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[Review] AMD FX-4100, FX-6100 und FX-8150 im PCGHX-Overclocking-Check
Inhalt
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- Danksagung
- Einleitung
- FX-Prozessoren auf Basis neuer Modulbauweise
- Architektur & Modulbauweise im Detail
- Übersicht: aktuelle AMD FX-Modelle
- Testkandidaten
- Testsystem
- Overclocking
- Benchmarks (CPU)
- Weitere Messungen
- Fazit
- Links
An dieser Stelle möchte ich mich bei allen Partnern bedanken, die mich bei diesem aufwendigen Test so tatkräftig unterstützt haben.
Mein besonderer Dank geht daher an Asus, EKL Alpenföhn , Caseking, Corsair, Enermax, MSI, für die freundliche und unkomplizierte Bereitstellung weiterer Komponenten für das Testsystem.
Mein besonderer Dank geht daher an Asus, EKL Alpenföhn , Caseking, Corsair, Enermax, MSI, für die freundliche und unkomplizierte Bereitstellung weiterer Komponenten für das Testsystem.
Auch wenn der offizielle Launch der neuen FX-Prozessoren bereits einige Tage her ist und sich mittlerweile jeder ein Bild über die wirkliche Leistung machen konnte, möchte ich im folgenden Test gezielt auf die Overclocking-Eigenschaften eingehen. Mit den neuen FX-CPUs spendiert AMD erstmals allen Prozessoren des Lineups einen freien Multiplikator. Was bisher immer den Black Editions vorbehalten war, wird nun ein allgemeines Feature. Durch den freien Multiplikator lassen sich alle FX-Modelle nach Belieben übertakten. Im folgenden Test möchte ich daher nicht auf die eigentliche Leistung der FX-Prozessoren eingehen, sonder prüfen, wie viel Leistung sich den jeweiligen Modellen durch Overclocking entlocken lässt. So müssen der AMD FX-4100, der FX-6100 und das Topmodell, der FX-8150 im folgenden Test zeigen, wie gut sie sich übertakten lassen.
Obwohl AMD die FX-Prozessoren bereits 2007 angekündigt hatte (damals unter dem Codenamen „Bulldozer“), dauerte es doch über vier Jahre bis die ersten Prozessoren der neuen Generation offiziell vorgestellt wurde. An dem bereits 2007 angekündigten Konzept hat sich bis heute nichts geändert. Mit den „Bulldozer“-Prozessoren präsentziert AMD erstmals eine vollständig neu entwickelte Architektur seit den K7-Prozessoren. Nach einer Entwicklungszeit von über vier Jahren bringt AMD mit den neuen FX-Prozessoren die ersten Bulldozer-CPUs in den Handel. Eine der wichtigsten Änderungen bei den neuen Prozessoren ist, dass AMD nicht mehr direkt auf Kerne sondern auf Module setzt. Ein Prozessor mit einem Bulldozer-Modul kann aus rein technischer Sicht nicht als ein vollwertiger Dual-Core-Prozessor bezeichnet werden. Ein Bulldozer-Modul verfügt über zwei Integer-Kerne, die sich, die zur weiteren Bearbeitung notwendigen Einheiten (z.B. Gleitkomma-Einheit, Decoder und Caches) im Modul teilen. Bei einem vollwertigen fiktiven Dual-Core-Modul würde jedem Modul jede weitere Einheit zur Verfügung stehen. Durch die Modulbauweise und das einsparen einiger Einheiten gewinnt man einen großen Vorteil, wenn es um die flächenmäßige Größe geht. So teilen sich die beiden Integer-Kerne beispielsweise auch ein gemeinsames Frontend, welches dafür verantwortlich ist, die Befehle heranzuschaffen und zu dekodieren. Weiterhin teilen sich beide Integer-Kerne den 64 KiByte großen L1-Instruction-Cache und den L2-Cache, welcher pro Modul 2 MiByte umfasst. Laut AMD kommt ein Bulldozer-Modul auf 180 Prozent der Leistung eines fiktiven vollwertigen Bulldozer-Moduls. Die restlichen 20 Prozent gehen aufgrund der geteilten Einheiten verloren. Dennoch vermarktet AMD ein einzelnes Moduls als Zweikerner. Eine Bulldozer-CPU wie der FX-8150 wird von AMD als nativer Acht-Kern-Prozessor vermarktet, obwohl dies strenggenommen nicht der Fall ist. Zwar verfügt der FX-8150 über acht Integer-Kerne, einige der weiteren Einheiten sind aber nicht in gleicher Stückzahl vorhanden.
Anstatt den Prozessor daher als reinen „Acht-Kern-Prozessor“ zu bezeichnen, ist es empfehlenswerter die Modulbauweise mit ins Spiel zu bringen. So verfügt ein FX-8150 über vier Module welche insgesamt acht Threads ergeben. Bei vielen Redaktionen hat sich daher auch eine einfache Schreibweise (z.B. „4M/8T“ oder 3M/6T“) durchgesetzt, welche mit der aktueller Intel-Prozessoren (z.B. „4C/8T“) verglichen werden kann. Bereits im Vorfeld erklärte AMD aber, dass die Modulbauweise bei einigen Anwendungen zu Problemen, beziehungsweise immer zu unterschiedlichen Ergebnissen in Benchmarks führen können. Dies trifft vor allem auf Anwendungen zu die nicht alle Kerne auslasten. Hier spielt das Betriebssystem eine wichtige Rolle, welches für die Verteilung der Ressourcen verantwortlich ist. Je nach Verteilung der Ressourcen durch Windows kann es vorkommen, dass eine Anwendung auf beide Integer-Kerne eines Moduls zugweisen wird, oder jeweils nur ein Integer-Kern pro Modul genutzt wird. Letzteres ist dabei deutlich effektiver, da jeder Integer-Kern so alleine auf die weiteren Elemente zugreifen kann und sich diese nicht teilen muss. Laut AMD kann durch unvorteilhafte Verteilung bis zu fünf Prozent verloren gehen. Gerade bei Anwendungen, die auf mehrere Kerne skalieren, kann der Unterschied sogar noch größer ausfallen. Als Beispiel wäre hier eine Anwendung zu nennen, die auf vier Kerne skaliert. Im ungünstigsten Fall werden vier Integer-Kerne aus zwei Modulen des FX-8150 genutzt. Diese müssten sich dann, wie bereits mehrfacht erwähnt, einige Komponenten teilen. Deutlich effektiver wäre es, wenn jeweils ein Integer-Kern pro Modul des FX-8150 angesprochen wird. Jedes Modul könnte dann auf eine vollständige Palette weiterer Rechen-Einheiten zurückgreifen und wäre deutlich performanter.
AMDs Bulldozer-CPUs werden auch wie die Llano-APUs im 32-Nanometer-Verfahren bei Global Foundries gefertigt. Das Synonym „Bulldozer“ steht dabei für die vollständige Architektur, welche sich in zwei Segmente unterteilt und an den Server- sowie Desktop-Markt richtet. Letzteres Segment ist unter dem Codename „Zambezi“ bekannt. AMDs Bulldozer kommt auf eine Die-Fläche von 315 Quadratmillimetern und enthält laut AMD mehr als zwei Milliarden Transistoren. Das ist fast doppelt so viel wie bei aktuellen Sandy-Bridge-Prozessoren von Intel (ca. 1,16 Billionen Transistoren). Wie bereits erwähnt, basiert Zambezi auf der neu von AMD eingeführten Modulbauweise. Ein solches besteht aus den für einen CPU-Kern üblichen Bestandteilen, wie Integer-Einheiten, Gleitkomma-Einheit, Decoder und Caches. Gegenüber einem einzelnen klassischen Kern hat AMD allerdings mehr Integer-Leistung verbaut. Ein Modul verfügt über ein gemeinsames Frontend welches die Befehle heranschafft (Fetch) und dekodiert. Weiterhin enthält das gemeinsame Frontend auch die verbesserte Sprungvorhersage, die somit eine verbesserte voraussage der Berechnungen gewährleisten soll. Zusätzlich zum Frontend verfügt ein Modul über 64 KiByte L1-Instruction-Cache pro Integer-Kern und 2 MiByte L2-Cache, der beiden Integer-Kernen des Moduls zur Verfügung steht. Die Zugriffslatenzen sind im Vergleich zum Phenom II aber durchweg gestiegen. Der komplette Chip verfügt, egal wie viel Module der Prozessor hat, immer über 8 MiByte L3-Cache. Dieser ist mit 2,2 GHz an die Northbridge samt Speichercontroller angebunden. Wie auch bei den Llano-APUs bietet der Speichercontroller des Bulldozers einen Speicherteiler für den DDR3-1866-Modus. Bei Phenom II Prozessoren stand im Bios maximal DDR3-1600 zur Auswahl. Der Decoder eines FX-Prozessors ist vierfach skalar, genau wie die aktuellen Sandy-Bridge-Prozessoren. Ein Phenom II Prozessor arbeitet hingegen nur dreifach skalar. Hinter dem Frontend befinden sich zwei Integer-Ausführungseinheiten sowie einem winzigen, 16 KiByte fassenden L1-Daten-Cache. Jede Einheit verfügt über einen vierfach skalaren Scheduler und vier Pipelines (statt jeweils drei wie beim Phenom II), wenngleich die ausführenden ALUs nur doppelt vorhanden sind und sich leicht unterscheiden. Die beiden weiteren Pipelines sind erweiterte AGUs, sogenannte AGLUs, die neben der Adressgenerierung auch einige wenige einfache Operationen durchführen können. Ein FX-8150 kommt durch seine vier Module so auf eine Anzahl von 16 ALUs/AGUs. Zum Vergleich: ein Phenom II X6 verfügt über 18 ALUs/AGUs und hat hier aufgrund der vollwertigen sechs Kerne leichte Vorteile.
Die "Flex FPU" (flexible Floating-point unit) ist in jedem Modul nur einfach vorhanden und muss sich daher von beiden Integer-Kernen geteilt werden. Die "Flex FPU" ist eine Art Hilfsprozessor, die aber von den Integer-Schedulern gesteuert wird. Eine Flex FPU" besteht aus zwei FMAC-Pipelines, die wahlweise zwei 128-Bit- oder eine 256-Bit-AVX-Instruktion pro Takt arbeiten. Mit jedem Takt kann die Flex FPU einer Integer-Ausführungseinheit zugeordnet werden oder aber 128 Bit simultan für je Einheit ausführen, somit soll eine optimale Lastverteilung erreicht und Leerlauf vermieden werden. Verglichen mit dem Phenom II X6 (sechs FADD plus sechs FMUL gegen acht FMAC), verfügt ein FX-Prozessor mit vier Modulen jedoch über weniger FPU-Einheiten. Bei den Features zieht AMD durch SSE4.1, SSE4.2, AVX (Advanced Vector Extensions) und einer Hardware-Unterstützung für den Verschlüsselungsalgorithmus AES mit Intel gleich. Durch FMA (Fused-Multiply-Add) und XOP sind die FX-Prozessoren aktuellen Intel-Prozessoren sogar leicht voraus. AMD selbst sagt, dass der Bulldozer auf hohe Frequenzen und Durchsatz optimiert ist. Zugleich soll er aber effiziente Kerne respektive Module bieten. Das Design der Bulldozer-Prozessoren zielt eigentlich auf den Server-Markt ab. Weiterhin hat AMD Verbesserungen implementiert, die den Bulldozer-Prozessoren helfen soll, effizienter zu rechnen. Clock Gating sorgt dafür, dass weniger Schaltkreise als bisher arbeiten müssen und mit dem C6-State (Power Gating) können benötigte Module von der Stromversorgung getrennt werden. Die von den Phenom II X6 Prozessoren bekannte Turbo-Funktion wurde ebenfalls überarbeitet. Abhängig von der TDP erlaubt ein Power Manager einzelnen Modulen oder dem kompletten Chip, den Takt zu steigern. So kann der FX-Prozessor bei Anwendungen die beispielweise nur ein Modul nutzen, mit einer deutlich höheren Taktrate rechnen.
Bereits im Vorfeld des offiziellen Starts sind die Spezifikationen sieben unterschiedlicher FX-Prozessoren bekannt geworden. Allerdings hat AMD zum offiziellen Start am 13. Oktober nur vier der sieben Modelle vorgestellt. Die drei verbleibenden Modelle sollen im Laufe der kommenden Monate folgen und die Modellpalette weiter abrunden. Neben dem Topmodell, dem FX-8150 hat AMD auch den FX-8120 sowie zwei kleinere FX-Prozessoren vorgestellt. Der FX-6100 ist aktuell der einzigste Prozessor, welcher über 3 Module verfügt. Der FX-4100 rundet die Produktpalette mit zwei Modulen nach unten hin ab. Der FX-8100, FX-4170 und der FX-B4150 waren bereits auf einigen Slides von AMD zu sehen, wann die Prozessoren aber vorgestellt werden und den Handel erreicht bleibt noch abzuwarten. Lediglich zum FX-8100 gab es in den letzten Tagen erste Informationen. So plant H.P. beispielsweise einen Fertig-PC, in dem der kleinste auf vier Modulen basierende FX-Prozessor verbaut werden soll. Die genauen Spezifikationen können der folgenden Tabelle entnommen werden.
Als erster Testkandidat muss sich der aktuell kleineste der FX-Prozessoren beweisen. Der FX-4100 verfügt über zwei Bulldozer-Module und kommt so auf insgesamt vier Integer-Kerne (2M/4T). Ohne aktivierte Turbo-Funktion takten alle vier Kerne des FX-4100 maximal mit 3,6 GHz. Wird die Turbo-Funktion aktiviert, werden alle Module des FX-4100 bei Bedarf auf 3,7 GHz übertaktet. Die Turbo-Frequenz von 3,8 GHz wird nur erreicht, wenn die Hälfte der Kerne belastet wird. Da der FX-4100 nur über zwei Module verfügt, kommt er auf vier MiByte Level 2 Cache. Der Level 3 Cache beträgt wie bei allen FX-Prozessoren acht MiByte. Allerdings muss der FX-4100 nicht nur bei den Modulen Abstriche in Kauf nehmen. Auch die Northbridge taktet mit 2,0 GHz 200 MHz weniger als bei den Topmodellen. Als Arbeitsspeicher unterstützt der FX-4100 maximal DDR3-1866-Speicher. Die TDP beträgt 95 Watt. Der Lieferumfang in der Boxed-Version enthält neben dem eigentlichen Prozessor noch ein „Certificate of Authenticity“ sowie ein Info-Flyer zur AMDs A-Series Prozessoren. Ein weiterer Flyer macht den Käufer darauf aufmerksam, dass er ein Bios-Update durchführen soll, bevor der den Prozessor einbaut. Bei älteren Bios-Versionen kann es vorkommen, dass die FX-Prozessoren nicht erkannt werden. Der obligatorische Boxed-Kühler und ein FX-Case-Badge runden den Lieferumfang ab.
Der zweite Testkandidat im Felde ist der FX-6100. Dieser taktet etwas niedriger als der FX-4100, verfügt dafür aber über ein Bulldozer-Modul mehr. Insgesamt verfügt der FX-6100 so über drei Module und sechs Integer-Kerne (3M/6T). Ohne aktivierte Turbo-Funktion takten alle sechs Kerne des FX-6100 mit 3,3 GHz. Zum Vergleich: die vier Kerne des FX-4100 takten standardmäßig mit 3,6 GHZ. Wird die Turbo-Funktion beim FX-6100 aktiviert, können alle Kerne bei Bedarf auf 3,6 GHz übertaktet werden. Die Hälfte der Kerne können sogar auf bis zu 3,9 GHz übertaktet werden. Da der FX-6100 wie bereits erwähnt über drei Module verfügt, kommt er auf sechs MiByte Level 2 Cache. Der Level 3 Cache beträgt wie bei allen FX-Prozessoren acht MiByte. Obwohl der FX-6100 aktuell der einzige Drei-Modul-Prozessor und somit das Topmodell ist, taktet die Northbridge wie beim FX-4100 nur mit 2,0 GHz. Die TDP beträgt 95 Watt und der Prozessor unterstützt offiziell maximal DDR3-1866-Speicher. Beim Lieferumfang gibt es keinen Unterschied zum FX-4100. Neben dem eigentlichen Prozessor enthält die der Boxed-Version noch ein „Certificate of Authenticity“ sowie ein Info-Flyer zur AMDs A-Series Prozessoren. Ein weiterer Flyer macht den Käufer darauf aufmerksam, dass er ein Bios-Update durchführen soll, bevor der den Prozessor einbaut. Bei älteren Bios-Versionen kann es vorkommen, dass die FX-Prozessoren nicht erkannt werden. Der obligatorische Boxed-Kühler und ein FX-Case-Badge sind auch im Lieferumfang des FX-6100 enthalten.
Das aktuelle Topmodell im FX-Lineup ist der FX-8150. Sowohl bei den Taktraten als auch bei den Modulen kann sich der FX-8150 klar absetzten. Insgesamt verfügt der FX-8150 über vier Bulldozer-Module und dementsprechend acht Integer-Kerne. Ohne aktive Turbo-Funktion takten alle vier Module mit 3,6 GHz. Wird der Turbo aktiviert, können alle Module bei Bedarf auf maximal 3,9 GHz übertaktet werden. Die Hälfte der Kerne kann bei passender TDP und entsprechender Auslastung auf bis zu 4,2 GHz erhöht werden. Durch die Vollausstattung mit vier Modulen kommt der FX-8150 auf acht MiByte Level 2 Cache. Der Level 3 Cache beträgt wie bei allen FX-Prozessoren acht MiByte. Neben dem etwas langsameren FX-8120 ist der FX-8150 der einzige Prozessor, bei dem der Northbridge-Takt noch 2,2 GHz beträgt. Beim FX-4100 und beim FX-6100 taktet die Northbridge nur mit 2,0 GHz. Aufgrund der Anzahl der Module beträgt die TDP des FX-8150 125 Watt. Wie bei allen FX-Prozessoren unterstützt auch der FX-8150 maximal DDR3-1866-Speicher. Auch der Lieferumfang des FX-8150 ist zu den anderen FX-Prozessoren identisch. Allerdings wird der FX-8150 angesichts der Tatsache, dass es sich um das Topmodell handelt, in einer schicken Metalldose verpackt. Der FX-4100 und der FX-6100 wurden in einer einfachen Pappverpackung ausgeliefert, so wie man sie beispielsweise von aktuellen Phenom II Prozessoren kennt. Neben dem eigentlichen Prozessor enthält die der Boxed-Version noch ein „Certificate of Authenticity“ sowie ein Info-Flyer zur AMDs A-Series Prozessoren. Ein weiterer Flyer macht den Käufer darauf aufmerksam, dass er ein Bios-Update durchführen soll, bevor der den Prozessor einbaut. Bei älteren Bios-Versionen kann es vorkommen, dass die FX-Prozessoren nicht erkannt werden. Wie zu erwarten liegt dem FX-815 auch ein Boxed-Kühler und ein FX-Case-Badge bei. Allerdings verfügt der Boxed-Kühler des FX-8150 über vier Heatpipes die die Abwärme über eine Bodenplatte aus Kupfer aufnehmen. Die im Vorfeld präsentierte All-In-One-Wasserkühlung ist aktuell noch nicht zu kaufen.
Basis für alle Tests ist das auf dem 990FX basierende Crosshair V Formula von Asus. Die Platine wurde im Vorfeld mit einem Phenom II X6 1075T ausgetestet um mögliche Limits wie beispielsweise den maximalen Speichertakt oder den maximalen Referenztakt auszuloten. Als Bios kommt allerdings keine normale Version zum Einsatz. Das verwendete Bios trägt die Versionsnummer 9911 und verfügt im Gegensatz zur normalen Versionen wie der 0813 oder der 0903 über zusätzliche Overclocking-Optionen. Neben leicht abgeänderten Spannungs-Optionen verfügt das verwendete Bios über zwei weitere Speicherteiler, die den DDR3-2133- und DDR3-2400-Modus ohne Erhöhung des Referenztaktes ermöglichen. Bei den normalen Versionen steht als maximaler Speicherteiler DDR3-1866 zur Verfügung. Es sei an dieser Stelle jedoch angemerkt, dass nicht jeder Prozessor so hohe Taktraten ermöglicht. Da die Platine im Vorfeld ausgetestet wurde und gewisse Limits ausgelotet sind, sind für alle drei FX-Prozessoren gleiche Bedingungen geschaffen. So kann direkt ausgeschlossen werden, ob beispielsweise das Mainboard oder der Prozessor limitiert. Als Grafikkarte wird eine MSI R6970 Lightning genutzt, die die Scorpius-Plattform komplettiert. Die Taktraten liegen bei den von MSI vorgegeben 940/2.750 MHz.
Als Speicher kommt primär ein 8-GiByte-Speicherkit von Corsair zum Einsatz. Das Kit (Vengeance Red CMZ8GX3M2A1866C9R) verfügt über zwei Speichermodule mit jeweils 4.096 MiByte. Die beiden Riegel laufen standardmäßig im DDR3-1866-Modus (933 MHz) mit Latenzzeiten von CL9-10-9-24 und sind so ideal für die FX-Prozessoren geeignet. Als Betriebsspannung gibt Corsair 1,5 Volt vor. Auch das Speicherkit wurde im Vorfeld ausgetestet um mögliche Limitierungen auszuschließen. Da der Prozessor bei späteren Benchmarks hauptsächlich nur über den Multiplikator übertaktet wird, wird der Speicher mit seinen Standard-Spezifikationen betrieben. Im Normalfall stehen der Speicherteiler für DDR3-2133 und DDR3-2400 auch nicht zur Verfügung. Bei der Ermittlung des maximalen Speichertakts kommt allerdings ein etwas overclocking freundlicheres Speicherkit aus dem Hause Adata zum Einsatz. Das Adata XPG Plus Series v2.0 Speicherkit läuft standardmäßig bei 1,65 Volt im DDR3-2200-Modus mit Latenzzeiten von CL8-8-8-24. Mit gelockerten Latenzzeiten (CL9-11-9-27) ist maximal der DDR3-2400-Modus möglich. Mehr ist mit dem Speicherkit nicht möglich, da die Chips eher auf straffe Latenzzeiten bei niedrigeren Taktraten ausgelegt sind. Damit der Prozessor ausreichend gekühlt wird, kommt ein Prolimatech Megahalems in der zweiten B. Revision zum Einsatz. Als Lüfter wird ein 120 mm Wing Boost Lüfter von Alpenföhn verwendet. Als Datenspeicher kommt eine flotte Chronos mit 128 GiByte von Mushkin zum Einsatz. Sie bietet Platz für die wichtigsten Tools und das Betriebssystem. Die weiteren Details können der folgenden Tabelle entnommen werden.
Als Speicher kommt primär ein 8-GiByte-Speicherkit von Corsair zum Einsatz. Das Kit (Vengeance Red CMZ8GX3M2A1866C9R) verfügt über zwei Speichermodule mit jeweils 4.096 MiByte. Die beiden Riegel laufen standardmäßig im DDR3-1866-Modus (933 MHz) mit Latenzzeiten von CL9-10-9-24 und sind so ideal für die FX-Prozessoren geeignet. Als Betriebsspannung gibt Corsair 1,5 Volt vor. Auch das Speicherkit wurde im Vorfeld ausgetestet um mögliche Limitierungen auszuschließen. Da der Prozessor bei späteren Benchmarks hauptsächlich nur über den Multiplikator übertaktet wird, wird der Speicher mit seinen Standard-Spezifikationen betrieben. Im Normalfall stehen der Speicherteiler für DDR3-2133 und DDR3-2400 auch nicht zur Verfügung. Bei der Ermittlung des maximalen Speichertakts kommt allerdings ein etwas overclocking freundlicheres Speicherkit aus dem Hause Adata zum Einsatz. Das Adata XPG Plus Series v2.0 Speicherkit läuft standardmäßig bei 1,65 Volt im DDR3-2200-Modus mit Latenzzeiten von CL8-8-8-24. Mit gelockerten Latenzzeiten (CL9-11-9-27) ist maximal der DDR3-2400-Modus möglich. Mehr ist mit dem Speicherkit nicht möglich, da die Chips eher auf straffe Latenzzeiten bei niedrigeren Taktraten ausgelegt sind. Damit der Prozessor ausreichend gekühlt wird, kommt ein Prolimatech Megahalems in der zweiten B. Revision zum Einsatz. Als Lüfter wird ein 120 mm Wing Boost Lüfter von Alpenföhn verwendet. Als Datenspeicher kommt eine flotte Chronos mit 128 GiByte von Mushkin zum Einsatz. Sie bietet Platz für die wichtigsten Tools und das Betriebssystem. Die weiteren Details können der folgenden Tabelle entnommen werden.
Im Rahmen des Overclocking-Checks nicht nur der maximale Takt bei unterschiedlichen Spannungen ausgelotet, sondern die Prozessoren auch noch auf weitere Werte ausgetestet. So müssen die FX-Prozessoren zeigen, wie weit sich beispielsweise der Referenztakt erhöhen lässt. Auch wird geprüft, wie weit sich der Speicher und die Northbridge übertakten lässt. Neben zahlreichen Overclocking-Tests müssen sich die FX-Prozessoren auch noch im Undervolting-Test beweisen.
Von Links nach Rechts: maximaler Referenztakt FX-4100 (335 MHz), FX-6100 (342 MHz) und FX-8150 (329 MHz).
Da alle FX-Prozessoren über einen frei wählbaren Multiplikator verfügen, werden wohl die wenigsten den Prozessor über den Referenztakt übertakten. Gerade bei günstigeren Modellen (non Black Edition) war dies eine einfache Option dem Prozessor etwas mehr Leistung zu entlocken. Dennoch kann es durchaus Sinn ergeben, den Prozessor über den Referenztakt zur übertakten. Beispielsweise wenn der Speicher schneller als im DDR3-1866-Modus laufen soll. Durch den Referenztakt und den passenden Speicherteiler lässt sich der Speichertakt Schritt für Schritt in die Höhe schrauben. Auch weitere an den Referenzakt gekoppelte Komponenten, wie die Northbridge, lassen sich über den Referenztakt übertakten. Im Praxistest konnten alle drei FX-Prozessoren durchweg höhere Ergebnisse erreichen als der zum Austesten verwendete Phenom II X6 1075T. Selbst der kleine FX-4100 erreicht bei fest eingestellten Standardspannungen einen maximalen Referenztakt von 335 MHz. Der mit dem Phenom II X6 ermittelte Maximalwert (318 MHz) wurde bereits mit dem ersten FX-Prozessor um 17 MHz übertroffen. Das Muster des FX-6100 konnte mit 342 MHz sogar noch ein paar Megahertz drauflegen. Der FX-8150 erreicht von den drei getesteten FX-Prozessoren mit 329 MHz das niedrigste Ergebnis. Dennoch würde der ermittelte Referenztakt ausreichen um den Speicher auf 1.534 MHz (DDR3-3069) zu übertakten.
Von Links nach Rechts: maximaler Northbridge-Takt FX-4100 (2.480 MHz), FX-6100 (2.420 MHz) und FX-8150 (2.564 MHz).
Neben dem Referenztakt und dem Speichertakt lässt sich auch die Northbridge übertakten. Wie bei allen FX-Prozessoren üblich, bieten sich hier auch zwei Möglichkeiten an. Entweder man übertaktet die Northbridge stückweise über den Referenztakt oder man erhöht den Multiplikator für die Northbridge, was wesentlich einfacher ist. Je nach Prozessor läuft die Northbridge mit 2,0 (FX-4100 und FX-6100) beziehungsweise 2,2 GHz (FX-8150). Anders als beim Referenztakt bildet der FX-6100 mit maximal 2.420 MHz das Schlusslicht. Der FX-4100 ermöglichte hingegen mit 2.480 MHz etwas mehr Northbridge-Takt. Deutlicher Spitzenreiter ist aber der FX-8150, welcher sich klar mit 2.564 MHz behaupten kann. Für alle Tests wurde die Spannung der Northbridge auf 1,225 Volt angehoben. Um die Taktrate der Northbridge noch weiter zu steigern, bedarf es aber drastischer Spannungserhöhungen. Sowohl der FX-4100 und der FX-8150 brachten es bei einer Northbridge-Spannung von 1,4 Volt auf über 2.600 MHz. Der FX-6100 erreichte nur knapp über 2.500 MHz. Angesichts der deutlichen Spannungserhöhung ist es aber nicht zu empfehlen, die Northbridge so weit zu übertakten. Mit 1,225 Volt sollten die meisten Prozessoren die 2.400 MHz Grenze meistern.
Von Links nach Rechts: maximaler Speichertakt FX-4100 (1.204 MHz / DDR3-2408), FX-6100 (1.150 MHz / DDR3-2300) und FX-8150 (1.204 MHz / DDR3-2408).
Nachdem bereits die A-Series APUs einen Speicherteiler für den DDR3-1866-Modus erhielten, ermöglichen auch die neuen FX-Prozessoren erstmals den Speicher im DDR3-1866-Modus zu betreiben ohne den Referenztakt anzuheben. AMD-Systeme in denen ein Phenom II verbaut ist, bieten lediglich DDR3-1600 als maximalen Speicherteiler. Durch das Erhöhen des Referenztaktes lässt sich der Speichertakt aber dennoch steigern. Es ist im Vorfeld allerdings empfehlenswert, den Referenztakt auszuloten um mögliche Grenzen zu ermitteln. Durch die spezielle Bios-Version stehen zwei zusätzliche Teiler für den DDR3-2133- und DDR3-2400-Modus zu Verfügung. Der bei den Tests verwendete Speicher ist eigentlich für den DDR3-2200-Modus mit Latenzzeiten von CL-8-8-8-24 zertifiziert, läuft aber auch im DDR3-2400-Modus mit CL9-11-9-27. Sowohl der kleine FX-4100 und das Topmodell FX-8150 laufen beide Problemlos im DDR3-2400-Modus (1.200 MHz). Lediglich die Northbridge-Spannung musst von 1,15 Volt auf 1,2 Volt angehoben werden. Der FX-6100 hingegen musste sich beim Speichertakt minimal geschlagen geben. Zwar bootet das System mit DDR3-2400, stabil ist es aber nicht. Erst mit DDR3-2300 (1.150 MHz) läuft das System ohne Probleme. Auch wenn die zwei zusätzlichen Speicherteiler im Normalfall nicht zur Verfügung stehen, würde sich guter Speicher mit entsprechenden Chips auch auf so hohe Taktraten jagen lassen. Leider limitiert der Speicher ab DDR3-2400. Mit noch schnellerem Speicher, wie beispielsweise den Corsair GTX4 (DDR3-2533 CL9-11-10-30) ließe sich feststellen, ob die Prozessoren noch mehr Speichertakt packen. Der FX-6100 zeigt aber, dass nicht jeder Prozessor einen so hohen Speichertakt ermöglicht.
Von Links nach Rechts: maximaler Takt 4,4 GHz @ 1,356 Volt, 4,6 GHz @ 1,404 Volt und 4,7 GHz @ 1,452 Volt.
Standardmäßig taktet der FX-4100 mit 3,6 GHz (ohne Turbo-Modus) und wird mit einer Spannung von 1,356 Volt befeuert. Selbst mit der vorgegebenen Spannung war es kein Problem, den kleinsten FX-Prozessor auf 4,4 GHz zu übertakten. Eine Steigerung von 800 MHz ohne Spannungserhöhung ist schon sehr beachtlich. Wird die Spannung um 0,05 Volt auf 1,405 Volt erhöht, lässt sich der FX-4100 auf 4,6 GHz übertakten. Eine weitere Spannungserhöhung auf 1,452 Volt ermöglicht schlussendlich 4,7 GHz. Auch wenn die 5,0 GHz vom Takt her ohne Probleme machbar sind, muss die Spannung schon deutlich erhöht werden. Pro weitere 200 MHz benötigt der Prozessor mindestens 0,1 Volt mehr Spannung. So höher der Gesamttakt wird, umso weniger Potenzial bietet eine Spannungserhöhung von 0,1 Volt. Mit 1,505 Volt waren 4,8 GHz möglich. Die Messung der Leistungsaufnahme im weiteren Testverlauf zeigt aber, dass es nicht empfehlenswert ist, den Prozessor so weit zu übertakten.
Von Links nach Rechts: maximaler Takt 4,0 GHz @ 1,308 Volt, 4,2 GHz @ 1,356 Volt und 4,3 GHz @ 1,404 Volt.
Obwohl der FX-6100 über ein Modul mehr verfügt, liegt die Spannung um 0,05 Volt unter der des FX-4100. Der FX-6100 läuft bei seinen standardmäßigen 3,3 GHz mit einer Spannung von 1,308 Volt. Dennoch kann der FX-6100 trotz seiner geringeren Spannung und einem zusätzlichem Modul im Overclocking-Test überraschen. So sind mit 1,308 Volt ohne Probleme 4,0 GHz möglich. Eine leichte Spannungserhöhung um 0,05 Volt auf 1,356 Volt ermöglicht eine weitere Steigerung von 200 MHz auf 4,2 GHz. Ab 1,356 Volt zeigt der FX-6100 aber die gleichen Symptome wie der FX-4100. Weitere Taktsteigerungen benötigen extrem viel Spannung. Wird die Spannung nochmals um 0,05 Volt angehoben, lässt sich der Prozessor lediglich um weitere 100 MHZ auf 4,3 GHz übertakten. Mit 1,456 Volt sind 4,4 GHz möglich und mit 1,51 Volt erreicht der FX-6100 4,5 GHz. Wie beim FX-4100 ist es daher auch beim FX-6100 nicht empfehlenswert, den Prozessor höher als 4,2 bis 4,3 GHz zu übertakten, da mehr Takt durch eine deutlich höhere Spannung und die daraus resultierende Leistungsaufnahme erkauft wird.
Von Links nach Rechts: maximaler Takt 4,0 GHz @ 1,212 Volt, 4,2 GHz @ 1,260 Volt und 4,3 GHz @ 1,308 Volt.
Obwohl der FX-8150 der Prozessor mit den meisten Modulen ist, läuft er bei den vorgegebenen 3,6 GHz nur mit einer Spannung von 1,212 Volt. Dennoch kann der FX-8150 trotz der niedrigen Spannung beim Overclocking-Potenzial nicht ganz mit den kleineren FX-Prozessoren mithalten. Lassen sich der FX-4100 und der FX-6100 mit der Standardspannung um 800 beziehungsweise 700 MHz übertakten, sind es beim FX-8150 nur 400 MHz. Mit 1,212 Volt schafft es der FX-8150 aber genau die Grenze von 4,0 GHz zu durchbrechen. Eine leichte Spannungserhöhung von 0,05 Volt (auf 1,26 Volt) bringt wie bei den kleineren FX-Prozessoren zusätzliche 200 MHz. Ab 4,2 GHz skaliert der FX-8150 wie die zuvor getesteten Prozessoren. Die 4,3 GHz sind mit 1,308 Volt möglich. Für 4,4 und 4,5 GHz werden 1,356 beziehungsweise 1,404 Volt fällig. Für 5,0 GHz war eine Spannung jenseits von 1,5 Volt nötig, stabil lief der Prozessor damit allerdings nicht. Wie auch schon zuvor beim FX-4100 und dem FX-6100 angemerkt, lohnt es nicht den Prozessor über 4,3 GHz zu übertakten. Gerade beim FX-8150 steigt die Leistungsaufnahme bei höherer Spannung extrem an und rechtfertigt nicht den Zuwachs der Performance wie das Leistungs-pro-Watt-Rating im weiteren Testverlauf zeigt.
Von Links nach Rechts: Undervolting FX-4100 @ 1,152 Volt, FX-6100 @1,140 Volt und FX-8150 @1,116 Volt.
Leider begeht AMD bei einigen FX-Prozessoren denselben Fehler wie bei den Modellen der A-Series. Gerade der FX-4100 und der FX-6100 sind erneut sehr gute Beispiele dafür, das AMD eine viel zu hohe Spannung anlegt. Denn die Undervolting-Tests zeigen, dass die Prozessoren ohne Turbo-Modus und heftige Spannungskeule wesentlich stromsparender sein können. So lässt sich der FX-4100 von 1,356 Volt auf 1,152 Volt undervolten. Mit 0,204 Volt weniger ist der FX-4100 wie die Messung der Leistungsaufnahme zeigt wesentlich effizienter. Gleiches gilt für das Verhältnis Leistung pro Watt. Hier profitiert der FX-4100 deutlich. Aber auch der FX-6100 lässt sich dank Undervolting deutlich stromsparender betreiben. Anstatt mit 1,308 Volt konnte das hier verwendete Muster um 0,168 Volt auf 1,140 Volt undervoltet werden. Der FX-8150 lässt sich von der Spannung her am schlechtesten undervolten, was allerdings kein Nachteil ist. So kann die Standardspannung von 1,212 Volt um 0,096 Volt auf 1,116 Volt verringert werden. Wie das Leistungs-pro-Watt-Rating zeigt, sind die FX-Prozessoren undervoltet deutlich effizienter als wenn man sie übertaktet. AMD hätte hier von Haus aus besser mitdenken können, denn gerade bei der Leistungsaufnahme haben die FX-Prozessoren noch Einsparpotenzial, was bedauerlicherweise verschenkt wird.
Folgt in den nächsten Tagen.
Gerade in mehrkernoptimierten Benchmarks haben die kleineren FX-Prozessoren kaum eine Chance Modelle mit mehr Modulen zu übertreffen. Wird der FX-4100 von standardmäßigen 3,6 GHz auf 4,6 GHz übertaktet, steigt das Ergebnis in CineBench von 2,94 auf 3,73 Punkte an. Selbst mit 4,7 GHz kommt der FX-4100 nur auf 3,84 Punkte und landet so etwas hinter dem FX-6100. Erst mit 5,0 GHz (Ergebnis 4,07 Punkte) ist der FX-4100 in der Lage den FX-6100 bei 3,3 GHz (4,04 Punkte) zu überholen. Mit 4,0 GHz erreicht der FX-6100 ein Ergebnis von 4,9 Punkten. Bei 4,2 GHz sind es 5,14 Punkte und bei 4,3 GHz kommt der FX-6100 auf ein Ergebnis von 5,25 Punkten. Den FX-8150, welcher standardmäßig mit 3,6 GHz läuft und 5,92 Punkte erzielt, kann der FX-6100 erst mit 4,9 GHz (5,99 Punkte) einholen. Allerdings kann auch die Leistung des FX-8150 deutlich gesteigert werden. Mit 4,0 GHz erzielt der aktuell größte FX-Prozessor ein Ergebnis von 6,55 Punkten. Mit 4,2 GHz liegt das Ergebnis bei 6,88 Punkten und mit 4,3 GHz erreicht der Prozessor 7,05 Punkte.
SuperPI im 1M Modus zeigt verglichen mit CineBench ein vollkommen anderes Leistungsbild. Hier profitierten die Prozessoren durch einen möglichst hohen Takt, da SuperPI nicht mehr als einen Kern verwendet. So ist es nicht verwunderlich, dass der FX-6100 mit seinen 3,3 GHz gegenüber dem FX-4100 und dem FX-8150 sich geschlagen geben muss. Der FX-6100 verliert aufgrund der geringeren Taktfrequenz (3,3 GHz anstatt 3,6 GHz) 2,8 Sekunden. Der FX-4100 und FX-8150 liegen mit 23,400 und 23,391 aber gleichauf. Die ersten Plätze sichert sich allerdings der FX-4100 mit 18,445 (4,7 GHz), 18,878 (4,6 GHz) und 19,749 (4,4 GHz) Sekunden. Aufgrund der deutlich höheren Taktraten haben sowohl der FX-6100 und der FX-8150 hier keine Chance. Interessant ist aber, dass der FX-8150 bei gleicher Taktrate immer einen hauchdünn vor dem FX-6100 liegt.
wPrime 1.55 nutzt ebenfalls alle verfügbaren Kerne und skaliert daher sehr gut mit den einzelnen FX-Prozessoren. Der FX-4100 bildet mit 18,519 Sekunden aber klar das Schlusslicht im 32M Modus. Die Lücke zum FX-6100 beträgt über 4,6 Sekunden und lässt sich nur mit starkem Overclocking schließen. Wird der FX-4100 von 3,6 GHz auf 4,4 GHz übertaktet, verbessert sich die Zeit um 3,3 Sekunden auf 15,164 Sekunden. Mit 4,7 GHz bringt es der FX-4100 auf ein Ergebnis von 14,430 Sekunden was etwas hinter dem FX-6100 mit 3,3 GHz liegt. Hier zahlt sich die Anzahl der Module klar aus. Den FX-6100 übertrumpft der FX-4100 im 32M Modus erst mit 4,9 GHz (13,838 Sekunden). Mit 4,0 beziehungsweise 4,2 GHz kann sich der FX-6100 aber deutlich absetzten. So verbessert sich die Zeit um 3,2 Sekunden, wenn der FX-6100 von 3,3 GHz auf 4,2 GHz übertaktet wird. Der Sprung von 4,2 auf 4,3 GHz bringt nur eine leichte Zeitersparnis von 0,2 Sekunden. Der FX-8150 kann sich mit 3,6 GHz einfach gegen den FX-6100 mit 4,3 GHz behaupten. Die Steigerung um 600 MHz auf 4,0 GHz bringt im 32M Modus eine Verbesserung von 0,966 Sekunden mit sich. Mit 4,3 GHz knabbert der FX-8150 sogar stark an der acht Sekunden Grenze.
Der 1024M Modus von wPrime zeigt ähnliche Ergebnisse wie der 32M Modus. Auch hier bildet der FX-4100 mit 3,6 GHz und 586,358 Sekunden [09:46,358 Minuten] das Schlusslicht. Durch Overclocking auf 4,6 GHz lässt sich die Rechenzeit aber um 22 Prozent auf 457,222 Sekunden [07:37,222 Minuten] verbessern. Mit 4,7 GHz verbessert sich der FX-4100 gegenüber 4,6 GHz um 7,5 Sekunden und erreicht eine Rechenzeit von 449,673 Sekunden [07:29,673 Minuten]. Den FX-6100 knackt der FX-4100 im 1024M Modus erst mit 5,0 GHz und einer Zeit von 420,357 Sekunden [07:00,357 Minuten]. Aber auch die Rechenzeit des FX-6100 lässt sich um fast 100 Sekunden verbessern, wenn der Prozessor von 3,3 GHz auf 4,3 GHz übertaktet wird. Anstatt 426,209 Sekunden [07:06,209 Minuten] benötigt der FX-6100 dann nur noch 327,710 Sekunden [05:27,710 Minuten]. Mit Overclocking auf 4,0 GHz ohne Spannungserhöhung benötigt der FX-6100 353,650 Sekunden [05:53,650 Minuten] um den 1024M Modus zu berechnen. Der FX-8150 profitiert in multithreaded Benchmarks klar durch die Anzahl der Kerne. So kommt der FX-8150 mit seinen standardmäßigen 3,6 GHz auf eine Rechenzeit von 291,735 Sekunden [04:51,735 Minuten] und liegt knapp unterhalb der fünf Minuten Grenze. Wird der FX-8150 auf 4,0 GHz übertaktet, verbessert sich die Rechenzeit auf 262,486 Sekunden [04:22,486 Minuten]. Mit 4,3 GHz und einer Rechenzeit von 245,418 Sekunden [04:05,418 Minuten]scheitert der FX-8150 nur knapp an der vier Minuten Grenze. Vergleicht man die Werte der unübertakteten Prozessoren, so ist ersichtlich, dass der FX-8150 bei gleichem Takt und doppelter Anzahl der Module um 50,2 Prozent schneller ist, als der FX-4100.
Obwohl Anno 1404 auf höhere Taktraten und mehr Kerne skaliert, kann sich der FX-8150 nicht deutlich vom FX-6100 absetzten. Fällt der Unterschied unübertaktet noch deutlich größer aus, kann der FX-6100 mit 4,2/4,3 GHz die Lücke schließen und zum auf 4,0 GHz übertakteten FX-8150 aufschließen. Durch die höhere Taktrate des FX-6100 fällt die durchschnittliche Framerate sogar höher aus als beim FX-8150. Der kleine FX-4100 schafft es mit 4,4 GHz sich knapp hinter dem unübertakteten FX-8150 einzusortieren. Mit 4,6 GHz landet der FX-4100 knapp vor dem FX-8150. Wird der FX-4100 auf 4,7 GHz übertaktet, schafft er es sogar zu einem auf 4,0 GHz übertakteten FX-6100 aufzuschließen.
Anders als Anno 1404 profitiert Dirt 3 eher durch die höhere Anzahl der Module. Erst mit 4,2 GHz schafft es der FX-6100 in die Nähe des FX-8150 zu kommen. Selbst der kleine FX-4100 schafft es mit 4,7 GHz zum FX-6100 aufzuschließen. Hier gleicht die hohe Taktrate die fehlenden Kerne aus. Gegen den übertakteten FX-8150 sehen die kleineren FX-Prozessoren aber kein Land. Hier hilft es auch nicht den FX-6100 auf 4,3 GHz zu übertakten. Selbst mit 4,0 GHz liegt der FX-8150 noch knapp vor dem kleineren FX-6100. Der kleine FX-4100 schafft erst mit 4,4 GHz am nicht übertakteten FX-6100 vorbeizuziehen.
Wie die Messung der Leistungsaufnahme schon zeigt, benötigten die FX-Prozessoren bei höherer Spannung und höheren Taktraten deutlich mehr Strom. Im Umkehrschluss heißt das für das Leistung-pro-Watt-Rating, das es sich kaum lohnt den Prozessor mit starker Spannungserhöhung zu übertakten. Das beste Verhältnis aus Leistung und Stromverbrauch erreichen alle FX-Prozessoren, wenn sie undervoltet werden. Auch wenn dadurch die eigentliche Rechenleistung nicht steigt, lässt sich die Leistungsaufnahme aber deutlich reduzieren. Wer jedoch etwas mehr Leistung haben möchte, sollte seinen FX-Prozessor entweder ohne oder wenn nur mit kleiner Spannungserhöhung übertakten. Ideales Beispiel dafür ist der FX-8150. Ohne Overclocking kommt der FX-8150 auf 2,9 Punkte pro 100 Watt. Wird der Fx-8150 jetzt mit einer Spannungserhöhung auf 4,3 GHz übertaktet, singt der Prozessor auf 2,6 Punkte pro 100 Watt ab. Wird der FX-8150 hingegen undervoltet, kommt der Prozessor auf 3,1 Punkte pro 100 Watt.
Folgt in den nächsten Tagen.
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(Beide Oced)
Naja, mein Phenom II-System war ziemlich sicher mein letztes von AMD...
