viernes, 29 de octubre de 2010

Sistemas de Altas Prestaciones: Core i7 930 a 4 GHz. Actualizado – ProfessionalSAT

Estoy estos días ocupado en la preparación de varios Sistemas de Altas Prestaciones basados en el actual sweet spot en procesadores: el Intel Core i7 930 para LGA1366.

DSCF0262Core i7 920 y Core i7 930, ambos stepping D0.

La configuración consta de un triple canal DDR3 de 6 GB y una tarjeta gráfica nVidia 8400GS. De las especificaciones deduciréis que el cliente no es precisamente un gamer… Realmente su utilización es en cálculo matemático continuo con ejecutables vectorizados con la última versión del Intel Fortran Compiler optimizados para arquitectura Nehalem.

DSCF0524El sistema sufriendo los primeros tests en Windows 7 Ultimate X64.

Un condicionante de las máquinas diseñadas para este cliente es que debo moderar en lo posible la emisión térmica debido a que son sistemas que nunca están en reposo. En realidad están continuamente realizando cálculos vectorizados en coma flotante.

Frecuencias objetivo

En todos mis Sistemas de Altas Prestaciones lo que persigo es el máximo rendimiento, eso sí sin renunciar a una estabilidad absoluta y en cualquier circunstancia.

En este caso el procesador ha sido configurado a 4 GHz gracias a un multiplicador 22 y a un Bclock de 181 MHz. 4 GHz es una frecuencia perfectamente asumible para un procesador Core i7 D0 seleccionado y se logra a un voltaje moderado, en este caso a 1.325 V.

DSCF0525El Asus Triton 88 es un buen conjunto para estos requerimientos.

Tras realizar numerosas pruebas y hablando de placas y BIOS actuales he comprobado que es bastante poco útil superar los 3.266 GHz en el Uncore: es necesario aumentar considerablemente su voltaje para conseguir un bajo retorno en rendimiento (menos de un 2%).

Configuración final:

XR11

La frecuencia del Uncore
 
Al aumentar la frecuencia del Uncore en un procesador Core i7 llegamos a un punto de no retorno en cuanto a temperatura. El Uncore de la serie Nehalem está diseñado con transistores optimizados para bajo consumo (bajo leakage) pero no para altas frecuencias.
 

Es por ello que necesitamos aumentar demasiado el voltaje del Uncore para subir por encima de los 3.266 GHz de modo estable. Yo considero ya excesivo superar los 1.30 V, aunque sé que sin peligro para el procesador se puede ir más allá, pero a costa de un aumento no lineal (exponencial) de la disipación térmica y la temperatura.

 
DSCF0525_2
A estas frecuencias se debe evacuar el calor rápidamente.
 
Tened en cuenta que estas máquinas tardan unos 20 días en ejecutar un ciclo de cálculo y en ese tiempo el uso de CPU se sitúa en un 100% en los ocho threads, es absolutamente crítico no superar los 80ºC.
 
Cuando acaban un cálculo, empiezan otro y así durante su vida útil, estimada en algo más de un año (en ese momento serán sustituidos por sistemas Sandy Bridge), a los 6 meses aproximadamente realizamos una “parada técnica” de una semana en el que se chequea lo siguiente:
  • Revisar estrictamente los sistemas
  • Efectuar una limpieza intensiva
  • Cambio de la interfaz térmica del procesador (a veces también del chipset o la GPU)
  • Control de temperaturas mediante monitorización software
  • Control de voltajes mediante monitorización software
  • Comparación con los valores iniciales
  • Control en video HD1080 y fotográfico de los componentes y nivel de ruido
  • Control térmico con termómetro infrarrojo de los Hot Spots
Por otro lado hay que contar con que actualmente este cliente posee ya 10 sistemas idénticos a este en lo esencial (con frecuencias de 3.8 a 4 GHz, todos ellos con 6 GB y W7 X64) y están todos ellos en un despacho de la facultad en utilización continua. Como os imaginareis también debo cuidar el aspecto del ruido en reposo y en carga máxima y el consumo…
 
PIC04358
También hay que prestar atención a las fases de regulación de voltaje.
 
No solo hay que mimar al procesador, pues hay otros componentes sometidos a stress no nominal, entre ellos destaca el chipset X58.
 
El chipset X58 cuenta con un bus QPI que comunica con el procesador a 4.8 GHz nominalmente, en este caso su frecuencia es de 6.51 GHz al tratarse de un sistema fuera de especificación. Este hecho, junto con el incremento del BCLK de 133 a 181 MHz obliga a adecuar la refrigeración de este chip.
 
Para ello en estos sistemas siempre monto sobre el chipset un ventilador adicional de revoluciones variables controlado por temperatura.

PIC04359El radiador del X58 visto a través de su ventilador.

Cuando acabe con esta primera etapa de validación inicial, procederé al montaje del sistema y por último a la validación final junto con los ajustes de refrigeración y minimización de voltajes.

DSCF0269Experimentos en uno de mis sistemas personales con otro Asus Triton 88 y un Noctua.