Överklockning: Intel Pentium 4 660

Vår har låtit Sveriges bästa CPU-överklockare ge sig på en Pentium 4 660-processor med de flesta kyltekniker man kan tänka sig. Allt från luftkylning till dubbla kompressorkylare, resultaten kan ni se i vår senaste artikel.

Intel har halkat efter i kölvattnet hos entusiaster efter lanseringen av Prescott-kärnan som vid sin lansering chockade alla med den enorma värmeutvecklingen och frånvaron av ökad prestanda. Intels tanke var att kunna öka klockfrekvenserna och på så sätt ta igen det man förlorade på de extra pipeline-steg man hade lagt till. Sedan dess har Intels ingenjörer jobbat hårt med att förfina tillverkningstekniken och minska läckströmmar för att kunna få upp frekvenserna. Man är nu inne på den tredje upplagan av steppingen och trots att man fortfarande har problem med värmen har man lyckats att få processorerna att nå högre frekvenser.

Vi har tidigare gjort en liknande recension på AMDs FX-57 processor, och även fast vi inte riktigt fick tag på Intels absolut snabbaste processor till detta test så bör denna processor ge en mycket bra fingervisning om hur bra dessa överklockar generellt. Intel är som sagt inne på sin tredje stora revidering av Prescott-kärnan som har namnen E0/N0. E0 är till 500-serien och Celeron D-processorerna medans N0 är för 600-seriens processorer. N0 har 2MB ”nivå 2”-cache medans E0 endast har 1MB (varav endast 256KB av dessa är aktiverade till Celeron D-versionen). Utöver det har även N0-steppingen stöd för bland annat EIST för att kunna klocka ner sig själv när systemet inte belastas.

Vi tar en titt på testsystemet och kommenterar hur upplägget med artikeln är tänkt.

Testsystem
Hårdvara
Moderkort	Asus P5WD2 Premium, BIOS 0606
Processor	Intel Pentium4 660, 3.6GHz (Prescott, 0442)
Minne	Mushkin High Performance PC4200 DDR2
Grafikkort	nVidia GeForce 6600GT
Nätaggregat	OCZ PowerStream 520W
Mjukvara
Operativsystem	Windows XP (SP2)
Drivrutiner	Intel Chipset Driver 7.2.1.100
Monitoringprogram	Asus AI Booster SysTool
Testprogram	SuperPi 1.1e

Vi har valt att köra dessa tester på ett moderkort från Asus, nämnligen P5WD2 Premium. Detta kort är vida känt av Intel-överklockare som det bästa på marknaden för just överklockning. De två huvudorsakerna som vi är intresserade av är värda att kommentera; Det första är att moderkortet är baserat på Intels 955X-chipset som klarar de höga FSB-frekvenser vi är ute efter. Det andra är att Asus äntligen har gått över till en 4-stegs spänningsdel vilket är en verkligen fördel till de strömhungriga Prescott-processorerna.

Liksom den förra artikeln kommer vi huvudsakligen att koncentrera oss på att undersöka hur processorn överklockar med olika typer av kylanordningar. Vi kommer genomgående att använda oss av programet SuperPi för att undersöka stabilitet och även fast det inte krävs en speciellt stabil processor för att klara en 1M beräkning så krävs det dessto mer att köra en 32M beräkning.

Vi börjar vårt test med att se hur den absolut vanligaste kylflänsen presterar, nämnligen Intels egna.

Stock-kylaren som följer med P4-processorerna varierar lite beroende på i vilken fabrik processorn är gjord, samt vilken modell det är. De högre modellerna har en kopparkärna medans de med lägre frekvens ibland bara har en aluminiumkärna. Den vi använder oss av är versionen med kopparkärna, vilken i våra egna tester är avsevärt mycket bättre än den i bara aluminium.

Med vetskap om att Prescott-processorerna blir rejält varma, och att det oftast finns en marginal när det gäller standardspänningen till processorer bestämde vi oss för att börja lågt på processorspänningen, nämligen under standardspänningen. Standard är 1.400v men vi valde att börja på 1.350v.

Stockkylaren sköter sin uppgift bra när det gäller standardhastigheten, vilket i detta fall är 3.6GHz. När vi började överklocka började temperaturerna dock sticka iväg över 60C och vi valde att låta pinan bli kort för processorn och avbryta redan vid 1.375v. Detta betyder inte att processorn är ostabil med 1.4v, utan helt enkelt att ökningen från 1.350v till 1.400v genererar mer värme i förhållande till den högre signalnivån, vilket leder till försämrad överklockning. Detta kan vara tänkvärt innan en P4:a klassas som en dålig överklockare – prova att sänka spänningen.

Nu plockar vi fram en gammal goding från vår förra överklockningsartikel; Thermaltake Tower 112 tillsammans med dubbla Delta-fläktar. För att göra det hela ännu värre i ergonomisk synvinkel öppnade vi fönstrena på vid gavel, vilket resulterade i att vi hade runt 10C kall luft genom kylflänsen.

Tack vare den ökade kylförmågan kunde vi börja laborera lite med spänningarna. Med 1.475v passerade vi gränsen för 1GHz överklockning från standardfrekvensen. Vid 4.6GHz rapporterade AIBooster en processortemperatur på 37C vid full belastning, att jämföra med 60C för orginalkylaren. För att klara en 32M beräkning som tar strax över 20 minuter var vi tvungna att backa ner till 4418MHz och 1.45vcore.

Kyla verkar helt klart ge positiva resultat så låt oss rigga om till vattenkylning och se hur det går.

Vattenkylningen har vi tidigare recenserat här, och består i huvudsak av ett Asetek Antarctica vattenblock och en radiator för 3st 120mm fläktar. Precis som med luftkylningen så öppnade vi fönstret för att få ner vattentemperaturen avsevärt. Efter några minuter hade temperaturen stabiliserat sig på 10C, då satte vi igång med testerna.

Det högsta värdet vi såg i AIBosster för processortemperaturen med denna kylanordning var 24C, en avsevärd förbättring från luftkylningen alltså. Resultatet då? Med tanke på temperaturerna hade vi nog hoppats på aningens bättre siffror och högre tolerans för högre spänningar, vilket inte direkt var fallet. Vattenkylningens starka sida är just vattnet och dess stora värmekapacitet så vi hade desto större förhoppningar om resultatet för en 32M beräkning. Med en optimal spänning på 1.50v så lyckades vi köra igenom en sådan beräkning i 4615MHz vilket får anses klart godkänt.

Nu har vi kört i väggen för konventionella kylanordningar och det är dags att ta fram kraftigare utrustning.

Det finns lite knep för att öka prestandan i ett vattenkylt system genom att använda Peltier-element eller kyla vattnet med diverse fantasifulla metoder som t.ex. kranvatten eller kyl/frys-boxar, men det är inget vi kommer att gå in på här utan vi går direkt på direktverkande kompressorkylning. Det finns kommersiella enheter att köpa i vissa Internet-butiker i Sverige men vi kommer att använda oss av ett hemmabyggt system med större kylkapacitet än dessa. Anläggningen fungerar precis som en frys med den skillnaden att kylan koncentreras till en liten punkt, nämligen kylhuvudet som fästs mot processorn. Denna enhet drar ungefär 600W och klarar av att hålla -40C vid 150W belastning. För att inte få kondens i processorsocketen måste denna isoleras, som vi kan se på följande bilder.

Precis som vi misstänkte skulle denna varma processor gilla kyla. Redan med 1.350v kör vi om luft och vattenkylningarna utan problem och vid 1.425v passerar vi ytterligare en milstolpe – 5GHz. Processorn fortsätter att skala fint ändå upp till 5200MHz där det börjar bli småkärvt och trots att temperaturen är under kontroll så hjälper inte högre spänningar.

Vid strax över 5200MHz hade vi under belastning en temperatur på -38C på förångaren och en processortemperatur på -19C. Efter lite laboreringar med spänningarna visade det sig att maximala frekvensen då en 32M kunde genomföras utan fel var 5016MHz med 1.550v till processorn. Vi börjar se aningar till en trend som pekar på att det är väsentligt viktigare med kyla än med spänningar till denna processor, så låt oss gå vidare till nästa kompressoranläggning.

Kompressoranläggningar av föregående typ är inte någon direkt vanlig företeelse, men de går att köpa. Denna anläggning å andra sidan är däremot långt ifrån något man hittar i var och varannan vrå. En kaskadkompressoranläggning bygger på att man seriekopplar två eller fler kompressorer som kyler varandras gaser i steg för att erhålla extremt låga temperaturer. Vår enhet är en tvåstegs-anläggning med R404A-gas i högsteget och R1150-gas i lågsteget och klarar av att generera temperaturer ner mot -100C.

Kyla är verkligen dunderkuren och vi ser faktiskt samma fenomen som när vi gick från vattenkylning till enkelsstegsanläggningen, samma frekvens som den tidigare anordningen men med lägsta spänningen. AIBooster klarade inte av att rapportera några rimliga temperaturer medans våra externa temperaturmätare visade att vi låg kring -100C under belastning ända upp till drygt 5.6GHz. Vid 5805MHz och 1.675v steg temperaturen till -98.7C. För att inte temperaturerna skulle spåra ur under en 32M runda så var vi tvungna att gå ner till 5407MHz och 1.50v. Här är några prestandasiffror i dessa hastigheter.

Vi går vidare och analyserar resultaten på nästa sida.

Här har vi alla resultat i ett och samma diagram. Om vi drar paralleller till våra erfarenheter med AMDs FX-57 så ser vi att Intels 660 inte skalar alls lika bra med spänning, men desto bättre med kyla. Med luftkylning gäller det att vara försiktig med att öka spänningen till processorn då processorn redan i orginalhastigheter avger en ansenlig mängd värme. Vi nådde som sagt över 60C med orginalkylflänsen trots att vi körde ett öppet system med runt 22C luft. Även fast processorn inte börjar throttla förrän ungefär 70C så var marginalen för snäv för att en ökning av spänningen skulle ge några positiva effekter.

Med hjälp av kall luft lyckades både den kraftigt utrustade kylflänsen och vattenkylningen tämja temperaturerna så pass att vi kunde stega upp spänningen några steg. 1GHz överklockning på luftkylning är inte att fnysa åt och inte heller en 32M stabil hastighet på 4.6GHz för vattenkylningen. När vi sen sänker temperaturerna med omkring 50C så ser vi ett kraftigt kliv uppåt för frekvenserna och även bättre respons på spänningsökningar. Ytterligare 50C lägre och scenariot upprepar sig ytterligare en gång. Tyvärr är vår kaskadanläggning inte justerad för den extrema effekt processorn avger i dessa hastigheter under längre stunder, därför fick vi backa ner till 1.500v och 5400MHz för 32M rundan. Vid 5600MHz och 1.575v kunde vi köra halva 32M-testet innan vi var tvungna för att avbryta för att spara kylanläggningen. Uppskattningsvis avger processorn upp emot 200W i dessa hastigheter.

Vi tar och sammanfattar våra erfarenheter av denna processor i slutledningen.

I vår förra extrem-överklockningsartikel konstaterade vi att mer kyla leder till ökad prestanda. Detta visar sig vara ännu mer sant när det gäller Intels P4-processorer, som skalar betydligt bättre med kyla jämfört med spänning om man jämför med AMDs FX-processorer. Något vi också diskuterade i förra artikeln var så kallade cold-bugs, vilket innebär att processorn inte klarar låga temperaturer. Än så länge har Intels processorer varit befriade från detta och som graferna antyder så finns det troligen mer att hämta med till exempel flytande kväve.

En sak som vi reflekterade över i början av artikeln, närmare bestämt i avsnittet om standardkylaren, var att det gäller att inte vara allt för tidig med att öka spänningen till processorn. Som vi såg överklockade processorn lika högt med 0.05v under standardspänningen och med den fördelen att processorn inte blev lika varm, vilket kan vara tänkvärt till den som överklockar på luftkylning.

Överklockningsgraden hos en processor beror på många olika faktorer där några av de viktigaste är modell och tillverkningsvecka. Modellen är viktig i det avseendet att de högsta modellerna oftast är de processorer som har gått bäst i testfasen i fabriken. Denna processor är från vecka 44 år 2004, alltså relativt gammal, men överklockar ändå bra. Vi har tidigare erfarenheter av en P4 630 (3GHz) med stort sett samma tillverkningsdatum men som med vattenkylning inte tog sig över 4GHz. Efter ett tag mognar och optimeras tillverkningsprocessen i fabrikerna vilket leder till att även de lägre modellerna klockar bättre och bättre. Just detta är en tendens vi börjar se hos processorer tillverkade från och med början av år 2005.

Vi hoppas att vi har gett en god inblick i hur det ser ut på andra planhalvan på processormarknaden och vad man kan förvänta sig i överklockningsväg av dessa frekvensbestar. Slutligen vill vi också tacka Intel som har skickat detta testexemplar av processor!