老羊說批西 - R9 3900X 深度超頻解說與測試

老羊說批西 - R9 3900X 深度超頻解說與測試

こんばんは、UNIKO's hardware です!
採用 TSMC 7nm 全新製程製造的 12 核心的 Ryzen 9 3900X,來深度說明和實測一下各種超頻的差異和原理說明,當然也有大量的實測數據給大家。

Zen2 自動超頻的簡單介紹
Precision Boost 2 ( PB2 ) 不是按照傳統的方式,給每個核心來設定固定的加速倍頻,所以不要有「單核頻率」和「全核頻率」的概念。既然不是按照單核多核來決定,那就要按照新的規則來。簡單說就是功耗牆、溫度牆和頻率牆。PB 機制在內置硬體控制下不斷檢測這些狀態來嘗試加速。

▲AMD 官方 PBO 的介紹

常聽到的 PBO ( Precision Boost Override ),其實也不是直接超頻,而是在允許範圍內可以調高功耗牆,功耗牆裡面分三部分:PPT、TDC、EDC。

PPT:Package Power Tracing,主機板處理器插槽的功率容量。
TDC:Thermal Design Current,主機板 VRD / VRM 能夠持續提供的最大電流。
EDC:Electrical Design Current,主機板能夠提供的峰值電流。
開 PBO 之前,三者的限制是根據 CPU 標稱 TDP 來定。

開 PBO 之後,三者限制會根據主機板 BIOS 允許的上限來定 (不同主機板上限也不同,可以手動單獨去設定,但仍不會超過 BIOS 的上限)。

溫度牆在三代 CPU 本身默認最高是 95℃,這個溫度限制可以去 BIOS 裡面做更改 (可能會因不同主機板及主機板廠而不能更改或設定),這個設定一般是在 PBO 的選單裡面,建議可以把溫度上限調高一點。

頻率牆就是 CPU 規格表上的最大頻率 ( 有些型號的默認可能會比標稱再高 50MHz ),第三代 Ryzen 最多允許再調高 200MHz。 調頻率牆這個動作 AMD 叫 Auto OC。這個設定選項一般也是放在 PBO 的選單裡。

想要頻率跑更高,核心溫度就不能太高而碰到牆,溫度這個影響的因素眾多,像是使用的機殼環境有沒有通風或過於壅擠、室溫是否過高、顯示卡的廢熱是否嚴重影響 CPU 溫度、主機板供電能力是否適應 CPU 目前功率、CPU 散熱器能力好壞、超頻的設定是否恰當...等等,每個因素都和溫度息息相關。

Zen2 超頻常用的方式
Zen2 的超頻方式有很多種,調校方式也可以千變萬化,依照每個人的使用習慣不同而去做更改,這裡簡單歸類出常用的三種方式,當然也還有其他方式,這邊就不多做敘述了。

1. CPU 預設直接用。這個方式是依 CPU 的 SMU 給的設定去跑,不用調什麼設定,很方便也很智能,適合懶人及新手使用。

2. 從自動超頻去做調校 ( PB2 + PBO + Auto OC + 改功耗 + 改溫度上限)。雖然叫自動超頻,但 AMD 的自動超頻玩法非常多也很細,透過原本給的設定範圍把他調高調大,讓 Boost 的範圍變得更廣,一般來說直接開啟 PBO + 選 PBO 檔次、或以上兩個動作再 + Auto OC 把範圍調高、或以上動作再 + 自訂更改 PPT、TDC、EDC,讓其頻率 Boost 更廣,最後也可以再改偏移電壓 offset,讓原本比較高的自動電壓,給他跑在一個更合適的範圍內,其頻率可更穩定 (自動超頻幅度會依照不同主機板、散熱器、CPU 體質、室溫、環境等等的因素而有不同的變化)。

3. BIOS 手動固定頻率。這個方式就是常見的直接固定全核心頻率,假設要超 4.4Ghz,就在倍頻的選項輸入 4.4Ghz 的頻率,CPU 電壓設定想要的值就可以,頻率和電壓要設多少,這個就依照 CPU 核心的體質及溫度去做調整。

舉例:假設要超 4.4Ghz,就先把倍頻和電壓先輸入好,進到系統跑個測試看能不能使用,跑的過程可以監控 CPU 核心溫度到多少,假設 4.4Ghz 1.375v 可以完成 R20 測試,峰值溫度也才約 80 度,代表說可能有機會可以嘗試 4.4Ghz 以上的頻率,因為溫度還沒接觸到天花板,還有一個可使用範圍,在超頻時溫度是最先參考的條件之一,即使頻率電壓設很低 3.8Ghz 1.25v,但溫度已經跑到 9x ~ 10x 度了,代表說頻率已經不能再上去了,這時候要改善的就是散熱條件。
再延續上面的舉例,假設 4.4Ghz 1.375v 跑 R20 80 度,表示有機會可以再繼續超,這時候有可能會遇到一個狀況,設 4.45Ghz 1.4v 跑 R20 失敗,再加電壓 1.425/1.45v 一樣都失敗,然後繼續加到 1.5v,這時候可以跑了,但跑到一半失敗發現溫度碰到天花板了,這表示說已經碰到臨界點了,也有幾顆核心的體質可能比較差,需要給它較高的電壓才能跑測試,但電壓過高又碰到溫度牆,這時就大概可以抓出 CPU 體質大概在哪個範圍了(再測 CPU 體質時,散熱器、環境都不能太差,會影響到天花板的上限)。

在跑測試時,可能會遇到跑一半中止或失敗,通常都會聯想到電壓給得不夠,但電壓只是其中之一的影響因素而已,有可能核心電壓其實已經很足夠,溫度也很低,但測試時跑不過的因素有可能是記憶體設定不穩、或其他地方的電壓沒設定好等等,都會造成測試時失敗的原因。

舉例:測試 3900X 體質,超 CPU 倍頻可以 4.4Ghz 1.418v 跑 R20 循環好幾圈,後來再加超記憶體 3800Mhz 1.45v,記憶體也能過 Memtest 測試,但是測 R20 跑到一半卻中止,後來抓到是記憶體電壓給不足造成,原本 1.45v 改成 1.465v 後,R20 就可以穩定測試了,電壓影響的地方有很多,例如常見的 CPU Voltage、SOC Voltage、VDDG Voltage、VDDP Voltage、Dram Voltage 等等。

不同的測試軟體跑的地方和壓力也會不同,遇過很多人跑 R20、AIDA64 燒機、Memtest 等等都可以穩定燒機,但玩遊戲時卻會當機,建議可以針對自己使用的習慣去多測電腦的穩定性。

RyzenMaster 軟體超頻
這個方式是在系統內直接更改設定,它的功能非常多,包含了上述的兩種超頻方式,另外可以用這個軟體去各別超 CCX 核心的頻率,例如 3900X 有 4 組 CCX,每組 CCX 有 3 個核心,可以各別超 CCX 內的核心頻率,核心體質比較優的介面上會有星星的圖案,這組就可以拉高一點頻率,那體質比較差的 CCX 就可以拉低一點的頻率。

各別核心頻率設定完之後,也可以再搭配分配核心給使用的軟體去跑,例如微軟的工作管理員裡可以去設定親和性,或使用 Process Lasso 等軟體去分配也可以。

華碩的主機板 BIOS 在 1.0.0.3ABBA 版本中,也加入了 Per CCX 功能,和上面第三點是一樣的功能。

記憶體超頻方面
另外我超頻的習慣會先超記憶體,抓出記憶體能跑到哪個頻率並調整參數及測穩定性後,再去超 CPU,因為記憶體拉上去後,會影響到 CPU 核心的溫度,倘若先超 CPU 再超記憶體,那原本 CPU 已經抓好並可以穩定跑測試的設定,就有可能因為後來超記憶體而改變。

Zen2 IMC 進步非常大,依照目前市面上的記憶體,基本上頻率都可以超到 4000+ 以上。這次多了 Fclk 頻率,會和記憶體頻率做連動,目前預設最高是到 1800,也就是記憶體頻率超頻到3600 時,剛好對到 FclK 1800 的頻率,如果記憶體再往上超到 3800,這時候就會自動脫鉤變成 1:2 模式,雖然頻率 3800 比 3600 高,但 1:2 的性能就比較差了,如果不是要超頻記憶體而是要設定常規使用,會建議保持 1:1 模式,這個性能針對大部分使用者是最佳的。

那記憶體要超多少?假設我的記憶體可以超 3600+,這時先測 Fclk 能穩定跑多少,Fclk 頻率預設最高是跑 1800,這個可以自己去選擇頻率,測完就可以決定記憶體要超多少,我測試手中的 3900X 這顆 CPU,能穩定跑 1900,所以記憶體就超 3800。

測試 Fclk 時,可以先把記憶體頻率設定在 3200,然後再測 Fclk 最高可以穩定使用在哪邊,最後再把記憶體頻率拉上去對應 Fclk 頻率。另外假如使用的配備,記憶體真的很能超的情況下,例如頻率可以穩定超到 4500~5000 之類,那也可以把 Fclk 抓到 1800~1900 這個範圍(頻率依照每個 CPU 體質不同而定),然後把記憶體頻率超到 4 千多,這時候 4 千多的頻率參數要去縮小,跑 Auto 的會比較鬆,這樣就能達到比 1:1 模式還更高的性能。

記憶體超頻影響的因素 - 硬體方面
CPU
  • IMC體質
主機板
  • 板型(ATX、M-ATX、ITX)
  • 數量(2DIMM、4DIMM)
  • 走線(T-topology、Daisy-chain)
  • BIOS
記憶體
  • 顆粒種類(三星B-Die、海力士CJR、美光E-Die...等等)
  • 安裝順序及相容
  • 散熱
設定方面
  • 電壓(DIMM、SOC、VDDG、VDDP)
  • 時序(第一時序、第二時序、第三時序)
  • Training(RTL、IO-L)
測試數據


▲CPU-Z Benchmark
Single core:545.3
Multin core:9013

 ▲Cinebench R15 Benchmark
Single core:208
Multin core:3488

 ▲Cinebench R20 Benchmark
Single core:515
Multin core:7915

▲AIDA 64 Cache & Memory Benchmark

▲PCMARK 10,分數7956

 ▲3DMARK Fire Strike
總分 25607,顯卡分數 30258,物理分數 30367,綜合分數 10725

▲3DMARK Fire Strike Extreme
總分 13764,顯卡分數 14890,物理分數 31373,綜合分數 5714

▲3DMARK Fire Strike Ultra
總分 7487,顯卡分數 7586,物理分數 31387,綜合分數 3344

▲3DMARK Time Spy
總分 10362,顯卡分數 9845,CPU分數 14760

Time Spy Extreme 測試 Zen2 SIMD CPU 性能
CPU指令集設定為自動的跑分:7439
▲3DMARK Time Spy Extreme
總分5053,顯卡分數4783,CPU分數7439

CPU指令集設定為AVXFMA的跑分:10233

CPU指令集設定為AVX2的跑分:10404 
Zen2 相較 Zen 在 SIMD 加強後,性能上增加非常多並體現在分數上。

HWBOT x265 Benchmark 影片壓縮測試
 ▲1080p解析度的CPU佔用率

▲每秒可壓制92.758張畫面

 ▲4K解析度的CPU佔用率

▲每秒可壓制24.579張畫面

▲X264 FHD Benchmark 74.1FPS

▲7-Zip 壓縮測試
壓縮(MIPS)112038
解壓縮(MIPS)148532
整體(MIPS)130285

▲Corona Benchmark,運算時間64秒

▲V-Ray Benchmark,分數22748

遊戲測試
 ▲極地戰嚎5

 ▲刺客教條:奧德賽

 ▲巫師3:狂獵

 ▲古墓奇兵:暗影

 ▲刺客教條:起源

▲極地戰嚎:野蠻紀源

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