Le CPU Intel Core di 12° (Alder Lake), 13° (Raptor Lake) e 14° generazione (Raptor Lake Refresh) sono apprezzate per le loro elevate prestazioni, soprattutto nelle versioni K/KF/KS, destinate agli utenti più esigenti. Purtroppo tali CPU hanno spesso temperature eccessive e consumi energetici significativi sotto pesante carico computazionale.
La limitazione dei Power Limit (l'energia massima assorbita dalla CPU) e l'undervolt, ovvero la riduzione della tensione operativa (V-core) fornita alla CPU, sono tecniche fondamentali per ottimizzare questi processori:
- impostare opportunamente i Power Limit serve ad assicurare che la CPU rientri nei parametri elettrici di sicurezza stabiliti da Intel. I BIOS delle motherboard hanno impostazioni predefinite eccessivamente permissive: eludono le specifiche di tensione e corrente portando instabilità e crash di sitema, talvolta perfino al danneggiamento della CPU (problema tristemente noto sulle CPU di generazione 13 e 14);
- l'undervolt mira a trovare la tensione minima stabile necessaria per mantenere le massime prestazioni. Un undervolt efficace può portare a una drastica diminuzione delle temperature e della potenza assorbita, riducendo il thermal throttling e l'usura a lungo termine e, in alcuni casi, aumentando la stabilità e le prestazioni effettive.
La guida illustrerà le basi fondamentali su come eseguire queste ottimizzazioni attraverso il BIOS/UEFI (riferendosi alle voci disponibili su praticamente tutte le schede madri) e come controllare i risultati con sofwtare (gratuiti).
Non verranno trattati parametri chiave come Load Line Calibration (LLC) e AC Loadline, in quanto la regolazione di tali voci del BIOS dipendono soprattutto dalla bontà della CPU in vostro possesso: non tutte le CPU, anche se dello stesso modello, reagiscono allo stesso modo alla medesima impostazione di tali paramentri; inoltre, BIOS di brand diversi possono influenzare (o ignorare) uno di essi in base a come è impostato l'altro o in base ad altre voci del BIOS stesso.
Aggiornare il BIOS/UEFI
L'aggiornamento del BIOS alla versione più recente possibile è assolutamente indispensabile, soprattutto per le CPU serie K/KF/KS di generazione 13 e 14, poiché soffrono di un difetto hardware critico a livello di microcodice, che può causare degrado della CPU fino alla rottura (la generazione 12 non ne è affetta).
Il problema è noto come
L'aggiornamento del BIOS/UEFI causa il ripristino delle impostazioni predefinite della scheda madre, per cui si dovrà procedere a modificare diversi parametri del BIOS per ottimizzare il sistema.
Ridurre la temperatura con un contact frame ed un dissipatore adeguato
Oltre a regolare gli opportuni parametri nel BIOS, è altamente raccomandato il montaggio di una particolare intelaiatura per la CPU, chiamata contact-frame. Il contact frame e' una intelaiatura che sostituisce l'originale ILM (Integrated Loading Mechanism) del socket LGA1700 su schede madri per CPU Intel serie 12xxx (Alder Lake gen.12), 13xxx (Raptor Lake gen.13) e 14xxx (Raptor Lake Refresh gen.14).
A causa del loro design allungato, le CPU Intel serie 12xxx/13xxx/14xxx subiscono una flessione (bending) quando viene abbassata la levetta del meccanismo di ritenzione standard, che fissa la CPU alla motherboard. Cio' rende concava la superficie dell'IHS (Integrated Heatspreader), ossia la parte che viene a contatto con il dissipatore della CPU. A causa della flessione, il dissipatore non aderisce perfettamente all'IHS ma si appoggia sui bordi, lasciando scoperto l'hotspot termico (il punto più caldo) al centro della CPU e la temperatura di quest'ultima aumenta piu' di quanto dovrebbe.
Aggiungere un contact frame previene il bending e ottimizza la superficie di contatto tra CPU e dissipatore, consentendo migliori prestazioni di raffreddamento. L'uso del contact frame permette di abbassare la temperatura di esercizio della CPU di alcuni gradi (circa 3-7 gradi a seconda della CPU e della scheda madre, in media 5 gradi). Ecco due esempi di contact frame:
- Thermalright LGA1700-BCF CPU ILM - Guida all'installazione: https://www.youtube.com/watch?v=wTGsHmxX1HI
- Thermal Grizzly Contact Frame - Guida all'installazione: https://youtu.be/zHXZMtWOVJ4?t=398
Altra raccomandazione fondamentale è il montaggio di dissipatori adeguati: le CPU Intel serie 12, 13 e 14 sono potenti ma scaldano molto. Per le CPU serie Core i5 (soprattutto se di serie K/KF) si raccomanda l'adozione di un grosso dissipatore ad aria con doppia torre e doppia ventola, oppure di un dissipatore a liquido (AiO) da almeno 240 mm. Per le CPU più potenti, come i Core i7 e i9 si raccomanda l'adozione di dissipatori a liquido da almeno 360 mm. Inoltre si raccomanda l'applicazione di pasta termoconduttiva di alta qualità tra la CPU ed il dissipatore, in quanto eventuali paste preapplicate sono generalmente inadeguate; marche affidabili in tal senso sono Arctic e Noctua.
Software da usare per i test e il controllo delle temperature
Dopo che avrete aggiornato il BIOS, montato un contact frame ed un dissipatore adeguato, è necessario usare due software gratuiti per rilevare le temperature, misurare le prestazioni e verificare la stabilità del sistema:
- HWInfo64 (https://www.hwinfo.com/download/) per il controllo delle temperature;
- Cinebench (https://www.maxon.net/en/cinebench) per la misura delle prestazioni e la verifica della stabilità operativa.
Installateli e chiudete tutte le applicazioni aperte, per i test devono essere in esecuzione solo loro:
- eseguire (e lasciare in esecuzione) HWInfo64 che inizierà a registrare le temperature (minima, media e massima);
- eseguire Cinebench per almeno 10-15 minuti. Quando il test termina annotate i punteggi single-thread e multithread e le temperature rilevate da HWInfo64 durante il test:
- la temperatura più importante è quella media (quella minima non conta nulla in quanto si ha solo a inizio test) e idealmente dovrebbe essere sempre inferiore ai 90 °C (meno è meglio);
- la temperatura massima è quella rilevata nel momento di massimo assorbimento elettrico della CPU e carico computazionale dei core: una temperatura massima eccessiva (superiore ai 95 °C) indica che o il dissipatore è motato male oppure che si deve ancora procedere a impostazioni di ottimizzazione nel BIOS (o entrambe le cose).
NOTA BENE: le temperature rilevate in idle (ossia "a riposo", quando la CPU non sta facendo niente) sono irrilevanti, tuttavia alte temperature in idle indicano che ci sono dei problemi.
Quando le temperature rilevate nei test (o in idle) sono eccessive, è segno inequivocabile che una o più delle seguenti circostanze indesiderate si sta verificando:
- dissipatore montato male oppure pasta termoconduttiva secca (bisogna cambiarla);
- assorbimento elettrico eccessivo da parte della CPU e/o tensioni elettriche fuori dai parametri di sicurezza Intel, oppure deleteri overclock automatici impostati nella motherboard dal produttore (in tutti questi casi bisogna agire nel BIOS).
Dopo l'esecuzione del primo test si deve procedere a regolare le seguenti impostazioni del BIOS:
- parametri standard, comuni a tutti (o quasi) i BIOS e le motherboard;
- limitazione dell'assorbimento elettrico, mediante impostazione dei Power Limit;
- undervolt della CPU su motherboard e CPU dove ciò è possibile.
Parametri standard da controllare e modificare nel BIOS
- ATTIVARE i profili Intel XMP della RAM: serve ad aumentare le prestazioni poiché la RAM potrà funzionare alla sua massima velocità nominale (in caso contrario funzionerà a frequenza ridotta);
- DISATTIVARE eventuali opzioni di miglioramento automatico delle prestazioni: tali impostazioni eseguono un overclock automatico della CPU (anche quando è in idle), causando un assorbimento elettrico enorme e facendo aumentare la temperatura. Queste voci hanno nomi simili a "Enhanced Turbo" o "Multi-Core Enhancement (MCE)" e normalmente si trovano nelle impostazioni avanzate del BIOS o in quelle per l'overclock. Una temperatura in idle elevata è spessisimo causata dall'attivazione automatica di tali voci;
- ATTIVARE la voce "Resizable BAR" che permette alla CPU di accedere in modo diretto alla memoria video della scheda grafica, velocizzando molte operazioni. Può migliora carichi di lavoro come rendering 3D e molti giochi dovrebbero avere un incremento delle prestazioni.
Limitare l'assorbimento elettrico con i Power Limit
I Power Limit (limiti di potenza - abbreviato in PL) sono due parametri che controllano la massima potenza (in watt) che la CPU può assorbire. Impostare opportunamente i PL della CPU; è fondamentale per gestire il consumo energetico, le temperature e mantenere prestazioni stabili del processore, soprattutto sotto carichi prolungati. L'obiettivo è anche bilanciare le prestazioni massime ottenibili con la capacità del sistema di raffreddamento.
- Power Limit 1 (PL1 o Long Duration Power Limit), è il limite di potenza a lungo termine. Definisce la potenza che la CPU può sostenere in modo continuo (per es. durante un rendering prolungato). Storicamente, è correlato al TDP (Thermal Design Power) ufficiale di Intel.
NOTA: Intel non usa più la denominazione TDP, avendola ridenominata PBP (Processor Base Power). - Power Limit 2 (PL2 o Short Duration Power Limit), è il limite di potenza a breve termine. Definisce la potenza massima che la CPU può assorbire per un breve periodo (detto Tau), tipicamente per il burst iniziale del Turbo Boost quando si esegue un carico computazionale pesante. Nelle CPU precedenti alle serie 12-13-14, il Tau predefinito era impostato in secondi (tipicamente 59). Da notare che PL2 ≥ PL1 (il valore di PL2 deve essere sempre maggiore, o al più uguale, a quello di PL1).
Se la CPU tenta di superare questi limiti sotto carico, il sistema attiva il Power Limit Throttling abbassando la frequenza (clock) del processore per rientrare nella soglia di watt impostata nel BIOS.
Le schede madri di fascia alta spesso disabilitano o aumentano in modo aggressivo i limiti di potenza (impostandoli su valori molto alti, come 4095 W) per massimizzare le prestazioni nei benchmark, ignorando le specifiche Intel: questo può portare a problemi anche gravi, come dimostrato dal caso del
CONTENERE LA TEMPERATURA ED AUMENTARE LE PRESTAZIONI
Il primo passo da fare è impostare PL1 e PL2 nel BIOS; si può fare in almeno due modi:
- seguendo alla lettera le indicazioni di Intel, inserendo valori differenti per PL1 e PL2, secondo i valori definiti nella tabella sottostante (ricavata dalle da specifiche ufficiali Intel), dove il numero inserito nelle colonne PL1 e PL2 indica il valore in watt da inserire nel BIOS per il rispettivo Power Limit (questa era la modalità predefinita per le CPU fino alla generazione 11).
ESEMPIO: supponiamo che la CPU sia un Intel Core i5-14600K; da specifiche Intel, questa CPU ha un PL1 di 125 W ed un PL2 di 181 W, di conseguenza nel BIOS vanno impostati esattamente tali valori. - Tuttavia il metodo precedente con le generazione 12-13-14 è facoltativo: per contenre l'assorbimento energetico (e quindi limitare le tempersature massime) e contemporaneamente ottimizzare le prestazioni, con le generazioni di CPU 12-13-14 è preferibile impostare entrambi i valori del PL allo stesso numero di watt, pari a quello del PL2 (il Power Limit più alto).
ESEMPIO: supponiamo che la CPU sia un Intel Core i5-14600K; da specifiche Intel, questa CPU ha un PL1 di 125 W ed un PL2 di 181 W, nel BIOS si possono impostare sia PL1 che PL2 a 181 W (il valore massimo tra i due, che è sempre quello del PL2).
Dopo aver impostato PL1 e PL2 allo stesso valore, bisogna salvare le impostazioni ed uscire ddl BIOS, avviare Windows e ripetere il test da 10-15 minuti fatto all'inizio usando HWInfo64 e Cinebench. Se è stato fatto correttamente tutto ciò che è stato suggerito fino ad ora (contact frame, dissipatore, pasta termoconduttiva, voci del BIOS), i punteggi di prestazioni dovrebbero essere aumentati e le temperature dovrebbero essere inferiori.
A questo punto la domanda nasce spontanea: perché l'impostazione ottimale è avere PL1 e PL2 allo stesso valore? Lo vedremo nella prossima sezione.
SPECIFICHE UFFICIALI INTEL PER I POWER LIMIT
| Intel Core gen. 12 - Alder Lake | |||
|---|---|---|---|
| Modello CPU |
PL1 (W) | PL2 (W) | Oerclock / Undervolt |
| i3-12100 | 60 | 89 | |
| i3-12100F | 58 | 89 | |
| i5-12400 i5-12400F | 65 | 117 | |
| i5-12500 | 65 | 117 | |
| i5-12600 | 65 | 117 | |
| i5-12600K i5-12600KF | 125 | 150 | SÌ / SÌ |
| i7-12700 i7-12700F | 65 | 180 | |
| i7-12700K i7-12700KF | 125 | 190 | SÌ / SÌ |
| i9-12900 i9-12900F | 65 | 202 | |
| i9-12900K i9-12900KF | 125 | 241 | SÌ / SÌ |
| i9-12900KS | 150 | 241 | SÌ / SÌ |
| Celeron G6900 | 46 | - | |
| Pentium Gold G7400 | 46 | - | |
| Intel Core gen. 13 - Raptor Lake | |||
| Modello CPU |
PL1 (W) | PL2 (W) | Oerclock / Undervolt |
| i3-13100 | 60 | 110 | |
| i3-13100F | 58 | 110 | |
| i5-13400 i5-13400F | 65 | 148 | |
| i5-13500 | 65 | 154 | |
| i5-13600K i5-13600KF | 125 | 181 | SÌ / SÌ |
| i7-13700 i7-13700F | 65 | 219 | |
| i7-13700K i7-13700KF | 125 | 253 | SÌ / SÌ |
| i9-13900 i9-13900F | 65 | 219 | |
| i9-13900K i9-13900KF | 125 | 253 | SÌ / SÌ |
| i9-13900KS | 150 | 253 | SÌ / SÌ |
| Intel Core gen. 14 - Raptor Lake Refresh | |||
| Modello CPU |
PL1 (W) | PL2 (W) | Oerclock / Undervolt |
| i3-14100 | 60 | 110 | |
| i3-14100F | 58 | 110 | |
| i5-14400 i5-14400F | 65 | 148 | |
| i5-14500 | 65 | 154 | |
| i5-14600K i5-14600KF | 125 | 181 | SÌ / SÌ |
| i7-14700 i7-14700F | 65 | 219 | |
| i7-14700K i7-14700KF | 125 | 253 | SÌ / SÌ |
| i9-14900 i9-14900F | 65 | 219 | |
| i9-14900K i9-14900KF | 125 | 253 | SÌ / SÌ |
| i9-14900KS | 150 | 253 | SÌ / SÌ |
| 300 | 46 | - | |
PERCHÉ INSERIRE LO STESSO NUMERO DI WATT PER PL1 E PL2? È UN'OTTIMIZZAZIONE CHE FUNZIONA SEMPRE?
Questa indicazione è stata data in modo ufficioso (anche se non ufficiale) da Intel stessa, ma vale solo per le CPU Intel Core di generazione 12, 13 e 14. Per le generazioni precedenti i valori PL1 e PL2 erano distiniti ed era necessario anche regolare il valore dell'intervallo di tempo (Tau) in cui si consentiva alla CPU di assorbire il numero di watt maggiore per avere le massime prestazioni. Con le generazioni 12-13-14 invece i Power Limit nel BIOS possono coincidere e questo consente alla CPU di avere sempre a disposizione tutta la potenza massima restando nei limiti di specifica fissati da Intel.
Tuttavia non sempre far coincidere i valori dei Power Limit è possibile, soprattutto quando non si dispone di un sistema di raffreddamento e/o di un flusso di ventilazione (airflow) adeguato: se le temperature rilevate sono eccessive, occorre impostare PL1 e PL2 separatamente, esattamente come da specifiche Intel (si veda la tabella precedente).
Ci sono altri casi in cui può essere necessario modificare i Power Limit:
- Controllo termico
Come: impostare PL1 e PL2 al TDP nominale definito dal PL1; in questo caso entrambi i valori coincidono con il minimo (PL1), come da specifiche Intel.
Vantaggi: abbassa drasticamente le temperature e il consumo energetico, prevenendo il thermal throttling (rallentamento dovuto al calore) e prolungando la vita della CPU. Essenziale con dissipatori stock o di fascia media.
Svantaggi: riduce le prestazioni massime. - Massimizzazione delle prestazioni
Come: aumentare PL1 e PL2 purché entro i limiti della capacità del dissipatore di mantenere le temperature sotto controllo.
Vantaggi: migliora le prestazioni sotto carichi pesanti e prolungati (come rendering o elaborazione video), consentendo alla CPU di mantenere frequenze di boost più alte per un tempo maggiore. Richiede un raffreddamento eccellente.
Svantaggi: consumo elettrico sensibilmente superiore, alte temperature operative della CPU. - Efficienza energetica, silenziosità
Come: ridurre PL1 e PL2 (facendo varie prove per non compromettere l'usabilità del PC).
Vantaggi: consumo inferiore e sistema più silenzioso, ideale per sistemi compatti (Small Form Factor), dove l'energia e il calore sono vincoli severi.
Svantaggi: riduce sensibilmente le prestazioni.
Considerazioni finali sui Power Limit
Raffreddamento: la modifica più importante dipende dalla soluzione di raffreddamento. Se il dissipatore non riesce a tenere la temperatura della CPU sotto i 90−95 °C sotto carico, è necessario abbassare almeno il PL2 (e in casi estremi anche PL1).
Prestazioni: ridurre troppo i Power Limit farà perdere prestazioni in carichi multi-core intensivi; le prestazioni in gaming, generalmente meno esigenti in termini di potenza sostenuta, subiranno un impatto minore.
Undervolt: spesso l'impostazione dei Power Limit viene combinata con l'undervolt (riduzione della tensione di alimentazione della CPU). L'undervolt riduce la tensione a parità di watt assorbiti, mentre i Power Limit mettono un tetto alla potenza massima assorbita: Power Limit e undervolt sono tecniche complementari per ottimizzare prestazioni, consumi e temperature della CPU.
Undervolt della CPU
L'undervolt della CPU è una tecnica che consiste nel ridurre in modo controllato la tensione operativa (Vcore) fornita al processore, mantenendo la sua frequenza di clock invariata.
Ogni CPU è tarata in fabbrica con un margine di tensione di sicurezza (generalmente elevato) per garantire la stabilità di ogni esemplare prodotto. L'undervolt mira a trovare la tensione elettrica minima con cui il chip specifico è in grado di operare stabilmente alla frequenza desiderata.
I principali benefici dell'undervolt sono:
- diminuzione del calore generato: è una conseguenza del fatto che la potenza dissipata è proporzionale al quadrato della tensione, quindi una piccola riduzione della tensione comporta un calo significativo della temperatura;
- riduzione del consumo energetico;
- migliori prestazioni prolungate: mantenendo le temperature più basse, si riduce la probabilità di thermal throttling, permettendo alla CPU di sostenere le frequenze di boost più a lungo, cosa particolarmente utile in sistemi con raffreddamento limitato.
Una riduzione eccessiva della tensione provoca instabilità del sistema (crash o blocchi) ma, a differenza dell'overvolt, non causa danni fisici permanenti al processore. Ad ogni modo, nei BIOS/UEFI delle motherboard, nella sezioni che riguardano l'overclok o nella configurazione delle impostazioni della CPU, è generalmente presente una voce chiamata Undervolt Protection (o con nomi simili) che deve essere ATTIVATA.
NOTA BENE: l'undervolt della CPU di generazione 12-13-14, è possibile solo su:
- CPU di serie K (quindi K, KF, KS). Le CPU "non-K" hanno un blocco hardware del regolatore di tensione che rendono impossibile l'undervolt;
- motherboard con chipset di fascia alta Z690 e Z790. I chipset di fascia media (H670, H770) e medio-bassa (B660, B760) non consentono l'undervolt. Le impostazioni delle voci di undervolt sulle schede Z690 e Z790 quando è montata una CPU "non-K", o sono disattivate oppure, anche se accessibili e modificabili, non hanno alcun effetto.
Per effettuare un undervolt di base, occorre modificare nel BIOS/UEFI le seguenti impostazioni:
- Undervolt Protection (o denominazioni equivalenti): ATTIVATA
- Nel BIOS delle schede madri Asus, generalmente nella sezione chiamata "Ai Tweaker", le impostazioni di undervolt sono:
- Global Core SVID Voltage: dopo aver impostato il valore Adaptive compariranno altre voci;
- in "Offset mode sign" inserire il segno "-" (MENO);
- in "Offset voltage" inserire il valore dell'offset da applicare. Si procede per prove ma all'inizio conviene inserire 0.05 volt (ZERO PUNTO ZERO CINQUE, il BIOS lo segnerà probabilmente con 0.0500). E' un valore prudente, se il test Cinebench finisce senza crash si può provare a variarlo verso 0.1000, se c'è crash a diminuirlo verso 0.0400.
- nel BIOS delle schede madri MSI le impostazioni per l'undervolt sono:
- CPU Core Voltage Mode: impostare [Adaptive + Offset]
- CPU Core Voltage: impostare [Auto]
- CPU Core Voltage Offset Mode: impostare il segno "-" (MENO)
- CPU Core Voltage Offset: impostare inizialmente [0.050], è il valore dell'offset da applicare, si procede per prove ma all'inizio inserire 0.05 volt (ZERO PUNTO ZERO CINQUE). E' un valore prudente, se il test Cinebench finisce senza crash si può provare a variarlo verso 0.1000, se c'è crash a diminuirlo verso 0.0400.
- salvare le impostazioni ed uscire dal BIOS.
Dopo aver modificato le voci del BIOS deve essere eseguito un nuovo test con HWInfo64 e Cinebench, in modo da controllare punteggio, temperature e stabilità del sistema: se Cinebench va in crash bisogna ridurre l'undervolt impostando un offset più piccolo, se invece va tutto bene potente tentare un undervolt più spinto aumentando l'offset. Non perdete d'occhio i punteggi ottenuti, undervolt troppo aggressivi potrebbero ridurre le prestazioni. Fermatevi quando vi ritenete soddisfatti.
Esistono altre voci che possono essere impostata per una regolazione sempre più fine delle tensioni (come Load Line Calibration (LLC) e AC Loadline citate all'inizio di questo articolo) ma non sono standard su tutti i BIOS: se volete saperne di più dovete cercare su forum specializzati (o interrogare un'intelligenza artificiale e sperare che non vi dica stupidaggini...).
