Подождите...Каталог
Процессор AMD Ryzen 9 7950X "Zen 4" на данный момент является самым быстрым процессором для настольных ПК. После недавней публикации обзора серии Ryzen 7000 на тематических форумах и в социальных сетях развернулись многочисленные дискуссии вокруг рабочей температуры вышеупомянутого процессора – 95°C, на которую процессор не просто часто выходит, но практически работает на ней все время при любой серьезной нагрузке. По поводу этой температуры AMD сделала несколько заявлений, самое примечательное из которых звучит так: 95-градусная температура процессора под нагрузкой не должна беспокоить пользователей, если выполняются основные требования к мощности кулера для данного процессора, и в дальнейшем эту цифру следует воспринимать как нормальную рабочую температуру.
95°C – это весьма высокая температура, тем более для процессора на базе техпроцесса 5 нм, самой прогрессивной на сегодняшний день технологии производства процессоров x86. В своем соревновании друг с другом Intel и AMD радикально пересмотрели традиционные представления о "высоких" показателях энергопотребления и тепловыделения. Флагманские процессоры Intel Core i9 "K" выпускаются с номинальной базовой мощностью 125 Вт, но фактические лимиты мощности составляют – ни много ни мало – 241 Вт в текущем 12-м поколении Alder Lake и – как ожидается – 253 Вт в грядущем поколении Raptor Lake. AMD, в свою очередь, в серии Ryzen 9 7000 повысила TDP (базовую мощность) до 170 Вт по умолчанию с фактическим лимитом 230 Вт. В своих спецификациях AMD использует классическое определение TDP и в соответствии с этим дает рекомендации по части охлаждения – как минимум, необслуживаемый (AIO) водяной кулер с радиатором 240 мм для процессоров серии Ryzen 9 7000. Но что будет, если поставить на эти процессоры менее мощные кулеры, например, воздушные? Процессор будет перегреваться и сваливаться в троттлинг? Выключится компьютер?
Даже с менее мощным кулером процессор не объявит «термическую забастовку» и не выключит систему – если будет обеспечиваться хоть какое-то активное охлаждение. Он будет работать с температурой 95°C на максимально возможной при этих условиях тактовой частоте. И это само по себе не новость. Вообще, когда температура любого процессора достигает предельной отметки, за этим следует или выключение системы, или резкое снижение рабочего напряжения и тактовой частоты процессора – чтобы уменьшить тепловыделение и понизить температуру до приемлемых значений. Но в случае Zen 4 этого не происходит. Выход на температуру 95°C не означает, что за этим обязательно последует резкий спад производительности или выключение системы. Вместо этого процессор будет продолжать работать с температурой 95°C и с такой тактовой частотой (наибольшей из возможных при данных условиях), которая не приведет к дальнейшему повышению температуры и выходу за 95-градусную отметку. Учтите, что это не максимально допустимое (критическое) значение Junction Temperature (TJMax), а предельная рабочая температура, по достижении которой процессор начинает снижать boost-частоту, соотнося это с интенсивностью охлаждения. Если вы включите режим оверклокинга, ограничение на рабочую температуру 95°C будет снято и процессор сможет работать на температурах до 105°C, и только после превышения этой отметки будет автоматически выключаться во избежание перегрева – это и есть критическое значение TJMax. Мы запросили AMD, и они подтвердили, что в режиме заводских настроек повысить максимальную рабочую температуру до значений, превышающих 95°C, невозможно – эту температуру можно только понизить.
В этой статье приводятся результаты тестирования процессора Ryzen 9 7950X с менее мощными кулерами, чем рекомендует AMD (AIO 240 мм). В их числе – Noctua NH-U14S, высокопроизводительный воздушный кулер с тепловыми трубками, и AMD Wraith Spire, самый простой «боксовый» кулер, рассчитанный как раз на TDP 95 Вт. Уточняем – это не кулер из комплекта процессора 7950X, так как в комплект 7950X от AMD кулер Wraith Spire (и вообще заводской кулер) не входит. Наша идея заключается в следующем – выяснить, как поведет себя процессор в условиях охлаждения "чуть ниже" рекомендуемых, сможет ли стабильно работать с воздушным кулером в режиме 24/7, насколько зависит от этих условий фактический диапазон boost-частот и как это все влияет на производительность.
Во всех тестах использовался процессор Ryzen 9 7950X, самый мощный на сегодняшний день представитель линейки Zen 4, имеющий самое большое тепловыделение. В части охлаждения AMD четко рекомендует "AIO 240-280 мм", но нас интересуют фактические возможности использования с этим процессором менее мощных кулеров – как это повлияет на температуру и производительность CPU. Остальные компоненты системы входят в состав стандартной платформы для тестирования процессоров Ryzen.
С процессором Ryzen 9 7950X были протестированы следующие модели кулеров:
Чтобы смоделировать другие опции охлаждения от различных фирм, мы через инструменты материнской платы настраивали вентиляторы этих двух кулеров на различные фиксированные скорости вращения (задаются в процентах от максимальной), без возможности температурной автоподстройки, чтобы эти скорости можно было брать за опорные точки.
В качестве тестовой нагрузки мы выбрали следующие приложения, различающиеся по энергозатратности и степени распределения вычислений по потокам.
Для игровой части тестирования мы выбрали следующие игры:
Сразу бросается в глаза разница в температуре CPU во время гейминга и во время рендеринга, и это неудивительно. Ни одна игра не дает такую сильную нагрузку на процессор, как параллельная обработка данных с задействованием всех ядер CPU – и, соответственно, большинство "обычных" приложений не потребляют столько мощности.
Водяной кулер AIO позволяет процессору Ryzen 7000 работать под максимальной нагрузкой с температурой чуть ниже контрольных 95°C (это можно заметить и на диаграмме). Кулер Noctua во время рендеринга обеспечивает 95°C при любой скорости вентилятора, но во время гейминга чем выше скорость вентилятора, тем меньше температура процессора. При скорости вентилятора 20% от максимальной кулер Noctua обеспечивает 95°C под любой нагрузкой.
Кулер AMD Wraith Spire стабильно обеспечивает 95°C и во время гейминга, и во время рендеринга при любой скорости вентилятора в диапазоне от 20% до 100%, поэтому на диаграмме мы оставили только результат со 100%-ной скоростью – остальные выглядят точно так же, 95°C/95°C. Это отличная новость – даже при использовании значительно более слабого (относительно рекомендаций AMD) кулера процессор не перегревается и не выходит за отметку 95°C.
Вы можете удивиться: "Как может температура все время удерживаться на отметке 95°C, даже при снижении скорости вентиляторов?" Этот принцип заложен в архитектуру Zen 4. Процессор под нагрузкой повышает тактовую частоту и напряжение, пока находится в температурном диапазоне до 95°C, а выйдя на отметку 95°C, начинает аккуратно подстраивать свои boost-параметры под эту температуру (целевая функция алгоритма подразумевает работу на этой точке, не выше и не ниже).
Очевидно, что если температура процессора все время поддерживается на уровне 95°C – даже при использовании кулеров существенно разной мощности – то процессор на этой температурной отметке будет работать с различной тактовой частотой, в зависимости от кулера. Менее мощный кулер будет обеспечивать менее интенсивную теплопередачу, поэтому тактовая частота CPU будет снижаться для уменьшения тепловыделения и сохранения термического равновесия на уровне 95°C.
Чтобы проверить это, мы запустили тестовые сценарии с различной степенью загрузки потоков и измерили соответствующие тактовые частоты, используя разные кулеры. Итоговые значения тактовых частот для каждого случая брались как средние по всем загруженным потокам (частота «холостого хода» незагруженных ядер 800 МГц в формулу результатов не входит).
Как видно из графиков, даже кулер Noctua, работающий на полных оборотах, обеспечивает несколько меньшие тактовые частоты по сравнению с кулером AIO. При снижении скорости вентиляторов и, соответственно, интенсивности охлаждения, частота CPU снижается – очень постепенно. Интересно отметить, что при снижении скорости вентиляторов тактовая частота снижается даже в однопоточном режиме, когда температура процессора далека от 95°C, с любым из этих кулеров. То есть в Zen 4 предусмотрено не просто снижение тактовых частот CPU по достижении температуры 95°C, но вообще подстройка их под интенсивность охлаждения – при любой степени загрузки потоков и при относительно низких температурах.
Впечатляющим результатом можно назвать и то, что тактовая частота не падает резко и не снижается чересчур существенно, за исключением, может быть, случая использования кулера Wraith Spire на скорости 40% и ниже при одновременной полной загрузке всех 16 ядер/ 32 потоков CPU. Во всех остальных случаях процессор работает с частотой более 4 ГГц, даже с кулером Wraith Spire на 20%-ной скорости, который на этих оборотах обеспечивает образцово низкую интенсивность охлаждения.
Ниже для большей наглядности приводится таблица с числовыми значениями результатов. Принимая во внимание "круглые" значения тактовых частот 5750 и 5500 МГц, полученные с кулером AIO, можно предположить, что AMD ввела в архитектуру процессора также некий механизм технического ограничения тактовой частоты, которая не может быть выше определенного значения, независимо от обеспечиваемой интенсивности охлаждения.
Сначала оценим результаты кулера Noctua NH-U14S. Для большей наглядности результаты кулера AIO приняты за 100%, а результаты кулера Noctua отнесены к ним.
Почти во всех тестах с приложениями при использовании менее мощного кулера имеет место небольшой спад производительности. Интересно, что в однопоточном сценарии перекодирования аудио в MP3 при снижении скорости вентилятора Noctua до 20% этот спад сопоставим с тем, который мы получаем в многопоточных тестах, таких как Blender и Cinebench. Это согласуется с приведенной выше картиной тактовых частот. Но самый важный вывод, который здесь можно сделать, – это то, что при таком снижении мощности охлаждения производительность процессора снижается очень незначительно, в среднем всего на 2.5%, которые пользователь даже не заметит. Еще раз поблагодарим AMD за то, что они сделали термический троттлинг таким белым и пушистым.
В гейминге разница тоже практически незаметна, на любом разрешении. Единственным исключением можно считать Far Cry 6, где на разрешении 720p при переходе на 20% Noctua частота кадров упала на 5%, но на разрешении 4K она вообще не изменилась, поскольку спад производительности CPU потерялся на фоне лимитирующего влияния GPU.
Не забывайте, что мы применяли различные настройки скорости вентилятора Noctua, чтобы смоделировать менее мощные опции охлаждения от других производителей, и результаты выглядят весьма обнадеживающе – по существу, любой мало-мальски приличный башенный кулер сможет обеспечивать достаточно эффективную работу процессора 7950X (и, конечно, менее мощных представителей Zen 4). Особенно в гейминге, где, как мы видим, различия между опциями охлаждения практически нивелируются.
Мы также пробовали запускать тесты с пассивным охлаждением, то есть с выключенным вентилятором, используя для теплоотвода только радиатор Noctua. Но в такой конфигурации машина очень часто вырубалась, демонстрируя так называемый «синий экран смерти».
Теперь рассмотрим кулер средней категории AMD Wraith Spire, рассчитанный на процессоры с TDP 95 Вт.
Здесь мы видим более существенное снижение производительности по сравнению с использованием кулера AIO. В многопоточных тестах с интенсивной загрузкой всех потоков, таких как Blender и Cinebench, кулер Wraith Spire, даже работая со 100%-ной скоростью, обеспечивает значительно меньшую производительность, чем AIO Arctic. С другой стороны, мы сейчас говорим о снижении производительности на 12%, что намного меньше, чем мы ожидали априори. В среднем же, при переходе на 100% Wraith Spire мы не добираем 2.5% производительности, что нельзя назвать "большими" потерями, а в гейминге эта разница, как правило, еще меньше. Кроме того, эти 2.5% Wraith Spire на полных оборотах хорошо согласуются с 2.5% Noctua на 20%-ной скорости: результаты этих двух моделей показывают примерный диапазон мощностей кулеров, которые можно использовать с этим процессором.
Как только мы начинаем снижать обороты кулера, спад производительности в приложениях становится более выраженным, особенно когда мы переводим Wraith Spire в скоростной режим 40%. Но насколько выраженным? 25%-ный спад в некоторых приложениях, вероятно, можно назвать "заметным". С другой стороны, минус 7% в Photoshop вы на практике вряд ли заметите.
В гейминге мы однозначно можем наблюдать большее снижение частоты кадров, чем это было с кулером Noctua, но оно не настолько велико, чтобы стать основанием для беспокойства. Если только в Far Cry 6, на разрешении 1440p и ниже, где при снижении скорости вентилятора до 20% частота кадров снижается примерно на 10% – но и это далеко не конец света. Во всех остальных играх результаты более чем удовлетворительные.
Это был очень позитивный опыт тестирования процессора Ryzen 9 7950X с тремя различными кулерами. Заявленная производителем рабочая температура настольных процессоров Zen 4 95°C может трактоваться неправильно, чему уже есть многочисленные примеры в социальных сетях и на форумах. Это не критическая температура TJMax в ее классическом понимании. Процессор не сгорит на этой температуре, компьютер тоже не выключится при ее достижении – наоборот, процессор рассчитан на это значение как на максимальную штатную рабочую температуру, под которую он будет подстраивать свою boost-частоту и напряжения, чтобы оставаться на этой (а не меньшей) температурной отметке сколь угодно долго. Если мощность кулера при этом позволит процессору ускориться до своей максимальной заявленной boost-частоты 5.75 ГГц, то вы получите эту частоту. Если кулер недостаточно мощный, вы получите несколько меньшую boost-частоту. Насколько меньшую? Зависит от кулера. Даже в самой нашей маломощной конфигурации охлаждения (кулер Wraith Spire на 20%-ной скорости) мы получили (при однопоточной нагрузке) частоту 5.3 ГГц, то есть 92% от заявленной максимальной boost-частоты. Оверклокеры могут снять ограничение в 95°C и позволить процессору разогреваться до 105°C; при попытках дальнейшего повышения температуры процессор выключит систему совсем (нуль-троттлинг).
Абсурдные толки вокруг рабочей температуры процессора 95°C дошли до того, что некоторые уже предсказывают, что дешевые воздушные кулеры на этом процессоре "начнут гореть". Как показывают результаты тестирования, ничего подобного не происходит. Wraith Spire – это обычный 95-ваттный кулер стоимостью около $10-15, который раньше входил в каждый PIB-комплект от AMD. Это самый простой заводской процессорный кулер – кусок алюминия с вентилятором. Установленный на процессор 7950X, этот кулер предохраняет процессор от перегрева и обеспечивает его 100% стабильную работу в течение всего дня. Процессор при этом работает на температуре 95°C и с игровой нагрузкой, и с многопоточными приложениями, хотя его фактические тактовые частоты зависят от настроек вентилятора. С однопоточной нагрузкой при 100%-ной скорости вентилятора вы получите 5.65 ГГц – это наиболее благоприятный сценарий; при загрузке всех 32 потоков и 20%-ной скорости вентилятора – только 3.22 ГГц, и это самый неблагоприятный расклад для этого процессора, если не считать запуска вообще без вентилятора. В среднем вы потеряете около 7% производительности, но, как показывают отдельные тесты, в некоторых случаях потери могут достигать 25%. В гейминге потери намного меньше – около 10% в играх, лимитируемых CPU, и пренебрежимо малые в играх, лимитируемых GPU.
Интересная ситуация получается с кулером Noctua NH-U14S – одним из лучших башенных одинарных кулеров с пластинчатым радиатором. Этот кулер, при условии использования стандартного фирменного вентилятора NF-A15 140 мм, рассчитан на рассеиваемую тепловую мощность 165 Вт, которую можно считать приблизительно равной TDP процессора 7950X – 170 Вт. В однопоточных тестах результаты NH-U14S практически соответствуют уровню нашего самого мощного кулера – 420-мм AIO Arctic с оптимизированной под MCM-микросхемы Zen пластиной водоблока. С кулером NH-U14S процессор также вышел за официально заявленную отметку максимальной boost-частоты 5.70 ГГц, хотя при многопоточной нагрузке даже 100%-ная скорость вентилятора NF-A15 не позволяет процессору сохранить некоторую дистанцию до температурного лимита 95°C. Интересно, что во время гейминга при 100%-ной скорости вентилятора температура процессора не достигает даже 80°C, а при снижении скорости вентилятора до 40% включительно не доходит до 90°C – эта температурная отметка достигается только при ограничении скорости вентилятора до 20%. При параллельной загрузке 16-32 потоков кулер NH-U14S способен поддерживать тактовую частоту процессора на уровне выше 5 ГГц, даже при снижении скорости вентилятора до 40%. Это эквивалентно снижению производительности в среднем на 1-2% в диапазоне скоростей вентилятора от 40% до 100% и примерно на 3% при самой низкой скорости вентилятора. И снова, в сценариях с самой высокой степенью распараллеливания вычислений, таких как Cinebench nT, мы видим потери в производительности, близкие к 5%. Сравнение 420-мм кулера AIO и NH-U14S показывает, что первый все-таки обеспечивает чуть большую (совсем чуть-чуть) производительность во всех нагрузочных сценариях, включая гейминг, особенно на популярных разрешениях. Но даже в играх, лимитируемых CPU, разница в частоте кадров составляет не более нескольких процентов.
Необслуживаемый водяной кулер Arctic Liquid Freezer II 420 мм – это лучшее из возможных решений для процессора 7950X в сегменте готовых СВО, если не залезать в сегмент кастомных систем. Этот кулер предлагает не только массивный 420-мм радиатор (3x 140 мм), но и опциональное крепление водоблока, позволяющее совместить центр теплоотводящей пластины с проекцией больше всего нагревающихся компонентов CPU – чиплетов, которые располагаются в чипе со смещением относительно центра IHS. При этом пластина контактирует и с остальной частью IHS, включая проекцию IOD. Во всех четырех классах нагрузки (1 поток, 8 потоков, 16 потоков и 32 потока) кулер AIO обеспечивает самые высокие тактовые частоты из возможных: 5.50 ГГц на 8 потоках (типовой пример 8-поточной нагрузки – гейминг) и 16 потоках (разработка контента), и даже при максимальной загрузке всех 32 потоков (редактирование видео, рендеринг) тактовая частота держится на уровне 5.25 ГГц – впечатляющий показатель для режима загрузки всех 16 ядер 32-поточного процессора. Однако это не означает, что кулер AIO для процессора 7950X – это «must have», обязательное и непременное условие нормальной эксплуатации. Высокопроизводительный воздушный кулер обеспечивает почти такие же показатели практически во всех классах нагрузки. Единственные потери, которые можно отметить, это минус 1-2% в Blender и Cinebench nT.
В общем, рекомендации AMD насчет как минимум 240-мм водяного кулера AIO, пожалуй, излишне консервативны. Любой воздушный кулер будет обеспечивать интенсивность охлаждения, достаточную для стабильной безопасной работы процессора Ryzen 9 7950X (и менее мощных опций Zen 4) без риска каких-либо повреждений в результате перегрева. В AMD гарантируют, что "процессор рассчитан на штатный рабочий режим 24/7 с постоянной температурой TJMax [95°C] без риска повреждения или преждевременного износа". В архитектуру процессоров Zen 4 заложен технический алгоритм, благодаря которому они никогда не нагреются выше 95°C при заводских настройках. Вместо того, чтобы перегреваться и выключаться или резко снижать тактовую частоту, они будут автоматически подстраивать ее под штатную рабочую температуру 95°C.
Как показали наши тесты, потери в производительности при переходе на воздушный кулер – минимальны, даже когда мы используем для охлаждения флагманского чипа Ryzen 9 7950X кулер начального уровня с настройкой вентилятора на минимальную скорость вращения. Есть ли смысл в том, чтобы ставить на 700-долларовый процессор 10-долларовый кулер, – это уже другой вопрос, но эта возможность сама по себе может представлять интерес. Даже если вы заказываете новый процессор Zen 4 и параллельно заказываете водяной кулер, вы можете не ждать, пока этот кулер будет доставлен, а сразу начать использовать новый процессор с любым кулером под сокет AM4, который у вас есть, и это будет безопасно и позволит получить от процессора почти максимум производительности. В AMD предусмотрительно позаботились о совместимости нового сокета AM5 с кулерами под AM4, так что у вас масса вариантов, включая подержанные кулеры.
Основная проблема здесь, по-видимому, психологическая. Долгие годы нас учили, что "95°C – это плохо". Сегодня это не так. 95°C – это новые 65°C. Однако то обстоятельство, что процессор большую часть времени будет работать на температуре около 95°C, действительно может затруднить оценку адекватности производительности кулера. Представим себе – вы тратите $200 на кулер AIO и все равно остаетесь практически на тех же 95°C – это может разочаровать. Но, возможно, вы не сразу обратили внимание на то, что с Zen 4 вы получаете более высокую производительность автоматом, без каких-либо действий со стороны пользователя, то есть ваших; результат апгрейда процессора до Zen 4 – большая производительность, а не меньшая температура CPU. Наши тесты показывают, что если у вас уже есть приличный кулер, то переход на водяное охлаждение принесет вам очень небольшие дивиденды, особенно в гейминге, где вы их, скорей всего, вообще не заметите. Кроме того, теоретически бесконечное повышение мощности кулера не приведет к соответствующему повышению тактовой частоты и производительности процессора. Существуют технические ограничения – не на температуру, а непосредственно на тактовую частоту, сверх которых процессор разгоняться не будет, каким бы кулером вы его ни охлаждали.
В целом, это хорошая новость для тех, кто собирается покупать или уже купил процессор Zen 4: не беспокойтесь по поводу кулера – просто купите любую приличную модель, не обязательно AIO, и все будет в порядке. Мы также считаем, что ограничение энергопотребления процессора через Eco Mode или регулировка лимитов PBO с целью понизить рабочую температуру процессора не будет практичным решением: вы пожертвуете производительностью ради спокойствия от сознания того, что процессор у вас работает на температуре более низкой, чем гарантированный производителем (AMD) оптимум. Ограничение энергопотребления с целью экономии электричества – это совсем другое дело. Как показывают первые результаты, этот подход может быть весьма эффективен.
Источник: www.techpowerup.com