Overclocking

Exemplu CPU

Cu overclocking-ul , în informatică, indicăm o practică menită să îmbunătățească performanța unei componente electronice a unui computer (de obicei CPU sau GPU ) prin creșterea vitezei de frecvență a ceasului în comparație cu cea furnizată de producător, marcată pe containerul CPU.

În cazul CPU-urilor, despre care se vorbește în general doar în scop ilustrativ, ceea ce este modificat este semnalul de ceas intern al sistemului, care determină câte cicluri de operații trebuie să efectueze CPU- ul computerului într-o unitate de timp. Prin schimbarea frecvenței la care se efectuează aceste cicluri, în unele cazuri, este posibil să crească sau să scadă numărul de operații pe unitate de timp efectuate de componenta implicată.

La nivel practic, aceasta este o operațiune legală, care în marea majoritate a cazurilor invalidează instantaneu garanția produsului manipulat. Overclocking-ul poate fi efectuat într-un mod mai mult sau mai puțin împins, dar este, în general, comparabil cu modificarea unității de control a unui vehicul astfel încât să atingă performanțe maxime cu riscul de a compromite durata vehiculului în sine.

Descriere generala

Definiție tehnică

În termeni mai exacți, overclocking înseamnă creșterea frecvenței de lucru a oricărei componente caracterizate prin operații ciclice, cum ar fi un procesor . Frecvența cu care funcționează un procesor modern este determinată de doi parametri: viteza și tipul magistralei , care ar putea fi, de exemplu, 200 MHz și multiplicatorul acestui parametru, în exemplul nostru egal cu × 10. Având în vedere exemplul, frecvența de lucru a procesorului luat în considerare va fi de 2 GHz.

În general, este posibilă overclockarea tuturor componentelor digitale în sistemele asincrone, care sunt deci compuse din subsisteme care funcționează la viteze diferite și neuniforme. Mai exact în exemplul nostru, orice sistem de computer are porturi USB , memorie de sistem, memorie pentru placă grafică, CPU și magistrală de sistem care funcționează la viteze diferite: este arhitectura care apoi procedează la tamponare și gestionare. componentă și alta. Pe de altă parte, în sistemele sincrone există o singură viteză de ceas la care sunt legate toate componentele sistemului: modificarea acestuia ar însemna acționarea asupra întregului sistem, ceea ce în realitate nu este posibil, având în vedere eterogenitatea nativă a componentelor din întrebare.

Revenind la un computer personal, acesta este de obicei folosit pentru overclockarea memoriei și a GPU-ului plăcii video , precum și a memoriei, magistralei și procesorului sistemului, totul pentru a îmbunătăți performanța.

Posibile probleme

Intervențiile de overclocking sunt posibile, deoarece cipurile care ies din fabrici sunt proiectate să funcționeze la o anumită frecvență, dar trebuie să tolereze în mod necesar frecvențe mai mari. Această metodologie de producție este adoptată pentru a compensa faptul că așchii construiți pot fi de fapt mai mult sau mai puțin valabili, în funcție de puritatea materiilor prime utilizate și de inexactitatea inevitabilă a utilajelor existente la lanțurile de producție.

De exemplu, o mașină care urma să producă cipuri pentru a funcționa la o viteză de 1000 MHz cu o toleranță de 200 MHz, va trebui neapărat să producă cipuri de cel puțin 1200 MHz nominale, pentru a evita ca o mare parte a producției să nu frecvențele prestabilite.

Overclockerii exploatează aceste diferențe pentru a împinge jetoanele la limitele lor de performanță și de aceea unele jetoane sunt mai mult sau mai puțin „norocoase” decât altele pentru același model. Mai mult decât atât, diferite modele de procesoare derivă adesea dintr-un singur lanț de producție: acest lucru explică modul în care se poate întâmpla ca, în unele cazuri, modelele economice să poată atinge cu ușurință performanța unor modele mai performante, în timp ce poate unele exemple ale acestuia din urmă se luptă să funcționeze. frecvența nominală.

La overclocking , componenta afectată poate deveni, de asemenea, instabilă și poate da naștere unor fenomene de blocare neașteptate. Cea mai mare problemă care trebuie rezolvată atunci când efectuați astfel de operațiuni pe computer este menținerea unei temperaturi normale de funcționare: de fapt, creșterea frecvenței de lucru crește și cantitatea de curent absorbită de componentă, în consecință și căldura generată. Pentru a face o idee despre problemă, un procesor overclockat poate funcționa chiar și la temperaturi de 60-80 grade Celsius mai mari decât valorile nominale indicate de producător. Din acest motiv, de exemplu, producătorul Intel nu implementează overclockingul pe plăcile de bază, astfel încât să poată garanta utilizatorilor săi finali conformitatea cu parametrii nominali declarați (totuși, același produc procesoare cu multiplicator deblocat, care să fie combinate cu chipset-uri potrivite, pentru cei care intenționează să overclockeze).

Extinderea conceptului

Prin extensie, termenul este, de asemenea, utilizat pentru a indica o îmbunătățire a oricărei componente (periferice) a unui computer, dar în acest caz este utilizat în mod necorespunzător. Un arzător cu viteză, de fapt, nu a fost overclockat, ci modificat cu o actualizare de firmware .

Scopuri și funcții

Scopul funcțional

În aceste cazuri, aspectul funcțional al unui overclock tinde să se evidențieze mai mult. Profitând de un procesor vechi pentru a rula un joc care ar necesita hardware nou, de exemplu, justifică efectuarea unui overclock. Același avantaj ar fi obținut prin overclockarea unui hardware folosit pentru a efectua prelucrări lungi și solicitante, cum ar fi un al doilea PC utilizat pentru codificarea filmelor sau redarea graficelor 3D care durează adesea ore întregi.

Scop experimental

În acest caz, vorbim despre indivizi care, pentru spirit pur de experimentare sau pentru a trece timpul, încântă să testeze limita fizică a hardware-ului lor. De fapt, producătorul unui CPU oferă rar clienților săi materiale calibrate la toleranțe minime. Un procesor fabricat pentru a funcționa, de exemplu, la 2,4 GHz, a fost probabil conceput pentru a funcționa cel puțin până la 3 GHz și ulterior limitat prin software (sau, în unele cazuri, prin hardware) la o frecvență mai mică, cea indicată pe etichetă. În multe cazuri, diferența dintre aceste două viteze de funcționare este atât de mare încât este convenabil să depășești limitele din fabrică.

Metodă

Pentru overclockarea unui procesor , este necesar să vă asigurați că hardware-ul afectat nu este deteriorat: fiecare procesor are o temperatură centrală care trebuie menținută stabilă și sub un anumit prag de pericol.

Prin urmare, aspectul fundamental constă în problemele legate de răcirea forțată a componentei afectate.

Răcirea procesorului

Dacă procesorul funcționează la o viteză mai mare decât cea nominală, energia termică dezvoltată de acesta va crește rapid cu sarcini mari de procesare (codificare video de exemplu).

Mai mult, senzorul de temperatură intern al procesorului nu va putea ajuta întotdeauna, deoarece ar putea detecta prea târziu o creștere bruscă și bruscă a temperaturii de bază , care este partea procesorului închisă de carcasa procesorului în sine: temperatura senzorului se găsește adesea la exterior sau la marginile incintei.

Pentru a evita problemele neplăcute cauzate de supraîncălzirea procesorului (cu blocarea consecventă a sistemului și posibilele daune ireparabile ale hardware-ului), este, prin urmare, necesar să se asigure că nucleul procesorului , cu sistemul în funcțiune și la viteza maximă de procesare, totuși, scade sub temperatura nominală de funcționare declarată de producător.

Fanii

Într-un overclock convențional , va fi suficient să se exploateze principiile disipării termice pentru a rezolva problema.

Apoi va trebui să actualizați ventilatoarele de răcire existente sau să adăugați altele noi, pentru a permite:

schimbul de aer în interiorul carcasei sistemului computerizat;
flux adecvat de aer pe suprafața radiatorului în contact cu CPU afectat de overclock .

Ventilatoare cu niveluri de zgomot diferite pot fi găsite pe piață care, cu aceeași dimensiune, sunt capabile să circule mai mult aer în unitatea de timp comparativ cu ventilatoarele economice, parametru măsurat în volum de picioare pe minut ( CFM ). Pentru mai multe informații despre fluxul de aer din carcasă, se recomandă să vedeți intrarea ATX .

O notă referitoare la curățare este obligatorie: un computer sau orice dispozitiv electronic care necesită răcire forțată activă (prin intermediul ventilatoarelor) trebuie să se bucure de o curățare temeinică. Praful aspirat în case și depozitat într-un mod adesea complet aleatoriu poate atinge niveluri de acumulare, astfel încât să se comporte ca o "acoperire", reducând uneori, chiar puternic, eficacitatea sistemului de răcire. În cele din urmă, trebuie spus, de asemenea, că în locuințele de calitate peste medie, pentru a evita acumularea excesivă de praf în interiorul sistemului, filtrele sunt plasate lângă ventilatoare al căror flux este direcționat către interiorul sistemului: o defecțiune la curățarea acestor instrumente în pe termen lung poate duce doar la funcționarea defectuoasă, dacă nu chiar blocarea totală, a ventilatoarelor sistemului, gândiți-vă doar că companiile electronice care adoptă standardele ISO 9001 pentru a garanta calitatea produsului lor, gestionează calibrarea regulată a instrumentelor utilizate pe liniile de producție pe trimestrial, inclusiv în revizie, curățarea filtrelor de praf.

Radiatoare

Pentru a îmbunătăți coeficientul de disipare a căldurii CPU ar trebui adoptate sau două aspecte specifice consolidate:

Utilizarea pastei termoconductoare (sau a gelului termic) în locul PAD-ului termic mai slab
Îmbunătățirea suprafeței de disipare (această procedură se numește laping , sau lapping)

Pasta termoconductivă este un compus pe bază de minerale neconductiv electric, are consistența unui gel capabil să mărească coeziunea termică între două suprafețe în conformitate cu ceea ce se afirmă în primul principiu al termodinamicii . Pasta (sau gelul) este răspândită între procesor și radiatorul care este suprapus peste acesta și este utilizată universal, chiar și pe procesoarele care nu sunt afectate de overclocking .

Există o pastă termică mult mai bună pe piață în ceea ce privește conducerea termică; capacitatea sa mai bună de a schimba căldura se datorează compoziției sale egale cu 100% din metale și diverse aliaje. La atingere pare mercur, dar nu este absolut toxic. Această soluție nu are toate avantajele pe partea sa, de fapt, fiind compusă doar din metale, este conductivă electric și este un risc imens, deoarece în timp ce încercați să o răspândiți, câteva picături ar putea cădea pe contactele plăcii de bază. , iar acest lucru s-ar sfârși. apoi vom scurtcircuita întregul sistem atunci când este alimentat electric.

Pentru a îmbunătăți eficiența suprafeței de disipare, o caracteristică esențială a fiecărui radiator, indicată în centimetri pătrați total și caracterizată prin coeficientul de conductivitate termică a materialului utilizat, este posibil să funcționeze prin curățarea vechiului radiator. Prin îndepărtarea prafului și a grăsimii prezente între aripioarele radiatorului, este posibil să le restabiliți funcționalitatea caracteristică nominală și să optimizați funcționarea acestuia.

Există, de asemenea, pe piață radiatoare cu un coeficient de disipare foarte ridicat, adecvate scopurilor în cauză: achiziționarea unui radiator supradimensionat este foarte recomandat pentru a asigura succesul și stabilitatea pe termen lung a unui overclock .

Dacă nu doriți să utilizați un radiator cu un coeficient termic nominal foarte ridicat, este posibil să îmbunătățiți disiparea prin efectuarea operației de lipire , care constă în a face suprafața radiatorului mai plată și mai netedă pentru a crește coeficientul de disipare. Acest lucru se realizează manual folosind șmirghel foarte fin sau diverse paste abrazive . Cei mai experimentați reușesc să câștige câteva grade datorită lipirii .

Metode alternative

Fără a aduce atingere faptului că pentru un overclocking convențional este suficient să se efectueze cele de mai sus pentru a asigura o răcire adecvată a procesorului care se încălzește foarte mult, există situații în care energia termică care trebuie disipată este prea mare pentru a garanta dispersia acesteia cu metodele convenționale.

Pentru aceste cazuri, în ultimii ani au fost concepute metode alternative de răcire:

Lichid
Cu celule Peltier și lichid
Faza de tranzitie
Prin scufundare
Nitrogen lichid
Gheata uscata

Datorită dificultății în gestionarea unor sisteme de răcire, care pun probleme de izolație și, în cazul gheții uscate și azotului lichid, care trebuie să verifice în mod constant nivelul de gheață sau azot din toaletă, unele sisteme de răcire nu sunt utilizate în prezent pentru utilizarea zilnică (în „zilnic”), dar numai pentru „bancă” sau pentru a atinge anumite înregistrări în ceea ce privește frecvența sau scorul folosind repere specifice (deci în acest caz este o utilizare de doar câteva minute sau ore). Prin urmare, în timp ce azotul lichid și gheața uscată pot fi folosite numai pentru bancă, lichidul „simplu” și lichidul cu celule peltier pot fi de asemenea utilizate zilnic. Răcirea cu schimbare de fază, deși considerată în cea mai mare parte o răcire tipică pentru bancă, este folosită și de unii entuziaști pentru cotidian.

Răcire lichidă

Pentru a răci un CPU lichid, un suport este plasat pe CPU prin care trece apa (similar cu ceea ce se întâmplă în mașinile cu radiatoare ). Apa este apoi pompată printr-un circuit de apă către exteriorul carcasei, unde este apoi răcită în mod activ prin utilizarea unui radiator și a unui ventilator; în unele cazuri, apa este făcută să treacă prin radiatoare mari din aluminiu de câteva zeci de centimetri înălțime care, având în vedere suprafața lor disipantă mare și caracteristicile termice bune ale aluminiului, nu necesită niciun ventilator și, prin urmare, rămân complet silențioase.

Răcirea cu ajutorul celulelor Peltier și a lichidului

Utilizarea celulelor Peltier constă în abordarea procesorului, prin intermediul pastei termice, cu o celulă și apoi aranjarea suportului de răcire descris în exemplul anterior deasupra celulei în sine. În acest fel, deplasarea energiei termice este forțată electric și circuitul de răcire este utilizat pentru a muta energia colectată în exterior. Problema cu această soluție este că se poate întâmpla ca partea externă a procesorului să fie la temperaturi foarte scăzute, în ciuda overclockării , atât de mult încât să provoace formarea condensului în cantități atât de mari încât să provoace blocarea / deteriorarea funcțională a întregul sistem.

Răcire cu schimbare de fază

Acest sistem utilizează un mecanism similar cu cel al unui frigider pentru disipare, exploatând absorbția sau eliberarea de energie a substanțelor pe măsură ce starea lor se schimbă. Cele mai importante părți pentru eficiența unei schimbări de fază sunt compresorul (cele mai utilizate sunt 1/4 CP sau 1/2 CP, dar sunt utilizate și compresoare de 1 CP sau chiar mai multe compresoare în modelele mai puternice. A " multietaj "), tipul de gaz frigorific utilizat și evaporatorul. Ca potențial de overclocking cu o schimbare bună de fază, răcirea cu gheață uscată poate fi atinsă sau depășită (în cazul multietajelor). Dezavantajul acestui sistem este că poate consuma multă energie electrică și poate costa chiar mai mult de 1.000 de euro.

Răcirea prin imersiune

Metoda de imersie necesită scufundarea procesorului cu întreaga placă de bază într-o substanță lichidă, neconductivă, pe bază de minerale și de obicei transparentă. În acest fel, pe lângă exploatarea suprafeței de contact a procesorului pregătit de producător, este posibilă și direcționarea schimbului de căldură pe placa de bază, partea din spate a procesorului, amintirile și orice altceva.

Cu toate acestea, soluția implică unele dezavantaje:

Toate acestea nu pot fi gestionate dacă configurația hardware trebuie schimbată des.
Tot ce era mobil în carcasă (comutatoare, conectori, CD-ROM-uri, hard disk-uri etc.) trebuie mutat în afara containerului, care va conține doar lichidul de răcire și placa de bază.
Ventilatoarele nu sunt în niciun caz concepute pentru a mișca un lichid, ci doar aer uscat: prin urmare, este dificil să concepeți un sistem care să facă lichidul să se miște în recipient și astfel să facă temperatura omogenă în fiecare parte a sistemului.
Uneori, puterile implicate fac necesară răcirea fluidului extern prin intermediul unui radiator și a unui ventilator.

Prin urmare, o soluție care este dificil de abordat, dar care garantează în prezent cele mai bune rezultate și, mai presus de toate, cele mai mari posibilități de overclocking : este posibil să se găsească pe rețea proiecte de sisteme concepute să funcționeze la 2 GHz care, cu aceste presupuneri, sunt făcute să funcționeze la 4 GHz fără probleme.

Răcire cu azot lichid

Acesta constă în răcirea procesorului cu azot lichid, care are o temperatură de -180 ° C. Pentru a face acest lucru, lichidul este plasat într-un recipient de cupru numit tolotto poziționat ca radiator, deasupra procesorului. Cu toate acestea, riscurile acestui tip de răcire sunt mari.

Puterea și amintirile

Sursa de alimentare a sistemului nu are nevoie de nicio modificare pentru executarea corectă a overclockului , totuși trebuie să aibă caracteristici de putere bune (pentru un sistem modern, se orientează de obicei nu mai puțin de 500 wați în total) și un sistem de stabilizare bun, mai ales atunci când vine la protecția împotriva vârfurilor de rețea.

De asemenea, trebuie spus că în ultimii ani, mulți producători au realizat surse de alimentare cu sisteme de protecție încorporate. Astfel de surse de alimentare sunt de obicei capabile să:

să înțeleagă dacă sistemul conectat funcționează corect din punct de vedere electric, înainte de a începe alimentarea cu curent (pentru a evita ruperea din cauza scurtcircuitului )
pentru a înțelege dacă sarcina conectată este excesivă, pentru a evita supraîncălzirea sau incendii mici
să păstreze, atunci când sistemul utilizat este oprit, ventilatorul (sau ventilatoarele) pornit astfel încât să favorizeze dispersia energiei termice reziduale în interiorul carcasei spre exterior
să varieze viteza ventilatorului (sau ventilatoarelor) în funcție de absorbție, astfel încât să minimizeze zgomotul.

Uneori, în cazul în care overclockul se referă și la viteza de funcționare a FSB ( Front Side Bus ) a memoriilor de sistem, va fi necesar să instalați radiatoare și pe memoriile în sine, sub pedeapsa defecțiunii lor. Alternativ, puteți opta pentru achiziționarea de amintiri cu toleranțe de funcționare mai mari, vândute în acest scop.

Setări

Setările necesare pentru a asigura setarea corectă a tensiunii de bază și a vitezei ceasului CPU sunt configurabile în prezent din BIOS - ul plăcii de bază, urmând instrucțiunile din manualul producătorului. Anterior și pe unele plăci de bază economice comercializate astăzi, era necesar să operați cu jumperi , mici arcuri metalice care să fie îmbinate cu contactele electrice aranjate pe placa de bază pentru a le defini comportamentul. Această soluție s-a dovedit a fi foarte incomodă dacă a fost necesar să se schimbe frecvent configurația hardware a sistemului.

Uneori, multiplicatorul de frecvență al procesorului este blocat de către producător pentru a preveni overclockarea acestor componente. În acest caz există câteva posibile trucuri:

Frecvența autobuzului frontal poate fi mărită pentru a obține o îmbunătățire generală a performanței sistemului și a frecvenței procesorului final
Puteți face o schimbare hardware (a se vedea articolele aferente ) similară cu ceea ce se întâmplă, de exemplu, cu PlayStation , efectuând lipirea reală pe corpul procesorului sau folosind adaptoare
Este posibil să cumpărați plăci de bază care au fost proiectate pentru a ignora aceste limite și care, operând în afara standardelor, vă permit să ignorați setările producătorului

Adesea, acest tip de bloc se referă și la posibilitatea de a varia în mod adecvat tensiunea de bază , așa cum este descris mai jos, în funcție de overclock .

Periculosii

Un overclock incorect sau excesiv, blocarea unui ventilator sau o eroare la setarea tensiunii de bază, poate duce la defectarea permanentă a procesorului, a amintirilor și, în unele cazuri, a plăcii de bază a sistemului. O pauză de acest tip nu este acoperită de niciun tip de garanție a produsului și trebuie prevăzută eventualitatea acestuia. Mai mult, se pare că overclocking-ul (și supratensiunea care este aproape inevitabil combinată cu overclocking-ul) pot provoca o creștere semnificativă a fenomenului de electromigrare , determinând astfel o posibilă reducere a duratei de viață a componentei overclockate.

Condensatori electrolitici explodați pe o placă video AGP

Record

Cel mai bun overclocking din lume a fost cu un FX ™ 8350 cu 4 nuclee (de obicei vândut la 4,1 Ghz ^[1] ) tactat la 8,8 GHz ^[2] , cu răcire cu azot lichid .