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ClockTuner for Ryzen (CTR): Mehr Leistung durch CCX-Undervolting

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ctr1usmus, der Entwickler hinter dem DRAM Calculator for Ryzen, hat ein neues Tool für Ryzen-Prozessoren vorgestellt. Dieses hört auf den Namen ClockTuner for Ryzen oder kurz CTR. Durch einen Custom Power Plan wurden in frühen BIOS-Versionen höhere Boost-Taktraten möglich – brachliegendes Potential sollte genutzt werden.

In die gleiche Kerbe schlägt der ClockTuner for Ryzen. Hier soll ungenutztes Potential ebenfalls genutzt werden. Laut 1usmus arbeitet AMD mit zu hohen Spannungen und einem nicht idealen Package Power Tracking (PPT). Der ClockTuner for Ryzen soll auf Ebene der einzelnen CCX ein automatisches Undervolting durchführen. Damit wird der gesamte Prozessor in einem effektiveren Fenster betrieben – taktet höher und verbraucht weniger.

Der ClockTuner for Ryzen testet jeden Kern mittels eines speziellen Prime95-Presets. Schritt für Schritt werden Spannung und Takt angepasst, bis das entsprechende Fenster erreicht ist. Über eine Verknüpfung mit dem Cinebench R20 können die Ergebnisse überprüft werden. Das Programm funktioniert nur mit Ryzen- und Ryzen-Threadripper-Prozessoren, die Zen-2-Kerne verwenden. Ältere Zen-Generationen werden ebenso nicht unterstützt wie die neuen Renoir-Prozessoren – auch wenn diese ebenfalls auf Zen-2-Kerne basieren.

Zunächst einmal müssen einige Grundvoraussetzungen geschaffen werden, damit das Programm seine Arbeit verrichten kann. Das BIOS des verwendeten Mainboards sollte aktuell sein und mindestens die AGESA 1.0.0.4 ComboPi verwenden. Die CPU Load Line Calibration sollte auf Mainbaords von ASUS auf "Level 4" eingestellt sein, bei anderen Herstellern reicht "Level 3". Für die CPU Phase Control sollte "Standard" ausgewählt werden.

Der ClockTuner for Ryzen bezieht seine Daten aus dem Ryzen Master von AMD. Also sollte dieser, genau wie das .NET Framework 4.8, installiert sein.

Ähnlich wie der Ryzen Master zeigt der ClockTuner for Ryzen einige Echtzeit-Werte an. Wichtig sind die Felder der einzelnen CCX-Cluster. Hier wird unter anderem der aktuelle Takt angezeigt, viel wichtiger ist jedoch der Leistungs-Indikator. Dieser wird von der MMU des Prozessors an das Windows gemeldet und zeigt so die schnelleren Kerne an. Je höher dieser Wert ist, desto besser sollten sich die Kerne takten lassen.

Über die "Reference Frequency" sowie die "Max Frequency" und analog dazu die "Reference Voltage" lassen sich gewisse Vorgaben machen, im Rahmen derer das Tool die Frequenzen und Spannungen ausprobiert. Über die "Cycle Time" wird zudem festgelegt, wie lange jeder einzelne Schritt geprüft wird. Es kann je nach Einstellungen also etwas dauern, bis das Programm die Ergebnisse ermittelt hat.

Folgende Ergebnisse sollen mittels des ClockTuner for Ryzen erreicht worden sein:

ClockTuner for Ryzen mit einem Ryzen 9 3900X

Default Optimiert
CCX1 3.940 MHz 4.300 MHz
CCX2 3.940 MHz 4.300 MHz
CCX3 3.940 MHz 4.125 MHz
CCX4 3.940 MHz 4.125 MHz
Spannung 1,312 V 1,225 V
Leistung 7.073 Punkte 7.534 Punkte

Die Taktfrequenzen der vier CCX-Cluster eines Ryzen 9 3900X sollen von 3.940 MHz auf 4.300 bzw. 4.125 MHz gesteigert worden sein. Zugleich wurde die Spannung von 1,312 auf 1,225 V reduziert. Durch den höheren Takt soll das Cinebench-R20-Ergebnis von 7.073 auf 7.534 Punkte um 6,5 % gesteigert worden sein. Die Leistungsaufnahme soll um 9,5 % gesenkt worden sein, wobei unklar ist, ob hier einfach nur die Package Power ausgelesen, oder eine Messung an den EPS-Steckern vorgenommen wurde.

Auch zu einem Ryzen Threadripper 3960X stellt der Entwickler Ergebnisse vor:

ClockTuner for Ryzen mit einem Ryzen Threadripper 3960X

Default Optimiert
CCX1 4.073 MHz 4.300 MHz
CCX2 4.073 MHz
4.300 MHz
CCX3 4.073 MHz
4.250 MHz
CCX4 4.073 MHz
4.225 MHz
CCX5 4.073 MHz 4.325 MHz
CCX6 4.073 MHz 4.325 MHz
CCX7 4.073 MHz 4.275 MHz
CCX8 4.073 MHz 4.250 MHz
Spannung 1,296 V 1,25 V
Leistung 13.823 Punkte 14.550 Punkte

Für den Ryzen Threadripper 3960X steigt der Takt der einzelnen CCX-Cluster von knapp über 4,0 GHz auf 4,25 GHz und mehr. Die Spannung wird von 1,296 auf 1,25 V angesenkt. Durch den höheren Takt steigt die Leistung im Cinebench R20 von 13.823 auf 14.550 Punkte. Die Leistungsaufnahme soll um 4,5 % niedriger ausfallen.

Ob und in welcher Form die Ergebnisse auf weitere Ryzen- und Ryzen-Threadripper-Prozessoren übertragbar sind, wird sich zeigen müssen. Es wird eine gewisse Varianz im Erfolg der Maßnahmen geben. Außerdem konnten wir uns noch nicht selbst von den Verbesserungen der Leistung, der Reduzierung der Leistungsaufnahme sowie der Stabilität der gewählten Einstellungen überzeugen.

Die Ergebnisse und Screenshots basieren auf einer noch nicht finalen Version der Software. Diese soll im September fertiggestellt werden und dann kostenlos verfügbar sein. Dann wird es sicherlich auch hier im Forum zahlreiche Nutzer geben, die von ihren Erfahrungen mit dem ClockTuner for Ryzen berichten werden.