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【黑蘋果】Ivy Bridge 攻頂最後一哩:i7-3770

今年 3 月 30 日晚上 Intel 解禁第 11 代 CPU 產品 Rocket Lake 的評測資訊,一切如先前的預料,Intel 依然採用爐火純青的 14nm+++ 製程,所以即便 CPU 效能有點增加,代價就是突破天際的超高耗能,與第 10 代的耗能相比幾乎是將近翻倍成長,其代表的意義,就是必須付出更多的運作成本,簡單的說就是第 11 代又漲價了。以 i9-11900k 為例,必須用上昂貴的水冷散熱、高檔且昂貴的 Z590 主板、高輸出功率且昂貴的電源供應器,才能得到特定條件下 +20% 的成績。然而在某些生產力工具的評測中,i9-11900k 仍然不敵蘋果自行設計的 M1 處理器(例如 Youtuber 常用的影片剪輯),總結來說 Intel 近期的表現實在令人大失所望,因此也幾乎可確定的是,今年 Apple 推出第 11 代 Intel CPU 的 Mac 電腦的機率趨近於零。

另一件尷尬的是,基於 2012 iMac 規格所搭建的黑蘋果二號機,已經服役將近九年的時間,雖然還是很好用,但核心零組件在市面上的流通率很低,且去年 2012 iMac 已被 Apple 列入無法升級 macOS 產品(雖然可以透過其他手段成功升級)。基於上述總總理由,以及 Apple 已開始將 Mac 過渡至自家設計的 Silicon 晶片,使我萌生搭建「末代黑蘋果」機器的念頭,並選定以去年 2020 的 iMac ,也就是第 10 代 Intel CPU 的規格為標準,打算讓目前的主力「黑蘋果二號機」逐漸退役。

黑蘋果二號通吃 Windows / macOS / Linux 三大主流平台,這些年來只想學什麼、用什麼、玩什麼,黑蘋果二號機大都能勝任。然而卻有個領域始終無法如願:不鎖倍頻的超頻,所以又有了另一個想法,想在這台電腦退役前玩玩超頻這回事,彌補一下缺憾,以目前的黑蘋果二號的配備來說,主機板 GA-Z77X-UP4 TH 是具備超頻環境的 Z77 主板,只缺了一顆能超頻的 K 版 Ivy Bridge CPU,能選擇的只有 i5-3570K 與 i7-3770K 這兩款。理所當然,當然是選擇 i7-3770K 為目標,因為它是 Ivy Bridge 1155 腳位最頂級的處理器。

Ivy Bridge 時代的王者:Intel Core I7-3770K

很幸運的是,不久後在 PTT 上以台幣 2,000 元徵到一顆 i7-3770K,而這次交易還發生了一段小插曲。在 PTT 郵件交談的過程中,賣家有注意到我的 ID,於是就聊到了黑蘋果 。他說過去曾經翹課就為了搞黑蘋果,我的文章在當時曾經給了他一點協助,所以很有印象。更有趣的事,賣家用 AMD 的盒子做包裝,我在開箱時還真的遲疑一下,確認是 i7-3770K 之後不禁笑了。

「你遲早是要 AMD 的,何不現在就 AMD 呢?」我想到把廣告詞套用 AMD 的句子,目光又自然地望向 PlayStation®5 主機,突然發現, AMD 已悄然進駐生活中某些部分了。

話題回到 Intel,趁著四天清明假期還沒結束時,花點時間把黑蘋果二號的 CPU 從 i7-3770 換成 i7-3770K。進 BIOS 看一下,發現 VT-d 項目竟然不見了,查了一下 Intel ARK 的資料,果真如此。(延伸閱讀:正面對決黑蘋果的死穴:VT-d

【黑蘋果】Ivy Bridge 攻頂最後一哩:i7-3770

【黑蘋果】Ivy Bridge 攻頂最後一哩:i7-3770

BIOS 一切預設值時直接點亮,實際用起來感覺不出差異,在黑蘋果內也一樣顯示「3.4 GHz 四核心Intel Core i7」。

【黑蘋果】Ivy Bridge 攻頂最後一哩:i7-3770

P-States 和 i7-3770 差不多,觀察工作頻率大多在 3.5~3.9 GHz 之間跳動(使用 AppleIntelInfo.kext 查看 P-States 教學)。

【黑蘋果】Ivy Bridge 攻頂最後一哩:i7-3770

i7-3770 很少看過 3.9 GHz 的速度,而 i7-3770K 四個核心同時跑到 3.9 GHz 很常見。

Geekbench 3 的成績比 i7-3770 好那麼一丁丁丁點( 2015 年測得 i7-3770 的成績是 3663/14035),也可以說預設不超頻時 3770 跟 3770K 表現相同。

i7-3770k 無超(2021.04.04).png

確認購入的 i7-3770K 工作正常之後,接下來就是實現 Ivy Bridge 平台的最後一哩路:超頻。

不直覺的黑蘋果超頻

前面扯了那麼多都是無關緊要的廢話,接下來才是本文的重點。黑蘋果超頻並非進 BIOS 調調倍頻就了事。

當我很開心的進 BIOS 把倍頻拉到 4.2GHz ,在 Windows 環境是沒有問題的,不過換成 macOS ,開機就不正常了。開機變超慢,進桌面也超慢,查看了一下,倍頻竟然被鎖在 800MHz。

【黑蘋果】Ivy Bridge 攻頂最後一哩:i7-3770

這速度也實在差太多,開 Youtube 看影片都覺得女神卡卡的...其實倍頻鎖 800MHz 的現象以前也出現過,記得問題出在 SSDT 的 P-States 設定上。照著先前這篇文章「黑蘋果解除 CPU Turbo PStates 封印:SSDT」的方法 B 重做一次,但問題依然沒有解決。

上網找到一些資料,也重新重新複習了一下 ssdtPRGen用法。沒多久就把問題解決了。解決方式與先前文章的方法 B 大同小異,但 ssdtPRGen 的取得來源必須更動,且先前的方法 B 的指令並不適用於 i7-3770K 的超頻情況。

i7-3770K 的超頻 SSDT 完整操作方式如下:

1. 刪除先前的 ssdtPRGen 資料:由於近年來 ssdtPRGen 有些改版,避免互相干擾,所以最好先把先前的資料刪除。位置是「家目錄的 Library / ssdtPRGen」如下:

~/Library/ssdtPRGen

【黑蘋果】Ivy Bridge 攻頂最後一哩:i7-3770

2. 下載新版 ssdtPRGen.sh:需注意,要下載 Beta 版

貼上的影像_2021_4_6_下午12_30.png

從 Github 下載:三種方式,擇一

(1) 終端機視窗:執行

$ git clone https://github.com/Piker-Alpha/ssdtPRGen.sh

取得裡面的 ssdtPRGen.sh。複製到 ~/ (家目錄),

(2) 至 https://github.com/Piker-Alpha/ssdtPRGen.sh 網站下載 .zip 檔。

取得裡面的 ssdtPRGen.sh。複製到 ~/ (家目錄),

(3) 終端機視窗:執行

curl -o ~/ssdtPRGen.sh https://raw.githubusercontent.com/Piker-Alpha/ssdtPRGen.sh/Beta/ssdtPRGen.sh

以上三種方式取得 ~/ssdtPRGen.sh 之後,終端機視窗執行指令:

$ cd ~
$ chmod a+x ssdtPRGen.sh

提升至可執行權限。

3. 使用 ssdtPRGen.sh 產生客製化的 SSDT.aml:以 i7-3770K 為例,要超頻到 4.2G 的話,終端機中執行

$ cd ~
$ ./ssdtPRGen.sh -c 2 -t 77 -turbo 4200 -x 0

參數說明:

  • -c 2: 在 SSDT 尾端注入 P-States 參數。
  • -t 77: 設定 TDP 功耗,以 i7-3770K 來說,數字是 77。這個數字可上 Intel ARK 查詢

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  • -turbo 4200: 超頻至 4.2GHz 的 P-States。其實數字可以再高一些(例如 4700),後續 BIOS 的超頻設定只要不高過這個數字即可。
  • -x 0: 關閉 XCPM,因為 Ivy Bridge 平台不支援。

若想要查詢參數,可以用 ./ssdePRGen.sh -h 指令查詢。

執行如下圖:

【黑蘋果】Ivy Bridge 攻頂最後一哩:i7-3770

最後輸入 n [Enter] 離開。執行結束後,在 ~/Library/ssdtPRGen 目錄底下自動產生所需的 ssdt.aml,可手動改成大寫的 SSDT.aml。

貼上的影像_2021_4_5_上午11_28.png

4. 將客製化的 SSDT.aml 複製到 EFI 卷冊。

Clover:位置在 /EFI/CLOVER/ACPI/patched 。

OpenCore:位置在 /EFI/OC/ACPI

5. 重開機生效

見證 Ivy Bridge 最後一哩:黑蘋果的超頻

執行把 CPU 撐滿的應用程序。我用先前這篇文章「教你的 iPhone 認識 Gogoro 換電站(Part 2)」內文中提到的 Gogoro 換電站資料訓練,運行 CoreML 的 Object Detect 程序,強迫使用 CPU,於是得到 4.2GHz 持續滿血運行的畫面:

【黑蘋果】Ivy Bridge 攻頂最後一哩:i7-3770

然而 CPU 的核心溫度也相當的熱血,訓練才開始不到兩分鐘, Iteration = 8 時溫度就破百(i7-3770 從未見過超過 90 度),功耗破 80 W。 BIOS 設定 90 度警告,警告聲狂叫不停。

【黑蘋果】Ivy Bridge 攻頂最後一哩:i7-3770

也就是說 Intel 的原廠下吹式散熱器,根本鎮不住核心溫度的飆高。原廠風扇太弱,無法應付超頻場合。

Geekbench 3 的成績:

超頻至 4.2GHz(+0.3 GHz),大約 7~12% 的提升。

【黑蘋果】Ivy Bridge 攻頂最後一哩:i7-3770

P-States 圖

【黑蘋果】Ivy Bridge 攻頂最後一哩:i7-3770

透過新版 ssdtPRGen 的加持,跑出相當華麗的 P-States ,從 x16 起每 0.1GHz 一個 Step 直到 x42。

在 BIOS 設定中可以一路加持到 x63,核心電壓也能調整,但原廠風扇實在太弱雞,所以 x42 之後就沒再繼續嘗試下去,看來是把原廠 CPU 風扇換掉的時候了。

2021-04.17 補充:CPU 散熱器的廠牌、等級、種類實在太多太多,一時之間真的不知道怎麼選,花了不少時間做功課。最後選擇的是「ProArtist 雅浚 G3」,它是四熱管塔式,搭配一個 12CM 風扇,在蝦皮以 700 元含運購入,規格對比他廠知名品牌約落在台幣 1 千至 2 千之間。由於人民幣售價落在 109 元,所以對岸有直播主稱之為「百元神器」,據說 CP 值特高。

6款100RMB散熱大混戰,誰才是新時代的強者?【翼王】

雅浚G3.png

更換 CPU 風扇差不多等於把整台黑蘋果拆掉重組,也因為 G3 的體積比原廠風扇還巨大,所以內部也得重新走線,想到這些麻煩事,又拖了一個星期的週末才動手。

再度使用 Gogoro 換電站資料進行 CoreML 的 Object Detect 訓練,最高溫度被穩穩壓在 72 度以下,比起原廠風扇動不動就溫度破百,近 30 度的壓制效果相當明顯。

【黑蘋果】Ivy Bridge 攻頂最後一哩:i7-3770

G3 風扇對付超頻 4.2GHz 似乎綽綽有餘,所以打算再繼續往上超超看。

經過反覆測試結果如下:

  • 4.3 GHz 跑 CoreML 的 Object Detect 訓練,核心最高溫度是 76 度,可用。
  • 4.4 GHz 跑 CoreML 的 Object Detect 訓練,核心最高溫度直接飆到 100 度,可穩定使用。
  • 4.5 GHz 跑 CoreML 的 Object Detect 訓練,核心溫度撞到 105 度溫度牆,Xcode 編譯大型專案的核心溫度最高 90 度,可穩定使用
  • 4.6 GHz 不跑 CoreML 訓練,Xcode 編譯大型專案的核心溫度 9x 度,長時間高負載發生死機,一般可用但長時間高負載不穩定
  • 4.7 GHz 一般情況可用,Xcode 編譯大型專案發生死機,可跑完 GeekBench 3 版(分數 4328/17614),一般可用但工作不穩定

最後結論是 4.5 GHz 可用,要運行 CoreML 訓練的話,沒必要使用 CPU 來訓練,改用 VEGA56 的 GPU 訓練即可,GPU 訓練速度也比 CPU 快 10 倍以上。而 4.6 GHz 以上跑 Xcode 編譯大型專案就不行了,會發生死機或重開機,一般使用倒是沒什麼問題。這個結論與網路上的結果差不多。

超頻至 4.5GHz(+0.6 GHz),大約 13~19% 的提升。

【黑蘋果】Ivy Bridge 攻頂最後一哩:i7-3770

超頻至 4.5GHz(+0.6 GHz)的 P-States:

【黑蘋果】Ivy Bridge 攻頂最後一哩:i7-3770

心得 & 感想

距離上次玩超頻已經是 Pentium II 時代,差不多二十幾年前的事。當時要超頻有點麻煩,須反覆調整主機板上的「Jumper」(跳線器)。那個時代的同一期 CPU 其實內部都是一樣的東西,在出廠前依測試體質優劣才標示為不同頻率的產品,價格也因此不同。進入市場之後搭配各種散熱的方案,可超性都是 30%~ 60% 幅度起跳,買低頻再超至高頻可省掉不少錢,因此 DIY 市場超頻的風氣相當盛行,用現在的說法。差不多就是把 i3 或 i5 超成 i7 的意思。現在 CPU 廠商當然是不允許這麼玩了,最多就是「小超怡情」的程度,若想要像以前 30%~60% 的幅度,得付出更昂貴的成本激烈極端的操作。

而這次的超頻實作,也為「建構末代黑蘋果主機」帶來一些新的想法,例如認清了高科技牙膏廠在功耗表現上的弱勢,必須另外考量散熱方案。如今填補了 Ivy Bridge 最後一哩路,用便宜的價格體驗昔日的王者,終於了卻多年來一樁心頭上的缺憾。

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