L'overclocking des Haswell ''K'' sur B85/H87

Fin juin, le constructeur de cartes mères Asrock s'était distingué avec une annonce assez unique : l'arrivée d'un nouveau BIOS pour l'une de ses cartes mères H87 Express (en l'occurrence la Fatal1ty H87 Performance) qui permettait d'autoriser le changement des multiplicateurs Turbo sur la carte mère avec un processeur K, quelque chose qui n'est censé être possible en théorie qu'avec une carte mère équipée d'un chipset Z87 Express.

Cet acte de défiance envers la segmentation d'Intel a part la suite été imité par d'autres constructeurs à savoir ECS, Asus, Biostar et Gigabyte et étendu à d'autres chipsets Serie 8 tels que le B85 Express. Parmi les constructeurs majeurs, seul MSI n'a pour l'instant pas annoncé ou rendu disponible de BIOS permettant cette modification.

Afin de voir en pratique de quoi il en retourne, nous avons mis la main sur une carte mère Asus B85-PLUS, un modèle de carte mère pour lequel le constructeur a rendu public un BIOS autorisant l'overclocking par le multiplicateur.
 

Asus B85-PLUS

Un mot rapide sur la carte que nous avons choisis, la B85-PLUS est équipée comme son nom l'indique du chipset B85 Express d'Intel, la version la plus basique, orientée "business" des chipsets séries 8.

[ Z87 Express ]  [ H87 Express ]  [ B85 Express ]

 

Au rang des différences avec un Z87 on retrouve ces limitations :

- Seulement un port PCI Express x16 en provenance du processeur
- 4 ports SATA 6Gb/s au lieu de 6 (deux ports 3 Gb/s sont présents en plus)
- 12 USB 2.0 au lieu de 14
- 4 USB 3.0 au lieu de 6
- Pas de support du RAID
- Pas d'overclocking CPU/DDR3

Cette segmentation est bien sûr purement artificielle, puisque dans les faits, les puces sont les mêmes. De plus, une partie des limitations sont des bridages au niveau des fonctionnalités du processeur, sans rapport direct avec le chipset.

Notez pour l'anecdote que la B85-PLUS dispose bel et bien d'une option X.M.P dans son BIOS, mais elle applique les timings XMP en mode DDR3-1600 (dans notre cas, DDR3-1600 9-11-9 au lieu de DDR3-2133 9-11-9). La limitation de la mémoire à DDR3-1600 est commune à tous les chipsets hors Z87 malheureusement.

La carte d'Asus prend en compte le reste de ces considérations et l'on ne retrouve qu'un seul slot PCI Express connecté au processeur. Un second slot x16 fait illusion, il est connecté en x4 au chipset tandis que deux ports x1, eux aussi connectés au chipset complètent la carte avec trois slots PCI.

Côté son et réseau, on retrouve les ALC887 et 8111G de Realtek, puces assez classiques. On notera à l'arrière que seuls deux sorties vidéo sont présentes, un DVI-D et un VGA.


Plus intéressant pour notre question de l'overclocking, la carte mère dispose de quatre phases (indépendantes) pour alimenter le processeur, on retrouve des transistors de type Low Rds(on). Le système d'alimentation est situé sur la gauche du socket uniquement (sur les modèles plus haut de gamme les phases sont découpées en deux à gauche et en haut) et est dépourvu de radiateur.

Notez enfin que ce modèle d'entrée de gamme est disponible pour un peu moins de 90 euros.
 

 

 

BIOS

Asus fournit sur son site  un nouveau BIOS version 0413 (non beta) qui rajoute quelques fonctionnalités liées à l'overclocking.
 

On retrouve par exemple l'ASUS MultiCore Enhancement dont nous vous avons maintes fois parlés, ainsi que la possibilité de changer les ratios Turbo. Un grand nombre de tensions et paramètres divers sont accessibles malgré le fait qu'il s'agisse d'un modèle d'entrée de gamme. En pratique avec notre Core i7 4770K, on peut effectivement utiliser ces paramètres pour fixer des coefficients multiplicateurs au-delà de 39x pour les modes Turbo.
 

A la base : un bug ?

Nous avons obtenus quelques informations sur le fonctionnement de cet overclocking de la part d'un fabricant de cartes mères. A la base, il s'agirait d'un bug situé dans le Management Engine, un firmware fourni par Intel et contenu dans la même puce Flash que le BIOS. Exécuté par le chipset, il s'occupe (entre autre) de la gestion du processeur et qui sert d'interface entre le BIOS et le processeur pour toutes les commandes. La commande qui permet de fixer une tension de manière manuelle permet de fixer simultanément le multiplicateur Turbo, et ce quel que soit le chipset. On imagine qu'un ordre particulier dans l'envoi des instructions est à l'origine du bug même si nous n'avons pas pour l'instant plus de détails.

Cela a plusieurs conséquences en pratique, d'abord, sur le fait qu'il faudra impérativement utiliser le mode de gestion manuel des tensions. Le régulateur de tension de Haswell propose via ME trois choix, un réglage par interpolation avec une tension plus élevée uniquement aux fréquences overclockées, un décalage sur toute la plage de tension (un offset de +0.1V par exemple) ou encore une tension fixe réglée manuellement. En général, utiliser une tension fixe ne parait pas une bonne idée. Par défaut, notre Core i7 4770K passe en effet de 0.709V au repos à 1.113V en charge sous Prime95.

 

L'impact pratique semble cependant mitigé sur Haswell. Nous avons fait le test de fixer manuellement la tension à 1.113V dans le BIOS et si effectivement la tension rapportée par CPU-Z reste fixe à 1.113V, nous avons noté une consommation de 26.1W contre 26W en mode automatique au repos, tandis que la consommation en charge était dans les deux cas identique. Attention cependant, il semblerait qu'il soit nécessaire, pour atteindre cette similarité, que le mode core C3 soit activé dans le BIOS (ce qui est le cas par défaut). Nous avons fait le même essai de vérification de la consommation au repos en désactivant les modes C3 et supérieurs, nous obtenons 30.1W en tension automatique, et 33.4W en tension fixe. L'impact est donc limité, mais pas nul. Notez que nous avons mesuré la tension dans notre overclocking maximal, à savoir avec une tension fixe de 1.32V. Dans ce cas, la consommation au repos mesurée est de 29.9W, soit un petit peu plus élevée même si elle reste raisonnable. 

L'autre limitation, c'est que ce bug ne permet pas d'avoir accès aux autres options d'overclocking CPU qui sont disponibles avec un Z87 Express, que ce soit le réglage du ratio DMICLK:PEG/DMI afin d'overclocker via le bus, ou celui du ratio DDR3 pour aller au-delà de la DDR3-1600.
 

En pratique

La bonne surprise est que nous avons obtenus des résultats d'overclockings identiques à ceux que nous avions vus sur Z87. En fixant manuellement la tension à 1.32V, nous avons pu atteindre, de manière stable, les 4.4 GHz. Tous les autres paliers de tensions que nous avions atteints sur les Z87 ont été atteints à l'identique.

Côté consommation, nous avons noté un petit écart avec la Z87-A, six watts de plus ce qui reste finalement assez proche, l'étage d'alimentation de la B85-PLUS ne s'en sort pas si mal par rapport à sa grande sœur.
 

Réglages logiciels

Le Management Engine étant également accessible sous Windows, on peut théoriquement imaginer que le bug est exploitable de manière logicielle, par exemple dans TurboV EVO chez Asus. Pour l'instant ce n'est pas le cas, le logiciel que nous avons testé dans sa dernière version reste limité à 39x pour les réglages multiplicateurs. Nous avons également essayé XTU, le logiciel d'overclocking d'Intel qui permet de modifier les multiplicateurs Turbo au-delà de 39x, cependant cette fréquence ne sera jamais atteinte même si l'on spécifie simultanément une tension manuelle.

Malgré tout, Asus nous a confirmé que le bug était bel et bien exploitable de manière logicielle et qu'une version de TurboV EVO permettant l'overclocking K est en cours de développement.
 

Pérennité de la solution ?

Le fait que le bug soit situé dans le firmware du Management Engine est assez intéressant pour ceux qui voudraient s'adonner à cette pratique. En effet, si certaines mises à jour de BIOS peuvent également mettre à jour le firmware du Management Engine, rien n'oblige de les utiliser, et surtout les constructeurs de cartes mères pourraient même continuer à fournir des BIOS spéciaux apportant d'autres améliorations tout en conservant l'ancien Management Engine.

On peut cependant imaginer qu'Intel pourrait fournir dans quelques mois une nouvelle révision des chipsets nécessitant un firmware plus récent. On ne sait pas si le constructeur s'en donnera la peine tant au final cette possibilité ne concerne qu'une petite frange du marché.

Le non support de la mémoire au-delà de la DDR3-1600 sera probablement le plus gros frein pour ceux qui auraient souhaité économiser quelques euros sur leur carte mère. Pour les autres, ce bug ouvre l'accès à un overclocking raisonnable avec une carte mère moins onéreuse, une bonne nouvelle sachant qu'une B85 Express est 20 à 30 € moins chère qu'une Z87 Express à spécification équivalentes (hormis les différences liées au chipset bien sûr) ! Attention cependant à ne pas faire trop d'économies de ce côté, si la B85-PLUS dispose d'un étage d'alimentation qui reste correctement dimensionné pour cet usage, d'autres cartes B85 ou H87 n'intègrent que trois phases, avec des composants de qualité moyenne.

 

1ère MAJ du 19/07 : Nous avons obtenus une réponse de la part d'Intel que nous vous livrons texto :

Customers will not experience the same level of overclocking performance on non-Z sku platforms. Intel Z87 based platforms are the only platforms that support BCLK and memory overclocking, in addition to processor core multiplier overclocking. Most H87 and B85 based platforms are not designed to be overclocked and may not have sufficient margin to provide a stable overclocking experience.

 

Rien de neuf à signaler donc, Intel rappelle que seuls les Z87 permettent d'avoir accès à l'overclocking par le bus ou l'overclocking mémoire sur un processeur K, et précise que la plupart des cartes mères à base de H87 et B85 n'ont pas été conçues pour l'overclocking et pourraient ne pas avoir une marge suffisante pour un overclocking stable. On notera tout de même qu'a défaut d'encourager la pratique, Intel ne la condamne pas non plus et ne donne aucun indice quant à d'éventuelles modifications visant à corriger le bug à l'avenir.

 

2nde MAJ du 19/07 : Nous avons insisté pour savoir quelle était la position d'Intel vis à vis de la pérennité de la solution, voici la réponse :

 

"Intel plans to release a microcode update that limits processor core overclocking to Intel Z87 based platforms WW30'13."

 

Mauvaise nouvelle, Intel va dès la semaine prochaine mettre à disposition un nouveau microcode (en quelque sorte le firmware du processeur) qui va bloquer cette fonctionnalité au niveau du processeur. Une solution bien plus radicale que la correction du firmware du Management Engine seul qui aurait pu rendre la solution plus durable.

Dès lors la possibilité d'overclocker sur H87 ou B85 Express n'est pas pérenne, car si la mise à jour du microcode se fait généralement via une mise à jour du bios (optionnelle donc) ce n'est pas le seul moyen. Ainsi même si les fabricants n'intégraient pas le nouveau microcode dans leurs bios ce microcode pourrait toujours être mis à jour à moment ou un autre par un patch au niveau du système d'exploitation à l'occasion de la sortie d'un microcode corrigeant un bug critique. Enfin, il est probable que les processeurs fabriqués dans quelques semaines intégreront d'office ce microcode.

Bref, circulez, il n'y aura malheureusement bientôt plus rien à voir !