Prosessor Intel Core i7

IMC (Integrated Memory Controller) & Triple Channel DDR3

Perbedaan mendasar antara teknologi Core i7 dengan teknologi Core 2 Duo/Core2 Quad terletak pada IMC (Integrated Memory Controller). Pada Core2 Duo/Core 2 Quad, IMC tertanam di dalam chipset (X38, X48, P45, dan sebagainya). Hal ini menyebabkan kemampuan throughput dari memory sangat tergantung dari kemampuan chipset. Sedangkan pada Core i7, IMC dipindahkan ke prosesor sehingga chipset secara teoritis dapat bekerja lebih ringan dan throughput kecepatan memory bandwidth lebih cepat karena tidak perlu lagi melewati chipset (Northbridge).

Perbedaan arsitektur Core 2 Duo/Core2 Quad dengan Core i7

Front Side Bus 1066, 1333 dan 1600 MHz yang dikenal pada prosessor Core2 Duo/Core2 Quad berganti menjadi QPI (Quick Path Interconnect) pada Core i7. Demikian juga kecepatan FSB yang dulunya maksimal 1.6 GT/s berlipat menjadi 6.4 GT/s. Hal ini dikarenakan kecepatan memory controller internal pada CPU lebih efektif dibandingkan memory controller pada Northbridge, belum lagi ditambah implementasi Triple Channel DDR3 pada platform Core i7. Walaupun, manfaat atau efek implementasi Triple Channel DDR3 ini masih belum begitu signifikan pada aplikasi nyata.

Sebagai tambahan, pada Core i7 Intel kembali mengimplementasikan teknologi Hyperthreading (HT) atau juga dikenal Simultaneous Multi Threading (SMT). Total inti prosessor pada Core i7 berjumlah 4 buah inti (core) dan masing masing inti memiliki SMT, sehingga total ada 8 thread pada sebuah prosessor Core i7.

QPI (Quick Path Interconnect)

QPI adalah kecepatan bus pengganti FSB, kalau FSB adalah jalur transmisi data antara chipset, prosessor dan memory, QPI lebih sederhana lagi. QPI adalah kecepatan transmisi data dari prosessor ke chipset. Bila sebelumnya kita mengenal Northbridge sebagai chipset yang mengatur prosessor, memory dan jalur PCI-E, maka pada Core i7, chipset dikenal dengan nama IOH (Input-Output Hub) yang bertugas sebagai jalur input dan output dari seluruh sistem.

Bclk (CPU Host Frequency) & CPU Multiplier

Total clock atau total frekuensi sebuah prosessor Core i7 adalah hasil dari perkalian CPU Host Frequency (Bclk) dengan CPU Multiplier (CPU Ratio). Sebagai contoh, sebuah prosessor Core i7-965 Extreme Edition memiliki kecepatan sebesar 3.2 GHz, kecepatan ini berasal dari hasil perkalian 24 (CPU Ratio) dengan 133 MHz (Bclk).

24 x 133 MHz  = 3192 MHz (dibulatkan menjadi 3200 MHz)

Untuk mengubah settingan ini di dalam BIOS (penulis menggunakan motherboard GIGABYTE EX58-Extreme) masuk ke sub menu M.I.T. Disitu ada pilihan perubahan frekuensi Bclk dari 1 hingga 1200 dan CPU Clock Ratio dari 1x hingga 44x (tergantung dari jenis prosessor yang dipakai). Perubahan pada angka Bclk otomatis akan mengubah frekuensi total prosessor.

Contoh :

24 x 150 MHz  = 3600 MHz  (3.6 GHz)

Dengan mengubah Bclk (CPU Host Frequency) dari 133 menjadi 150, Anda akan mendapatkan kecepatan prosessor sebesar 3600 MHz (3.6GHz). Nilai ini 400 MHz lebih tinggi dari kecepatan standar prosessor Core i7-965 Extreme Edition.

Khusus untuk Core i7-965 Extreme, overclocking juga dapat dilakukan dengan mengubah nilai CPU Ratio atau CPU Multiplier.

Contoh :

28 x 133 MHz  = 3724 MHz (3.724 GHz)

Dengan mengubah nilai CPU Clock Ratio dari 24 menjadi 28, akan didapatkan frekuensi prosessor sebesar 3724 MHz dari kecepatan standar 3200 MHz. Sekali lagi perlu diperhatikan, overclocking dengan mengubah CPU Clock Ratio hanya berlaku untuk prosessor jenis Core i7-965 Extreme. Untuk Core i7-920 dan 940 CPU Clock Ratio tidak dapat diubah ke angka yang lebih tinggi, karena secara fabrikasi Intel telah mengunci CPU Clock Ratio. Untuk Core i7-920 dan 940, overclocking hanya dapat dilakukan dengan mengubah CPU Host Frequency (Bclk).

Perlu diingat, pada kondisi ter-overclock, faktor kestabilan sistem harus diperhatikan. Ketidakstabilan dapat terjadi karena banyak hal, salah satunya diakibatkan kecepatan QPI yang ikut naik (bila Bclk yang dinaikkan), faktor lainnya adalah kecepatan DDR3 dan Uncore Frequency yang ikut naik dari standarnya.

Gambarannya dapat dilihat di bawah ini

QPI standar prosessor Intel Core i7-965 Extreme adalah 6.4 GT/s dengan Bclk sebesar 133 MHz, Uncore Frequency 2.66 GHz dan DDR3 pada kecepatan 1333 MHz. Perhatikan gambar di atas, jika Bclk dinaikkan sebesar 150 MHz akan berdampak pada naiknya frekuensi QPI, Uncore dan DDR3, ketiga komponen ini erat dan saling ketergantungan dengan Bclk. Bila salah satu dari ketiga komponen ini bekerja pada kondisi tidak normal atau pada kecepatan lebih tinggi dari standar dan toleransi telah terlewati akan menyebabkan ketidakstabilan pada system. Contoh ketidakstabilan system berupa restart tanpa sebab, tidak dapat masuk ke operating system, aplikasi sering error dan masih banyak lagi. Untuk mengatasi ketidakstabilan system teroverlock, disediakan divider atau ratio pada masing masing komponen QPI, Uncore dan DDR3.

QPI Link Speed.

Nilai QPI Bus diperoleh dari hasil perkalian Bclk dengan QPI Multiplier (QPI Link Speed). Pada kondisi Bclk berjalan pada kecepatan lebih tinggi dari standar (overclock), QPI Bus juga akan ikut teroverclock. QPI Multiplier pada kondisi default untuk Core i7-965 XE adalah 48, dengan Bclk 133 MHz, maka 48 x 133 MHz = 6.384 GT/s (dibulatkan menjadi 6.4 GT/s). Sedangkan pada prosessor Core i7 -920 dan Core i7, QPI Bus lebih rendah, yaitu 4.8 GT/s, diperoleh dari perkalian 36 x 133 MHz, artinya Core i7-920 dan 940 memiliki QPI Multiplier standar sebesar 36.

Ketika melakukan overclock melalui Bclk, dimana kecepatan Bclk dinaikkan dari kondisi normal, misalnya 150 MHz, QPI Bus menjadi 48 x 150 MHz = 7200 (7.2 GT/s), terkadang terjadi ketidakstabilan sistem pada kondisi QPI Bus setinggi ini. Untuk mengatasi masalah tersebut serta meningkatkan kestabilan sistem, bisa  Anda dapat menaikkan pasokan tegangan (voltase) pada VTT dan PLL. Ini bisa Anda lakukan dari BIOS, pada submenu MIT pilih QPI PLL Voltage atau QPI VTT.

PERHATIAN: Perubahan tegangan ini hanya dapat dilakukan bila Anda menggunakan cooling non standar Intel atau 3rd party cooling dengan performa tinggi. Naikkan tegangan sedikit demi sedikit dan selalu uji kestabilan sistem dengan benchmark.

Jika pilihan menaikkan tegangan terlalu beresiko, cara lain yang dapat dilakukan adalah dengan mengubah/menurunkan nilai QPI Link Speed, di BIOS disediakan beberapa multiplier mulai dari AUTO, x36, x44, x48 dan Slow Mode.

Selain itu, dengan menurunkan QPI Link Speed, perolehan Bclk serta total clock prosessor  juga akan lebih tinggi karena QPI Bus masih dalam batas toleransi.

Di bawah ini dapat dilihat tabel QPI Bus dengan berbagai kemungkinan Bclk, CPU Ratio dan QPI Link Speed.

Uncore Frequency

Uncore Frequency berhubungan dengan kecepatan L3 Cache sekaligus memiliki ikatan yang erat dengan QPI dan IMC. Semakin tinggi Uncore Frequency maka kinerja akan semakin tinggi, meski pada kecepatan prosessornya sama. Gambar di bawah ini akan menjelaskan posisi Uncore pada sebuah prosessor Core i7.

Uncore Frequency diperoleh dari hasil perkalian : Bclk x Uncore Multiplier. Pada kondisi standar, Bclk 133 MHz, Uncore Multiplier bernilai 12, sehingga Uncore Frequency menjadi 1600 MHz. Pilihan Uncore Multiplier disediakan di BIOS dari 12 hingga 30. Jika ingin menaikkan kecepatan Uncore, Anda tinggal ubah nilai Uncore Multiplier ke angka yang lebih besar. Limitasi Uncore untuk pendingin berbasis udara atau air (Heatsink Fan atau Watercooling) sekitar 4000 Mhz sampai 4100 MHz. Sedangkan jika menggunakan pendingin subzero (Dry Ice, Phase Change atau Liquid Nitrogen), limitasi Uncore ada pada angka 4500 MHz sampai 4600 MHz.

Memory Multiplier

Faktor penting terakhir dalam overclocking Intel Core i7 adalah Memory Multiplier. Prosessor berkecepatan tinggi (dibaca : clock), akan memiliki performa yang tidak seimbang bila tidak diikuti dengan kecepatan memory yang tinggi juga. Disini memory multiplier memegang peranan. Dua buah sistem dengan prosesor yang sama dan kecepatan clocknya sama bisa berbeda dalam hal kinerja karena perbedaan frekuensi memory.

Di bawah ini terdapat tabel kalkulasi divider dan kecepatan memory. Motherboard yang digunakan adalah GIGABYTE EX58 Extreme, sehingga tabel ini diperuntukan hanya untuk motherboard tersebut.

Multiplier Memory dapat diubah dari BIOS pada pilihan System Memory Multiplier di dalam sub menu MIT. Multiplier yang disediakan mulai dari 6.0, 8.0, 10.0, 12.0, 14.0, 16.0 dan 18.0. Misalkan Core i7-965XE dengan Bclk 133 MHz berjalan pada kondisi standar, memory berjalan pada kecepatan 1333 MHz. Hal ini berarti multiplier memory bekerja pada 10.0. Jika ingin menaikkan performa sistem tanpa menaikkan kecepatan Bclk atau CPU Ratio, naikkan saja memory multiplier ke angka multiplier yang lebih tinggi. Untuk mencapai hal ini tentu saja dibutuhkan memory DDR3 yang mampu berjalan lebih tinggi.

CONTOH:  Sebuah sistem berbasis Intel Core i7 menggunakan memory DDR3 Triple Channel 1600 MHz. Ketika dipasangkan pada kondisi standar, BIOS akan tetap mengenalinya sebagai DDR3-1333, multiplier memory yang bekerja pada multi 10. Alangkah mubazirnya, kecepatan memory setinggi ini hanya berjalan pada 1333 MHz. Untuk dapat memanfaatkan kecepatan 1600 sesuai standarisasi pabrik memory, memory multiplier dapat diubah menjadi 12.00, sehingga kecepatan memory berjalan pada 1600 MHz ( 133 MHz x 12.0). Kecepatan memory juga akan ikut berubah, bila Bclk dinaikkan. Contoh Bclk pada kecepatan 150 MHz dengan memory multiplier 12, total kecepatan memory yang diperoleh akan menjadi 150 Mhz x 12.0 = 1800 MHz.

Mitos Tegangan Overclocking Intel Core i7

Tegangan atau voltase mutlak diperlukan untuk overclocking. Tegangan tidak hanya berperan dalam pencapaian overclocking, namun juga berpengaruh besar pada kestabilan overclocking itu sendiri. Mitos-mitos menyangkut tegangan seperti tegangan memory jangan lebih dari 1.65 volt, karena dapat merusak prosesor memang ada benarnya. Bila dilihat dari arsitektur Core i7 sendiri, IMC sudah terintegrasi pada prosesor, dampak dari pemberian tegangan memory yang berlebihan akan dapat merusak IMC sekaligus prosessor itu sendiri. Hal ini sebelumnya sudah terjadi pada AMD. Untuk menghindari hal tersebut para produsen motherboard AMD membatasi pilihan tegangan memory untuk menghindari rusaknya IMC pada prosesor. Lalu, bagaimana nasib memory memory DDR3 yang memiliki tegangan operasional diatas 1.65 volt ? Apakah masih bisa digunakan? Dalam percobaan yang dilakukan, penulis pernah menggunakan tegangan hingga 1.8 volt dalam jangka waktu cukup lama dan tidak mengalami degradasi pada prosesor atau hingga prosesor mati. Ternyata pengaruh tegangan memory secara tidak langsung mempengaruhi tegangan lainnya, terutama tegangan IOH (tegangan chipset atau IOH Core Voltage) dan QPI/ VTT Voltage. IOH Voltage memiliki nilai default 1.2 volt dan QPI/VTT Voltage memiliki nilai default 1.1 volt. Dalam percobaan, ternyata efek menaikkan nilai kedua tegangan ini sangat membantu kestabilan sistem terutama pada frekuensi memory tinggi dan tegangan memory yang tinggi. Penulis mengatur IOH Voltage pada 1.25 volt dan QPI/VTT Voltage pada 1.3 volt. Pada nilai ini diperoleh kecepatan DDR3-2000 dengan tegangan 1.74 volt dan berjalan stabil. Screenshot dapat dilihat di bawah ini.

Penjelasan mengenai pilihan tegangan lainnya dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Kesimpulan
Overclocking pada platform Core i7 ini lebih menarik dibandingkan platform sebelumnya. Ada kesamaan yang kentara dengan overclocking pada platform AMD. Tentu saja karena keduanya menggunakan konsep arsitektur yang sama. Kecepatan prosessor tidak lagi menjadi kemutlakan dalam mendapatkan kinerja yang lebih, namun parameter lain seperti QPI Bus, Uncore Frequency dan tentu saja kecepatan memory menyumbang peranan yang cukup signifikan dalam meningkatkan kinerja secara keseluruhan. Hasil overclocking yang ideal diperoleh dari kombinasi kecepatan prosessor, QPI Bus, Uncore Frequency, serta kecepatan memory. Komponen komponen ini saling terkait dengan erat, disinilah letak keunikan overclocking Core i7.