có thể khiến giới hạn nhiệt độ bị vượt quá bất ngờ. Các công cụ có thể không nắm bắt được hiệu ứng này một cách đáng tin cậy, có nghĩa là CPU có thể giảm tốc mà không có bất kỳ lý do nào mà người dùng có thể nhìn thấy.
Quan sát số 1: Ai cũng biết rằng CPU có thể giảm tốc độ xung nhịp do nhiệt độ lõi hoặc gói của nó quá cao. Tuy nhiên, chip Super I / O cũng có thể làm giảm tốc độ do nhiệt độ VRM quá cao. Cuối cùng, bộ điều khiển PWM cũng có thể gây ra tắc nghẽn nếu nó quá nóng, vì điều này có thể dẫn đến nguồn điện không ổn định một cách nguy hiểm. Hơn nữa, đó là một truyền thuyết đô thị rằng bộ điều khiển PWM có thể báo cáo nhiệt độ VRM.
Hệ thống kiểm tra
Thiết bị thử nghiệm và Môi trường
Hệ thống
Intel Core i9-7900XMSI X299 Gaming Pro Carbon AC4x 4GB G.Skill Ripjaws IV DDR4-2600Nvidia Quadro P6000 (Máy trạm) 1x 1TB Toshiba OCZ RD400 (M.2, Hệ thống) 2x 960GB Toshiba OCZ TR150 (Lưu trữ, Hình ảnh) Năng lượng tối yên tĩnh Bộ cấp nguồn Pro 11, 850W (PSU) Windows 10 Pro (Bản cập nhật dành cho người sáng tạo)
Làm mát
Máy làm lạnh Alphacool Eiszeit 2000 + Alphacool Eisblock XPXAlphacool Eisbär 240 (Máy làm mát nước tất cả trong một) Noctua NH-D15 (Máy làm mát không khí) Thermal Grizzly Kryonaut (Được sử dụng khi chuyển Máy làm mát)
Màn hình
Eizo EV3237-BK
Đo lường mức tiêu thụ điện năng
Đo dòng điện trực tiếp tại điểm ngắt (sụt áp) Đo dòng điện trực tiếp tại các điểm đo Đo dòng điện một chiều không tiếp xúc tại cáp nguồn phụ bên ngoài2x Rohde & Schwarz HMO 3054, Máy hiện sóng đa kênh kỹ thuật số 500MHz với chức năng lưu trữ 4x Rohde & Schwarz HZO50 Đầu dò dòng điện (1mA – 30A, 100kHz, DC) 4x Rohde & Schwarz HZ355 (10: 1 Probe, 500MHz) Đồng hồ vạn năng kỹ thuật số 1x Rohde & Schwarz HMC 8012 với chức năng lưu trữ
Đo nhiệt
1x Camera hồng ngoại Optris PI640 80Hz + PI Kết nối Giám sát và ghi lại hồng ngoại thời gian thực Hình ảnh và Video phát xạ
