Kuvaraportti: Ylikellotusta nestemäisellä heliumilla (-269 astetta)

25.01.2009 18:00 | Sampsa Kurri

English summary for our international readers:

Overclocking Team Finland (Sampsa & SF3D) and Muropaketti.com were invited to AMD’s Dragon platform preview event in Chicago in beginning of December 2008. During the event we got a chance to test AMD’s new 45 nm Phenom II X4 processors with liquid nitrogen cooling (LN2 -196 Celsius) and discovered that they can operate under as cold temperature LN2 can provide. At that time we had to lower HyperTransport-link to 1 GHz to avoid coldbug but newer revisions have already fixed this issue. We started talking about liquid helium (LH -269 Celsius) with AMD already in Chicago and they promised to think about it.

Discussions led to Las Vegas where AMD launched Phenom II X4 during CES 2009 and participated XtremeSystems.org party. Team Finland was once again kindly invited to perform some live overclocking with latest Phenom II X4 CPUs, liquid nitrogen and liquid helium. AMD had arranged 500 liters of LN2 and 500 liters of LH to event location.

We had done some preliminary testing back in Finland with DFI’s LanParty DK 790FXB-M2RSH motherboard so we knew the platform would work and scale well under high voltages, frequencies and temperatures. We used AMD’s latest 45 nm Engineering Sample CPUs in our testing together with ATI Radeon HD 4870 X2 CrossFireX configuration, OCZ DDR2-1066 memory and two 1000 W PSUs in paraller. We were focusing on Futuremark’s 3DMark05 because in live-event so many things can go wrong, we had a limited amount of time with LH (90 minutes with 250 liters) and Phenom II X4 performs better in this test than Intel’s Core 2 processors.

During the first day we tested maybe four CPUs and the best one could run 3DMark05 stable at 6060 MHz with LN2 cooling. Later that night we switched to liquid helium cooling and managed to run 3DMark05 @ 6130 MHz. We already achieved pretty good result of 45261 points and were confident that we could do even better next day.

In the beginning of live demonstration we had some issues with 3DMark05 efficiency and scores were a little bit lower than we saw previous day compared clock-to-clock. In the end we managed to push CPU to 6,3 GHz and scored 45474 points which is currently offical world record in Futuremark’s 3DMark05 Hall of Fame ranking. During our testing we managed to push Phenom II X4 to 6,5 GHz which could be seen and verified from CPU-Z program.

Special thanks to AMD, Gameplan, Simon Solotko, Sami Mäkinen, Pete Hardman and everyone who were involved making this happen, the first public demonstration of overclocking x86 CPU with liquid helium: The Experiment.

 


 

Raportoimme Muropaketissa viime kuussa Phenom II X4 -prosessorin LN2-testeistä, jotka suoritettiin Chicagossa. Testien yhteenvetona todettiin, että Phenom II X4 kykenee toimimaan niin alhaisissa lämpötiloissa kuin prosessorille asennettava kuparinen kulho saadaan nestemäiselle typellä jäähdytettyä. Ainoa rajoitus esituotantoversioissa oli HyperTransport-väylä, joka täytyi asettaa toimimaan gigahertsin kellotaajuudella kylmäongelmien välttämiseksi. Saimme Phenom II X4 940 Black Editionin toimimaan hetkellisesti 6,3 GHz:n kellotaajuudella ja ajoimme onnistuneesti 3DMark05- ja 3DMark06-testit 6,0 GHz:n kellotaajuudella. Testien jälkeen keskustelimme AMD:n kanssa jo alustavasti nestemäisen heliumin (-269 astetta) käytöstä.

Keskustelut johtivat lopulta Team Finlandin kutsumiseen tammikuun alussa Las Vegasiin, jossa järjestettiin Consumer Electronics Show 2009 -tapahtuma ja samaan aikaan XtremeSystems.org-sivuston tapaaminen. AMD julkaisi CES 2009:n yhteydessä virallisesti Phenom II X4 -prosessorit ja osallistui omalla osastollaan XtremeSystemsin juhliin.

CES:n kanssa samaan aikaan ja samassa Sands Expo -messuhallissa järjestetään perinteisesti Adult Entertainment Expo -tapahtuma, jossa kulutuselektroniikka pääsee tositoimiin.

Valmistelupäivä 9.1.2009

AMD oli vuokrannut XtremeSystemsin toimiston parkkipaikalle Las Vegasin laitamille puolipallon muotoisen teltan, joka toimi testien tukikohtana.

Paikan päälle oli tilattu yhteensä 500 litraa nestemäistä typpeä ja 500 litraa nestemäistä heliumia.

500 litraa nestemäinen heliumia maksoi Yhdysvalloissa 3000 dollaria eli noin 2350 euroa. Helium toimitettiin paikan päälle kahdessa paineistetussa 250 litran säiliössä.

Heliumsäiliön päältä löytyi joukko venttiilejä ja mittareita. Kuvassa oikeassa laidassa näkyvä laatikko on sähköllä toimiva lämmitysyksikkö, joka säätelee nestemäisen heliumin syöttöpainetta. Syöttöletku pujotetaan säiliöön keskellä ylöspäin osoittavasta venttiilistä.

Pete Hardman oli haalinut testejä varten mukaan AMD:n Austinin toimipisteestä noin 120 kappaletta Phenom II X4 -prosessoreita. Mukana oli muun muassa nykyisiä myyntiprosessoreita sekä uusia AMD:n tuoreimmalla 45 nm:n valmistusprosessilla valmistettuja Engineering Sample -prosessoreita.

Käytettävissä oli joukko DFI:n, Asuksen ja Gigabyten emolevyjä. Alustavissa testeissä DFI:n LanParty DK 790FXB-M2RSH oli osoittautunut toimivaksi ja suorituskykyiseksi alustaksi, joten käytimme testeissä sitä.

Suomesta mukaan oli otettu prosessorin jäähdytyksestä vastaamaan Kingpinin valmistama Dragon F1 Extreme Edition -kuparikulho, jossa aivan pohjan tuntumaan on porattu reikä lämpöanturille.

Socket AM2+ -kannan ympäristö eristettiin huolellisesti hiilikumilla ja vessapaperilla kondensaation välttämiseksi. Prosessorin ja kuparikulhon välissä käytettiin OCZ:n Freezium-lämpötahnaa.

Testikokoonpano varustettiin Phenom II X4 -prosessorin ja DFI:n 790FX-emolevyn lisäksi kahdella OCZ:n gigatavun DDR2-1066-muistilla ja kahdella ATI Radeon HD 4870 X2 -näytönohjaimella, jotka kytkettiin CrossFireX-konfiguraatioon. Käyttöjärjestelmänä käytössä oli 32-bittinen Windows Vista ja ajureina Catalystien 8.11-versio. Virransyötöstä vastasi kaksi rinnakkain kytkettyä 1000 watin virtalähdettä.

Testasimme valmistelupäivän aikana kolme prosessoria, joista paras saatiin kulkemaan nestemäisellä typellä 3DMark05-vakaasti noin 6060 MHz:n kellotaajuudella. Näytönohjaimia ajettiin vakiojäähdytyksillä ja 800/950 MHz:n kellotaajuuksilla (GPU/muistit) ja 3DMark05-tulos saatiin korotettua lupaavasti jo yli 44000 pisteeseen.

Yksi DFI:n emolevy laukesi virransyötön osalta aivan testien alussa vieden mukanaan kohtalaisen hyvin kulkeneen prosessorin, joten sille järjestettiin pieni LN2-käsittely ja Kung-Fu-sessio.

Illan hämärtyessä AMD:n Pete Hardman alkoi innostua testaamaan nestemäisellä heliumilla ja hänen uudella muutaman kilon jättikulhollaan.

Pete viritteli omat patenttinsa toimintaan ja kulhon prosessorille. Emolevyn virransyötön komponentteja Pete lämmitteli testien ohessa lämpölampulla.

Jäähdytys nestemäisellä heliumilla aloitettiin asentamalla syöttöletku säiliön päältä paikoilleen.

Seuraavaksi lämmitysyksikköön kytketään virrat päälle, jolla säädeltiin nestemäisen heliumin syöttöpainetta.

Syöttöpaine vaihteli noin neljän ja kahdeksan psi:n (Pounds per Square Inch) välimaastossa, lämmitysyksikön asetuksista riippuen.

Pete onnistui omissa testeissään ajamaan prosessoria 6,2 – 6,3 GHz:n kellotaajuudella yhdellä ATI Radeon HD 4870 X2 -näytönohjaimella.

Kun heliumsäiliö oli kerran onnistuneesti otettu käyttöön, siirrettiin syöttöletku seuraavaksi toiseen Team Finlandin kokoonpanoon, joka oli rullannut Peten testien ajan taustalla nestemäisellä typellä jäähdytettynä.

Syöttöletku aseteltiin syöttämään nestemäistä heliumia mahdollisimman lähelle keskelle kulhon pohjaa.

Parin minuutin odottelun jälkeen näimme ensimmäistä kertaa Dragon F1 EE -kuparikulhon pohjan lämpötilaksi -200 astetta.

Lämpötilan laskiessa -230 asteeseen prosessori asetettiin toimimaan noin 6,1 GHz:n kellotaajuudella ja 3DMark05 pistettiin rullaamaan. Ensimmäisen testiajon tulokseksi saatiin jo hieman vajaa 45000 pistettä.

Toiseen testiajoon prosessorin kellotaajuus korotettiin 6,13 GHz:iin. Menossa mukana oli XtremeSystemsin keskustelupalstalta tuttu 2000-luvun alun ylikellottaja Oppainter, joka on kuvassa oikealla.

Nestemäisellä heliumilla ylikellottaessa ei testin aikana voi juuri kuin tarkkailla prosessorikulhon lämpötilaa, kuten Petri kuvassa. Rasituksessa kuparikulhon lämpötila laski noin -205 asteeseen. Aloimme tässä vaiheessa miettimään parempaa eristystä kulhon päälle, jotta kulhoon saataisiin luotua painetta ja helium säilyisi nestemäisenä kauemmin. Nestemäinen helium höyrystyy lähes välittömästi, kun se poistuu syöttöletkusta.

Toisella onnistuneella ajolla 3DMark05-tulokseksi saatiin 45261 pistettä, jonka jälkeen testit päätettiin lopettaa ensimmäiseltä päivältä.

Testien jälkeen kuparikulho ja sen ympäristö olivat täysin umpijäässä.

 

XtremeSystemsin CES 2009 -juhlat 10.1.2009

Lauantaina 10. tammikuuta vuorossa oli varsinaiset XtremeSystemsin juhlat, joihin saapui sekalainen joukko sivuston jäseniä, valmistajien edustajia ja muita CES-tapahtumaan osallistujia. Päivän aikana tapahtumassa vieraili todennäköisesti noin 100 ihmistä. AMD:n teltassa oli tarjolla juotavaa koko päivän ajan sekä live-ylikellotussessio.

XtremeSystems.org-sivuston omistaja Charles ”FUGGER” Writh kuvassa Petrin ja Sampsan välissä.

Päivän valmistelujen jälkeen testasimme yhtä erittäin potentiaalista prosessoria, joka kulki nestemäisellä typellä ja yhdellä ATI Radeon HD 4870 X2 -näytönohjaimella 3DMark05-vakaasti jopa 6150 MHz. Illan hämärtyessä ja yleisön kerääntyessä paikalle testit pyöräytettiin rutiinilla käyntiin.

Tuttuun tapaan kuparikulho valmisteltiin nestemäistä heliumia varten jäähdyttämällä se ensin nestemäisellä typellä -190 asteeseen.

Seuraavaksi kulhosta poistettiin kaikki nestemäinen typpi, jotta nestemäinen helium ei jäädyttäisi sitä kulhon pohjalle ”typpikuutioiksi”. Pete operoi nestemäisen heliumin syöttöletkua, joka asennettiin jälleen keskelle kuparikulhon pohjaa. Tällä kertaa kulhoon yritettiin luoda hieman painetta styroksisen kupin avulla, jotta nestemäinen helium ei höyrystyisi niin nopeasti pois kuin eilisissä testeissä.

Kun syöttöletku oli asennettu paikoilleen ja järjetöntä höyryn määrää yritetty hillitä talouspaperilla, pyöräytettiin 3DMark05-testit jälleen käyntiin.

Kulhoon syntyneen paineen ansiosta sen lämpötila saatiin laskemaan parhaimmillaan jopa -242 asteeseen. Rasituksessa kulhon lämpötila nousi noin -215 asteeseen.

Testejä jatkettiin nestemäisellä heliumilla noin 1,5 tunnin ajan ja 3DMark05-testejä ajettiin lopulta parhaimmillaan prosessorin toimiessa 6,3 GHz:n kellotaajuudella. Näytönohjaimet toimivat testeissä vakiojäähdytyksillä ja 800/950 MHz:n kellotaajuuksilla. 3DMark05- ja 3DMark06-testit ovat niin prosessoririippuvaisia, että neljän grafiikkapiirin konfiguraation ylikellottaminen ei vaikuta lopputulokseen kuin nimellisesti.

Päätimme keskittyä live-tilaisudessa 3DMark05:een sillä nestemäistä heliumia ja aikaa oli käytettävissä rajallisesti, Phenom II X4 suoriutuu kyseisessä testissä paremmin kuin Core 2 -prosessorit ja 05-testissä oli parhaimmat mahdollisuudet saavuttaa maailmanennätys.

Lopulta parhaaksi 3DMark05-tulokseksi saatiin aikaiseksi 45474 pistettä, joka tarkoitti virallista maailmanennätystulosta. Tulos ylitti edellisen testipäivän saavutuksen parilla sadalla pisteellä ja ohitti Futuremarkin virallisella Hall of Fame -listalla kreikkalaisen hipro5:n 45120 pisteen tuloksen.

Hipro5 oli ajanut oman 3DMark05-tuloksensa Core 2 Duo E8600 -prosessorin toimiessa 6450 MHz:n kellotaajuudella ja näytönohjaimet 870/1050 MHz:n kellotaajuuksilla.

CPU-Z-ohjelmassa ruudulle saatiin näkymään hetkellisesti 6509 MHz:n kellotaajuus, kun prosessorille syötettiin noin 1,86 voltin käyttöjännite ja kuparikulhon lämpötila oli -240 asteessa. Valitettavasti tuloksen virallista CPU-Z-validiointia ei saatu tallennettua.

Testien päätyttyä näky oli vähintääkin viileä, kun nestemäisen heliumin syöttöletku otettiin pois kulhosta. Yllätykseksi eristeistä valui erikoista nestettä, jonka arveltiin olevan nestemäistä ilmaa. Nestemäisen ilman jäätymispiste on -216,7 astetta ja kiehumispiste -194,35 astetta.

Testien jälkeen kokoonpanoa purkaessa kuparikulho oli niin tiukasti kiinni prosessorissa, että se jäi pohjaan kiinni.

Onnistuneiden testien jälkeen oli hyvä ottaa pienet uudelle 3DMark05-maailmanennätykselle, -242 asteen kulhon lämpötilalle ja Phenom II X4 -prosessorin 6,5 GHz:n kellotaajuudelle. Team Finland eli Sampsa, macci ja SF3D kiittävät ja todennäköisesti palaavat asiaan uusien testien, tulosten ja toivottavasti maailmanennätysten parissa. Pysykää kanavalla.

AMD on editoinut ja julkaissut yksityiskohtaisen videon Las Vegasin ylikellotussessiosta: The Experiment. Kyseessä oli ensimmäinen kerta, kun x86-prosessoria testattiin -269 asteisella nestemäisellä heliumilla julkisesti. Video on ladattavissa myös H.264-formaatissa torrenttina.

Keskustelu

Kondensaatiot saisitte kuriin helpolla kuriin ku rakentaisitte vaikka pleksistä ”talon” koko systeemin ympärille. Sinne sitten syötätte typpeä sopivalla tahilla huuhtoen ilmatilaa ja kaikki kondensaatio-ongelmat ovat poissa. Samaa typpeä muutenkin käytetään esim. reaktioastioissa ku halutaan välttää kosteudesta aiheutuvat ongelmat. Tietty vähän näpertelyä tuo vaatisi jäähdytyskulhoineen…

Onneksi olkoon pojille.
Nyt vaan odottelemaan toisten vastaiskua, jos edes ehtivät.

Yksi kysymys vaivaa mieltä eli miten tai millä olitte rinnastanut 2 virtalähdettä?
Ja miten olitte kytkeneet ne kokoonpanoon?
ei kuvista oikeen selvinnyt.

24. Sampsa, sen ku teette ni saadaan Suomikuvaa maailmalle. Paketti HK:n sinistä ja Kossupullo taskuun vielä ni avot. Kiitti kuvista.

vä1sk1, ei ollut ainakaan tuolla teltassa / ulkoilmassa havaittavissa kyseistä ilmiötä.

Mahtoiko tuo haihtuva heliumkaasu aiheuttaa huvittavia hetkiä jos hengitteli vahingossa tarpeeksi lähellä kuparikulhoa? :p

myrmidon, on sanottu jo itse kuvaraportissa:

”3DMark05- ja 3DMark06-testit ovat niin prosessoririippuvaisia, että neljän grafiikkapiirin konfiguraation ylikellottaminen ei vaikuta lopputulokseen kuin nimellisesti.”

Ja ME-tulokseen riitti ihan ilmajäähdytys. Live-tilanteessa ja rajallisessa ajassa on syytä minimoida mahdollisen katastrofin aiheuttavat tekijät. Nestemäisen heliumin lisäksi neljä grafiikkapiiriä LN2:lla on aika suuri riski. Tehdään lisää testejä myöhemmin ja parannellaan sitten tulosta :)

Timo Jolkin, ens kerralla sitte suomi-verkkarit päälle ja hiukset mallia SA-int :D

Siis huhhuh, tajuttomat pisteet ja systeemit sielä. Ufo-laboratorio meininki suoraan scifi-leffoista kun höyryä nousee jne. :D

Engadgetkin näköjään jo uutisoi poikien saavutuksista. Siellä jonkun kommentti Sampsan habituksesta aiheutti pientä repeilyä :) ”What’s really funny is the I’m-to-cool-to-dress-like-nerd nerd with his hair combed forward to hide his receding hairline.”

@14

Kyllä olet ainoa. Neuvoni on, että lopeta fanipoikana oleminen ja ota avoimin mielin kaikki uutiset/artikkelit vastaan. Niin me muutkin teemme.

Ei maha niiden kukkaroita paljoo hetkauttaa yks tollanen tapahtuma…

Nestemäistä typpeä voi pitää kädessä noin sekunnin ajan, ja siinä ajassa se ehtii jo höyrystyä pois, joten se ei ole vaarallista. Pitkä altistus toki on.

Olis kyl kiva saada lisätietoo tosta typen päähän kaatamisesta, mitä amd ei suositellu :D

kungfu sessiosta olis pitäny saada videokuvaa :) hyvä artikkeli kerrassaan.

Näytä kaikki kommentit

Olenko ainoa, jolla alkaa tuleen jo korvista kylmäjäätä ja paskoo phenomeita?

Puhutaanko välillä vaikka ennemmin siitä, kuinka Disney tuo uuden Bolt elokuvansa 2 päivää ennemmin blu-raynä markkinoille kuin dvdnä?

Aika rankka tuomio tuolle ekalle DFI:lle..
Kiitos hyvistä kuvista :)

hieno artikkeli, nämä ovat aina mielenkiintoisia.
ps. päivämäärä virhe tuossa XtremeSystemsin CES 2009 -juhlat otsikossa.

Kannattaa suosiolla jättää käsimatkatavaroista kaikki kyseiset elektroniikkatuotteet + jäähyt pois. Kokemuksesta voin kertoa, että ei mene kaikkialla helpoimman kaavan mukaan turvatarkastukset :)

Tuskin Sampsa sitä kuparikulhoa käsimatkatavaroissa kuskasi, saattaisi olla pikkuisen selittämistä lentokentällä, kun repusta löytyy jumalaton mötikkä kuparia :P

Sampsa:

Ihmeteltiinkö lentokentällä tuota Kingpinin kuparikulhoa kun kerran suomesta asti toit? Voi näyttää meinaa joidenkin silmään kotitekoselta pommilta :)

Omaa viestiäni korjaten, kun kerran pilkunnussintalinjalle lähdin, että sulamis- ja kiuhemuspisteethän ne oikeasti on. Ei siis jäätymispiste. Mutta joo, edit olisi oikein mukava.

”AMD does not recommend pouring liquid nitrogen on your or your friends head.”

Kyllä ois mukava joskus päästä seuraamaan tämmösii kunnon ylikellotuksia livenä :) Ja tosiaan, taisi se neste olla nestemäistä happea, eikä ilmaa, sillä happeahan ilmassa on vain 21%, joten siellä on paljon muuta, joilla ihan erilaiset jäätymis ja kiehumispisteet. Kuten esim typpi ;)

Eristyksen kanssa saa näköjään olla aika huolellinen, tuo tiivistynyt nestehappi ei lupaa hyvää valuessaan emolevylle…

Muropaketin uusimmat