Ретроклокинг: разгоняем Intel Xeon на Socket 604 или «Двойной Prescott»06.11.2018 09:35

Оглавление

Вступление

Лаборатория продолжает цикл статей о ретроклокинге. После серии материалов об AMD Athlon 64 FX я перешел к процессорам Intel Pentium 4 в исполнении Socket 478 на ядрах Northwood, Prescott и Gallatin, которые были рассмотрены в предыдущей статье.

Впрочем, представители микроархитектуры NetBurst это весьма интересные решения, и мне хотелось продолжить начатую тему чем-то особенным. А если взять два Prescott для системы по образу и подобию платформ «Quad FX» (AMD) или «Skulltrail» (Intel)?

С одной стороны, специальных материнских плат Socket 478 для пары Pentium 4 не существовало, а серверные модели на Socket 603/604 в большинстве своем скучны и унылы и не предоставляют никакой возможности разгона. С другой — всегда бывают исключения, и новая статья как раз об одном из них.

Немного истории

Из всех процессорных ядер Pentium 4 большую часть в истории CPU занимает ядро Prescott и его разновидности. Сначала ЦП на этом новом и прогрессивном по тем временам ядре, производившиеся по 90 нм техпроцессу, чуть не дали новый индекс всей линейке Pentium за номером «пять», а позже они благополучно мигрировали с Socket 478 на LGA 775 и плавно растеклись по серверным представителям линейки Intel Xeon.

Если первые Prescott, рассчитанные на Socket 478, имели в своем распоряжении кэш-память второго уровня объемом 1 мегабайт, то лишившись ножек и переехав на LGA 775 модифицированное ядро поправилось еще на один дополнительный мегабайт кэша второго уровня, в результате чего появилось ядро «Prescott 2M».

Но процесс появления обновленного ядра был не таким уж и быстрым, сначала всем обладателям пришлось помучиться с крайне неудачной реализацией степпинга C0, затем в спешке вышел степпинг D0 с лучшими тепловыми характеристиками, который являлся скорее работой над ошибками горячего ядра Prescott.

Начиная со степпинга E0, ситуация нормализовалась, ядро «повзрослело», обзавелось новыми технологиями энергосбережения (Enhanced Halt Mode C1E и Thermal Monitoring 2), а также обрело новую функциональную особенность — поддержку технологии Execute Disable Bit. По сути, таким оно и должно было быть изначально, но не вышло. Зато горячий нрав процессоров подтолкнул производителей к изобретению новых воздушных суперкулеров и водяных систем охлаждения.

А под самый закат платформы Socket 478 свет увидел следующий степпинг — G1, но век его был слишком короток. Всего было выпущено четыре модели процессоров Pentium 4 на степпинге G1 с частотами: 2.8 ГГц (SL8JX), 3.0 ГГц (SL8JZ), 3.2 ГГц (SL8K2) и 3.4 ГГц (SL8K4). Изначально степпинг G1 предназначался для ЦП в исполнении LGA 775, который дал наименование новой серии Pentium 4 в новом конструктивном исполнении (серия 5xx), и лишь по остаточному принципу был внедрен в малочисленные ряды CPU в старом исполнении Socket 478.

Со степпинга N0, послужившим началом новой серии процессоров Pentium 4 (6xx) для LGA 775, ядро «Prescott» обзавелось кэшем второго уровня объемом 2 Мбайт. А за энергосбережение отвечала технология Enhanced Intel SpeedStep (EIST), которая понижала напряжение не только в момент простоя, но и уменьшала множитель CPU (точно так же, как Cool’n'Quiet у процессоров AMD).

И важным моментом являлось наличие технологии Enhanced Memory 64 Technology (EM64T), которая позволяла исполнять 64-х битные приложения в Windows XP Professional x64. Стоит отметить, что поддержка EM64T появилась еще ранее, даже у пары представителей Е-степпинга на Socket 478 (Spec: SL7QB и SL7Q8), но это исключение из общих правил, если не отдельная тема для разговора, а для степпинга N0 наличие EMT64 являлось данностью.

Итак, мы плавно подошли к степпингу N0 «Prescott», а если быть точнее, то «Prescott-2M», который был характерен не только для представителей LGA 775, но и для серверных моделей Intel Xeon DP с ядром Irwindale на Socket 604. Частотный диапазон таких «Зионов» лежал в пределах от 2.8 до 3.8 ГГц. На 3.8 ГГц трудился также самый топовый по частоте Pentium 4 с индексом 670 для платформы LGA 775.

И благодаря одному моему товарищу (Сергею К.) я безвозмездно получил в свое распоряжение материнскую плату с разъемом Socket 604, способную работать сразу с двумя Irwindale или Prescott-2M, но об этом немного ниже.

После тестирования великой троицы на Socket 478, включая Pentium 4 3.2 ГГц на ядре Prescott, мне стало интересно сравнить оба образца Prescott в разных условиях, благо под рукой оказался Intel Xeon на ядре Nocona, который в точности повторяет характеристики самого первого Prescott с одним мегабайтом кэш-памяти второго уровня.

Отличия будут заключаться в чипсетах и типе оперативной памяти. Если на Socket 478 использовалась обыкновенная DDR первого поколения, то процессоры Xeon в исполнении Socket 604 работали уже с регистровой DDR2 памятью.

Материнская плата

Как известно, абсолютное большинство серверных материнских плат и моделей для рабочих станций не представляют абсолютно никакого интереса для оверклокеров. Вид их уныл, часто это просто зеленый текстолит и слоты, слоты и еще раз слоты оперативной памяти.

Наглядным примером может быть продемонстрированная выше модель Intel SE7520BD2 Server Board с двумя Socket 604 для пары «Зионов».

Либо такой вариант, представленный Dell PowerEdge 1600SC Server Motherboard.

Понятное дело, что чудес разгона от таких решений ждать не стоит, как, впрочем, и от других брендов (Hewlett Packard, IBM, SuperMicro и прочих). Основная задача таких материнских плат — обеспечивать стабильность работы »24/7» не один год подряд, поэтому никаких настроек в BIOS, будь то поднятие напряжений или изменение частоты системной шины, на 99% быть не может. Но из любого правила есть исключения.

Полагаю, у всех на слуху самый яркий и самый выдающийся пример, он же и самый последний — EVGA Classified SR-2 (SR — Super Record). Модель с двумя разъемами LGA 1366, обладавшая обширными настройками для разгона исключительно серверных процессоров Intel Xeon серий E5500 и X5600, включая шестиядерные CPU.

Один мой товарищ и коллега по оверклокерскому ремеслу zEsEn до сих пор эксплуатирует данную плату с парой Xeon X5675, разогнанных до 4.5 ГГц, и комплектом оперативной памяти объемом 48 Гбайт. Производительность данной связки в популярном Cinebench R15 находится сейчас на одном уровне с AMD Ryzen 7 2700X, работающим на 4.9 ГГц. Понятное дело, что охлаждается Ryzen не воздухом и не водой, поэтому производительности такой платформы ему хватит еще на какое-то время.

EVGA Classified SR-2 это, конечно, самый идеальный пример того, как должно быть, но ко мне попала другая материнская плата — ASUS NCT-D.

Если посмотреть на снимок, то она, можно сказать, симпатична, если так можно выразиться по отношению к системной плате. Алюминиевые радиаторы на цепях питания, такой же радиатор на северном мосту вместе с желтым цветом текстолита оставляют приятные эмоции при первом знакомстве. Компоновка элементов на ASUS NCT-D очень плотная, свободного места практически нет.

Плата несет на борту два разъема Socket 604 с поддержкой процессоров Intel Xeon c частотой системной шины 800 МГц и частотами ядер от 2.8 ГГц до 3.8 ГГц. Поддерживаются все представители на ядрах Prescott с кэш-памятью второго уровня 1 и 2 Мбайт, адаптированные под линейку Intel Xeon DP.

В основе материнской платы лежит набор системной логики Intel E7525 + 6300ESB, в распоряжении пользователя четыре слота для регистровой оперативной памяти стандарта DDR2 c частотой 200 МГц (PC2–3200) суммарным объемом 8 Гбайт. Из слотов расширения доступны один PCI-Express X16 Gen1, один PCI-Express X8 Gen1 (физически x4 link), два 64-бит /66 МГц PCI-X, один 32-бит/33 МГц PCI и расположенный в самом низу платы специальный разъем для подключения карты Wi-Fi. Дисковая подсистема включает по два порта ATA100 и SATA II-300 (Intel 6300ESB).

Слотов расширения хоть и немного, но достаточный минимум. Единственное, что у такого типа материнских плат не так, как у десктопных, так это система крепления кулеров для процессоров.

И поскольку материнская плата попала ко мне без систем охлаждения, пришлось озадачиться, что же поставить для охлаждения ЦП? Расположение отверстий и сам механизм крепления не позволяет установить на плату большинство обычных кулеров, но, как всегда, найдется и исключение из правил. Мой Thermaltake Big Typhoon благополучно установился на Socket 604.

В очередной раз сталкиваясь с материнскими платами производства ASUS в очередной раз убеждаюсь, что инженерная мысль и подходы разработчиков ASUS явно шире остальных производителей, либо среди них есть любители оверклокинга .

B BIOS материнской платы доступна возможность изменения значений системной шины процессоров в очень обширном диапазоне с шагом 1 МГц. Есть и возможность выбора пресета разгона на 10, 20 и 30%. И эти значения реально работают. А вот чего нет, так это возможности изменения напряжений и выбора настроек памяти, включая выбор таймингов. Но если есть возможность изменения FSB, значит, оверклокинг уже возможен!

Процессоры

С учетом того, что материнская плата позволяет устанавливать два поколения процессоров с ядром Prescott и в прошлый раз в тесте Socket 478 участвовал Pentium 4 c частотою 3.2 ГГц (Prescott) с одним мегабайтом кэш-памяти второго уровня, я подыскал ему компаньона на Socket 604.

Это Intel Xeon DP на ядре Nocona с аналогичными характеристиками, включая степпинг E0. Spec код процессора: SL7TD.

Если взглянуть на оба процессора сверху, можно увидеть, что размер Xeon больше, и кажется, что теплораспределительная крышка у него визуально больше. Но если положить крышку к крышке, то становится очевидным, что размеры их одинаковы.

Снизу плотность элементов у Prescott в исполнении Socket 478 больше, шаг и размеры ножек у обоих процессоров одинаковы, но зато у Xeon еще хватает места на пустом текстолите.

Поскольку материнская плата ASUS NCT-D изначально рассчитана на пару процессоров, было решено установить туда сразу два топовых Xeon с частотою 3.8 ГГц, построенных на ядре Irwindale или аналог «Prescott-2М» c кэш-памятью второго уровня объемом 2 Мбайт.

Таких монстров в Socket 478 уже не ставили, это по сути аналог Pentium 4 670 в исполнении LGA 775.

Если посмотреть на оба процессора Irwindale и Nocona, видно, что отличия присутствуют как на верхней части, так и на нижней.

Мне, конечно, хотелось, чтобы ASUS NCT-D поддерживала процессоры на ядре «Gallatin», но в списке совместимых с данной платой ЦП эти модели CPU отсутствуют. Впрочем, проверить пару SL7AE я бы не отказался, но найти их мне не удалось.

Кроме Зионов на ядре Gallatin для Socket 604 была еще одна очень интересная модель Gallatin c 4 Мбайт кэшем третьего уровня для Socket 603. Spec код такого процессора — SL79V. Но для него нужна соответствующая материнская плата под Socket 603 и желательно производства ASUS.

Иногда при обозначении процессоров Intel Xeon принято писать через дефис 603/604, но на самом деле это два совершенно разных сокета, хоть у старшего на один пин больше (и это не означает, что CPU совместимы). Достаточно взглянуть на фото, и размер проблемы будет виден в прямом смысле этого слова.

Тестовый стенд

Основные компоненты системы

Процессоры:

• Intel Xeon DP, 3.2 ГГц «Nocona», E0;
• Intel Xeon DP, 3.8 ГГц «Irwindale», N0.

Материнская плата:

• ASUS NCT-D, Socket 604, чипсет Intel E7525.

Оперативная память:

• Kingston Registered DDR2, 400 МГц (PC2–3200) CL=3.

Видеокарта:

• BFG GeForce 6800 Ultra Overclocked, PCI-E, 512 Мбайт (ForceWare 81.85).

Программное обеспечение

Тестирование проводилось в Windows XP SP3 и Windows 7×64 с помощью следующего ПО:

• Super Pi mod. 1.5XS (задача 1M);
• PiFast v. 4.1;
• wPrime v. 1.43;
• HWBOT Prime v. 0.8.3;
• AIDA64 5.50.3600;
• WinRAR x86 v. 5.40;
• Cinebench 2003;
• Cinebench 11.5;
• Cinebench R15;
• PCMark 2004 v. 1.30;
• PCMark 2005 v. 1.20;
• 3DMark 2001 SE Pro b330;
• 3DMark 2003 v. 3.6.1;
• 3DMark 2005 v. 1.3.1;
• Doom III;
• Far Cry.

Разгоняем Xeon

В качестве основной системы воздушного охлаждения использовался классический кулер Thermaltake Big Typhoon, а сам разгон производился с помощью BIOS Setup. Все попытки программным методом изменить частоту системной шины не увенчались успехом, но и по старинке подбирать частоты в BIOS было интересно.

Перед тем, как огласить результаты разгона, упомяну одну трудность, с которой довелось столкнуться. Дело касается работы оперативной памяти. Суммарно на руках у меня было четыре вида регистровой DDR2 памяти. Пара наборов с частотою 400 МГц (PC2–3200R) объемом 1 и 2 Гбайт на планку и пара наборов с частотою 800 МГц (PC2–6400R) объемом 2 и 4 Гбайт. И последние два набора напрочь отказались работать с данной платой, хотя именно на них я и рассчитывал.

Дело, скорее всего, кроется в системе выставления таймингов материнской платой, а поскольку в BIOS настроек для оперативной памяти нет совсем, то они берутся из SPD. Очевидно, планки с частотой 800 МГц не могут корректно прописаться в BIOS платы из-за своих настроек SPD, хотя тайминги для частоты 400 МГц в них зашиты, либо есть какая-то другая причина, о которой я не догадываюсь. Думаю, мы еще вернемся к этому вопросу.

Настало время разгона. Начну с результатов Intel Xeon DP, 3.2 ГГц на ядре «Nocona» степпинга E0. С хорошим воздушным охлаждением его удалось разогнать до частоты 3520 МГц. CPU-Z валидация процессора. Эта была его максимально возможная и стабильно рабочая частота.

Для достижения такого результата пришлось поднять частоту FSB до 220 МГц.

Одиночный Intel Xeon DP, 3.8 ГГц «Irwindale» степпинга N0 (существует более свежий степпинг R0), а также пару Xeon удалось разогнать практически до 4200 МГц, хотя итоговое значение составило 4198.34 МГц. CPU-Z валидация.

Процессоры могли проходить на данной частоте легкие тесты, а вот тяжелые, использующие сразу два CPU с четырьмя потоками, успешно проходили лишь на 4046 МГц, при значении FSB 213 МГц. При этом одиночный ЦП стабильно работал на частоте 4100 МГц. Потолок в 4198 МГц соответствует FSB 220 МГц, и если провести параллель с Nocona, то очень может быть, что сдерживающим фактором для дальнейшего разгона является 400 МГц память (это можно было бы проверить, будь у меня комплект с частотою 533 МГц).

Но в любом случае даже пара «Prescott-2М» на частоте более 4 ГГц это уже сила. Осталось выяснить, как она будет соотноситься с другими представителями класса процессоров.

Результаты тестирования

При тестировании данной платформы использовался один и тот же дистрибутив Windows XP SP3 c одним и тем же списком работающих служб и настроек, как в случае с Socket478 и во всех остальных. Немного увеличенные частоты видеокарты BFG GeForce 6800 Ultra Overclocked программно понижались до значений Gainward GeForce 6800 Ultra AGP 256 Мбайт, в остальном же все было идентично, включая SSD Kingston V300 объемом 60 Гбайт.

Super Pi mod. 1.5XS

В самом первом тесте производительности на одно ядро Intel Xeon «Nocona» 3.2 ГГц проиграл своему тезке с аналогичной частотою на Socket 478. Виною всему медленная подсистема памяти с большими задержками. Разгон позволил «Зиону» приблизиться к штатным показателям Pentium 4 Extreme Edition (Gallatin).

А вот 3800 МГц Xeon на ядре Irwindale, несмотря на медленную в номинале DDR2, показал уровень Pentium 4 на ядре Northwood с аналогичной частотой, полученной в результате разгона. Это однозначно очень хороший показатель производительности. Разгон до 4100 мегагерц оказывается все же недостаточным, чтобы выйти на уровень разогнанного до предела Pentium 4 Extreme Edition (Gallatin), но не стоит забывать, что Irwindale довольствовался лишь воздушным охлаждением против экстремального у Pentium 4 XE.

Общая производительность Irwindale соответствует производительности AMD Athlon 64 FX-53, разогнанного при помощи воздушного охлаждения.

PiFast v. 4.1

Ситуация сильно не меняется, но у участников тестирования наблюдается чуть больший разброс.

AIDA64 5.50.3600

Как уже упоминалось выше, подсистема работы памяти не является коньком Irwindale и Nocona. И такая тенденция вообще-то характерна для всех двухпроцессорных систем, протестированных мною ранее. Такая вот расплата за возможность поставить пару и более CPU.

Приведу скриншот Cache and Memory benchmark из тестового пакета AIDA64 разогнанных Irwindale и Nocona:

WinRAR x86 v. 5.40

Несмотря на высокие задержки оперативной памяти, на помощь может прийти более емкий кэш, вот он-то и выводит архивирование данных на вполне приемлемый результат.

PCMark 2004 v. 1.30

PCMark 2005 v. 1.20

В обеих версиях PCMark серверный вариант «Prescott-2М» уже не кажется игрушкой, процессор демонстрирует отличную производительность и обходит Pentium 4 XE. Но, к сожалению, дотянуться до половинки Quad FX с двумя честными ядрами он не смог, хотя это и не его прямой соперник.

3DMark 2001 SE Pro b330

3DMark 2003 v. 3.6.1

3DMark 2005 v. 1.3.1

В игровых бенчмарках система на базе Irwindale выглядит вполне конкурентоспособной, а вот выяснить, подойдет ли она для реальных, пусть и ретро-игр, можно будет в следующих двух тестах.

Doom III

В Doom III картина резко меняется по сравнению с результатами, полученными в синтетических тестах 3DMark. Разогнанный до 4100 МГц «Prescott-2М» соответствует работающему на 3900 МГц «Prescott-1М». Лишние 200 МГц на дороге не валяются.

Far Cry

В Far Cry ситуация совсем немного улучшается, но буквально на пару FPS. Моделям Xeon нужна быстрая память!

Вот мы и подошли к многопоточным тестам, где и будет видно, на что способны два «Prescott-2М».

wPrime v. 1.43

Один Irwindale на частоте 4100 МГц обогнал Pentium 4 Prescott на частоте 3900 МГц. Эти частоты оказались предельными для воздушного охлаждения, так что победа за Intel Xeon. Два разогнанных «Prescott-2М» показывают производительность ~на уровне одного AMD Athlon FX-60 в штатном режиме.

Конечно, хотелось большего, учитывая итоговые цифры тактовых частот, но это как раз пример того, что не только грубая сила мегагерц является решающим фактором, многое зависит и от архитектуры CPU. И следующая микроархитектура Intel — Core — тому подтверждение.

HWBOT Prime v. 0.8.3

Здесь ситуация резко меняется. И победа в Java тесте за представителями Intel, не считая, конечно, результатов пары AMD Athlon FX-74.

Cinebench 2003

Cinebench 11.5

Cinebench R15

Если говорить о результатах во всех тестах Cinebench, то разогнанная пара Intel Xeon находится в промежутке между AMD Athlon FX-60 и Athlon FX-62 в штатных состояниях, причем последние еще и разгоняются. А одиночный Xeon (Irwindale) может потягаться с разогнанными одноядерными представителями Athlon 64 FX.

Заключение

Именно такие двухсокетные системы представляют определенный интерес при сборке Ретро-ПК с микроархитектурой NetBurst. Благо в тестах, поддерживающих многопоточность, от двойного «Прескотта» есть польза.

В однопоточных приложениях и играх ситуация немного усугубляется используемой подсистемой памяти и отсутствием настроек в BIOS материнской платы ASUS NCT-D, но в целом тестируемая система производит позитивное впечатление. Так что на переднюю панель корпуса можно заслуженно вешать шильдик «Двойной Prescott 2.0 c частотою 4 ГГц», поскольку немногие системные платы способны подарить такие возможности.

За время знакомства с данной платформой каких-либо зависаний или сбоев не наблюдалось, да и с разгоном все было легко. Думаю, если установить хорошую СЖО и взять более скоростную оперативную память, то производительность еще возрастет, а если прибегнуть к вольтмоду, можно замахнуться и на 10 ГГц суммарно с пары процессоров.

Если кому-то вдруг захочется собрать подобный компьютер, но с AGP вариантом видеокарты, посоветую материнскую плату ASUS PC-DL, которая позволяет хорошо разогнать пару Xeon в исполнении Socket 604, а я же пока попробую найти что-нибудь из мира Socket 603 и пару «Gallatin» c 4 Мбайт кэша третьего уровня.

P.S. Для продолжения различного рода экспериментов мне не всегда удается найти искомые экспонаты, спасибо всем тем, кто оказал посильную помощь. Буду рад получить любой процессор, либо материнскую плату или видеокарту из искомого списка, либо что-то другое, имеющее отношение к ретроклокингу, написать по этому поводу можно мне в ЛС на форуме.

Полный текст статьи читайте на overclockers.ru