Overclocking des Athlon II & Phenom II

Décembre 2016



Sommaire :

Prérequis :
1- connaitre au minimum le principe de l'overclocking
2- Une bonne carte mère : les PC de marque sont alors exclus
3- Une bonne alimentation : en effet, les Phenom II consomment relativement beaucoup :
il faut compter 180 W pour un Phenom II X4 955 à 3.8 GHz par exemple.
4- Un bon refroidissement : avec 180W à dissiper, il faut un ventirad performant, lire :
choix de matériels pour l'overclocking

Généralités sur les processeurs AMD Phenom II


En 2007, AMD sort les Phenom, gravés en 65 nm. Malheureusement, ceux-ci sont peu performants, en dessous des Core 2 Quad, chauffent et consomment énormément, s'overclockent que très peu.
Début 2009, AMD rectifie le tir en sortant les Phenom II, révision des Phenom avec 6 Mo de cache contre 2 Mo auparavant, une gravure en 45 nm, un overclocking plus raisonnable.
Ceci permet aux Phenom II de concurrencer les Core 2 Quad, mais malheureusement pas les Nehalem.

La tension, CPU Voltage ou VCore, est au maximum de 1.400 à 1.425 V à stock.
Il existe deux «steppings» : C3 et C2 pour les Phenom II X2/X3/X4, E0 pour les Phenom II X6.
Lors d'un overclocking, les tensions des E0 et C3 peuvent être poussées à 1.450 V sans risque.
Les CPU en stepping C2 peuvent être poussés à 1.500 V.
La température maximale est en général de 62°C (71 pour les 95 W).
Par exemple pour le Phenom II X4 955 C2, la doc AMD donne :
http://products.amd.com/...

Voir la documentation AMD sur votre processeur pour savoir jusqu'où aller sans risque :
http://products.amd.com/fr-fr/DesktopCPUResult.aspx

Pour overclocker un Phenom II, on peut agir sur de nombreux paramètres :
L'overclocking des coeurs, du contrôleur mémoire, du Bus Hypertransport, du Bus HTT,...
Un excellent article analyse l'effet de ces différents paramètres :
http://www.madshrimps.be/...
On en va étudier dans cet article que les 2 plus importants pour les performances, à savoir en premier l'overclocking des coeurs et en second l'overclocking du contrôleur mémoire.

L'overclocking du coeur

Pourquoi ?


On overclocke les coeurs afin de gagner en puissance pure, c'est le paramètre le plus important :
les calculs sont effectués plus vite, les performances augmentent. Voir lien suivant : http://www.madshrimps.be/...
En passant de 3.2 à 3.8 GHz (gain de 18 % en fréquence), les gains dans les tests « SuperPi », «WPrime» et « 3DMark01 » sont de 18 % et 6 %.

Comment faire ?


Tout se règle dans le Bios :

Les termes importants sont :
CPU Ratio (coefficient CPU)
CPU Bus Frequency (Bus Speed ou FSB)
CPU/NB Frequency (fréquence du contrôleur mémoire)
HT Link Speed (fréquence du Bus HyperTransport)

Selon les cartes mères, la terminologie peut changer un peu ; par exemple, certaines cartes mères proposent de régler directement une valeur pour "CPU/NB Frequency" (exemple du Bios ci dessus), d'autres proposent un coefficient multiplicateur "CPU Frequency Multiplier".

Remarque :
Pour les Phenom II avec mode Turbo (Phenom II T), il faut désactiver l'option "Turbo Core" dans le BIOS .

En pratique, il faut distinguer deux cas : celui des processeurs « Black Edition », à coefficient CPU modifiable dans le Bios, et celui des autres, à coefficient CPU fixe.

a) Overclocking des « Black Edition »

Il faut simplement augmenter le multiplicateur du processeur, nommé « CPU Frequency Multiplier » de 1x en 1x puis de 0.5x en 0.5x pour trouver les limites. On teste la stabilité, si ce n'est plus stable, on incrémente la tension du coeur, nommée « CPU Voltage », en veillant à ne pas dépasser les limites recommandées précédemment. Finalement, on peut ajouter un peu de bus pour peaufiner les réglages, ou bien voir si on ne peut pas monter un peu plus haut en enlevant du coef et ajoutant du bus.
Les gains moyens sont de l'ordre de 20 à 25 %, les fréquences atteintes sont généralement comprises entre 3.6 et 4 GHz.

Exemple :

L'overclocking de ce processeur «Black Edition » a été obtenu par augmentation du coefficient multiplicateur de 16x à 19x.
La tension « Core Voltage » était de 1.344 V (1.350 V dans le BIOS).
Le « CPU NB Multiplier » était fixé à 12x à 1.20 V (+ 0.100 V) ou à 13x à 1.275 V (+ 0.175 V).

b) Overclocking des non- « Black Edition »

Le paramètre « Memory Frequency Multiplier » est mis à 5.33x pour de la DDR3-1333, 6.66x pour une DDR3-1600, 4.00x pour une DDR3-1066.
Sinon, le paramètre équivalent, « Memory Frequency » est passé à « DDR3-1066 MHz » pour de la 1333 MHz, « DDR3-1333 MHz » pour de la DDR3-1600, « DDR3-800 MHz » pour de la DDR3-1066 MHz.
On passe le « CPU Voltage » à 1.400 V pour un stepping C3 ou E0, 1.450 V pour un stepping C2.
On place le « FSB/HT Reference Clock » à 250 MHz pour la DDR3-1333 MHz, 240 MHz pour la DDR3-1600 MHz, 266 MHz pour la DDR3-1066 MHz maximum.
On place les valeurs « CPU NorthBridge Frequency Multiplier » et « HT Link Frequency multiplier » à 8x.
Si ce n'est pas stable, on peut augmenter la tension au coeur « CPU Voltage », ou bien diminuer le « FSB/HT Reference Clock ».
Généralement les gains maximaux en fréquence sont de l'ordre de 20%, ce qui correspond à un FSB/HT compris entre 240 à 245 MHz.

Exemple :

Ici, l'overclocking a été obtenu par augmentation du "CPU Bus Frequency" à 250 MHz.
Le « HT Link » a été ramené à un multiplicateur de 8x afin de ne pas dépasser 2 GHz de fréquence.
La tension « Core Voltage » est de 1.280 V (1.425 V dans le BIOS).
On peut désactiver C1E et Cool'n'Quiet pour les overclockings un peu plus poussés .

Comment tester la stabilité ?


Pour cet overclocking, on testera la stabilité avec le logiciel « OCCT » : on fera des tests de 1 à 2 heures, voire plus pour ceux qui le souhaitent.

Pour aller plus loin


Les Phenom II ont la particularité de s'overclocker bien mieux sous de faibles températures : http://www.madshrimps.be/...
On remarque que la température a une influence tout aussi forte que la tension du coeur.

Overclocking du contrôleur mémoire

Intérêt d'overclocker le contrôleur mémoire


Le contrôleur mémoire intégré aux Phenom II a plusieurs limitations par rapport à celui des processeurs Nehalem d'Intel :
Il a déjà du mal à utiliser pleinement la mémoire DDR3-1333, et c'est pire avec la DDR3 -1600, et sa bande passante plafonne beaucoup trop rapidement par rapport aux Nehalem d'Intel :
http://www.hardware.fr/articles/814-4/ddr3-influence-canaux-timings.html
La fréquence du contrôleur mémoire joue sur les performances :
elle augmente les débits mémoire et réduit également la latence du cache L3.
Elle est réglable sur les plates formes AM3 et 1366.
Sur plate forme AM3, la fréquence du contrôleur mémoire s'appelle souvent dans le Bios 'CPU NB Frequency' et la tension associée est 'CPU NB Voltage'.
Cette fréquence du contrôleur mémoire est d'origine à 2 GHz, on peut la pousser à 2.4 GHz (o/c « raisonnable »), voire 3 GHz avec les derniers processeurs (X6).
En overclockant le contrôleur mémoire de 20% (de 2.0 GHz à 2.4 GHz), les débits en écriture et lecture augmentent d'environ 20% et la latence du cache L3 diminue d'autant :
http://www.lostcircuits.com/...
La tension associée 'CPU NB Voltage' ne devra jamais dépasser 1.35 V sur plates formes AM3 (comme 1366) : il est recommandé de ne pas dépasser 1.275 V par sécurité, comme indiqué ci-dessous.

Pour voir les effets de l'overclocking du contrôleur mémoire, vous pouvez lire cette analyse détaillée :
http://www.madshrimps.be/...

Comment faire ?


On augmente tout simplement la ligne du BIOS « CPU NorthBridge Frequency Multiplier » jusqu'à ce que ça ne soit plus stable. On peut augmenter, afin d'assurer la stabilité de cet overclocking, la tension « CPU NorthBridge Voltage » (et pas « NorthBridge Voltage »).
Il est recommandé de rester en dessous des 1.30 V, idéalement jusqu'à 1.25 V (soit + 0.200 V à 0.150 V). Les Phenom II X4/X3/X2 en stepping C3 atteignent de manière stable les 2.2 GHz à la tension d'origine, les 2.4 GHz à 1.20 V (ou + 0.100 V) et 2.6 GHz à 1.275 V (soit + 0.175 V).

Exemple :

Ici, l'overclocking a été obtenu par augmentation du "CPU Bus Frequency" à 250 MHz.
Le « CPU NorthBridge Frequency Multiplier » a été ramené à 10x afin que les caches et le contrôleur mémoire soient à 2.5 GHz.
La tension « CPU NB Voltage » était à 1.2250 V (+0.100 V).

PS : Si votre ordinateur est utilisé pour des applications utilisant plusieurs coeurs, il faut préférer le mode « Unganged » (voir photo). Sinon, pour des applications n'utilisant qu'un seul coeur, le mode « Ganged » est préférable. Il est recommandé d'être en « Dual Channel » pour de meilleures performances.

Comment tester la stabilité ?


La stabilité est testée par le logiciel « Prime95 », test « Blend », sous des durées de 2 à 3 heures.

Glossaire


Stepping : Révision du processeur, cette valeur change à chaque fois que le modèle est modifié (bug corrigés, meilleur overclocking, chauffe réduite, etc...). Il est visible sur CPU-Z.

Cache : Partie du processeur où sont stockées les données à accès fréquent, en complément de la RAM (plus lente), c'est une mémoire qui reste extrêmement rapide.

Cycles et latences : Un processeur à 4 GHz fournit 4 milliards d'impulsions par seconde. Entre deux impulsions, il y a un cycle. La latence du cache des Phenom II, de 59 cycles, signifie qu'entre la lecture et l'écriture d'une donnée, le processeur aura fourni 59 impulsions.

Contrôleur mémoire : Sur plate formes AM3, il est implanté sur le die du processeur et gère la RAM.
Il peut etre appelé IMC (Integrated Memory Controller) ou NorthBridge (NB).

Black Edition : Processeur dont le coefficient multiplicateur est débloqué en montée, contrairement aux autres processeurs.

Remerciements


Remerciements à Franck7511, qui a fourni la trame de cet article, ainsi qu'à Flo88, pour sa participation.

A voir également :

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