Menu

Přetaktování na 5 gigahertzů

Za pomoci vodního chlazení a přetaktování prostřednictvím automatických funkcí základní desky dokáže nejnovější CPU od Intelu pracovat o 20 % rychleji než v nominálním režimu. 

O procesoru pracujícím na pěti gigahertzech si až dodnes mohli běžní uživatelé nechat jen zdát. Na tak vysokou frekvenci dokázali CPU dostat pouze specialisté a museli k tomu použít chlazení tekutým dusíkem a pečlivě vybrané komponenty, které dokázaly tak vysokou zátěž přežít. Intel ale v nové řadě procesorů Kaby Lake představil CPU s označením i7-7700K a vysokou nominální frekvencí, který lze na hranici 5 GHz snadno přetaktovat pomocí běžně dostupných komponent.

Test jsme prováděli s předprodejním vzorkem procesoru Core i7-7700K, který nám ještě před oficiálním uvedením na trh zapůjčila společnost Gigabyte spolu se špičkovou základní deskou Z270X Gaming 9. Tato deska je určena právě pro procesory generace Kaby Lake a disponuje bohatými možnostmi ručního i automatického přetaktování.

Přetaktování: Jak a proč vlastně?

Taktovací frekvence udává, kolik výpočetních cyklů za sekundu procesor dokáže provést, a patří k základním parametrům určujícím výkon CPU. Pracovní frekvence však není napevno „vytesána“ do architektury vodicích okruhů procesoru, ale výrobce ji nastavuje až na základě pečlivých testů vyrobené křemíkové destičky. Základní frekvenci procesoru, nastavenou v továrně společnosti Intel, pak rozpozná základní deska a podle ní automaticky nastaví hodnoty řídící nejen samotnou provozní frekvenci, ale i propustnost PCIe a USB sběrnice.

Frekvenci procesoru řídí multiplikátor, který lze u tzv. otevřených procesorů nastavit i na vyšší než nominální úroveň. Procesory Intel se navíc dokážou v případě potřeby podle momentálních požadavků operačního systému na omezenou dobu samy automaticky přetaktovat na tzv. „turbo“ frekvenci, kterou dokážou udržet tak dlouho, dokud jejich pracovní teplota nepřekročí stanovený limit. V případě nedostatečného chlazení se frekvence procesoru sníží na takovou úroveň, která zabraňuje jeho přehřátí. U naprosté většiny procesorů je maximální hodnota multiplikátoru nastavena napevno a nelze ji měnit, takže výkon CPU je možné zvýšit pouze pomocí jiných prostředků, které ale výrazně snižují stabilitu systému.

U „otevřených“ procesorů, označovaných u modelů Intelu písmenem „K“, lze ale hodnotu multiplikátoru volně měnit, takže tyto modely lze snadno přetaktovat, aniž by systém vykazoval nečekanou nestabilitu. V praxi to znamená, že vyšší frekvence dosahuje všech 1,8 miliardy tranzistorů procesoru Core i7-7700K. Pracuje-li procesor na vyšší než plánované frekvenci, spotřebovává také více elektrické energie a produkuje větší množství odpadního tepla. Jeho odvedení pak vyžaduje výkonnější chladicí systém. Pro zajištění stabilního provozu při ještě vyšší frekvenci je pak nutné správně nastavit napětí jádra procesoru podle níže uvedeného návodu. Změnu tohoto nastavení je ale nutné provádět velmi opatrně a musíte při ní počítat s exponenciálním nárůstem teploty CPU.

Požadavky: Špičkové chlazení

Základním požadavkem pro jakékoliv vážnější pokusy o přetaktování procesoru je nákup lepšího a výkonnějšího chladiče, než je ten, který se běžně dodává s procesorem. Takový chladič totiž udržuje nižší provozní teplotu procesoru, takže ten dokáže i bez přetaktování déle pracovat v turbo režimu a poskytuje tak vyšší výkon. Kvalitní chlazení je absolutně nezbytné v případě, kdy se rozhodnete měnit napětí jader procesoru. Výkonné chladiče s velkými ventilátory a odvodem tepla prostřednictvím chladicího potrubí (heatpipe) nabízí řada výrobců a na trhu jsou i speciální boxy s vodním chlazením, které jsou při přetaktování na vyšší frekvence prakticky nepostradatelné, protože voda má větší teplotní kapacitu než vzduch.

Pro naše potřeby jsme použili běžně dostupný vodní chladič Corsair Hydro Series H115i (cca 3 800 Kč, k dostání jsou i menší modely s jedním ventilátorem za cca 1 500 Kč). Z kontaktní plochy procesoru a chladicího systému je teplo převáděno vodním potrubím do tepelného výměníku, jehož vnější velkoplošné žebroví ochlazují dva 14cm ventilátory. V prostoru chladicího žebroví se nachází integrovaná pumpa, která vrací ochlazenou vodu zpět k procesoru. Výhodou podobných kompletních řešení je snadná instalace, na procesor se instalují stejně jednoduše jako běžné chladiče, ale pro jejich uložení je nutný dostatečný prostor ve skříni. Původně jsme chtěli použít naši referenční skříň Be Quiet! Silent Base 800, ale s instalací chladiče jsme měli značné problémy. Tato skříň totiž sice obsahuje speciální prostor pro instalaci vodního chladiče, ale dva 14cm ventilátory Hydro Series H115i jsme do ní byli schopni nainstalovat pouze provizorně pomocí pouze dvou šroubů, a navíc pouze tak, že ventilátory vyfukovaly teplý vzduch ze skříně směrem ven (viz obr. výše).

Takové řešení není moc stylové, ale s otevřenou skříní jej bylo možné provozovat. Pokud bychom chtěli skříň uzavřít bočnicí, potřebovali bychom, aby ventilátory vodního chladiče nasávaly chladný vzduch z okolí skříně. Toho lze například dosáhnout, když nainstalujete radiátor vodního chlazení do předního spodního prostoru skříně, na místo, které bývá běžně osazeno ventilátory nasávajícími studený vzduch do skříně. Nejmenší problémy s vměstnáním a kompatibilitou vodního chlazení bývají, pokud si vyberete skříň a vodní chlazení od stejného výrobce, protože jeho špičkové skříně jsou na instalaci vodního chlazení daného výrobce nejlépe optimalizovány.

Napájení systému vodního chlazení je realizováno prostřednictvím klasického napájecího SATA konektoru a informace o teplotě procesoru zprostředkovává senzor na jednoduchém kablíku, vedoucím od styčné chladicí plošky mezi chladičem a procesorem. Chladicí systém je dále propojen se základní deskou pomocí USB konektoru. Motherboard jej pak řídí pomocí kontrolního programu Corsair Link.

S tímto zapojením pracuje systém vodního chlazení při nižším vytížení počítače příjemně tiše. Pokud byste chtěli dosáhnout prakticky neslyšného provozu, doporučujeme sestavu osadit (stejně jako my) ještě semipasivním napájecím zdrojem Corsair RM850i a v ovládacím prostředí kontrolního programu nastavit režim »Silent«. Základní deska Gigabyte Z270X Gaming 9 defaultně spolupracuje s procesorem Core i7-7700K v automatickém režimu přetaktování (UEFI: »M. I. T. / CPU Upgrade Z Auto«). Díky tomu pracuje i při delším vytížení procesoru bez jakéhokoliv zásahu obsluhy na plný výkon (Prime95) na frekvenci 4,5 GHz při teplotách pod 60 °C. Tyto parametry jsou plně v rámci specifikací Intelu a nepovedou ke zkrácení životnosti procesoru.

Nastavení přetaktování

Abychom se vyvarovali poškození našeho drahého testovacího vzorku Core i7-7700K, drželi jsme se při zvyšování výkonu automatických možností přetaktování desky Gigabyte, které se nacházejí v UEFI položce »M. I. T. / CPU Upgrade«. Po zadání požadované cílové frekvence tento nástroj automaticky nastaví optimální napětí jádra a další parametry. Přetaktování tak prakticky spočívá pouze v několika kliknutích myší v rámci prostředí UEFI. V nabídce »CPU Upgrade« stačí zvolit požadovaný procesor a úroveň přetaktování, například »i7-7700K @ 4,8 GHz«. Po nastavení těchto hodnot a následném restartu počítač naběhl v pořádku a pracoval stabilně.

Pokud by měl procesor s požadovanou úrovní přetaktování problémy, počítač by s příliš vysokými hodnotami ani nenastartoval operační systém, ale okamžitě by vás s varovným hlášením přepnul zpět do UEFI nastavení a požadoval by snížení příliš vysokých hodnot. V takovém případě musí uživatel zkusit nižší frekvenci. Budete-li během přetaktování postupovat tímto způsobem, nemělo by hrozit poškození CPU, protože kontrolní mechanismy základní desky a procesoru před případnou katastrofou včas zasáhnou. Na druhou stranu, jakmile překročíte hranici nominální frekvence na úrovni 4,2 GHz, dopouštíte se tím de facto i u procesorů s označením „K“ porušení záručních podmínek Intelu.

Výkon na maximu

Základní deska Gigabyte nabízí maximální hodnotu automatického přetaktování na úrovni 5 GHz. V kombinaci s vodním chlazením Corsair H115i pracovala sestava automaticky přetaktovaná právě na tuto hodnotu stabilně a bez problémů řadu hodin, přičemž zvládala maximální zatížení CPU pomocí testu Prime 95. V porovnání s výsledkem stejného testu na procesoru Core i7-7700K při základní frekvenci 4,2 GHz jsme na 5 GHz naměřili 19% výkonnostní nárůst. Velice podobného výsledku jsme dosáhli i v benchmarku Cinebench R15, který měří výpočetní výkon všech jader procesoru během renderování grafické scény. V tomto případě činil výkonnostní nárůst 18,3 procenta. Výkonnostní nárůst přetaktovaného procesoru je méně patrný při kódování videa. Převod filmu Králíkova pomsta z 4K rozlišení do 720p pomocí nástroje Handbrake (profil »iPad«) probíhal na přetaktovaném procesoru pouze o 10 procent rychleji.

Při hodnocení nárůstu výkonu přetaktovaného procesoru ale nesmíme zapomenout, že pokud bychom CPU osadili naším vodním chlazením, procesor by i v nepřetaktované verzi pracoval neustále v turbo režimu na 4,5 GHz. Je pouze na uživatelích, zda se rozhodnou riskovat ztrátu záruky pro pouhých pár procent výkonu navíc.

Během našich testů jsme neustále sledovali teplotu jader procesoru prostřednictvím nástroje SpeedFan. Teplotní měření ukazovalo poněkud podezřelé hodnoty, zvlášť co se rychlosti nárůstu teploty CPU týče. Zatímco v klidovém režimu pracovala jádra procesoru s teplotou pod 25 °C, při přechodu na plný výkon (tedy po spuštění testu Prime95) se teplota CPU během necelé sekundy vyhoupla na maximum. Po dokončení testu zase okamžitě klesla na původní hodnotu. Nárůst teploty závisí na taktovací frekvenci procesoru a na typu spuštěné úlohy.

Zatímco provoz při 80 °C na frekvenci 4,5 GHz procesor bez problémů zvládal, při stejné úloze a frekvenci 5 GHz již provozní teplota dosahovala hraniční úrovně 90 °C. Aby nedošlo k přehřátí, procesor v takovém okamžiku lehce snižoval pracovní frekvenci některých jader. Pokud bychom chtěli dosáhnout ještě vyšších pracovních frekvencí a udržet procesor při životě, a navíc v dostatečně stabilním stavu, museli bychom se odhodlat k nebezpečnějším metodám přetaktování (viz níže), například k úpravám tepelného vyzařování jednotlivých částí CPU.

Snadnou a jednoduchou možností přetaktování procesoru Core i7-7700K až o 20 procent výkonu jsme byli nadšeni. Běžným uživatelům bychom ale spíše doporučili postavit sestavu s tímto procesorem na špičkové základní desce se schopností automatického přetaktování a s kvalitním, ideálně vodním chlazením, které udrží konstantní výkon CPU na hranici turbo režimu, tedy na 4,5 GHz bez porušení záručních podmínek.

Všechny programy z tohoto článku najdete na CHIP-DVD

Výsledky benchmarků

Změřili jsme výkon procesoru Core i7-7700K při práci na nominální frekvenci 4,2 GHz, v módu neustálé práce v turborežimu na frekvenci 4,5 GHz a v přetaktovaném stavu na 5 GHz

Výkon CPU Core i7-7700K Frekvence Benchmark Výsledek
Standardní 4,2 GHz
Cinebench R15 898 bodů
Handbrake* 64,8 fps
Automatická 4,5 GHz
Cinebench R15 988 bodů
Handbrake* 69,7 fps
UEFI-OC 5,0 GHz
Cinebench R15 1 062 bodů
Handbrake* 71,0 fps

*Převod 4K videa do formátu iPad 720p

Ještě vyšší výkon, ale s velkým rizikem

Přetaktování procesoru pomocí automatických nástrojů UEFI bývá relativně bezpečné a jednotlivé položky nastavení jsou dobře srozumitelné. Přepnete-li ale na možnost ručního nastavení, zobrazí se vám množství krypticky pojmenovaných položek s hodnotami, jejichž vlastnosti nejsou příliš popsány v manuálu k základní desce. Expertům to ale většinou nevadí, protože rádi experimentují. Při přetaktování na co nejvyšší výkon ale hraje zásadní roli teplota, kterou je potřeba odvést od procesoru.

> Odstranění krytu CPU je jednou z možností extrémního přetaktování. Intel nepoužívá k vyplnění prostoru mezi samotnou destičkou čipu a jejím kovovým chladicím krytem extrémně kvalitní teplovodivou pastu. Odloupnete-li kryt a vyměníte běžnou teplovodivou pastu za špičkový tekutý kov (nezapomeňte připevnit kryt zpátky), ochladí se jádra procesoru při běhu o několik stupňů a může tak dosáhnout vyšší frekvence přetaktování.

Foto popis| Vodní chlazení se skládá z chladicí destičky instalované na CPU 1 a výměníku tepla 2, uloženého do vrchní části skříně s ventilátory směřujícími dovnitř sestavy a nasměrovanými tak, aby nasávaly chladný vzduch z okolí. Ten chladí vodu přiváděnou potrubím do žebroví tepelného výměníku, kde se ochladí a směřuje zpět k procesoru.
Foto popis| Rozhraní UEFI základní desky Gigabyte Z270X Gaming 9 nabízí přednastavené režimy pro automatické přetaktování procesoru.
Foto popis| Výkon vodního chlazení lze řídit prostřednictvím softwarového nástroje Corsair Link. Čím rychleji budou pracovat ventilátory a pumpa vodního chladiče, tím vyšší frekvence CPU lze dosáhnout.
Foto popis| Změna teploty 14nm procesor dokáže bleskurychle měnit teplotu, jak je vidět na grafu pořízeném při dvousekundovém běhu zátěžového testu Prime95:
Foto popis| Po odstranění krytu CPU lze vyměnit vnitřní teplovodivou pastu za kvalitnější.


Příbuzná témata: