מעבדי אינטל החדשים ידועים בביצועיהם הגבוהים אך גם ביעילות חשמלית מאתגרת עבור שלל גופי קירור. במדריך זה אנו מסבירים ומציגים כיצד אפשר לאלף מפלצת כמו Core i9 14900K ולשפר משמעותית את היעילות החשמלית שלו
על מעטפת חום
אינטל השיקה לאחרונה את סדרת Core בדור ה-14 אשר מהווה רענון לסדרה 13 של שנה שעברה. יחד עם השקת הדגמים החדשים, תדרי הפעולה מטפסים מעט וכתוצאה מכך גם פליטת החום של המעבדים החדשים גבוהה מזאת שהכרנו לפני כן. כאן תוכלו למצוא את הביקורת שלנו עבור Core i5 14600K ו-Core i9 14900K.
בשל תהליכי יצור מעבדים והדרך של אינטל להגיע לתדרי הפעולה הגבוהים במיוחד, יצרה אינטל גם את הכלים לבצע שינויים בדרך פעולת המעבדים בכל הקשור לתדר ולמתח. לא מדובר בשינויים מהפכניים וכל משתמשי דורות 12-14 יוכלו ליישם את מה שאנחנו מציגים במדריך זה, גם בשימוש לוחות אם שאינם תוצרת MSI.
לפני הכל, נתחיל בהגדרות של אינטל עבור מעטפת חום. במדריך הזה אנחנו עובדים עם ה-Core i9 14900K של אינטל אשר מוגדר למעטפת חום מירבית של 125W כבסיס ו-253W כטורבו. זה אומר שפעולה תקינה של המעבד בתדר הבסיס תהיה מובטחת כאשר צריכת החשמל שלו מוגבלת ל-125W, כאשר התדרים הגבוהים ביותר ניתנים להשגה כאשר צריכת החשמל מגיעה ל-253W.
כיום, כאשר תקבלו לוח אם לתושבת LGA1700 של אינטל ותתקינו בו מעבד כמו ה-Core i9 14900K, כברירת מחדל מעטפת החום המירבית שיתן לוח האם תהיה 253W או אפילו יותר. האינטרס של יצרניות לוחות האם הוא לפתוח את המגבלה הזאת ולמעשה להכניס את המשתמש לאוברקלוקינג, למצב שבו מעטפת החום בלתי מוגבלת כדי שגוף הקירור יהיה המגבלה היחידה של ביצועים במערכת.
ההגבלה הנפוצה ביותר של ביצועי מעבד בדור המודרני מגיעה בעיקר בגופי הקירור. כיום לא משנה אם משתמשים בגוף קירור מאסיבי עם צלעות רבות או בערכות קירור מים מתקדמות, קשה מאוד להתמודד עם מעטפת החום האדירה של מעבדים כמו ה-Core i9 14900K, שכן 253W שיוצאים משטח כה קטן ודרך מכסה המעבד אל גוף הקירור הוא אתגר גדול להעברת חום. אפשר להגיד שעולם גופי הקירור בהחלט הרוויח ממצב שבו גם השקעה רצינית בגוף קירור תוביל להגבלת ביצועים במצב כזה או אחר ממעבד.
אמנם, מה שמקבלים זה לא מה שחייבים להסתדר איתו, ובמדריך זה נראה כיצד אפשר לשנות את הגדרות מעטפת החום של ה-Core i9 14900K בהגדרות לוח האם, ולהרוויח יעילות חשמלית בשיפור עצום הודות למרווח הפעולה המובנה שאנחנו מקבלים במעבדי אינטל. כאמור, מדריך זה יכול להיות שימושי גם לבעלי מעבדים בדור ה-13 וה-12 של אינטל.
החומרה איתה אנו עובדים
בראש ובראשונה - מעבדי אינטל מדגם Core i9 14900K אשר מגיע עד לתדר של 6GHz ובעל מעטפת חום טורבו של 253W.
לוח האם בו אנחנו משתמשים הוא ה-Z790 TOMAHAWK WIFI של MSI. ברצוננו להודות ל-MSI שהביאה לנו את החומרה למדריך הזה. כאשר דנו איתם בשימוש אפשרי בחומרה, ציינו כי חשוב לנו שיהיה ערך מוסף חינוכי לאיטם שכזה, וההזדמנות לעבור על אופטימיזציית צריכת חשמל נראית לנו כמו אפשרות נהדרת.
ה-Z790 TOMAHAWK WIFI נחשב לאחד מהלוחות האם הזולים בדור Z790 והחומרה שעליו מתקדמת לכל שימוש של אוברקלוקינג וכיוונון ביצועים. מבחינתנו זאת בחירה צרכנית מעולה בין כה וכה. אתם לא חייבים לקחת את המילה שלנו, כאשר לוח האם הזה זוכה לתשבוחות ברחבי הרשת הודות לעלות הנמוכה וסט התכונות הרציני.
עבור מערכת ההפעלה אנחנו משתמשים בכונן מדגם Spatium M450 1TB M.2 של MSI. מערכת ההפעלה היא חלונות 11, אך אין לכך חשיבות גדולה במיוחד שכן נציג את תהליך העבודה בעיקר בביוס של לוח האם.
ספק הכח הינו מדגם MPG A850GF של MSI בהספק של 850W.
כרטיס המסך בו נעשה שימוש במערכת הבדיקות הוא ה-MSI GeForce RTX 4080 SUPRIM X 16GB. כרטיס מסך מתקדם עם גוף קירור עצום שהחלט לא יתקשה להתמודד עם המשחקים הנבחנים.
את כל החומרה הזאת התקנו במארז MPG VELOX 100P AIRFLOW של MSI גם כן. המארז הזה מגיע עם שלושה מאווררים קדמיים ואחד אחורי, וכמו כן כולל תמיכה ברדיאטור קירור המים שהתקנו במערכת המחשב.
גוף הקירור הוא מהסוג הטיפוסי למערכות מחשב מתקדמות, והוא מסוג קירור מים בעלת רדיאטור 360 מילימטרים עם 3 מאווררים. דגם גוף הקירור הוא MSI Coreliquid K360 V2 והוא מגיע עם צג LCD מדליק שיכול להציג מידע כמו טמפרטורת מעבד, מהירות משאבת מים או כל תמונה ואנימציה שתבחרו דרך התוכנה.
הוספנו למערכת זיכרון מסוג Corsair Vengeance DDR5 32GB במהירות 5200MT/s.
בהזדמנות זאת נודה ל-MSI שוב על היד החופשית ליצור תוכן שנראה לנו מעניין ומחכים עם החומרה שנשלחה. אנו מקווים שקוראינו יפיקו מכך תועלת.
הבהרה - אין HWzone אחראי לכל נזק אשר יגרם לחומרה כתוצאה משימוש במדריך זה. המדריך נועד למטרות לימודיות ולצורך הדגמה.
הגדרת מעטפת חום רצויה והבנת המושגים
קודם כל ולפני הכל חשוב לדעת שביוס של כל יצרנית לוח אם יראה שונה. אמנם, אנחנו מתמודדים עם אותן הטכנולוגיות, ולכן פעולות שנציג פה עם ה-MAG Z790 TOMAHAWK WIFI רלוונטיות גם עבור לוחות אם אחרים בתושבת LGA1700.
זה מסך הביוס, ובשביל להגיע אליו פשוט צריך להפעיל את המחשב וללחוץ Delete. במונחים פשוטים, זו מערכת ההפעלה של לוח האם. לשונית ה-OC היא זאת בה אנחנו מגדירים את הערכים שהשונים.
ישנן 2 פעולות עיקריות שמבצעים בשביל אופטימיזציה של צריכת חשמל במעבדי אינטל השונים - האחת היא התאמת מתח פעולה יציב והשניה היא התאמת מעטפת חום מירבית מסוימת. עבור התאמת מתח, ישנן שיטות רבות להחליט באיזה מתח רץ המעבד שבתושבת. עבור מעבדי הדור ה-13 וה-14 יש יותר שיטות מאשר תמיד היו, כאשר נוספות אפשרויות שכוללות קביעת מתח עבודה נכנס לכל אחד ממצבי שהות המעבד (כמו מנוחה, מאמץ נמוך, מאמץ בינוני וכו'). זו האופציה הידועה כ-VF Point.
בשביל לפשט את הדברים וגם בשביל לכלול את משתמשי הדור ה-12 במדריך הזה, אנחנו בוחרים באפשרות של Offset Mode עבור שליטה במתח המעבד (CPU Core Voltage). שיטת ה-Offset היא כזאת אשר מאפשרת למעבד לפעול במתח אותו לוח האם קובע לפי הצורך, אך להפחית מכך דלטא קבועה של מתח פעולה. נניח מתח המעבד במצב מאמץ מירבי הוא 1.4V ואנחנו מחליטים על Offset שלילי של 0.05V, כאשר יהיה במאמץ מלא מתח הפעולה שלו יהיה בפועל 1.35V אחרי הישום שלנו בביוס.
אנחנו מורידים את מתח הפעולה כדי להפחית את צריכת החשמל, אך אנחנו גם משערים שבשל תהליך ולידציה גס של אינטל ישנו מרווח שימוש במתח שמאפשר לנו לפעול בערכים נמוכים יותר. יכול להיות שמעבד מסוגל לעבוד בתדר מסוים ב-1.3V והוא מקבל 1.4V בכל זאת, דבר אשר מגדיל את צריכת החשמל באופן משמעותי אך לא יזיז לביצועי המעבד. מה שאנחנו מחפשים למעשה הוא מתח הפעולה הנמוך ביותר שעדיין יאפשר למעבד לפעול ביציבות עבור כל מצבי המאמץ האפשריים, אך גם יאפשר לו לשמור על תדר פעולה גבוה כדי שלא "יחנק" ממחסור במתח פעולה.
אנחנו לא מתעסקים בתדר הפעולה בכלל כמו כל אוברקלוקינג סטנדרטי - אלא פשוט נותנים למעבד להגיע לבד לתדרים הגבוהים ביותר להם הוא מסוגל בכל סיטואציה.
בתוך הגדרות המעבד ישנן שתי הגדרות נוספות, שהן החלק השני בצריכת חשמל של מעבד אינטל מודרני, והיא הערכים Long Duration Power Limit ו-Short Duration Power Limit. הערכים הללו ידועים גם כ-PL1 ו-PL2 בהתאמה. בהגדרות אלו אנחנו יכולים למעשה לקבוע בוואט כמה צריכת חשמל תכנס דרך תושבת המעבד אליו. אפשר לראות את הערכים שהם ברירת מחדל בתמונת המסך המצורפת.
ברמת העיקרון הביוס שלנו הוגדר כך ש-253W תהיה צריכת החשמל המירבית למשך 56 שניות, ושהיא תהיה גם צריכת החשמל שלו לטווחים קצרים. בהמצעות שינוי הערך הזה לאיזה ערך שנרצה, אנחנו מורים לבקר צריכת החשמל הפנימי במעבד להגביל את צריכת החשמל שלו בפועל למקסימום מסוים. אפשר גם לשנות את טווח הזמן אל מעבר ל-56 שניות, שאחריהן ירד המעבד ל-125W כמעטפת החום הבסיסית.
חשוב לנו להבהיר שישנן אפשרויות רבות נוספות בביוס לצורך כיוונון מתחי מעבד, ושמה שאנחנו מציגים היא דרך שלדעתנו קלה לישום, אוניברסלית בדרך ההשמה שלה ומביאה לתוצאות טובות.
לפניכם דוגמה לדינמיקה שבין מתח פעולה לבין תדר סופי במגבלת מעטפת חום מסוימת. מתח כניסה גבוה יותר למעבד יביא באופן ישיר להגדלה של צריכת החשמל, גם אם למעבד אין בכך צורך. אפשר לקרוא לזה מתח-יתר, על אף שבמונחי סיליקון קל יותר לקרוא לזה "מרווח יציבות". כתוצאה מכך, מעטפת החום שמוגדרת למעבד (בדוגמה הזאת 125W) תתמלא כאשר המעבד פועל בתדר נמוך יותר. מהפחתה של מתח הפעולה (כל עוד המעבד יציב כמובן) ניתן לפנות מקום במסגרת מעטפת החום בשביל להגיע לתדר פעולה גבוה יותר.
אופטימיזציה של מעטפת חום עובדת בדיוק על העיקרון הזה - העיקרון של ניקוי מתח עודף במסגרת מעטפת חום כזאת או אחרת בשביל להגיע לתדר הפעולה הגבוה ביותר, ובמקרה שלנו גם להוריד את טמפרטורת הפעולה עם מעבד חם כמו ה-Core i9 14900K של אינטל. באופן טבעי טמפרטורה נמוכה מספיק משאירה למעבד יותר מרווח להגיע לתדרים גבוהים. הפעולה הזאת ידועה בקרב שאפתני חומרה כ-Undervolting.
מי שמכיר קונסולות x86 ניידות כמו ה-Steam Deck יהיה מוכר עם הרעיון הזה גם כאשר מדובר במעטפת חום המשמשת ליבות עיבוד לצד ליבה גרפית מובנית אשר מתחרים על מעטפת חום מסוימת, שם לעיתים ביטול ליבות עיבוד כלליות יוביל לשיפור ביצועים במשחקים הודות לתוספת החמצן שמגיעה לליבה הגרפית במסגרת הגבלת המעטפת התרמית לכל השבב.
מחזירים את היעילות למעבד - מבחני ביצועים
תהליך העבודה הוא פשוט, ובשביל לבדוק ביצועים חשוב לשים אצבע על הדופק ולראות כיצד מתפקד המעבד במצבים שונים. את ה-Core i9 14900K שלנו כיוונו ל-Offset שלילי של 0.09V עבור מתח הליבה. מצאנו שבמצבים השונים אנחנו מקבלים יציבות מוחלטת מבחני מאמץ עם מתח עבודה שכזה בכל מעטפת חום שבחרנו. הגענו לערך הזה על ידי הפחתה של מתח הפעולה בקפיצות של 0.01 בכל פעם תוך כדי בדיקת יציבות למשך כמה דקות, עד שהערך היציב ביותר נבדק למשך כשעתיים של מאמץ מתמשך.
תוכנות חינמיות מומלצות לניטור טמפרטורת פעולה של המעבד יהיו למשל HWinfo ו-HWmonitor אשר יכולות להעניק נתונים עבור חיישני המעבד השונים, כולל קריאת צריכת חשמל בזמן אמת של המעבד.
מבחני יציבות יכולים להיות כל דבר שמכביד על המעבד באופן רציני. זה יכול להיות מבחן רינדור כמו Cinebench R23 למשל, שזאת דרך מעולה גם לראות תוצאות ביצועים בשביל לדעת שלא מאבדים ביצועים בפועל. מצב אחד בו בחנו את המעבד הוא מצב ברירת מחדל, המצב בו פשוט מתקינים את המעבד בתושבת ונותנים לגוף הקירור להתמודד עם הערכים הסטנדרטיים של תדר מתח, כאשר גוף הקירור מקרר אותו ככל הניתן במעטפת חום של 253W.
לאחר מכן, קבענו 3 נקודות מעטפת חום שונות, נמוכות יותר ובכל אחת מהן ניסינו מתח Offset נמוך ככל הניתן. במצב שלנו מינוס 0.09V הוא ערך שעבד עבור על הגדרה. חשוב לציין שהמתח בפועלה נעשה נמוך יותר ככל שמעטפת החום נעשית נמוכה יותר, באופן יחסי. מתח הליבה אשר נשלט באופן אוטומטי על ידי המעבד ולוח האם במצב 175W היה לדוגמה 1.39V בנקודה הגבוהה ביותר, ובמצב 125W הוא כבר היה 1.32V. באופן יחסי, מתח הפעולה לליבות במאמץ היה נמוך משמעותית לפרקים.
מההשוואה למעלה אתם יכולים לראות את התוצר בטמפרטורות הפעולה של המעבד במצבים השונים, כאשר בכל מצב TDP שהגדרנו ישנה הפחתה משמעותית בטמפרטורות הפעולה. חשוב לנו לציין שגוף הקירור נשאר באותו מצב פעולה כדי לשקף את ההבדל.
כך נראים ביצועי הרינדור החד-ליבתיים וגם הרב-ליבתיים עם שינויי מעטפת החום. שימו לב למצב שבו ההפחתה המשמעותית מ-253W ל-175W הביאה למעשה לביצועים דומים עם ה-Core i9 14900K שלנו. זאת עבורנו "הנקודה המוזהבת" של יחס צריכת חשמל לביצועים, זאת שבה אנחנו לא מפקירים ביצועים ומקבלים לגמרי בחינם טמפרטורות עבודה נמוכות משמעותית. זו מהות צמצום מעטפת החום לאלו שלא רוצים לוותר על ביצועים.
לקחנו שלושה כותרים שאנחנו מכירים אותם כתלויי-מעבד ובחנו במצבי מעטפת החום השונים. כשמדובר ביעילות חשמלית, גם מצבי 150W ו-125W הציגו שאפשר לקבל ביצועים כמעט מושלמים עם ה-Core i9 14900K במעטפת חום נמוכה משמעותית, במצב הקיצוני ביותר גם חצי מצריכת החשמל. טמפרטורות פעולה נמוכות יותר במצבים הללו בעת משחק גם מראות שהיעילות החשמלית עצמה השתפרה כשהמעבד לא נמצא במאמץ מלא.
אלו שלא רוצים להקריב אפילו אחוז אחד של ביצועים עדיין ימצאו במצב 175W שבחנו מצב אופטימלי, שם מקבלים בחינם טמפרטורות פעולה נמוכות יותר ופחות עומס על ספק הכח. על גופי קירור רבים, גם ההבדל בין 253W לבין 200W יכול להיות ההבדל שבין רעש לשקט, שבין 100 מעלות והפחתת תדרים ל-95 מעלות ושמירה על תדרים גבוהים כשנמצאים במאמץ מלא.
אנו אמנם נכנסים לעונת החורף הישראלית הטיפוסית, אך הפחתה בצריכת החשמל היא דבר שיש לו יתרונות רבים מלבד שמירה על הסביבה. אפשר לראות בזה גם עשיית טובה למעבד, ללוח האם ולספק הכח. במצבים של חסכון כזה בחשמל, גם שימוש בקירור אוויר הופך להיות רלוונטי הרבה יותר עם מעבדים כמו Core i9 14900K. אחרת, הפחתה של טמפרטורות העבודה ואולי גם רמת הרעש מהמערכת היא בונוס לא רע בכלל.
כיום יש לאינטל אנשים אשר אחראיים לפיתוח כלים תוכנתיים למימוש אוברקלוקינג וכיוונון מעבד ואם הייתה לנו בקשה אחת מהם, היא כנראה תהיה ביצוע של תהליך כזה בצורה אוטומטית. דווקא בצד של AMD השמה של כיוונון שכזה נחשבת לפשוטה עם הכלי שלה. נשמח לראות את כלי הכיוונון של אינטל מעניקים לנו שיפור משמעותי ביעילות של המעבד הספציפי שלנו על ידי הרצה של בחינות מאמץ תוך כדי הפחתת מתח ומעטפת החשמל בזמן אמת, ולא רק במעבדים של מחשבים נייחים אלא גם של ניידים.
כך, אם נרצה לבנות פרופיל של 200W או 175W או 150W, נוכל פשוט לבחור במספר הזה ולתת לאלגוריתם לבצע את ההתאמות כמה שיוכל, הרי בפעולה של ליבות בודדות אנחנו מקבלים ביצועים מלאים בין כה וכה, דבר אשר משתקף בביצועי גיימינג כמעט זהים לחלוטין.
חשוב גם להסיק שמאחורי מעטפות החום המפלצתיות של אינטל עומדים מעבדים שפוטנציאלית יכולים להיות יעילים משמעותית, כאשר השקעה לא רצינית במיוחד עומדת בין מעבד חם לכזה שחם הרבה פחות. אנחנו גם ערים לעובדה שמדובר בפעולה למשתמשים מתקדמים, ולא מצפים שמשתמשים בהמוניהם יחלו להתעסק עם מתחים ותדרים של מעבדים, אך במקרה הזה אפשר לקחת את המדריך כחומר למחשבה ונושא אקדמי. המטרה היא להדגיש כמה קל ופשוט התהליך בביצוע ידני לפחות בתקווה לכך שיצירה של תהליך אוטומטי תהיה קלה בעתיד.
