Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/news/core-i7-6820hk-das-bringt-cpu-overclocking-im-notebook-1607-122006.html    Veröffentlicht: 22.07.2016 10:05    Kurz-URL: https://glm.io/122006

Core i7-6820HK

Das bringt CPU-Overclocking im Notebook

Mehr Leistung für unterwegs ist seit Intels Skylake-Chips vom Hersteller vorgesehen: Wir haben mit dem Schenker-Notebook H506 ausprobiert, wie sich das Overclocking eines Core i7-6820HK auswirkt.

Wer ein flottes Gaming-Notebook besitzt, hatte in der Vergangenheit wenig Optionen, um noch mehr Leistung per Übertaktung herauszuholen: Für Grafikeinheiten gibt es zwar allerhand Tools, dem Overclocking des Prozessors wurden aber enge Grenzen gesetzt. Viele Notebook-UEFIs sind sehr restriktiv und Intel gestattet keine Veränderungen der Baseclocks, weshalb einzig die sündhaft teuren XM-Versionen infrage kamen. Seit der Skylake-Generation hat sich das geändert, denn mit dem Core i7-6820HK existiert ein bezahlbarer Übertakter-Chip mit offenen Multiplikatoren für Notebooks.

Um herauszufinden, ob Overclocking in einem High-End-Notebook sinnvoll ist, welche Probleme auftreten können und was am Ende an Mehrleistung heraus kommt, haben wir uns ein Schenker H506 konfigurieren lassen: Das Testmuster des 15,6-Zoll-Geräts ist mit einem Core i7-6820HK ausgestattet, hinzu kommen 16 GByte DDR4-2133 im Dual-Channel-Betrieb und eine Geforce GTX 980M. Weitere Komponenten sind ein 1080p-Bildschirm mit IPS-Technik, eine PCIe-SSD (Samsung 950 Pro), eine WD-Blue-Festplatte mit 1 TByte und ac-WLAN per 8260-NIC. Diese Konfiguration kostet knapp 2.500 Euro.

Beim Core i7-6820HK handelt es sich um ein 4+2-Design auf Skylake-Basis: Der Chip nutzt vier CPU-Kerne mit Hyperthreading und eine integrierte GT2-Grafikeinheit, die Intel HD Graphics 530 nennt. Der Prozessor taktet mit 2,7 (Basis) über 3,2 (all core Boost) bis hin zu 3,6 GHz (single core Boost). Wie hoch die angelegte Frequenz ist, hängt von mehreren Faktoren ab: Das Power-Limit des Chip-Package liegt bei 45 Watt und die maximale Temperatur bei 100 Grad Celsius. Innerhalb dieser Parameter taktet der Core i7-6820HK je nach Last zwischen 2,7 und 3,6 GHz. Prime95 mit AVX erzwingt die Basisfrequenz, in Spielen pendelt der Chip meist zwischen 3,2 und 3,4 GHz.

Gut gefällt uns die zweigeteilte Kühlung des Schenker H506, da der Prozessor von der dedizierten Grafikeinheit weitgehend entkoppelt ist. Die Abwärme des Core i7-6820HK wird von zwei Heatpipes zu einem Lamellen-Block mit einem Lüfter geleitet, die Geforce GTX 980M verfügt über eigene Triple-Heatpipe-Konstruktion und zwei Propeller. Ob sich bei längerer Last die steigende Innentemperatur des Notebooks durch Overclocking der CPU negativ auf den Boost-Takt der Grafikeinheit auswirkt, schauen wir uns später noch an.

Basis des H506 ist ein Barebone des taiwanischen Herstellers Clevo, der für das Schenker-Notebook das sonst recht eingeschränkte UEFI ein wenig geöffnet hat: Wir können dort eine statische CPU-Spannung einstellen, den Multiplikator für die Kerne, den Uncore-Bereich und den Arbeitsspeicher erhöhen, die RAM-Timings verschärfen und sogar das Power-Target steigern. Seitens Clevo ist auf dem H506 zudem das Control Center vorinstalliert, mit dem die Lüfterdrehzahl kontrolliert werden kann. Wer nicht ständig das System neustarten möchte, kann Intels XTU (Extreme Tuning Utility) nutzen.

Genug der Theorie - rein in die Praxis: Was gilt es zu beachten, wenn der Core i7-6820HK übertaktet wird? Sagen wir es mal so: Es gleicht einem Eiertanz, ihn zu meistern, lohnt sich aber für Anwendungen und einige Spiele.

Viel hilft nicht immer viel

Während an einem Desktop-System die thermische Verlustleistung des Prozessors nach oben hin nicht begrenzt ist und weitgehend die auf Wunsch starke Kühlung entscheidet, wie viel Takt der Chip mitmacht, gelten bei einem Notebook andere Spielregeln: Das fängt schon damit an, dass die Heatpipe-Lüfter-Konstruktion des Schenker H506 zwar Reserven hat, aber nicht mal eben zusätzliche 50 Watt verkraftet wie ein Desktop-Tower-Kühler.

Im Detail kommt hinzu, dass der Core i7-6820HK anders als Modelle wie der Core i7-6700K nicht per Baseclock übertaktbar ist, sondern nur per Multiplikator. Der Baseclock (BCLK) kann nur zwischen exakt 100 MHz und 99,5 MHz justiert werden. Somit fällt die Feinabstimmung weg, da einzig eine Übertaktung in 100-MHz-Schritten möglich ist. Das mag zwar eher ein Punkt sein, den sich Extrem-Overclocker für Suicide-Runs oder Weltrekorde wünschen, dennoch sollte bei einem OC-Produkt der Baseclock anpassbar sein. Hier war Clevo unserer Ansicht nach doch ein bisschen zu konservativ.

Unproblematisch sind die Multiplikatoren für den Prozessor, den Cache und den RAM: Wir können einstellen, wie viel Takt bei Nutzung von einem, von zwei, von drei oder von allen vier Kernen anliegt, und den Uncore-Bereich wie den L3-Cache und den Ringbus mit der gleichen Frequenz laufen lassen. Der Speichermultiplikator besteht aus zwei Variablen: dem Clock- und dem eigentlichen Memory-Multiplier. Ersterer liegt bei 1,0x oder 1,33x und Letzterer von Haus aus bei 16, was DDR4-2133 ergibt. Wer möchte, kann die Schaltzeiten anziehen - wir haben für unseren Test allerdings nur die Command Rate von 2T auf 1T gestellt, was die Latenz bei Zugriffen verkürzt.

Die beiden wichtigsten Stellschrauben im UEFI oder Intels Extreme Tuning Utility sind die CPU-Spannung und die Package-Power. Wird die Vcore stark erhöht, wird der Prozessor viel heißer und benötigt weitaus mehr Energie, wobei sich diese zwei Faktoren teils gegenseitig bedingen. Dadurch rennt der Core i7-6820HK ins Power-Limit und drosselt seine Taktrate, was ihn langsamer machen kann als ohne Übertaktung. Der Trick ist also, die CPU-Spannung und die Package-Power in Kombination mit der Kühlung auszubalancieren, so dass die Kerne mit voller Geschwindigkeit laufen können.

Wie üblich bei Overclocking gilt: Auch wenn sich der Core i7-6820HK an Übertakter richtet, verfällt theoretisch die Garantie - wenngleich das kein Hersteller tatsächlich nachprüfen kann, sofern nicht gerade das Notebook mit modifiziertem UEFI zurückgeschickt wird. Verlötete statt gesockelte Chips reagieren allerdings tendenziell empfindlicher auf hohe Stromstärken und Temperaturen, weshalb mit Rücksicht auf den Dauerbetrieb das Power-Limit nicht übertrieben weit nach oben gesetzt werden sollte.

Als sinnvoller Wert hat sich bei unserem Schenker H506 eine maximale Package-Power von 60 Watt herausgestellt, denn so erreichen wir die höchsten Leistungsgewinne in den getesteten Anwendungen und Spielen.

Knapp ein Fünftel Zuwachs

Der vorliegende Core i7-6820K wird mit einer Spannung von 1,09 Volt für den All-Core-Turbo von 3,2 GHz betrieben. Mit Blick auf die Notebook-Kühlung war uns damit klar, dass die 4.700 MHz des Core i7-6700K unerreichbar sind, da hierfür satte 1,36 Volt notwendig waren. Erste Versuche mit 1,3 Volt und 4,4 GHz bei einem Power-Limit von 75 statt 45 Watt ließen das Schenker-Notebook sofort einfrieren. Wir reduzierten daher die Spannung und die Taktrate solange, bis das Encoding eines 1080p-Videos (x264-Benchmark) stabil lief.

Ein erster Zwischenschritt waren 4,1 GHz bei 1,25 Volt - allerdings überhitzte der Chip hier innerhalb weniger Minuten und unter Prime95 stürzte das System ohnehin ab. Als stabiles Endresultat erreichten wir schlussendlich glatte 4 GHz für die CPU-Kerne und den Uncore bei 1,225 Volt - real lagen allerdings 1,231 Volt an. Als einziges Problem blieben noch die zu hohen Temperaturen von immer wieder 100 Grad Celsius, weshalb wir das Power-Limit schrittweise auf 60 Watt reduziert haben. Dann läuft der Core i7-6820K fast durchgehend mit 4 GHz und erhitzt sich maximal bis in den niedrigen 90-Grad-Bereich.

Vorsicht übrigens beim Speicher-Overclocking: Die Spannung ist nicht anpassbar, es bleibt also beim Ausloten des Taktes und der Latenzen. Die beiden Samsung-Module verkraften DDR4-2666 statt DDR4-2133, bei DDR4-2800 wollte das System nicht mehr booten. Wer auf der Rückseite des Schenker H506 aber zwei Schrauben löst, kann die Tastatur anheben und die Bios-Batterie für einige Minuten entfernen, dann startet das Notebook auch wieder.

Mit 4 GHz und DDR4-2666 erreicht der Core i7-6820HK ein Leistungsplus von bis zu 25 Prozent, und zwar beim realen Packen mit 7-Zip. Wir komprimieren 10 GByte gemischte Dateien per LZMA2-Algorithmus mit 12 Threads, wobei neben der gesteigerten CPU-Frequenz vor allem der höhere Speichertakt hilft. Statt in rund 17 Minuten läuft der Packvorgang in knapp 14 Minuten durch. Eine geringere Skalierung zeigt der Cinebench R15, der auf allen Kernen um +16 Prozent und beim Singlethread-Test noch um +12 Prozent zulegt.

Der x264-Benchmark profitiert im ersten Pass überraschend etwas mehr als im zweiten, wir messen +22 Prozent und +19 Prozent. Ein Blick in die Log-Dateien zeigt den Grund: Von Haus aus benötigt der Core i7-6820HK nur 40 Watt Package-Power, mit Overclocking rennt er ins Limit von 60 Watt und reduziert den Takt gelegentlich auf 3,85 GHz. Statt 74 Watt für das Notebook bei maximaler Helligkeit messen wir 109 Watt, was uns plausibel erscheint.

In Spielen rentiert sich die Übertaktung: The Elder Scrolls Online ist in Städten CPU-limitiert, als mittelgroßes Beispiel haben wir Velynhafen hergenommen. In 1080p mit maximalen Details steigt die Bildrate von 34 auf 41 fps - durchaus ein spürbarer Unterschied. In Szenen, in denen die Geforce GTX 980M limitiert, reduziert das Overclocking die Leistung nicht, die Grafikeinheit erreichte auch nach 30 Minuten noch den gleichen Boost wie ohne Übertaktung.

Fazit

Wer einen Notebook-Chip außerhalb der Spezifikationen betreiben möchte, muss deutlich mehr Faktoren beachten als bei einem Desktop-System und wird im Regelfall einen viel geringeren Leistungszuwachs erreichen. Dennoch fällt das Plus je nach Anwendung oder Spiel so hoch aus, dass sich eine Übertaktung lohnen kann - und uns hat das Tüfteln Spaß gemacht.  (ms)


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