Разгон компьютеров, оверклокинг

(англ. overclocking) — процесс увеличения частоты компонента компьютера сверх штатных режимов с целью увеличения скорости его работы. Повышение частоты может достигать максимального значения, при котором сохраняется стабильность работы системы в необходимом для пользователя режиме. В большинстве случаев, при разгоне повышается тепловыделение, энергопотребление, шум, иногда уменьшается рабочий ресурс.

Конечная цель разгона — повышение производительности оборудования. Побочными эффектами могут быть повышение шума и тепловыделения, нестабильности, особенно при условии несоблюдения правил, подразумевающих усиление охлаждающего оборудования, улучшения питания компонентов, тонкой настройки разгона.

Противоположную цель ставит андерклокинг — снизить частоту работы оборудования (и, иногда, необходимого для неё напряжения) и этим достичь снижения тепловыделения, шума, а иногда и нестабильности. Может быть особенно актуальным для тихих помещений, экономии энергии или заряда батареи.

Могут быть разогнаны центральные процессоры, память, видеокарты, матплаты, роутеры и прочее.

Классическим методом разгона может быть задание параметров через интерфейс БИОС оборудования и установку там более высоких значений частот работы компонентов системы, нежели штатные. Другой метод — перепрошивка БИОСа альтернативной от штатной микропрограммой, имеющей уже другие параметры частот и напряжения по умолчанию. Третий метод — повышение частот через операционную систему с помощью специального разгонного программного обеспечения.

Для улучшения охлаждения и снижения уровня шума ставят жидкостное охлаждение, более эффективные и не всегда менее шумные вентиляторы взамен штатных, меняют термопасту, ставят более производительные кулеры.

Для проверки стабильности используется программное обеспечение, приводящее оборудование в предельный режим нагрузки в тот момент, когда оно уже работает на повышенных частотах. Классически для тестов стабильности компонентов компьютеров используются программное обеспечение такое как Prime95, Everest, Super PI, LINPACK, SiSoft Sandra, BOINC, Memtest86+, OCCT.

Разгон

Core i5-760. Базовая частота процессора: 2,80 ГГц. Базовая частота тактового генератора(BCLK) ≃ 133,33 МГц. Turbo Boost обозначается как: 1/1/4/4. Первое число обозначает, на сколько базовых шагов может повыситься частота 4-х ядер процессора при полной нагрузке на них, второе - для трех ядер, третье - для двух ядер, четвертое - для одного активного ядра. С учетом температуры и энергопотребления процессор может увеличивать частоту ядер с шагом ≃ 133,33 МГц:

С 4-мя активными ядрами: от 2.8 ГГц ———> 2800 + 1 × 133,33 = 2800 + 133,33 ≃ 2933 МГц

С 3-мя активными ядрами: от 2.8 ГГц ———> 2800 + 1 × 133,33 = 2800 + 133,33 ≃ 2933 МГц

С 2-мя активными ядрами: от 2.8 ГГц ———> 2800 + 4 × 133,33 = 2800 + 533,33 = 3333 МГц

С 1-м  активным   ядром: от 2.8 ГГц ———> 2800 + 4 × 133,33 = 2800 + 533,33 = 3333 МГц

Core i5-2500. Базовая частота процессора: 3,30 ГГц. Базовая частота тактового генератора (BCLK) = 100 МГц. Turbo Boost обозначается: 1/2/3/4.

С 4-мя активными ядрами: от 3.3 ГГц ———> 3300 + 1 × 100 = 3300 + 100 = 3400 МГц

С 3-мя активными ядрами: от 3.3 ГГц ———> 3300 + 2 × 100 = 3300 + 200 = 3500 МГц

С 2-мя активными ядрами: от 3.3 ГГц ———> 3300 + 3 × 100 = 3300 + 300 = 3600 МГц

С 1-м  активным   ядром: от 3.3 ГГц ——–> 3300 + 4 × 100 = 3300 + 400 = 3700 МГц

 который через множители определяет частоту работы процессора, памяти, шин и мостов. Этот вариант в принципе универсален, однако имеет множество нюансов и ограничений, связанных с конкретным процессором и материнской платой, поэтому чтобы ваши эксперименты не привели к кончине компьютера, необходимо во всем тщательно разобраться. Второй способ – изменение множителя процессора, того самого, на который умножается BCLK, чтобы получилась рабочая частота. Данный путь намного безопаснее (изменению подвергаются только режим работы процессора, а не всей системы) и проще (за разгон отвечает по сути один параметр), однако имеется одно но: множитель должен быть разблокирован (разрешен для изменения) производителем процессора.

Изначально процессоры Intel имели открытый множитель, однако в 90-х годах прошлого века после серии скандалов, связанных с перемаркировкой процессоров недобросовестными поставщиками, когда медленные процессоры разгонялись и продавались по цене более быстрых, компания заблокировала множитель. С тех пор разблокированный множитель встречался только в топовых моделях «для энтузиастов», которые, естественно, стоили недешево. Ситуация принципиально изменилась с появлением процессоров второго поколения Intel Core (Sandy Bridge) – в их линейке присутствовали модели с разблокированным множителем для массового потребителя, получившие индекс К. Первоначально стоимость К и не-К варианта одного процессора отличалась довольно существенно, однако сейчас она практически сошла на нет (например, разница между Core i5 3570 и Core i5 3570К сегодня составляет 150 рублей).

Итоговая частота процессора (т.е та, что указывается в прайс-листах, отображается при загрузке или во всяких программках, показывающих данные о компьютере и т. п.) вычисляется по формуле «частота = базовая частота * множитель процессора» (здесь и далее под базовой частотой имеется ввиду «Частота Шины» (FSB — Front Side Bus), т.е эти термины означают тоже самое, хотя и «тасуются» в ходе текста). Пару слов о каждом элементе уравнения:
Базовая частота задается специализированной микросхемой — генератором тактовых импульсов, расположенной на материнской плате, т.е у каждой материнской платы есть в характеристиках пункт «Частота FSB»

Видеокарты

Оные имеют свой BIOS, посему почти не зависят от настроек, которые мы указываем для мат.платы, т.е не поддаются разгону через оную. Сами же карточки разгоняются специализированными программами, либо поставляемыми производителем и входящими в комплект поставки, либо, так сказать, сторонними, т.е разработанными кем-либо еще.
Принцип разгона такой же, как и у процессора — постепенный подъем поочередно частоты графического чипа и памяти на десяток мегагерц, затем тестирование на стабильность, в случае удачного прохождения теста вся процедура повторяется. Цель — грубый поиск максимальных частот на которых видеокарта работает без сбоев. Признаками сбоев являются артефакты изображения — «выпадение» пикселов на экране, посторонние полосы, изменение цвета и т. п., т.е, если подобное начинает проявляться при работе видеокарты, то достаточно вернуться к предыдущим стабильным частотам и считать разгон карточки на сим законченным.

Тест проводится предназначенными для этого программами или на любимых играх. Что характерно, на этих этапах разгона достаточно короткой проверки видеокарты, вплоть до 10 минут в той же самой игре, с целью выявить наличие вышеупомянутых артефактов, попутно поглядывая на температуру, ибо оная температура (равно как и температура других элементов при их разгоне) растет одновременно с наращиванием Вами частот, посему рекомендуется тщательно за ней следить. Если видеокарты температура в районе 70 градусов, то следует задуматься о дополнительном охлаждении. При отсутствии такой возможности лучше прекратить разгон и вернуться к стандартным значениям частот (которые предварительно стоит записать, да и вообще, желательно вести записи каждого шага).

На этом этапе заканчивается предварительный разгон (т.е как писалось выше, грубый поиск частот) и начинается более точный.
Принцип этой стадии — изменение частот уже на 1–2 МГц с последующим тестированием после каждого изменения. Цель — найти абсолютные (предельные) частоты, при которых работа видеокарты остается стабильной.

Проверка стабильности на этой стадии является более глубокой и продолжительной, нежели 10 минут при грубом поиске частот. Часто, в данном случае, советуют ночной тест в игре, способной проигрывать демо-сцены с использованием собственного движка, а не видеоролика. Если утром компьютер не завис, не перезагрузился, нет изменений в изображении, то разгон можно считать успешным.

Оперативная память

Наиболее распространенными вариантами разгона оперативной памяти являются увеличение ее частоты и уменьшение таймингов.
Частота памяти зависит от значения все той же базовой частоты, так как оперативная память тоже имеет свой коэффициент умножения (на некоторых материнских платах существует возможность его изменять).

То есть, как было сказано выше, увеличивая базовую частоту можно увеличить не только частоту процессора, но и оперативной памяти, что обычно и происходит (к слову, часто разгон процессора, как говорят, «упирается» именно в память, т.е она уже не может работать на заданной частоте шины, а вот у процессора еще есть запас, посему особые энтузиасты разгона даже меняют память, чтобы раскрыть разгонный потенциал процессора).

И если с частотой всё понятно, то с таймингами дело обстоит сложнее. Для обращения к ячейке памяти контроллер выполняет несколько запросов — задаёт номер, так называемого, банка, номер страницы в нём, номер строки и номер столбца. Тайминг — это как раз время на выполнение каждой операции, не только указанных, остальных тоже.

Существует довольно много этих самых таймингов, но при разгоне обычно используются следующие:

• задержка между подачей номера строки и номера столбца, называемая временем полного доступа (англ. RAS to CAS delay);
• задержка между подачей номера столбца и получением содержимого ячейки, называемая временем рабочего цикла (англ. CAS delay);
• задержка между чтением последней ячейки и подачей номера новой строки (англ. RAS precharge).

Единица измерения таймингов — наносекунда и, естественно, что чем оно меньше, тем быстрее выполняется операция.

Одновременно повысить частоту и снизить тайминги оперативной памяти нельзя. Здесь приходится выбирать, либо «золотая середина» (чуть-чуть нарастили частоту, чуть-чуть сбили тайминги), либо что-то одно.