Оверклокинг: риски, возможности и выгоды

Оверклокинг: риски, возможности и выгоды

Кто занимается оверклокингом?

Ещё на рассвете эры персональных компьютеров самые требовательные пользователи искали пути увеличения производительности системы.
На самом деле, «оверклокинг» появился даже раньше персональных компьютеров, во времена более простых устройств, но легенды о 8 MHz 8088 процессорах, разогнанных до 12 Mhz, путём простого изменения частоты кристалла, дали толчок этому явлению.
Позже, оверклокеры разделились на два лагеря: большинство, желающее высокой производительности при малом бюджете и меньшинство, в поисках абсолютной мощности — любой ценой.

Прежде, чем мы углубимся в тонкости, новоявленному оверклокеру не помешает кое-что обьяснить.
Что такое оверклокинг?
Каковы риски и выгоды?
Что можно разогнать?

Концепция

Оверклокинг означает увеличение производительности любого компонента, за пределы, заявленные его производителем.
Слово «clock» происходит от «clock crystal» — кристалла кварца, задающего темп, от которого производятся более высокие частоты для работы компонента.
Простейшие устройства работали на частоте этого кристалла.
Таким образом, 8 MHz процессор требовал 8 MHz кристалл.
Оверклокинг ранних процессоров был прост и ограничен одновременно — нужно было всего лишь заменить 8 MHz кристалл на его 12 MHz аналог.

Вследствие развития компьютеров один кристалл уже не мог обеспечивать широкий диапазон частот, требующийся для работы всевозможных шин данных.
В то время как материнские платы могли иметь несколько кристаллов для определённых устройств, требовалась дополнительная интегральная схема для обеспечения более широкого диапазона частот для разнообразных интерфейсов.
Эта схема, более известная как генератор образцовой частоты, создаёт частоты, кратные частоте кристалла.
Генераторы образцовой частоты стали настолько сложными устройствами, что новые материнские платы и некоторые другие компоненты поддерживают изменение частоты с чрезвычайно малым шагом.

Преимуществом генераторов образцовой частоты является то, что они позволяют разгонять компоненты без замены таких частей как кристаллы кварца.
Дальнейшее развитие BIOS и прошивок привело к тому, что в наше время можно менять скорость устройств даже без установки перемычек.

Выгоды и риски

Оверклокинг позволяет компонентам низшей ценовой категории достигать производительности своих более дорогих собратьев или развить модель хорошего качества до уровня, который находится за пределами возможностей лучших моделей.
К примеру, 3.0 GHz Pentium 4 на частоте 3.4 GHz работает приблизительно также как и более дорогой Pentium 4 3.4 GHz.
Любой, кто разогнал, таким образом, свой процессор, смог заглянуть в будущее Pentium 4!

Основными рисками оверклокинга являются нестабильность и вероятность потери данных. И первого, и второго можно избежать путём обширного тестирования для выявления наивысшей стабильной частоты.
Точнее всех об этом сказал Доктор Thomas Pabst, также известный как Tom, основатель Tom's Hardware Guide:

«Никто не любит зависаний и сбоев в системе, но в профессиональной бизнес среде, избежание неисправностей является решающим фактором.
То, что Вы увеличиваете вероятность системных сбоев при разгоне процессора, является фактом.
Но это всего лишь вероятность!
Если Вы только что разогнали свою систему и первым делом сели писать докторскую диссертацию, не удивляйтесь, если из-за краха системы Вы потеряете все данные.
После того, как вы разогнали свой компьютер, Вам следует провести жёсткую и всестороннюю проверку системы.
Только после того, как компьютер прошёл все тесты, можно говорить об успешном разгоне и быть уверенным в том, что всё хорошо работает.»

Тест на стойкость Prime95 стал золотым стандартом для тестирования стабильности процессора.

Самым значительным из второстепенных рисков является повреждение компонентов ПК.
Чем выше значения при разгоне, тем выше риск повреждения компонента.
Но оценка степени риска не так прямолинейна, как полагают многие оверклокеры.

Вредоносные факторы приведены ниже, в порядке от менее к более вредному:

Скорость — Интегральные схемы имеют ограниченный жизненный цикл: каждая операция уменьшает жизнь устройства на бесконечно малый срок, но увеличение количества операций в секунду вдвое, укоротит жизнь устройства наполовину.
Только этого негативного воздействия, самого по себе недостаточно для «поломки» компонента до того, как он устареет, но скорость также увеличивает тепловыделение.

Тепло — Интегральные схемы быстрее изнашиваются при высоких температурах.
Тепло, также является врагом стабильности, поэтому для достижения максимальной скорости при стабильной работе, необходимы низкие температуры.

Напряжение — Повышенное напряжение увеличивает силу сигнала, что оказывает огромное влияние на то, как можно разогнать компонент, но повышенное напряжение также изнашивает интегральные схемы.
Поэтому оно и является самой частой причиной сбоев.
Повышенное напряжение увеличивает температуру компонента, делая необходимыми усовершенствования в системе охлаждения.

Старение микросхем вызвано явлением, называемым электромиграция.
Tom'у вновь есть что сказать про это:

«Электромиграция протекает в кремниевой микросхеме Вашего процессора, в зонах, работающих при очень высоких температурах и может причинить ему неисправимый вред.
Перед тем, как начать паниковать, осознайте несколько вещей.
Процессоры созданы для работы при температуре от -25 до 80 градусов Цельсия.
Чтобы Вам было понятней, если температура предмета равна 80 градусам по Цельсию, то никто не может прикасаться к нему дольше 1/10 секунды.
Я никогда не встречал процессор с такой температурой.
Есть масса способов держать температуру корпуса процессора ниже отметки в 50 градусов по Цельсию, что увеличивает вероятность того, что температура внутри него будет ниже 80 градусов.
Также электромиграция не сразу повреждает Ваш процессор.
Это очень медленный процесс, который более или менее укорачивает жизненный цикл процессора, работающего при очень высокой температуре.
Нормальный процессор должен служить около 10 лет.
Тем не менее, через 10 лет никто не будет использовать процессоры с сегодняшними технологиями.
Я никогда не буду использовать процессор дольше двух месяцев.
Если Вы хотите освободиться от страха перед электромиграцией, делайте всё возможное для охлаждения процессора.
Охлаждение, это первое средство для оверклокинга!
Никогда не забывайте об этом!»

Разгоняемые компоненты

Процессоры, память и видеокарты играют ключевую роль в производительности приложений.
Поэтому они и являются основной целью оверклокеров.

Разгон процессора

Ядра современных процессоров работают на частоте, равной произведению FSB шины на её множитель.
Например: Pentium III 500 MHz процессор, работающий на частоте, равной частоте шины, умноженной на 5: 5 х 100 MHz = 500 MHz.
Путём увеличения либо множителя, либо самой частоты, достигается прирост в скорости.
Например: разогнать тот же процессор до 600 MHz можно либо увеличив множитель до 6 (6 x 100 MHz = 600 MHz) либо подняв частоту до 120 MHz (5 x 120 MHz = 600 MHz).

Единственной ошибкой в вышеприведённых вычислениях является то, что именно у этого процессора - фиксированный множитель, и поэтому его изменение с 5 на 6 — невозможно.
Но эту манипуляцию можно произвести на других моделях и есть способы снятия запрета на неё.

В наше время, частота процессора всё ещё происходит от образцовой частоты, а не от скорости передачи данных.
Системная шина Intel FSB1066 работает на частоте 266 MHz, а 2000 MHz HyperTransport Interconnect от AMD использует шину в 200 MHz.
Это значит, что AMD Athlon 64 X2 4600+ использует 12х множитель, для достижения частоты в 2.40 GHz, а Intel Core 2 Duo E6600+ получает свои 2.40 GHz путём умножения частоты шины на 9.

Если взглянуть на «самые разгоняемые» процессоры прошлого, то можно обозначить основные цели для оверклокинга.
Нижеприведённые результаты могут быть достигнуты с образцами, использующими дешёвые системы охлаждения.

Таблица оверклокинга

Помните, что частота шины, приведённая в таблице означает частоту циклов, а не скорость передачи данных.

Заметьте, что каждый процессор, приведённый в таблице является самым медленным из всех процессоров, выпущенных на его ядре его типа.
Подобные кристаллы можно разогнать, с минимальными сложностями и затратами, на 50% и больше, т.к. их ядро было создано для более высоких скоростей.

Тем не менее, это не значит, что модели низшего класса равны по качеству своим более быстрым собратьям.
Если Pentium 4 1.6A достигает 2.4 GHz, а Pentium 4 2.4B (Northwood) — 2.7 GHz, то 2.4B выигрывает тест по производительности, даже если он меньше разогнан.
Возможности по разгону моделей низшей ценовой категории очень ценны, но высококачественные модели с более высокой максимально достижимой скоростью являются выбором фанатов экстремальной производительности.

Разгон памяти

Большинство памяти можно разогнать до какого-то предела, но это зависит от нескольких факторов, включая качество микросхем, устройство платы и качество сборки.
Разгон памяти стал настолько популярен, что большинство производителей «быстрой памяти» оценивают наибыстрейшие образцы по скорости, достигнутой путём разгона.

Преимущества разгона памяти выходят за рамки простого прироста в производительности, и заключаются в том, чтобы частота памяти была как можно ближе к частоте интерфейса процессора.
Используя «малые» скорости в качестве примера, Pentium III разогнанный до 150 MHz FSB будет лучше всего работать с памятью с такой же частотой.
Некоторые чипсеты даже требуют этого.

Неопытные оверклокеры процессоров часто по незнанию выводят память за рамки стабильности, обвиняя компонент в том, что они не могут достичь приемлемых скоростей при разгоне.
Это непонимание часто вызывает BIOS, в меню которого показана «скорость» памяти как скорость передачи данных относительно не разогнанного процессора.
Из-за того, что контролеры работают с памятью на частоте, зависящей от скорости процессора, любое изменение в последней пропорционально сказывается на работе памяти.

Это можно обойти путём установки FSB1066 Core 2 Duo с парой модулей памяти DDR2-533 (также известных как PC2-4300), работающих на частоте 266 MHz.
Выбрав установку «533 MHz» и изменив частоту системной шины до 333 MHz (FSB1333), можно добиться того, что память будет работать как DDR2-667, даже если BIOS всё ещё говорит «533 MHz».
Некоторые производители добавили ещё один датчик, показывающий как исходную, так и действительную скорость памяти, но лицам не обладающим подобной роскошью придётся произвести некоторые математические вычисления, чтобы определить настоящую скорость памяти.

К памяти относятся те же риски, что и к другим компонентам, включая возможную потерю данных и повреждение модуля памяти в случае неудачного разгона или перегрева.
Вероятнее всего, перегрев памяти наступит в результате работы на повышенном напряжении; к счастью, «память для разгона» защищена гарантией, покрывающей увеличение напряжения вплоть до уровня установленного производителем.

Разгон видеокарты

Частоты работы видеокарты независимы от настроек материнской платы, происходя от отдельного частотозадающего генератора.
Такие настройки обычно хранятся в прошивке карты, позволяя специальным программам для оверклокинга (даже некоторым поставленным производителями) изменять частоту работы видеопроцессора и видеопамяти не покидая Windows.

Оверклокинг
Встроенная программа для настройки карт от ATI поставляется только для карт высшей ценовой категории.

Оверклокинг
Возможность изменения частот видеокарт от Nvidia появляется после добавления ключа CoolBits в регистре.

Риск повреждения железа в случае разгона видеокарты преувеличен: нестабильность работы чаще всего выливается в зависания программы или графические ошибки, заметные невооруженным взглядом.
Множество видеокарт уже производятся разогнанными до предела своей стабильности и большинство кулеров поставляемых с ними едва ли соответствуют их частоте, что может вызвать серьёзные трудности при оверклокинге.
Замена штатного вентилятора — вариант, но для некоторых пользователей она будет означать потерю доступа к некоторым PCI слотам.

Разгон видеокарт остаётся очень популярным, не смотря на повышенный риск из-за прироста в производительности компьютерных игр.

Заключение

Оверклокинг стал настолько популярен, что число его противников сократилось до нескольких фанатиков стабильности, не приемлющих подобных фривольностей.
Все сомневающиеся должны понимать, что также как риски увеличиваются пропорционально приросту в производительности, так и наоборот.
Относительно небольшой разгон может быть безопасен, поскольку устаревшие компоненты могут поработать ещё немного.
Программы для тестирования стабильности, такие как Prime 95 могут помочь определить такие настройки, которые обеспечат максимальную стабильность при оптимальной производительности.

Автор: Thomas Soderstrom
Перевод: Антон Шульга