一起探究Haswell平台的超频策略有何新意，供电有什么新要求

      研究了一下最新的Haswell平台的超频方面的评测，毕竟我们DIYER玩的就是这个嘛，找到了一篇很详尽的干货向的评测，与大家分享一下。

出于尊重原作者考虑，注明一下转载的链接出处。http://www.pc426.com/article-253-2.html

 

　　开篇戳个软肋——同频不同电压、同电压不同频的温度特性　　
测试平台：

平台设置：

测试方法介绍：
温度监测软件：AIDA64
满载工具：LINX
相关阅读：扫盲系列文章系列——CPU稳定性测试工具的选用以及对比

• 已知这颗4770K在测试的环境下，使用LINX满载3分钟左右就可以跑到最高的温度，所以满载时间为3分钟（同时控制满载时间的另一个原因是，为了尽量降低室温在不同时段下变化产生的误差。）。
• 截取温度最高核心的读数。
• 由于主要探究的是温度上升趋势，而不是温度本身，所以建议大家以关注温度趋势为主。
• Hotwell的散热器选配原则——因为散热主要的瓶颈在CPU核心，以及CPU核心——顶盖的导热部分，实际对比证明高端风冷散热器对Hotwell的温度影响比较有限。
• 但是实际选配时建议铜底+大面积+风量可观的散热器产品，请不要纠结高温的问题，因为Hotwell不开盖，无论什么风冷散热器都没什么好效果。
• 在文章最后我会附上所有的测试截图下载。
  
  

首先是1.18V电压下不同频率对满载温度的影响，频率由3.5GHz开始，每一次提升幅度为100Mhz。
测试结果（曲线：）

▲可以看到对于Hotwell来说，相同电压下频率提升对温度的影响比较小，并且提升趋势可以理解为线性关系。
数据汇总：

然后是4.3GHz频率下电压对满载温度的影响，电压由1.1V开始，每一次提升幅度为0.01V：

▲之所以使用4.3GHz这个频率测试，是因为它是多数4770K可以考虑在风冷散热环境下长期使用的频率。
这个频率下做电压对温度的影响测试，有助于确定在4.3GHz长期稳跑这个需求下，电压（体质）有优势的CPU是不是会体现出宝贵的价值。
可以看到，电压对温度的影响也可以几乎用线性提升的角度理解。
数据汇总：

最后是4.5GHz频率下电压对满载温度的影响，电压由1.18V开始，每一次提升幅度为0.01V：

▲使用4.5GHz频率的原因是，还存在相当一部分玩家喜欢压榨更多的效能，并且可以承担不稳定的风险。

• 综合目前的测试结论可以了解到。4.5GHz是4770K在风冷下比较危险的频率，这个频率下长期机箱内满载CPU可能会轻松破百触发降频甚至直接关机。
• 需要注意的是，大多数4770K在超过4.3GHz的频率后，就会需要更大幅度的加压才可以稳定到更高的频率下，所以4.5GHz综合考虑并不是太“划算”。
• 可以看到这个频率下与不同电压进行搭配，曲线体现出了加速提升的趋势。
  所以打算4.5GHz、风冷散热环境下长期使用的玩家，可能需要找一颗体质足够好的产品，不然这个频率下没办法考虑长期使用。
• 之所以没有再做1.249V以上电压设置的测试，是因为超过这个电压后，满载时已经触发了过热降频，无法得到准确的数据。
  
  

 

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　　华丽的供电是摆设？——同频不同电压、同电压不同频的功耗特性　　
测试平台同上。
测试方法介绍：
满载工具：LINX
功耗测试方法：

▲我会使用直流钳表与电压表测试CPU 12V辅助供电的电压与电流，这样我们得到的就是CPU和CPU供电部分在满载时的12V输入电压与电流，因为只是对功耗特性进行大致的探究，所以直接将CPU与主板供电部分假想为纯电阻元件，使用功率=电压*电流这个公式直接导出大致的结果。

• 当然，这种测试方法也是一种无奈，因为没办法拥有传说中的内部测试工具（据说可以直接读取CPU内部各个模块的电压电流和功耗数据），只能进行粗略估计。
• 注意：由于温度测试与功耗测试是同时进行的，所以每一组测试都会占用比较多的时间。
• 并且每组测试完成后都会花费一段时间检查数据、验证，所以同样必须要考虑到气温对测试结果的影响。
• 气温对测试结果的影响，换句话说就是主板供电模块的温度对供电模块转换效率有影响，进而影响到测得的功耗。
• 所以每组测试之间是没有任何关联的，请大家务必注意不要跨组比较数据。
• 测试时BIOS中的供电模块模式设置为极限效能，也就是供电模块始终全开状态。
  
  

1.18V电压下不同频率对满载功耗的影响，频率由3.5GHz开始，每一次提升幅度为100Mhz：

▲理论上来说温度测试与功耗测试的结果应该是差不多的，因为电能最后几乎都用来发热。

• 之所以功耗测试的曲线后期变得缓和，而温度是线性上升的，原因应该是供电模块转换效率的问题，因为CPU的功耗提升后，多相供电的效率会提高。
• 出现这种结果在预料之中，不过仍然选择在BIOS中关闭动态相数控制功能的原因，是因为不同PWM之间的策略有差异，所以反而会对我们的判断产生干扰。
• 至少现在我们可以基本判断，频率与功耗之间还是近似于线性提升的。
  
  

然后是4.3GHz频率下电压对满载功耗的影响，电压由1.1V开始，每一次提升幅度为0.01V：

▲第八组数据应该是出现了一些误差，不过对整体的判断是没有影响的。
在4.3GHz频率下，电压对功耗的影响整体上呈线性的关系提升，这与上面温度测试得出的结论差不多。

最后是4.5GHz频率下电压对满载功耗的影响，电压由1.18V开始，每一次提升幅度为0.01V：

▲与温度测试相同，我们得到了一个斜率越来越大的趋势。
注意纵坐标主要是为了放大区别，所以起点并不是0，不要产生功耗变化比温度变化明显的错觉。

 

• 结合以上所有测试我们可以发现，Hotwell虽然很热很热，但是功耗控制相当优秀，风冷下最坏的情况也只是算上主板供电110W左右的功耗（再高估计风冷散热器都难以压制）。
• 因为Haswell改变了供电模块的规范，主板供电实际上是为CPU的VRIN提供电流的，之后内部的供电模块再为其他模块提供对应的电压，也就是主板供电是Haswell供电的第一层，真正的供电模块在CPU内部。
  
  

这样做的“好处”，一方面通过更加精确的供电模块，降低了CPU的功耗，另一方面就是降低了转供电模块的压力：

• 以往主板供电的CPU核心供电模块，是直接为CPU核心供电的，比如上面1.18V电压跑4.5GHz，那么老平台的供电模块就要有一个1.18V的电压；而现在，对于主板来说只有一个电压输出，那就是VRIN的1.8V，剩下的工作全部交给CPU内部的供电模块。
• 还是用简单的功耗=电压x电流这个公式，大家就可以得出1.18V电压下，100W的CPU核心功耗，对主板供电模块的电流要求是85A左右；而现在1.8V的电压，100W的CPU功耗对主板供电模块在电流方面的要求就是56A左右。
• 这是什么概念？根据实践经验来说（经验来源于LGA775—LGA1155等老平台的实际测试），任何一个四相、每相MOSFET 一上桥、两下桥的主板，都可以顶住风冷下4.5GHz的4770K。
  
  

功耗还没怎么样温度就压不住了，Hotwell最让玩家们失望的特性。
主板厂商们：你们是要谢谢Intel呢还是谢谢Intel呢还是谢谢Intel呢？
还是少做多余的事情吧。。。

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　　效能探究——默认频率超频到4.3GHz后各项应用的提升幅度汇总　　

• 从上面的测试，以及目前的反馈来看，4.3GHz的确是4770K可以考虑长期超频使用的频率。
• 在探究外频、NB频率、内存频率对4770K效能影响之前，我们会首先照顾一下伸手党，提供一组直接将4770K超频到100*43频率下的对比，明确一下最“基本”的效能提升幅度。
• 同样还有部分B85、H87主板支持倍频调节，但是不能调整阶梯外频、内存分频的因素，这部分就算作受众面比较广的效能参考了。
• 考虑到篇幅问题，这里只放“干货”——所有成绩的汇总、提升比表格，各项测试项目的说明、截图会放在文章的总结部分之后，感兴趣的各位可以查看。
  
  

测试平台：

测试时只会改变两个参数——

• 4770K的倍频——默认频率与43x，之所以没有逐级提升倍频进行细致测试，是因为Haswell的效能并无亮点可言，频率与效能提升的关系仍然可以使用SNB、IVB架构的结论来推断，所以排除了所有不必要的东西，只提供大家关心的——4.3GHz长期用可以得到多少效能提升这个信息。
• 至于4.5GHz，很多平台，包括我的平台测试时都会出现过热降频情况，这样测试结果已经没办法做到准确，所以无力提供。
• NB频率——也就是内存控制器频率，考虑到瓶颈因素，保守性地将NB倍频调整为40X，也就是4000Mhz，这样调整的理由会在后文中提供出来。
• 没有调节内存频率的原因是，DDR3 1600不会对平台产生瓶颈，所以直接默频，也刚好可以满足使用B85、H87主板超频这类用户的需求，内存频率与整体效能的关系在后文中也会提供图表说明。
  
  

超频状态下的平台信息截图：

另外如果大家想看4770K超频后对实际游戏的提升，之前已经发出了这个测试：
Haswell有多悲剧？4770K超频效能提升探究——游戏篇
同时需要注意，所有截图以及测试项目介绍会在后文中提供。

数据汇总：
注意，标注（↓）的，是指结果越小越好。

▲不建议最后算平均值，因为不同用户的需求是不一样的，只需要关注自己关心的项目就可以。

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　　效能探究——内存频率对跑分/超频比赛类应用的结果影响（1）　　

• Haswell的内存控制器是有一些调整的，所以经验上最好要重新测试一下内存频率对各种跑分项目结果的影响。
• 抱歉426手里没有体质好的内存，所以频率的设定上有一些欠缺，会分别测试DDR3 1600、1800、1866、2000四个频率。
• CPU同样超频到4.3GHz，NB频率4GHz。
• 涉及的项目分别是传统跑分项目3DMARK、super pi，以及部分比赛中可能会涉及的Wprime和Fritz以及CINEBENCH R11.5。
• 与功耗一样，测试结果数据汇总制作一个图表用来分析。
  
  

各个频率下的平台参数（参数设置就在这里看吧，抱歉没有体质好的内存）：
DDR3 1600：

DDR3 1800：

DDR3 1866：

DDR3 2000：

AIDA 64内存带宽测试结果：
DDR3 1600：

DDR3 1800：

DDR3 1866：

DDR3 2000：

从这里可以看到随着频率的提升，内存带宽有明显的增加。
下面第二部分是测试结果对比：

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　　效能探究——内存频率对跑分/超频比赛类应用的结果影响（2）　　
Super Pi（结果越小越好）：

▲内存带宽对pi的结果影响非常微小（为了方便查看，纵坐标范围设置在了8-9秒之间），当然风冷下超频的话，因为频率提升会因为温度问题遇到瓶颈，所以当温度方面撞墙后，可以考虑用高频内存跑出更好的结果。
3DMARK：
三个场景分别提供图表：

 

 

▲同样注意纵坐标为了方便查看，范围设定到很小，同样的结论，内存带宽对结果的影响很微小，甚至部分项目可以说是在误差范围内。
而且需要注意这还是在使用核显进行测试的前提下，毕竟核显是直接把内存当做显存的。
同理，在CPU频率挖掘到极限后，才有意义尝试高频内存。
数据汇总：

Wprime（结果越小越好）：

▲内存频率对Wprime的影响属于误差范围。
Fritz：

▲国际象棋测试中可以看到明显的提升迹象，所以在跑这个项目时最后的优化过程也可以考虑实用高频内存。
CINEBENCH R11.5：

▲误差范围的数据，可以无视。

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　　效能探究——NB频率对跑分/超频比赛类应用的结果影响　　

• 这个频率的别名可以理解为片上北桥频率，或者内存控制器频率。
• 一般在CPU功能相关的页面可以调整。
• 系统下查看的话，大家可以打开CPU-z，切换到内存选项卡，常规表格范围内，有一个【注：频率】，这个频率就是NB频率。
• 对比发现调节这个频率会对效能产生一些影响，并且需要注意，所以单独做了章节。
• 测试项目同上，内存频率DDR3 1600，这一次只调节NB频率，会分为三档 ： 3600MHz、4000MHz、4300MHz。
  
  

Super Pi（结果越小越好）：

▲可以看到，内存控制器频率在跑pi方面对结果的影响大于内存频率的变化。
3DMARK：
三个场景分别提供图表：

成绩汇总：

▲在3D MARK上看到了奇怪的现象，NB频率提高后部分项目的成绩不升反降，只能用出现稳定性隐患来解释。
这也是上面测试中使用4000MHz NB频率进行测试的其中一个原因。
Wprime（结果越小越好）：

▲同样Wprime的成绩在内存控制器频率达到4.3GHz的时候也变差了。
Fritz：

▲同样，4.3GHz下成绩出现了下降。
CINEBENCH R11.5：

▲同样，高频下出现了下降。

• 看来NB频率的调节是需要小心的，在测试时曾经尝试过不同的电压搭配，结果测试成绩还是出现了下降趋势，所以这里中算给了我们一个可玩的项目，那就是寻找内存控制器频率的最佳设置。
• 另外内存控制器频率会和外频联动，它们之间的相互调节对最终成绩的影响也是一个细致的工作，各位如果感觉有兴趣的话可以尝试挑战。
  
  

 

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　　效能探究——阶梯外频对跑分/超频比赛类应用的结果影响　　

• Haswell的其中一个看点是阶梯外频。
• 我们都知道，SNB和IVB，因为BLCK和pci-e频率绑定，所以提升幅度有限，外频最多超到103MHz（默认100MHz）就已经到极限了。
• Intel好心地在Haswell中加入了阶梯外频，实际上直接理解起来就是给外频加了一个倍频，这样外频就可以设置在更高的频率下。
• 比如默认的倍频是1x，BCLK频率是100MHz，那么最后的外频就是100MHz；如果将倍频设置为1.25x，BCLK频率是100MHz，那么外频就是125MHz、BCLK频率101MHz，外频就是126.25MHz。
• 同时，与老平台相同，最终的外频会影响到内存频率以及内存控制器频率，所以大家在调节外频的时候要注意内存分频与NB倍频，否则很可能因为内存或者内存控制器无法通过自检而误认为某个外频设置是不能开机的。
• 就是因为上面的影响，所以外频的介绍放在了内存频率、NB频率之后，换句话说，需要对前两者的机制有一定的了解才能开始调节外频。
  
  

下面的测试会尽量同样使用控制变量法探究外频对效能的影响，文字描述会比较麻烦，直接上截图：

▲这张图已经第三次出现了，我们都知道，这是设置在100x43，跑在4.3GHz的4770K，NB频率4000MHz，内存频率设置在1600MHz。
我们将外频的倍频提升到1.25x，BCLK提升到101.2MHz，得到126.5MHz的BLCK，然后降低CPU的倍频到34x，这样主频依然是4.3GHz不变：

▲同时，因为外频的变化导致内存频率与NB频率都会跟着提升，由于内存体质上的限制，我们必须要调整内存分频，让内存运行在可以通过自检的频率上。

• 通过上面的测试我们也知道，过高的NB频率对最终效能有无法预见的影响，所以也不能任由NB频率提升，所以它的倍频也必须降低。
• 这里的测试会尽量将内存频率接近DDR3 1600、NB频率接近4000MHz来运行，但是完全相同是不太可能的。
• 好在我们都知道这一点点的内存频率变化并不会对效能产生多少影响。
• 于是提升外频到126.50MHz后，我们通过设置得到了以下频率：CPU主频4.3GHz，NB频率3.92GHz，内存频率DDR3 1686MHz。
• 好吧。。。多了一个外频调节终于让Haswell有了一点好玩的感觉。。
  
  

测试成绩汇总：

▲可以发现外频的变化对不同项目的影响幅度是不一样的。
不过整体上可以为效能带来提升。
结论：外频在允许的情况下最好尝试一个更高的频率，对效能有帮助，但是因为要影响到NB以及内存频率，取舍起来会有可玩性。

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　　风冷下极限超频的技巧分享　　
先上成绩：
很遗憾的是，无论如何这颗4770K无法在风冷下四核心全部开启5GHz硬启跑pi。
不过通过上面的经验积累对平台做了一些优化，最终成绩不错，100万位跑出了7.346秒：

再来围观一下逆天的内存带宽：

简单来分享一下我的超频调♂教顺序：

• 频率和电压一起用中间值法先摸索出CPU可以跑的极限频率，比如上面的情况可以摸索出某电压下，100x49=4.9GHz的频率是可以跑pi的。
• 其实这个过程应该说是温度、电压与频率间的博弈，到了某个频率下电压需要提高到更高的级别，CPU才可以稳定，但是高压带来了高温，所以风冷下超频Haswell的最大遗憾就是CPU核心频率还有潜力可挖，但是被温度这一堵墙挡住，所以必须要找出一个频率下可以最低限度稳定跑完项目的电压临界值，或者说思路变为——更低的电压，更高的频率，真够纠结。。。
• 之后开始确定最佳的NB频率，因为上面的测试我们发现NB频率对效能的影响大于内存频率，所以内存先放一边。
• 然后摸索内存的最高频率。
• 最后开始外频与以上各种设置的综合调节，最后的目标就是外频尽量高、NB频率尽量在合理的范围内、内存频率尽量高，另外因为内存分频的变化，可能上面测试出1:6分频内存能跑2000MHz，但是1：5分频下可能内存最高只能跑1900，所以尝试要灵活，并且注意在BIOS中存档，出现意外直接读取确定能亮机的频率继续调节，进而节省大量时间。
• 最终，再次回到CPU主频的调节上，摸索出无限接近极限的频率，这里依靠的是BCLK0.1MHz为步进的微调，好好利用主板上的板载BCLK调整开关，或者主板的附带软件，可以大幅提升效率。
• 这也是明明知道供电不需要那么多，这次测试还是选择使用技嘉Z87X OC FORCE这种旗舰主板的原因，针对超频折腾的设计要比其他主板完善得多。
  
  

关于中间值法：

• 假设1.2V电压下，玩家想要知道这颗CPU能跑到多高的频率，那么就可以先蒙一个4.5GHz，如果这个频率达到了运行测试软件的稳定性要求，就再大胆蒙一个更高的频率，比如5.3GHz，如果失败，那么这个时候用中间值法，将频率设定为4.5GHz-5.3GHz的中间值4.9GHz，根据上面的测试，4.9GHz是可以运行测试软件的，那么就开始尝试5.3GHz与4.9GHz之间的中间值，不断重复。
• 这个方法可以被应用在所有的频率调节、电压调节应用中，优点是可以省去所有多余的尝试过程从而节省时间。