Overclocker un processeur AMD bloqué

Introduction

L’aptitude des Phenom II à l’overclocking n’a plus rien de secret : par le biais de divers articles, nous avons bien vu le potentiel des ces processeurs AMD (notamment sous azote liquide).

Qu’il s’agisse des plateformes AM2+ ou AM3, avec un simple ventirad ou bien des solutions de refroidissement extrêmes, nous avons souvent utilisé des Phenom II Black Edition pour une bonne raison : ces processeurs débloqués se destinent particulièrement à tous ceux qui veulent exploiter au maximum le potentiel qui sommeille dans leur CPU.

Cette fois ci, nous allons voir un processeur « classique » dont le coefficient multiplicateur est bloqué : un Phenom II X3 710. A 100 euros, ce tri-core cadencé à 2,6 GHz affiche certes des performances honorables à fréquence d’origine et ne manque pas de potentiel, mais on sait aussi combien les processeurs bloqués sont moins souples en matière d’overclocking.

Qu’entend-t-on exactement par processeur bloqué ? D’une façon générale, on parle alors du coefficient multiplicateur bloqué, mais dans le cas de ce processeur AMD, la limitation concerne aussi le CPU VID (tension processeur d’origine). Dans les deux cas, on peut ajuster le réglage à la baisse, mais la montée est quant à elle bloquée.

Si l’on prend l’équation fréquence du core = coefficient multiplicateur x bus HyperTransport, on voit tout de suite que la hausse de fréquence du core ne peut se faire qu’en augmentant le bus si le coefficient multiplicateur est bloqué. Cette hausse impactera aussi le HT (lien HyperTransport), le northbridge et la mémoire dont les fréquences sont liées à celle du bus HT.

Au niveau du refroidissement, nous avons préféré un Xigmatek HDT-S1283 au dissipateur box. Vu le but affiché, il nous fallait aussi une carte mère capable d’encaisser une fréquence bus HT importante : la MSI 790FX-GD70 s’est avérée être un bon choix pour tirer le potentiel de ce processeur.

Dans le souci d’apporter un éclairage complet, nous verrons plusieurs approches pour l’overclocking de ce processeur bloqué : par le BIOS, avec l’utilitaire AMD OverDrive et enfin à l’aide de l’OC Dial propre à la 790FX-GD70, lequel mérite vraiment le détour. Nous enchainerons avec les gains réalisés grâce à l’overclocking CPU, northbridge (NB) et mémoire.

Overclocking par le BIOS

Quelque soit la méthode d’overclocking choisie, nous avons commencé par désactiver Cool’n’Quiet, C1E ainsi que le spread spectrum dans le BIOS.

Le fait de prendre le temps de déterminer le bus HT max n’est pas une obligation, mais peut s’avérer utile lorsque l’on cherche les raisons d’un overclocking infructueux par la suite. Pour y arriver, on réduit généralement les fréquences CPU, NB, HT et mémoire à des niveaux très bas de façon à ce qu’aucun de ces éléments ne puisse constituer un mur. Ensuite, on augmente le bus HT par petits incréments sans oublier de tester régulièrement la stabilité en cours de route. Dans le cas du BIOS de notre 790FX-GD70, MSI utilise un paramétrage CPU FSB qui est directement lié à la fréquence HT d’AMD.

Voilà quelle était l’idée de départ, mais nous avons voulu voir ce que l’option « Auto Overclock » présente dans le BIOS était capable de faire sur la  fréquence bus HT de 200 MHz par défaut. Après l’avoir paramétrée sur « Find Max FSB » et enregistré les modifications apportées dans le BIOS, la configuration a effectué quelques redémarrages pour finalement se lancer avec un bus HT à 348 MHz !

Nous nous sommes ensuite assurés de la stabilité de la plateforme avant d’en conclure que le bus HT ne serait pas le facteur limitant avec ce couple CPU & Carte mère.

Après cette étape, nous avons entamé un overclocking manuel dans le BIOS en commençant par remettre les paramètres modifiés à leur valeur par défaut via le menu Cell. Ensuite, un coefficient multiplicateur 8x a été appliqué à la liaison CPU – Northbrige, idem pour le lien HT. Le ratio FSB/DRAM a été abaissé à 1:2 et enfin, nous avons réglé manuellement les latences mémoire sur 8-8-8-24 2T.

Sachant que le processeur était stable à 3,13 GHz (348 x 9), nous avons démarré d’emblée avec un FSB à 240 MHz sans aucun problème. La progression qui s’en est suivie par pallier de 5 MHz et tests de stabilité pour chaque fréquence nous a amené à un bus HT maximum de 265 MHz, soit une fréquence assez impressionnante de 3444 MHz à tension d’origine.

La baisse du coefficient multiplicateur à 7 n’ayant pas permis d’aller plus loin, nous avons commencé à augmenter les tensions. Comme précisé en première page, la tension CPU ID est plafonnée à 1,325 Volt, d’où la plage CPU VDD dans le BIOS allant de 1 à 1,325 Volt en plus du mode automatique. Heureusement, la carte mère permet d’appliquer une tension supplémentaire, l’Offset. Celle-ci s’ajuste dans le bios tout comme la tension CPU VDD et offre au final des réglages plus souples, allant de 1,005 à 1,955 Volt pour ce processeur.

En partant d’une tension assez raisonnable d’1,405 Volt, nous avons repris notre progression par pallier de 5 MHz avant d’arriver à un maximum stable de 280 MHz pour le bus HT soit une fréquence de 3640 MHz. Les fréquences du lien HT, du northbridge et de la DDR3 étaient alors respectivement de 1960, 2240 et 1493 MHz, plutôt bien pour un overclocking à long terme, mais le but était d’aller plus loin.

Pour ce faire, nous avons baissé le coefficient multiplicateur à 7 et augmenté la tension CPU à 1,505 Volt, laquelle tombait à 1,488 Volt en charge. Nous sommes ainsi arrivés à 3744 MHz avec un bus HT de 288 MHz sur ce Phenom II X3 710. Lors d’une session de Prime95, le processeur montait alors à environ 49°C sur notre banc d’essai à l’air libre pour un delta d’environ 25°C entre la température ambiante et celle du CPU.

Overclocking avec l’AMD OverDrive

Dès l’ouverture de l’AMD OverDrive,  nous sommes passés directement en mode «  advanced » pour avoir un choix exhaustif au niveau des paramétrages.

L’overclocking d’un processeur Black Edition est assez simple avec l’AOD (AMD OverDrive), mais avec notre processeur bloqué, il fallait en premier lieu baisser les coefficients NB et HT ainsi que le ratio mémoire. Sur l’onglet Clock/Voltage, le coefficient CPU NB apparaît en rouge tout comme la fréquence mémoire sur l’onglet Memory, au motif qu’une modification nécessite un redémarrage pour être appliquée. Il faut garder à l’esprit le fait que la fréquence du lien HT ne peut être supérieure à celle du northbridge. D’autre part, les changements apportés à ces deux réglages ne sont pas automatiquement pris en compte après redémarrage comme c’est le cas des rubriques en rouge. Nous avons donc contourné le problème en ajustant les valeurs dans le BIOS.

Il n’a pas fallu longtemps pour se rendre compte que les modifications apportées à la fréquence du lien HT n’étaient pas répercutées par l’AOD, et ce malgré le fait d’avoir cliqué sur appliquer. On le voit en comparant les champs « Target speed » (fréquence désirée)  et « Current speed » (fréquence réelle).

Pour aller plus loin, il fallait changer la fréquence du bus HT par défaut dans le BIOS. Le but étant uniquement d’outrepasser la fréquence par défaut (200 MHz), nous avons saisi 201 MHz.

Après ces préparatifs, nous avons enfin commencé l’overclocking sous AOD en augmentant la fréquence du bus HT par pallier de 10 MHz. Arrivés à 240 MHz, première difficulté inattendue : la plateforme se bloquait ou bien redémarrait, il a alors fallu saisir cette même valeur dans le BIOS pour contourner le problème. Nous avons ensuite décidé de progresser par incréments de 5 MHz avant d’être à nouveau coincés, cette fois au-delà de 255 MHz. A même maux, mêmes remèdes : les 256 MHz rentrés dans le BIOS ont permis d’arriver sans encombre jusqu’à l’overclocking maximal stable que nous avons vu sur la page précédente.

Etape suivante, baisse des coefficients NB et HT à 7, puis hausse du bus HT  à 265 MHz avant de s’attaquer aux tensions.

Comme il s’agit d’un processeur bloqué, le curseur CPU VID est déjà au maximum avec seulement 1,325 Volt. Il faut donc utiliser le CPU VDDC pour appliquer une tension supplémentaire. En parallèle à la tension CPU VDDC de 1,504 Volt, celle du NB VID et NB Core ont été augmentées à 1,25 Volt, ce qui a permis de faire grimper l’HT pas à pas jusqu’à 288 MHz au final.

Overclocking via l’OC Dial

Au-delà de la richesse des réglages dans son BIOS, la 790FX-GD70 embarque des boutons poussoirs ainsi que l’OC Dial sur le coin inférieur droit du PCB pour faciliter l’overclocking. Si les commandes power et reset se destinent essentiellement à ceux qui utilisent leur carte mère hors d’un boitier, le bouton Clr CMOS se substitue à un cavalier assez peu pratique et peut donc être utile dans plus d’un type de configuration. L’OC Dial se matérialise par un potentiomètre (l’OC Drive) et un bouton poussoir (l’OC Gear), lesquels permettent un ajustement des fréquences HT à la volée.

L’ OC Dial s’active dans le BIOS grâce au menu Cell : les incréments peuvent être réglés, mais nous avons choisi de rester sur la valeur par défaut d’1 MHz. La rubrique OC Dial Value affiche le gain obtenu après avoir tourné le potentiomètre OC Drive à même la carte mère, tandis que la dernière ligne consolide les fréquences du bus HT et de l’OC Dial pour afficher la valeur réelle.

Une fois de plus, nous avons préparé l’overclocking en baissant les coefficients du NB et de l’HT tout comme le ratio mémoire. L’OC Drive permet donc d’être ajusté dans le BIOS, suite à quoi le bouton OC Gear joue un rôle d’interrupteur qui active/désactive l’overclocking : après une pression d’une seconde, les leds s’allument et le potentiomètre OC Drive devient actif. Celui-ci comporte 16 positions, permettant d’augmenter le bus HT de 16 MHz en une rotation complète. Une fois les réglages terminés, une seconde pression sur l’OC Gear désactive les fonctions d’overclocking, ce que l’on recommande de faire pour prévenir toute mauvaise manipulation.

Nous avons ensuite commencé à tourner le potentiomètre sous Windows en regardant le bus HT et la fréquence augmenter pas à pas avec CPU-Z. Arrivé au stade où la configuration redémarrait systématiquement, le BIOS a montré que le plantage se faisait lorsque le FSB atteignait 239 MHz, c’est-à-dire exactement la fréquence à laquelle l’AMD OverDrive nous avait donné du fil à retordre.

Après ce petit coup d’arrêt, nous avons pu accéder à Windows avec un bus HT à 239 MHz (200+39 comme ci-dessus). Nous avons donc continué à pousser l’OC Dial jusqu’à 65 MHz, point au-delà duquel une hausse de tension s’est avérée nécessaire.

Etape suivante : hausse des tensions et baisse des coefficients multiplicateurs. De retour sous Windows, nous avons continué à utiliser l’OC Dial par pallier de 10 MHz avant de tomber sur un mur lorsque le bus HT dépassait 286 MHz : impossible d’accéder à l’OS si l’OC Dial était supérieur à 86 MHz.

Il aura fallu régler CPU FSB sur 250 MHz dans le BIOS avant de pouvoir retourner sous Windows, suite à quoi l’OC Dial nous a permis d’aller jusqu’à 288 MHz soit le maximum stable auquel nous étions déjà parvenus lors des précédents essais.

Affinage pour plus de performances

Bien qu’étant déjà satisfaits des 3744 MHz atteints avec notre Phenom II X3 710, la tentation d’affiner l’overclocking pour en tirer un peu plus était trop grande.

Ainsi, nous avons commencé par surcadencer le northbridge pour améliorer les performances du contrôleur mémoire ainsi que le débit du cache L3 : en assignant des tensions d’1,3 et 1,25 Volt respectivement au lien CPU-NB et au NB, le coefficient multiplicateur du northbridge à pu passer de 7 à 9 avec une fréquence de 2592 MHz à la clé.

Il n’a en revanche pas été possible d’accéder à Windows avec un coefficient 10x, même avec des tensions plus élevées, ce qui était prévisible : avec un bus HT à 288 MHz, chaque hausse d’un point au coefficient multiplicateur se traduit par 288 MHz supplémentaires au niveau du northbridge. Le radiateur du chipset n’était pas brûlant au toucher, mais il aurait fallu augmenter la tension lien CPU-NB au-delà de ce que nous souhaitions pour arriver à stabiliser le northbridge à 2880 MHz. Voilà un autre point sur lequel un processeur Black Edition est plus souple : l’overclocking du bus HT avec un coefficient multiplicateur libre nous aurait permis de viser une fréquence northbridge plus élevée sans que celle du CPU ne devienne ingérable pour autant. Pour prendre un exemple concret, la plateforme était parfaitement stable avec un bus HT à 270 MHz et un NB à 2700 MHz, mais à défaut de pouvoir augmenter le coefficient multiplicateur, le processeur dépassait tout juste les 3,5 GHz.

Bien que l’on puisse constater un petit gain de performances en augmentant la fréquence du lien HT, 2 GHz assurent une bande passante plus que suffisante pour une configuration comme celle-ci. Encore une fois, le passage à un coefficient 8x chargerait le lien HT de 288 MHz supplémentaires pour arriver à un total de 2304 MHz, ce qui se traduirait très probablement par une perte de stabilité.

En conséquence, nous nous sommes concentrés sur la RAM plutôt que sur le lien HT. En partant ici d’un ratio 3:8, le passage à 1:3 aurait amené notre kit de DDR3 Corsair à 1920 MHz. Il était donc plus raisonnable de peaufiner les latences et nous sommes ainsi arrivés à une stabilité parfaite en CAS 7-7-7-20 sous Memtest 86+, Prime95 et 3D Mark Vantage. Manque de chance, le Command Rate 1T passait 4 boucles de Memtest 86+ sans la moindre erreur mais entraînait des pertes de stabilité lors des benchmarks 3D. Vous trouverez ci-dessous les captures CPU-Z correspondant à notre overclocking affiné.

Bien que les paramètres aient été saisis manuellement pour cette occasion, nous avons constaté que l’overclocking ne souffrait pas de performances amoindries si les latences étaient paramétrées en mode automatique dans le BIOS. Concrètement, la RAM était réglée en 9-9-9-24 lorsque l’on sélectionnait un ratio de 1 :2,66. Détail intéressant, le réglage automatique avec un ratio 1 :2 s’est traduit par des latences en 6-6-6-15 parfaitement stables malgré le Command rate 1T.

Dans le but de rendre les choses plus claires, nous avons distingué l’overclocking brut  (Max CPU OC) de l’overclocking affiné (Tweaked OC) au cours des benchmarks : on y voit ainsi quel mérite peut être attribué au seul northbridge d’une part, puis dans un second temps le rôle de la fréquence et des timings mémoire sur les performances.

Configuration et protocole de test

Echelonnement des performances

Quand bien même cet article est consacré avant tout aux différentes approches pour l’overclocking,  il aurait été dommage de passer sous silence les gains réalisés.  Si vous êtes directement arrivés à cette page, n’hésitez pas à vous référer à la précédente pour avoir les détails de chacun des trois overclockings.

Le test CPU Arithmetic sous Sandra illustre des gains qui progressent suivant la fréquence processeur, mais l’overclocking affiné montre bien que la fréquence du northbridge n’a pas d’impact.

Scénario inverse ici : l’overclocking affiné distance l’overclocking brut de 20 %, ce dernier étant très proche du score atteint avec la fréquence maximale sans augmentation des tensions.

Le test CPU de 3D Mark Vantage fait feu de tout bois : on voit avant tout la prépondérance de la montée en fréquence, mais aussi le petit plus apporté par le northbridge.

World in Conflict est un jeu qui ne ménage pas les processeurs. Le test dans une résolution relativement basse sans FSAA permet d’utiliser un niveau de détails très élevé sans pour autant mettre la Radeon HD 4870 au supplice. L’augmentation générale du nombre minimum et moyen d’ips au fil de la montée en fréquence n’a rien d’extraordinaire, mais l’impact du northbridge sur le nombre minimum d’ips est remarquable : on constate une amélioration de 6 ips, identique à l’écart constaté entre le processeur à fréquence d’origine et l’overclocking brut. Les performances du contrôleur mémoire et le débit du cache L3 on clairement un rôle majeur ici.

L’overclocking CPU réduit considérablement le temps de calcul sous 3ds Max 2009, contrairement à la bande passante mémoire. Nous avons essayé d’aller plus loin avec le northbridge, mais le gain s’est limité à une petite seconde.

Optimisations mémoire

Tous les tests jusqu’ici ont été effectués avec des latences mémoire réglées sur 8-8-8-24 2T dans le BIOS. Sur les graphs qui suivent, nous prenons l’overclocking affiné (3744 MHz, 2592 MHz pour le northbridge et 2016 MHz au niveau du lien HT) pour établir une comparaison entre les quatre réglages mémoire stables que nous avons déjà abordés.

Au premier abord, les différences sont presque nulles, mais on voit cependant que les latences serrées priment nettement sur la fréquence.

La baisse du coefficient mémoire et la montée en fréquence qui s’en suit permet de gagner en bande passante mémoire. Avec un ratio 1 : 2,66, les différences entre le paramétrage automatique dans le BIOS (CAS 9) et des latences resserrées en CAS 7 sont infimes.

Les deux paramétrages manuels dominent, mais 3DMark ne permet pas non plus de voir des écarts significatifs.

L’échelonnement est presque trop parfait sous World in Conflict puisque l’on note un gain d’ips minimum et moyen au fur et à mesure que les latences se resserrent. D’autre part, le CAS 6 ne permet pas de compenser la fréquence mémoire la plus basse avec une chute d’ips minimum à la clé.

A fréquence égale, les latences n’ont ici pas la moindre incidence sur le temps de rendu.

Consommation

L’intérêt de l’overclocking sans augmentation des tensions est double : le gain de performances par rapport à la fréquence d’origine est très appréciable et le rendement s’améliore lui aussi même si la consommation est en légère hausse. On voit aussi que le seul overclocking du Northbridge n’est pas sans incidence sur la consommation.

Une précision est susceptible d’en intéresser plus d’un : le Cool’n’Quiet reste actif malgré l’overclocking tant que l’on ne touche pas au coefficient multiplicateur.

Conclusion

A 100 €, le Phenom II X3 710 offre un très bon rapport performances/prix même si son coefficient multiplicateur bloqué et sa tension admissible limitée rendent l’overclocking plus compliqué que sur un processeur Black Edition. Si toutefois on le couple avec une carte mère souple comme la MSI 790FX-GD70, on peut arriver à des résultats presque identiques à ceux des autres Phenom II que nous avons testés avec un dissipateur.

Si l’AMD OverDrive a pu se montrer utile avec les processeurs Black Edition, on a vu qu’il laissait à désirer avec un CPU bloqué. Certes, aucun problème ne s’est avéré insolvable, mais on ne peut clairement pas recommander son utilisation avec une configuration comme la nôtre si le but est d’overclocker sérieusement. Ceci étant dit, ce même logiciel peut toujours servir à garder un œil sur les tensions et températures, ou même venir en complément du BIOS pour tester de petites hausses du FSB à la volée.

L’OC Dial de MSI n’est pas parfait, mais il a tout simplement mieux joué son rôle avec nôtre processeur bloqué que l’AOD. Cette fonctionnalité (ajoutée à l’option Auto Overclock pour trouver le FSB maximum) permet un gain de temps et mérite donc que l’on s’y penche pour augmenter rapidement le FSB. En revanche, l’accès au potentiomètre risque d’être compliqué dans certains boîtiers compte tenu de son placement.

Au final, un BIOS a beau être austère, il n’y a pas mieux pour overclocker un processeur bloqué. Dans le cas de la 790FX-GD70, la navigation était simple et les plages de réglages exhaustives, ce qui nous a permis d’exploiter au mieux le potentiel de notre CPU. Que l’on choisisse d’utiliser des fonctionnalités hardware comme l’OC Dial ou bien un utilitaire comme l’AMD OverDrive, les efforts nécessaires à l’overclocking d’un Phenom II bloqué commencent et se concluent avec le BIOS.