Pentium 4 a 5GHz. Vapochilled

por Javier Rodríguez 10/03/2006 ...

Introducción

Introducción

Hoy vamos a dedicar algo de tiempo al análisis de un sistema de alto rendimiento basado en procesadores Intel Pentium 4 630. Estos procesadores, no siendo los mas potentes ni virtuosos del mercado, pero si es un buen elemento para desarrollar algunas pruebas de overclocking extremo. Para ello someteremos al 630 al uso bajo una Vapochill LightSpeed de Asetek. Mediante este sistema de intercambio de fase podremos disminuir la temperatura del procesador hasta niveles bajo cero y así sacar un mayor partido de la escalabilidad de frecuencias de la arquitectura del Pentium 4.

Intercambio de fase. Vapochill Lightspeed.

El intercambio de fase es un proceso por el que un gas se convierte en liquido mediante presión liberando grandes cantidades de frío mediante un proceso relativamente poco costoso, en cuanto a consumo eléctrico, y también relativamente fácil de usar y seguro. Para cambiar de estado al gas se utilizan compresores, en este caso de espiral, de gran eficiencia. Este sistema es similar, por no decir que es, el sistema que utilizan los aparatos de aire acondicionado y los frigoríficos mas modernos y potentes.

El Vapochill Lightspeed adapta este sistema de enfriamiento al procesador del ordenador pero de forma totalmente segura para todos los componentes del PC. El frío intenso, muy por debajo de la temperatura ambiente, crea condensación en el punto frío y la condensación no es otra cosa que agua en suspensión en el aire. No hace falta que os diga lo malo que puede ser el agua acumulada para cualquier componente electrónico. De ahí que el sistema de aislamiento y control que dispone el sistema Vapochill sea lo realmente innovador de este sistema. Para proteger a los componentes del ordenador, sobretodo a la placa base, el Vapochill usa un sistema de control electrónico y unas resistencias que calientan la superficie del aislante del intercambiador de calor para compensar las diferencias de temperatura tanto en la parte frontal como trasera de la placa base. Es un sistema similar al que usan las neveras no-frost para no crear hielo en las paredes del frigorífico. Con este sistema electrónico y toda la potencia de un compresor de 220V se consiguen temperaturas reales de hasta -33ºC.

El Vapochill es un sistema muy seguro, el sistema electrónico del mismo, no solo controla el correcto funcionamiento del compresor, e incluso su regulación según la necesidad de refrigeración, sino también el correcto funcionamiento del ordenador. El vapochill no deja que arranque el PC hasta que la temperatura es la adecuada y si el sistema falla, apagaría el ordenador antes de que este siquiera estuviera a una temperatura peligrosa. Es un sistema potente, fácil de usar y seguro donde el único inconveniente es básicamente el ruido.

Nuestro Ordenador Extremo

Nuestro Ordenador Extremo.

No basta solo con un sistema de refrigeración superior para lograr un equipo de máximas prestaciones. Debemos seleccionar también muy bien ciertos componentes que serán esenciales para que el conjunto este compensado. Lo primero y mas importante es una fuente de alimentación de gran capacidad pero a la vez de gran calidad que sepamos que va a suministrar de forma estable el gran consumo que producirá nuestro procesador a grandes velocidades. Para este montaje hemos escogido una Tagan U22 de 580W por su gran capacidad y su estabilidad en situaciones de mucha carga. Esta fuente de alimentación dispone de un sistema de disipación inteligente de doble ventilador que reduce el ruido y tiene capacidad para soportar los principales procesadores del montaje incluidos montajes SLI o Crossfire con tarjetas de alto consumo.

Solo hay dos placas bases para procesadores Intel que nos garanticen estabilidad y buenos resultados para este tipo de PCs de alto rendimiento. Ambas placas base pertenecen a Asus y se diferencian únicamente en una E y en la revisión del puente Norte. Estamos hablando de serie P5WD2 de Asus. El modelo que nosotros hemos usado es precisamente el P5WD2 que usa como puente norte el 955X de Intel pero podemos encontrar en el mercado un modelo mas reciente, el P5WD2-E, que usa como puente norte el 975X de Intel. Las diferencias son pocas y se basan prácticamente en la distribución de las líneas PCI Express para los dos conectores PEG (PCI Express Graphics). Esta placa es una roca donde podemos apoyar un montaje que necesita de piezas muy capaces.

Como capaz es también la memoria Corsair DDR2 667 seleccionada para estas pruebas. Son módulos que nos garantizan timings agresivos, para ser DDR2, y poder subir hasta los 333MHz de forma síncrona con el procesador. nos garantiza por tanto un 66% de overclocking sin preocuparnos de las memorias del sistema. Cosa que si sois conocedores de las practicas de overclocking es algo que elimina el 70% de los problemas derivados del aumento masivo de frecuencia. Con este sistema de refrigeracio, y estas piezas, conseguiremos interesantes resultados.

El objeto y el proceso

El objeto y el proceso.

Los procesadores Prescott como ya sabéis todos son núcleos muy calientes pero con una arquitectura con una canalización muy larga que permite una escalabilidad de frecuencias muy elevada. Y cuanto mas controlamos la temperatura de estos procesadores tan calientes mas conseguimos elevar su frecuencia. Hemos reunido las mejores piezas para poder elevar la frecuencia del procesador hasta el propio limite del procesador, que ninguna otra variable que no sea la capacidad del procesador. Y es precisamente el procesador el objeto de nuestro análisis y no es otro que un Pentium 4 630 con una velocidad de fabrica de 3GHz que se obtienen del uso de un multiplicador interno de 15x sobre el bus frontal de 200MHz. Partimos por tanto de un procesador de gama media-baja, el mas bajo de los Pentium 4 actuales, pero del que sacaremos un rendimiento de un procesador del que aun no se puede disponer en el mercado. Ese es nuestro objetivo.

Y nuestro objetivo pasa primero por medir la capacidad de refrigeración de nuestro procesador y por tanto hasta donde podremos elevar el voltaje cuando esto sea necesario. Subir de vueltas un Pentium 4 se realiza mediante aumentar el bus frontal y cuando ya no podemos subirlo más aumentamos el voltaje del procesador para que el aumento de energía nos permite exprimir aun más cada transistor del procesador. Estos dos procesos, el aumento de frecuencia y el aumento de voltaje, produce sobretodo más generación de calor dentro del procesador. Lo que mas calienta el procesador es de hecho la caché de segundo nivel que se integra junto al procesador y que funciona a la misma frecuencia interna. El sistema Vapochill prácticamente nos garantiza un overclocking que ronda el 40% o el 50%, siempre y cuando, usemos las piezas adecuadas. Como podéis ver en la siguiente captura nuestro procesador tiene una temperatura a su velocidad de serie de -20º centígrados, una temperatura ideal para comenzar a trabajar con el.

El overclocking

El overclocking.

Con un sistema de refrigeración normal, de alto rendimiento pero convencional al fin y al cabo, podemos llegar con un procesador como este probablemente hasta los 4.4GHz, con estas mismas piezas. Lo que nos ofrece el sistema Vapochill es superar las barreras normales de la refrigeración convencional o la refrigeración por agua para llegar a limites muy por encima de estas cotas. En las imagen de la pagina anterior se podía ver como el voltaje del procesador, con sus parámetros de fabrica, ronda los 1.36v, con apenas 2 décimas de voltio podemos aumentar la capacidad de proceso de nuestro micro en casi un 66%.

Aumentando la frecuencia del bus frontal hasta los 333MHz aumentamos la frecuencia de nuestro procesador hasta los 5GHz a la vez que cumplimos con las posibilidades de fabrica de nuestras memorias poniéndolas a trabajar a una velocidad síncrona de 667MHz y a la vez que mantenemos a nuestro procesador por debajo de los 5º bajo cero en estadios de reposo. En las siguiente captura podéis ver el cambio de la bios de como estaba antes a como la hemos dejado ahora. Por lo menos en lo referente a voltajes. Las temperaturas también varían notablemente, 10º mas en el chipset y 15º mas en el procesador. El voltaje final utilizado es de algo mas de 1.65v, elevado para un micro con un disipador convencional pero adecuado para una refrigeración por intercambio de fase como esta.

También es el momento de mostraros los datos que nos ofrece CPUz con respecto a nuestro procesador. Son datos tomados en Windows en tiempo real y en ellos se ven los valores del procesador y también de las memorias. También hemos pegado una captura del enlace de verificación de CPUz donde se garantizan que estas frecuencias mostradas son reales.

El momento de demostrar

El momento de demostrar.

Esta frecuencia no es solo una captura, es una velocidad de proceso hábil que podemos usar las 24horas del día los 7 días de la semana. A esta frecuencia vamos a realizar toda una batería de test de rendimiento que demostraran, por un lado, el rendimiento del procesador y por otro, la viabilidad del resultado. Comenzaremos por mostraros el rendimiento logrado mediante SiSoft Sandra en sus diferentes aparatados. En estos resultados compararemos el rendimiento de nuestro procesador con los del resto de los listados por Sandra similares al nuestro. Como veréis el resultado es simplemente espectacular. Primero el resultado obtenido en procesos aritméticos de CPU, el segundo rendimiento multimedia sobre la unidad de coma flotante, como veis comparados con procesadores realmente caros de un solo núcleo como el FX57 y con un resultado realmente espectacular. Por ultimo algo no menos espectacular como es el ancho de banda obtenido por nuestro sistema, mas de 7.5GB/s de ancho de banda real. Simplemente espectacular.

Mas pruebas

Mas pruebas.

SuperPI, aun siendo una aplicación muy especifica, se ha convertido en un referente del rendimiento mundial. En este referente conseguimos un resultado de 26s en un test de 1MB, un resultado sobresaliente para un procesador que cuesta menos de 150€.

PCMark 2005 también nos ofrece amplios resultados sobre procesador y memoria. Estos son los que hemos obtenido después de pasar toda la cadena de test tanto de procesador como de memoria. En la pagina siguiente terminaremos con algunos test 3D con referencias directas al rendimiento del procesador. No queremos añadir resultados de 3D porque no serian indicativos del rendimiento del procesador sino del conjunto de procesador y memoria.

Algunos juegos con referencia a CPU

Algunos juegos con referencia a CPU.

Vamos a testar nuestro procesador con algunas pruebas de 3D con claras referencias al rendimiento de CPU. Para la ocasión hemos usado una 7800GT así que el rendimiento debería ser elevado y parejo con el rendimiento del procesador. Este procesador de 5GHz podría sacar partido a la capacidad de la mejor tarjeta grafica del mercado así que la 7800GT no será ningún problema para nuestra máquina a 5GHz. El primero de ellos, Aquamark, ofrece unos resultados impresionantes para procesador que sacan adelante todo lo que puede dar de si la 7800GT logrando un resultado impresionante de mas de 95.000 puntos.

FEAR también presenta unos resultados sobresalientes resultados en una situación de calidad alta tanto para la tarjeta grafica como para el procesador. Acabaremos las pruebas con una captura de 3Dmark 2006 con sus datos tanto finales como de rendimiento de CPU.

Conclusión

Con el sistema de refrigeración utilizado para este articulo y las piezas que lo acompañan es relativamente fácil conseguir estos niveles de rendimiento. Una vapochill es un aparato caro, que ronda los 700€, pero con el que se pueden lograr y alcanzar cotas de rendimiento que solo se pueden conseguir con un sistema de este tipo. Además es un sistema para funcionar, no solo para hacer unas capturas de velocidad y esperar a que el pantallazo azul venga inexorablemente, esta frecuencia que habéis visto aquí es totalmente estable y funcional. Podemos jugar con un equipo a 5GHz, podemos trabajar...podemos hacer lo que haríamos con cualquier otro PC a su velocidad de serie. Solo hace falta buen material y paciencia y los resultados acaban llegando y cuando son como estos merece la pena. Hay dos pegas. Una es el precio sin duda, aunque se han anunciado productos similares mas baratos, que no acaban de llegar, y la segunda es el ruido, la Vapochill hace el ruido de una nevera de bastante potencia por lo que cuesta acostumbrarse.