Pentium 4 Isı Yönetimi ve Isınma Sorunları

Sıcaklığa dikkat etmezseniz 4GHz’de giderken 3GHz performansı elde
etmeniz işten bile değil.

 


Herhalde dikkatinizi çekmiştir, son bir iki haftadır Pentium 4 işlemcilerin en yüksek
modellerinin tam hızda çalışırken performans kaybına uğrayabildikleri konuşuluyor,
TM1 ve TM2 gibi bazı kısaltmaların bahsi geçiyor. Aslında hala yaygın olarak anlaşılmamış
bir konu bu, oysa çok da ciddi açılımlar bu konuyla beraber geliyor.

CoolerMaster, Thermalright ve Thermaltake firmalarının en son soğutucularını değerlendirdiğimiz
incelememizi hazırlarken, bu konuya da eğilme şansı bulduk ve elde ettiğimiz veriler
bizi çok şaşırttı. Başlangıçta bu saptamalarımızı soğutucu incelemesinin içinde
sunmayı planlamıştık, ama sonra konunun inceleme içinde kaybolmaması gerekecek denli
önemli olduğunu düşündük ve kısa bir makale olarak sunmaya karar verdik.

Buyrun bakalım neymiş bu önemli bulgular….

Yüksek hızlarda garipleşen Pentium 4’ler

Intel’in 3.6GHz hızındaki Pentium 4 işlemcisiyle çok uzun süredir uğraşıyoruz.
Daha önce 3GHz ve 3.2GHz hızındaki, Prescott çekirdekli Pentium
4’lerle çok fazla deneyimimiz olmuştu ve bu işlemcilerin farklı uygulamalardaki
performansını aşağı yukarı ezberlemiş hale gelmiştik. Oysa 3.6GHz’lik, Pentium 4
560 modelinde bir gariplik vardı, çünkü 3 ve 3.2GHz işlemcilerle yaptığımız
testlerin sonuçları tutarlı olsa da, 3.6GHz işlemciyle yaptığımız her testin
sonucu farklı çıkıyordu. Anakart üreticisi firmalarla uzun uzun yazışmak ve hatta
onları BIOS terfileri üretmeye zorlamak bile durumu çözmedi. Bizim “galiba anakartınız
çalışırken FSB hızını düşürüyor, sabit tutamıyor” iddialarımıza
firmaların yanıtı “defalarca kontrol ettik, kesinlikle böyle birşey yok”
şeklindeydi. Üstelik yaptığımız overclock denemelerinde de bir gariplik vardı,
3.6GHz’lik işlemcimizi overclockla hızlandırdıkça elde ettiğimiz performans artacağına
düşüyordu. Açıkçası biz de bu duruma bir açıklama getiremedik ve durum
çözülene kadar 3.6GHz işlemciyi rafa kaldırmaya karar verdik. Görünen o ki çok
doğru bir iş yapmışız.

Garip bir şekilde hiçbir donanım inceleme sitesi yada dergi bahsettiğimiz durumdan
şikayetçi değildi, oysa şimdi görülüyor ki gerçekte herkes aynı sorunu
yaşıyordu. Bu noktada TomsHardware
sitesine şapka çıkartmak gerek, çünkü bu garip sorunu ve açıklamasını hayli
gecikmeli olarak da olsa ilk onlar gündeme getirdiler. Her ne kadar pek net ve
anlaşılır açıklamalar yapmasalar da, bir programcıyla anlaşarak kendilerine özel
bir uygulama yazdıran site Pentium 4 3.6GHz’in standart soğutucusuyla
kullanıldığında arada sırada termal koruma moduna girerek yavaşladığını, bir
anlamda “frene bastığını” keşfetti.

Bu keşiften kısa süre sonra da PanopSys
firması bütün sektöre çok büyük bir hizmet yaptı ve Pentium 4 işlemcilerin ne
zaman termal koruma moduna girdiklerini ve ne oranda frene bastıklarını
görüntüleyen, harika bir yazılım üretti. Panopsys’in minik yazılımı ThrottleWatch‘ın
aslında ne kadar büyük bir olay olduğunu, hatta anakart ve soğutucu incelemelerinin
çehresini değiştirecek bir uygulama olduğunu az sonra göreceksiniz.

Aslına bakarsanız bu büyük keşif Intel’in dökümanlarında en baştan beri yer
alıyordu ama yeterli açıklıkta anlatılmadığı için anakart üreticileri bile bu
sistemin tam olarak nasıl çalıştığını anlamamıştı. Gelin şimdi bu önemli
sistemi basit şekilde açıklayalım.

(Intel’in LGA775 formatındaki Pentium 4 570, 560, 550, 540, 530 ve 520 modelleri için
hazırladığı teknik dökümantasyon için tıklayınız.
Bu çalışmada göreceğiniz tablolar bu dosyadan alınmıştır.)

Prescott çekirdekli Pentium 4’lerin ilginç yapısı

Senaryoyu hepiniz biliyorsunuz, işlemci zorlandıkça ısınır ve eğer soğutucu bu
ısıyı dağıtamıyorsa işlemci bir noktada çalışma aralığının sınırlarına
gelir, genelde bu noktada sistem kilitlenir. İşlemci sıcaklığı, fabrika
tarafından belirtilen çalışma aralığı içinde kaldıkça işlemci performansı
değişmez, daha soğuk işlemci daha performanslı çalışmaz.
Dolayısıyla da
test yaparken yada overclock yaparken sıcaklık konusu sadece işlemcinin çalışma
durumunu etkileyen bir değerdir, işlemci performansını etkilemez. Bizler de bu nedenle
sizlere “Filanca işlemciyi test edip elde ettiğimiz bu sonuçlar filan derece
sıcaklıkta elde edilmiştir” diye belirtmeyiz incelemelerimizde, çünkü buna
gerek yoktur.

intel-tm1-table-1.png (17534 bytes)
Intel’in Pentium 4 Processor 570, 560, 550, 540, 530 ve 520 için sunduğu
teknik dökümandaki tablolardan bir alıntı.
3.4 ve 3.6GHz modeller için sınır 115 Watt ve 72.8 °C olarak gözüküyor

Intel’in yeni Pentium 4’lerindeyse çok daha farklı bir tasarım anlayışı var.
Prescott çekirdekli Pentium 4 işlemciler iki farklı sıcaklık takip sistemi
içeriyorlar ve işlemciler kendileri için belirlenmiş belli bir sıcaklığı
geçmiyorlar. Bu değerler Intel tarafından sağlanıyor. Örneğin Intel’in
dökümanlarında 3.6GHz modelin 115 Watt’a kadar güç kullanabileceği (ve ısı
üretebileceği) belirtiliyor. 115 Watt için belirtilen kritik sıcaklıksa 72.8 °C
derece. Bu da demek oluyor ki, tam yük altında, tam hızda çalışan, 3.6GHz
hızındaki bir Pentium 4 560’ın sıcaklığı 72.8 °C dereceyi geçmeyecek. Gerçekten
de siz ne yaparsanız yapın, ne kadar zorlarsanız zorlayın işlemci bu sıcaklığı
geçmiyor. Eğer işlemci 72.8 dereceyi aştığını farkederse kendi içinde bir
süre için duraklıyor
, bunu da Assembly dilinde HLT, kelime anlamıyla Halt /
Dur komutunu işleyerek yapıyor. Yani bizim en baştan beri kullandığımız tabirle,
işlemci sıcaklık sınırını aşmamak için kendi kendine frene basıyor. Siz bunu
dışarıdan farketmiyorsunuz, çünkü frene basıldığında işlemcinin çalışma
hızı yada gerilimi değişmiyor. İşlemcinin bu moda girdiğini BIOS’dan da kontrol
edemiyorsunuz. BIOS’larda “Power Management” bölümünde bulunan “CPU
Throttle” seçeneği bu sistemi etkilemiyor. İşlemci tamamıyle kendi kendine frene
basıyor yada freni bırakıyor. Bu durumu herhangi bir şekilde aşmak yada işlemciyi
frene basmaktan alıkoymak mümkün değil. Intel dökümanlarında bu durumun yazılımla
da anlaşılamayacağını belirtmiş ama işte az önce bahsettiğiz ThrottleWatch isimli
yazılım bunu başarıyor ve bize işlemcinin ne zaman, ne kadar frene bastığını
gösteriyor.

intel-tm1-jungle36ghz.png (6121 bytes)
3.6GHz işlemci standart çalışma geriliminde (1.38 Volt) ve CoolerMaster
Hyper48 ile
kullanıldığında kritik sıcaklığa erişiyor ve ufak ufak fren yapmaya başlıyor

intel-tm1-hyper36ghz-146gh.png (7106 bytes)
Aynı işlemciye aynı hızda 1.46 Volt gerilim uyguladığımızda
işlemci daha sık ve uzun süreli duraksamalar yapmaya başlıyor

İşlemcinin kendi kendini frenleyerek soğutma süresi, kullanılan
soğutucu, çalışma hızı ve işlemci çalışma gerilimine göre değişiyor.
Örneğin 3.6GHz işlemci standart çalışma gerilimi ve çalışma hızında 72 °C
derecede fren yapmaya başlıyor, ama işlemci gerilimini yada saat hızını
arttırdığınızda bu değer 67 °C dereceye kadar inebiliyor. Bunun açıklamasıysa
basit, normalde standart gerilim olan 1.38 Volt ile 115 Watt değerine ulaştığınız
noktayla, örneğin 1.48 Volt ile 115 Watt’a ulaştığınız nokta aynı değil. Hızı
yada gerilimi arttırmak bu güç değerine çok daha erken ulaşmayı beraberinde
getiriyor. Tabii işlemci durakladığı sürece de iş yapmıyor. Bunun sonucu da
çarpıcı, az sonra test sonuçlarında göreceğiniz gibi sık sık duraklamak zorunda
kalan 4GHz bir sistem, saat hızı 4GHz olsa da 3GHz sistemden daha düşük performans
sunabiliyor. Eğer işlemcinizi bu kritik sıcaklık değerinin altında tutamıyorsanız,
ciddi boyutta performans kaybediyorsunuz.

İki farklı koruma metodu: TM1 ve TM2

Prescott çekirdekli Pentium 4’lerin hepsinde Intel’in iki koruma sisteminden
birincisi, yani firmanın verdiği ismiyle Thermal Monitor 1 var. Kısaca
TM1 diye anılan bu sistem, az önce bahsettiğimiz esasa dayalı
çalışıyor; işlemci gerilimi ve çalışma hızı değiştirilmeden işlemci kendi
içinde duraklatılıyor. Sadece çok yeni çıkan, 3.8GHz hızındaki Pentium 4 570
modelindeyse Thermal Monitor 2, yani TM2 sistemi de var.
Bu sistem şimdilik sadece “E revizyonu” olarak anılan 3.8GHz’lik modele
özgü, ileride diğer modellere de aktarılması kesin gözüküyor. Bizlerin şu anda
kullandığı LGA775 tipindeki Pentium 4 işlemciler “D revizyonu” olmaktalar.

TM2 sisteminde işlemcinin sıcaklığını düşürmek için çok daha agresif bir
yöntem uygulanıyor ve işlemcinin çalışma gerilimi ve çarpan değeri çalışma
sırasında kısa süreler için düşürülüyor. Veriyolu hızı sabit tutulurken,
kritik sıcaklığa ulaşıldığı anda işlemci kendini daha düşük bir hıza
indiriyor, Intel dökümanlarında kesin bir değer vermese de bu hızın 2.8GHz olduğu
biliniyor. Yani işlemci çarpan değeri kaç olursa olsun bu koruma modunda 14x çarpana
indiriyor kendini. Çalışma gerilimi de bu durumda varsayılan değerin altına
çekilebiliyor ve sonuçta işlemci kritik sıcaklık değerinden kısa sürede
uzaklaşıyor. Tabii arada belli bir performans kaybı yaşanıyor.

TM2 sistemine sahip bir işlemciyi test etme olanağımız henüz olmadığından bu
sistemin performansa etkisi konusunda kesin verilerimiz yok, ama TM1’in etkileri konusunda
size bazı değerler verebileceğiz.

intel-tm1-36coolers.png (11066 bytes)

Şaşırtıcı değil mi? Anakart, bellek ve işlemci değiştirilmiyor, işlemci hızı,
gerilimi gibi hiçbir parametre değiştirilmiyor, sadece kullanılan soğutucu değiştiriliyor
ve neredeyse aralarında %20 fark olan sonuçlar elde ediliyor. Pek Jungle 512 ve XP-90 sıkıştırma
işlemini aynı sürede tamamlarken neden Hyper48 ve standart soğutucu kullanıldığında
aynı işlem daha uzun sürede sonuçlanıyor? Sonuçta kullanılan işlemci aynı,
3.6GHz?

Bunun nedeni basit. Test sırasında Jungle 512 ve XP-90 işlemcinin en yüksek sıcaklığını
kritik değer olan 72 derecenin altında tutabiliyorlar ve işlemci hiç fren yapmak
zorunda kalmıyor, tam performansını sergiliyor. Oysa aynı işlem süresince Hyper48
kullanıldığında işlemci ortalama %11, standart soğutucu kullanıldığındaysa %22
oranında fren yapmak, yani Thermal Monitor moduna girmek zorunda kalıyor. Bunuın da
performansa etkisi ortada.

Meraklı ve dikkatli okuyucularımızın hemen yakalayacakları bir detay var: Aslında
bu bulgular, bir yandan da “Bugüne kadar yayınlanan tüm 3.4GHz / 3.6GHz işlemci
ve bu işlemciyle yapılan anakart testleri sağlıksızdır” sonucunu doğuruyor.
Evet, şaşırtıcı ama gerçek. 3.6GHz işlemciyle birlikte eğer çok özel bir
soğutma sistemi kullanmazsanız, işlemci çalışması sırasında anlattığımız
şekilde arada sırada frene basıyor ve bu yüzden de bu işlemciyle yapılan test
sonuçları her seferinde farklı çıkıyor. Bu hızdaki Pentium 4’leri kullanarak tam
olarak sağlıklı performans testleri yapmanın tek yolu var, o da işlemciyi 72
derecenin altında tutmak. Bu da hava ile soğutma yaparak pek olası gözükmüyor.

Sorun neden 3.4 ve 3.6GHz işlemcilerde?

Aslına bakarsanız bahsettiğimiz TM1 ve TM2 teknolojileri, işlemcinin ve sistemin sağlığını
koruyacak, gayet güzel yöntemler. Peki bu yöntemler neden karşımıza sorun olarak
dikiliyor? Nedeni basit, 3GHz ve 3.2GHz modellerde pek sorun yokken, 3.4 ve 3.6GHz
modellerde sıcaklık çok çabuk yükseliyor ve siz daha sisteme yeni yüklenmeye başlamışlen
sistem TM1 moduna girmeye başlıyor. Standart Intel soğutucusunu kullandığınızda, yük
altında 3.6GHz işlemcinin 72 derece sıcaklığa erişmemesi mümkün değil. Bu nedenle
de overclock ile uğraşmayan, sıradan kullanıcı bile performans kaybı yaşamak
durumunda. Overclockcuların durumu ise tam anlamıyla felaket.

Overclockcuların durumu ve 4GHz meselesi

Pentium 4 işlemci kullanarak overclock yapmak ve 4GHz değerine erişmek oldukça
keyif verici bir durum, üstelik eskisi kadar zor da değil. 4GHz hızında çalışırken
artan işlemci ve veriyolu hızı gerçekten etkileyici performans sonuçları yaratıyor,
benchmark değerleri tavana vuruyor. Peki, 4GHz hıza eriştiniz ama gerçekten 4GHz
verimi mi alıyorsunuz, yoksa aslında eskisinden daha düşük performansla mı yola
devam ediyorsunuz? Eğer su soğutma gibi özel bir sistem kullanmıyorsanız, büyük
olasılıkla ikinci durum geçerli.

intel-tm1-4ghz.jpg (27945 bytes)
4GHz’e erişmek o kadar da zor değil, ama işin içinde iş var

intel-tm1-jungle512-4ghz.png (7481 bytes)
Thermaltake Jungle512 kullanarak 4GHz’de yol almaya çalışıyoruz,
ama kırmızı grafikten gördüğünüz gibi işlemci çok fazla fren yapıyor.

intel-tm1-standart-4ghz.png (6220 bytes)
Intel’in standart soğutucusuyla da 4GHz’e çıkabiliyoruz, ama görüldüğü
gibi aşırı ısınan işlemci
%100 oranda fren yapmaya başlıyor

Sisteminiz 4GHz ve üzerinde sorunsuz çalışıyor görünse de, yük altında çok
kısa sürede hemen kritik sıcaklık değerine erişiyor ve fren yapmaya başlıyor.
Kullandığınız soğutucuya göre bu fren süresi ve miktarı da çeşitlilik
gösteriyor, eğer işlemcinizle gelen standart soğutucuyla overclock yapıyorsanız
işlemcinizin normal çalışma / fren oranı  1:1 düzeyine yaklaşıyor. Yani basit
bir anlatımla, sanki işlemciniz 1 saniye çalışıyor, 1 saniye duruyor. Bu durumda da
ilginçtir ki 4GHz işlemciniz aslında size 2GHz bir işlemci kadar performans sunuyor.
İnanılması güç ve oldukça can sıkıcı, ama gerçek. Gelin ne anlatmaya çalıştığımızı
değerler ışığında görelim.

intel-tm1-xp90sicaklik.png (7801 bytes)

Thermalright XP-90 ile 3GHz, 3.6GHz ve 4GHz hızlarında testimizi
tekrarladık. 3 ve 3.6GHz hızlarda işlemcimiz yük altında 72 derecenin çok altında sıcaklıklarda
çalışıyordu ve TM1 sistemi asla aktif hale geçmedi. 4GHz’de çalışırken de sıcaklık
72 dereceye varmadı, ama yükselen çalışma hızı ve gerilim nedeniyle TM1 sistemi 72
dereceden çok önce, 66 derecede devreye girdi ve işlemciyi o sıcaklık civarında
frenledi. 4GHz’deki test boyunca TM1 kimi zaman %100’e varan oranda frenlemeler yaptı ve
ortalama frenleme değeri %37 oldu.

intel-tm1-xp90sure.png (7926 bytes)

Ve gelelim yukarıdaki sıcaklıkların test sürelerine nasıl etki ettiğine.
3 ve 3.6GHz’de test süreleri normal, işlemci tam performansıyla testi tamamlıyor. Peki
4GHz’deki süreye ne demeli? Fazlasıyla şaşırtıcı ve rahatsız edici, değil mi?
İşlemcimizi 4GHz’e overclock yaptık, bellek hızımız da arttı, fakat aynı işlemi
3GHz işlemciden bile daha uzun sürede tamamlayabiliyoruz. Gördüğünüz gibi, işlemcinizi
4GHz’e overclock ettiniz ve mutlusunuz, ama uygulamada 3GHz işlemcinin bile altında
performans elde ediyorsunuz. İşlemciniz gerçekten de 4GHz’de çalışıyor ama çalışırken
de sıcaktan ölmemek için sık sık kendi içinde mola veriyor.

Unutmadan belirtelim, herhangi bir hataya imkan vermemek ve sonuçlardan
tam olarak emin olabilmek için bu yazıda size sunulan testler, 3 farklı anakartta
defalarca tekrarlanmıştır.

Yorumlar

Aslına bakarsanız bu durum gözüktüğünden çok daha ciddi açılımları
beraberinde getirecek. Overclock meraklılarının overclock kavramına ve overclock ile
elde edilen değerlere, biz test editörlerininse işlemci, soğutucu ve anakart
performans testlerine başka bakış açılarıyla bakmamız gerekiyor. Şu ana kadar her
türlü donanım sitesinde ve bilgisayar dergisinde 3.4 ve 3.6GHz işlemcilerle sayısız
işlemci ve anakart testi yapıldı, ama eğer özel soğutma yöntemleriyle sıcaklık 72
derecenın altında tutulmadıysa bu test sonuçlarının hepsi geçersiz
duruma düşmüş halde. Bu işlemcilerle yapılan soğutucu testleri de geçersiz duruma
geliyor, çünkü işlemci 72 dereceyi aşmadığı için, “Filanca soğutucuyla bu işlemci
72 dereceye çıktı” türü ölçümler anlamsız kalıyor.

Konu üzerinde daha da derinlemesine araştırmalar yapmak, farklı işlemcilerin
davranışlarını ölçmek gerek, ama şimdiden şunu söyleyebiliriz:

  • 3.4, 3.6 ve 3.8GHz Pentium 4 kullanıyorsanız, kutudan çıkan standart soğutucu
    yerine yüksek performanslı bir soğutucu satın alıp kullanmanız çok önemli.
  • 3.4, 3.6 ve 3.8GHz Pentium 4 kullanıyorsanız, kasa içindeki hava akışını iyi düzenlemelisiniz,
    mutlaka kasaya dışarıdan taze hava çeken bir fan ve kasadan dışarı hava atan fanlar
    kullanmalısınız.
  • Pentium 4 kullanarak 4GHz gibi değerlere overclock yapıyorsanız hava ile soğutma
    yapmayı unutun ve su soğutma sistemlerini araştırmaya başlayın.
  • Pentium 4 kullanarak yüksek hızlarda overclock yapıyorsanız ThrottleWatch
    uygulaması elinizin altında olsun ve işlemcinizin yük altında frenleme yapmaya başlamadığını
    kontrol edin.
  • kaynak
  • Guest

    çok teşekkürler çok faydalaı bir çalışma olmuş

X

Pin It on Pinterest

X