How-to: AMD Ryzen overklokken

Workshop voor Ryzen 3000 en 5000

Precision Boost Overdrive (2)

Je kunt het standaard Precision Boost-mechanisme al zien als automatisch overklokken, maar een belangrijk feit is dat de processor het geheel automatisch doet. Deze vorm van overklokken valt dus binnen de garantie. Precision Boost houdt zich aan de stroomlimieten die AMD voor zijn Ryzen-processors hanteert en zal de opgegeven kloksnelheden nooit overschrijden.

Er zijn drie belangrijke stroomlimieten van toepassing op elke socket AM4-processor:

• package power tracking, het verbruik van de complete processor (in W);
• thermal design current, de stroomtoevoer (in A) vanuit de vrm's op het moederbord bij een langdurige workload;
• electrical design current, de stroomtoevoer (in A) vanuit de vrm's op het moederbord bij een korte piek.

De standaardinstellingen zijn afhankelijk van de tdp van een processor. Voor Ryzen-chips met een tdp van 105W, zoals de meeste Ryzen 7- en 9-modellen, geldt standaard een ppt van 142W, een tdc van 95A en een edc van 140A. Voor 65W-chips, zoals veel Ryzen 5's, is dat respectievelijk 88W, 60A en 90A.

Precision Boost Overdrive en Auto OC

Met deze kennis op zak kunnen we begrijpen wat Precision Boost Overdrive inhoudt. Deze instelling verruimt de drie stroomlimieten naar ofwel wat een moederbordfabrikant als maximum heeft opgegeven voor dat specifieke bord, ofwel waardes die je zelf instelt. Ervan uitgaande dat de kloksnelheid werd gelimiteerd door de stroomlimieten en niet door slechte koeling, kan de processor nu dus hoger boosten. In de praktijk profiteren vooral workloads die veel cores belasten hiervan, want zolang er een beperkt aantal cores wordt belast, kom je toch al niet snel in de buurt van deze limieten.

Daarmee is het tijd voor de eerste praktijktest van deze workshop. We hebben de single- en multithreaded tests van Cinebench 23 gedraaid op ons testsysteem met een AMD Ryzen 9 5900X-processor.

Zoals je om de hierboven beschreven redenen al zou verwachten, biedt PBO voornamelijk meerwaarde in de multithreaded test. Het inschakelen van PBO levert ons bijna achthonderd extra Cinebench-punten op. Daarvoor is wel een hogere spanning vereist, waardoor het stroomverbruik met 55W toeneemt. De singlethreaded resultaten zijn praktisch identiek aan de stockresultaten.

Ryzen 9 5900X	Cinebench 23 MT		Cinebench 23 ST
	Stock (32GB)	PBO	Stock (32GB)	PBO
Score	22013	22791	1613	1611
Kloksnelheid	4,35GHz	4,53GHz	4,89GHz	4,88GHz
Spanning (Vcore)	1,23V	1,41V	1,45V	1,45V
Stroomverbruik	110,4W	165,9W	27,4W	26,6W

Op dit punt vormen de officiële kloksnelheden van de processor nog altijd een beperking. Samen met PBO kun je ook een Auto OC-optie activeren, al is die officieel geen onderdeel van PBO. In stappen van 25MHz kies je hier een offset van maximaal 200MHz, die boven op de officiële maximale boostsnelheid van de processor komt. Hiermee geef je PBO niet alleen op het gebied van stroomtoevoer, maar ook wat de kloksnelheden betreft meer speelruimte. In de praktijk zien we echter amper verschil met de resultaten zonder Auto OC.

Ryzen 9 5900X	Cinebench 23 MT		Cinebench 23 ST
	Stock (32GB)	PBO + Auto OC	Stock (32GB)	PBO + Auto OC
Score	22013	22825	1613	1612
Kloksnelheid	4,35GHz	4,52GHz	4,89GHz	4,88GHz
Spanning (Vcore)	1,23V	1,41V	1,45V	1,46V
Stroomverbruik	110,4W	167,0W	27,4W	26,2W

PBO2 en undervolten

Het oprekken van de stroomlimieten maakt weliswaar hogere klokfrequenties mogelijk, maar leidt ook tot een toename van het stroomverbruik. Een populaire methode om dat tegen te gaan, is het verlagen van de spanning waarop de processor werkt, oftewel undervolten. Vaak zit er namelijk de nodige rek tussen wat AMD in de fabriek instelt, en wat een processor daadwerkelijk nodig heeft om een bepaalde kloksnelheid te halen.

Tot en met de Ryzen 3000-serie heb je de keuze om een vaste offset in te stellen. Stel je hiervoor bijvoorbeeld -25mV (-0,025V) in, dan zal de processor voor elke mogelijke klokfrequentie een 25mV lagere spanning kiezen dan wat hij standaard zou doen. Bij de Ryzen 5000-serie is deze optie echter ingeruild voor Precision Boost Overdrive 2, dat in november 2020 door AMD werd toegevoegd aan het bios van 400- en 500-seriemoederborden.

Het Precision Boost Overdrive-menu in het bios van het ASUS-moederbord. Onder Curve Optimizer vind je de PBO2-instellingen.

Eerder noemden we al dat de ene taak 'zwaarder' is voor een processor dan de andere, en dan ook in verschillende boostsnelheden kan resulteren. Ook bij het undervolten merk je dit; bij de zwaarste taken kan de spanning minder ver omlaag voordat het systeem instabiel wordt. Een traditionele undervolt is bij elke workload gelijk, maar omdat je een systeem wilt dat onder alle omstandigheden stabiel is, wordt die beperkt door de maximaal mogelijke undervolt in een worstcasescenario.

PBO2 tracht dit op te lossen door de lijn tussen spanning en kloksnelheid, de v/f-curve, niet op elk punt evenveel te bewerken. Hiervoor stel je een aantal 'counts' in, waarbij elke count staat voor ongeveer 3mV bij zware taken en 5mV bij lichte taken. Bij tien counts zal de processor dus 30mV undervolten als hij zwaar wordt belast, terwijl dat kan oplopen tot 50mV bij een relatief lichte belasting. Stel dat dit voorbeeld het maximaal haalbare van de processor is, dan benut je dus 20mV undervolt in lichte scenario's die je met een reguliere, lineaire undervolt niet had kunnen benutten.

De maximale undervolt waarop onze Ryzen 9 5900X wilde werken, was twintig counts, oftewel 60mV bij zware workloads en 100mV bij lichte workloads. In de multithreaded test leverde dat een kloksnelheid van 4,64GHz op, goed voor een bijna 6 procent hogere score. In tegenstelling tot bij de reguliere versie van PBO gaat ook de singlethreaded score erop vooruit, bij een kloksnelheid van 4,96GHz.

Hoewel deze instelling stabiel genoeg was om Cinebench-runs te draaien, kwamen we bij langdurig stresstesten toch af en toe een vastloper tegen. Met vijftien counts (45-75mV) was het systeem wel volledig stabiel, ook de scores met die instelling vind je in de onderstaande tabel. De kloksnelheden zijn dan iets lager; in feite wordt de vrijgekomen speelruimte door de undervolt direct aangegrepen voor hogere klokfrequenties.

Ryzen 9 5900X	Cinebench 23 MT			Cinebench 23 ST
	Stock (32GB)	PBO2 -15	PBO2 -20	Stock (32GB)	PBO2 -15	PBO2 -20
Score	22013	23211	23312	1613	1623	1631
Kloksnelheid	4,35GHz	4,61GHz	4,64GHz	4,89GHz	4,94GHz	4,96GHz
Spanning (Vcore)	1,23V	1,41V	1,41V	1,45V	1,47V	1,46V
Stroomverbruik	110,4W	166,6W	170,7W	27,4W	29,6W	30,2W

• Volgende pagina 4. Ryzen Master en handmatige overklok