Что такое разгон процессора и для чего он нужен
Разгон процессора
Автор не несет ответственности за возможный выход из строя процессора или иных компонентов компьютера, который может произойти в результате попытки разгона
Что такое разгон процессора
Каждый процессор рассчитан на какую-то номинальную частоту. Эта частота указана на его поверхности, указывается в прайс-листах и другой документации. Например, PentiumII-300 должен работать с внешней частотой 300 МГц. Но, как показывает практика — от процессора можно добиться большего. Дело в том, что частота, на которой будет работать микропроцессор, задается материнской платой, поэтому возникает возможность увеличить ее относительно значения, указанного на процессоре. Это и называется разгоном.
Зачем нужен разгон процессора
Да, в общем-то, особенно и не за чем. Разгоняя процессор можно увеличить производительность своей системы процентов на 10. Кроме этого поднять мнение о себе в глазах друзей. Ну и конечно почерпнуть некоторые сведения об устройстве компьютера. Однако, превышая номинальное значение тактовой частоты процессора, система теряет надежность. Впрочем, в большинстве случаев это будет совсем незаметно. Так что главное — это идея сэкономить средства, покупая один процессор, а используя его как другой, более быстрый.
Почему возможен разгон
Для того чтобы понимать теорию разгона, необходимо представлять, как изготавливаются и тестируются процессоры. Модели, создаваемые в одних и тех же технологических рамках (например, 0.25 мкм, напряжение 3.3 В), производятся на одной технологической линии. Затем некоторые образцы серии выборочно тестируются. Тестирование проходит в экстремальных (по напряжению и температуре) условиях. На основании этих тестов на процессор наносится маркировка о номинальной частоте, на которую рассчитан процессор. Учитывая то, что частота берется с некоторым запасом прочности, и что далеко не все кристаллы были протестированы, можно с большой долей вероятности предсказать, что большинство изделий имеют запас мощности по частоте в 10-15%, а то и больше. Кроме того, дополнительный ресурс для разгона можно получить, обеспечив процессору хорошее охлаждение, так как производитель тестирует свои изделия в очень жестких температурных условиях.
Разгон можно осуществлять двумя путями. Во-первых, возможно увеличение множителя внешней частоты процессора (например, с 2.5 до 3), так как в этом случае повышается лишь скорость работы самого процессора, а скорость работы системной шины (памяти) и других устройств не увеличивается. Однако данный способ, хотя и надежен (сбоев можно ждать только от процессора), не дает большого прироста производительности всей системы в целом. Кроме того, в последнее время ведущий производитель процессоров для PC — фирма Intel решила блокировать эту возможность, фиксируя умножение у своих кристаллов.
Второй метод — увеличение внешней частоты без изменения коэффициента или и того и другого (например, с 60 до 66 МГц). Дело в том, что именно от величины внешней тактовой частоты зависит быстродействие таких компонентов компьютера, как кеш второго уровня, оперативная память и шины PCI и ISA (а значит, и все платы расширения). В настоящее время практически все материнские платы поддерживают внешние частоты 50, 55, 60, 66, 75 и 83 МГц. Однако, экспериментируя с внешней частотой, следует помнить, что риск, столкнуться со сбоями в работе системы резко повышается, так как разгоняется не только процессор, но и все остальные компоненты системы. Поэтому, разгоняя систему таким способом, следует быть уверенным в качестве комплектующих (особенно это относится к модулям оперативной памяти).
Перемаркировка процессоров
Однако думать, что такие умные только конечные пользователи в России, несправедливо. Многие китайские, а то и наши, конторы специализируются на перемаркировке кристаллов. То есть они, проверяя разгоняемость процессоров, уничтожают старую и наносят на него более высокую тактовую частоту. Для того чтобы перемаркировать процессор, достаточно уничтожить (соскоблить) верхний слой краски на его корпусе и нанести новые отметки, соответствующие более старшей модели. Купив такой кристалл, человек невольно разгоняет его, и если компьютер после этого работает без нареканий, он может и не узнать, что его процессор пиленый.
Защититься от покупки такого микропроцессора практически невозможно. Однако, можно покупать процессоры в коробке или низшие модели в одном технологическом ряду (например, Intel Pentium 166 MMX). Существуют лишь косвенные признаки для определения пиленности процессора — неровная поверхность, несоответствие маркировок на верхней и нижней сторонах корпуса кристалла, некачественно нанесенная маркировка.
Опасность разгона
Вопрос, которым задаются многие при разгоне — это вопрос о том, не сгорит ли процессор или другие компоненты системы. Однозначно ответить на этот вопрос нельзя. Однако, случаи сгорания процессора крайне редки. Об этом говорит статистика. Только примерно в 0.1% случаев возможны необратимые проблемы. Особенно опасны в этом смысле процессоры Cyrix/IBM, которые горят чаще всего. Кроме того, если материнская плата оборудована не импульсным (отличаемым наличием тороидальной катушки на плате), а линейным источником питания, то возможно повреждение материнской платы при разгоне процессоров Cyrix и AMD из-за большого потребления тока. При повышении внешней частоты, а, следовательно, и частоты шины PCI, возможна потеря данных на винчестере, но сам жесткий диск при этом остается работоспособен. В любом случае, большинство из описанных проблем можно решить. Об этом рассказывается ниже.
Как разогнать процессор
Охлаждение процессора
Одна из самых важных задач, встающих при разгоне процессора — это его охлаждение. Перегрев процессора можно считать главным обстоятельством, препятствующим разгону. В 90 процентах случаев, когда разогнанная система запускается, но через некоторое время начинает сбоить и виснет или сбоит при выполнении приложений, сильно загружающих процессор, причину следует искать именно в перегреве процессора.
Поэтому стоит обзавестись хорошим радиатором с вентилятором, обеспечивающим наилучший отвод тепла. Чем лучше будет вентилироваться весь системный блок, тем стабильнее будет работать компьютер. Кстати, форм-фактор ATX с этой точки зрения значительно лучше, так как корпуса ПК и системные платы, выполненные в соответствии с этим форм-фактором, очень хорошо вентилируются благодаря удачномо расположению компонент. Однако и обычный Baby AT-корпус можно оборудовать дополнительным вентилятором.
Как же правильно выбрать вентилятор? При выборе радиатора следует обратить внимание на высоту и строение собственно железной части (чем выше радиатор, и чем больше на нем выступов — тем лучше), и на высоту вентилятора (чем выше — тем лучше, обычно — 20 или 30 мм). Стоит также учесть, что предпочтительнее вентиляторы, работающие «на вытяжку» (т.е. гонящие воздушный поток вверх, от радиатора).
Во-вторых, очень важно при покупке обратить внимание на способ крепления радиатора к процессору. Существует несколько типов крепежа.
Однако в наилучшем случае радиатор крепится к процессору с помощью изогнутой металлической скобы, которая цепляется за специальные выступы у разъемов Socket 7 (Pentium) и Socket 8 (Pentium Pro). Этот способ следует признать наиболее приемлимым, так как изогнутая скоба хорошо прижимает радиатор к процессору, практически не оставляя места для воздушных «подушек». Но даже при других схемах крепления радиатора можно достигать неплохих результатов. Лучшим является то крепление, при котором воздушная прослойка между процессором и радиатором сводится к минимуму. Этого можно достигать как увеличением силы прижима поверхности радиатора, так и шлифовкой соприкасающихся плоскостей.
Следует отметить, что у Pentium II задача крепления радиатора к процессору решена гораздо лучше, однако, некоторые (особенно ранние) модели поставляются только с пассивными радиаторами (без вентилятора). Пользователям процессоров Pentium II можно посоветовать самостоятельно прикрепить вентилятор к радиатору.
Однако, как бы крепко вы не посадили радиатор на процессор, небольшие воздушные прослойки между поверхностью радиатора и верхом процессора все же останутся. А воздух, обладающий очень низкой теплопроводностью, сильно мешает теплообмену между процессором и радиатором. Ликвидируются эти прослойки обычно путем применения теплопроводящей пасты КПТ-8, сделанной на основе окиси Берилия (BeO), она хорошо проводит тепло, химически малоативна и используется в атомной промышленности как отражатель нейтронов. Паста помещается тонким слоем между процессором и радиатором, обеспечиваю лучшую теплопроводность.
Основные проблемы
В неустойчивой работе на частотах 75 и 83 МГц отмечены:
Теория и практика разгона. Часть I: основные понятия.
За последнее время компьютеры получили широкое распространение. Владельцев компьютеров все больше и больше, что приводит к широкому распространению различных компьютерных увлечений. Сейчас стремительно развиваются два движения «Modding» и «Overclocking». Modding (моддинг) связан с различной модификацией компьютерных компонентов: с целью улучшения внешнего вида или обеспечения бесшумности работы. Ovecrlocking (поднятие частоты или разгон) – изменение рабочих частот компонентов компьютера с целью получения большей производительности. Именно о разгоне мы и хотим поговорить более серьезно.
1. Типы разгона
В зависимости от подхода пользователя к разгону можно выделить разные направления разгона. Первое направление разгона – экономия финансовых средств. Пользователь заведомо приобретает компоненты, разогнав которые он получит эквивалентную производительность более дорогому оборудованию. Также возможен вариант, когда производительность компьютера стала недостаточной, и пользователь, чтобы не покупать новые более быстрые компоненты компьютера, разгоняет старые («выжимает из компьютера все соки»).
Второе направление разгона направлено на получение максимального ускорения, чаще ради самого конечного результата. Пользователь приобретает компоненты компьютера, которые зарекомендовали себя хорошим разгоном или имею хороший потенциал в разгоне. Этот подход к разгону направлен на получение максимальной производительности любой ценой. Для этого пользователи приобретают дорогие специфические компоненты, созданные специально для разгона. Также, такой разгон сопровождается различными модификациями компонентов и установкой систем охлаждения, позволяющих достичь рекордно низких температур.
2. Разгон как вид спорта
3. Теория разгона
В цифровой технике транзистор работает преимущественно в ключевом режиме. Ключевой режим транзистора характеризуется двумя состояниями: закрытый и открытый. Работа транзистора в качестве ключа характеризуется двумя режимами: режим отсечки и режим насыщения. В режиме отсечки к базе (управляющий электрод) транзистора прилаживаться напряжение так, чтобы он был закрыт. Транзистор имеет конечный максимальный выходной ток. Поэтому, при приложении к базе бесконечно растущего значения напряжения, выходной ток транзистора не будет бесконечно расти. В режиме насыщения транзистора к базе прилаживается такое напряжение, чтобы выходной ток транзистора был максимальный.
Компоненты, которые подвергаются разгону, функционируют на определенной тактовой частоте. Это означает, что транзисторы в устройстве определенное количество раз переключаются из закрытого состояния в открытое и обратно. Из-за того, что транзистор не идеальный, а также в силу физических процессов, происходящих в кристалле, устройство не может работать на бесконечно большой частоте.
Для того чтобы компонент работал на заданной тактовой частоте, его синхронизируют c частотой эталонного генератора. В настоящее время недорогим в производстве и точным генератором является кварцевый генератор.
Большинство устройств имеют возможность изменения своих параметров: рабочих частот, рабочих напряжений и др. Это делает возможным производить на базе одного устройства разные его модели. Рабочие параметры устройства хранятся в ПЗУ (постоянно запоминающие устройство) или ППЗУ (перезаписываемое постоянно запоминающие устройство). На заводе после тестирования устройства в ПЗУ или ППЗУ записывают рабочие параметры. Эти параметры при включении считываются и используются для запуска устройства при его «заводских» рабочих настройках.
Разгон – это увеличение тактовой частоты выше уровня стандартных «заводских» настроек того или иного компонента компьютера с целью повышения его производительности. Оверклокер различными способами изменяет рабочие параметры устройства, в результате чего повышается тактовая частота ускоряемого компонента.
Рассмотрим простой вариант, когда у нас работает только один транзистор в качестве ключа. Схема ключа, а также диаграммы напряжений изображены ниже на рисунке.
Если повысить частоту работы ключа, то на выходе ключа искажается форма выходного напряжения, а также снижается амплитуда сигнала. Так сказываются паразитные емкости, а также различные физические процессы внутри кристалла (рассасывание объемного заряда и др.). При увеличении напряжения питания такой схемы амплитуда выходного сигнала вырастает. Это приводит к возрастанию входного напряжения следующего транзисторного каскада, что приведет к более раннему переходу транзистора в режим насыщения и более позднему выходу из него, т.е. произойдет стабилизация работы схемы на большей частоте.
Правда, у высоких частот, больших токов и напряжений есть побочные эффекты. Повышение частоты приводит к увеличению потребляемой мощности устройством, а поднятие напряжения еще больше увеличивает энергопотребление и нагрев микросхемы. Кроме того, при относительно высокой температуре и достаточном уровне напряжения, в полупроводниковом транзисторе прохождение тока стимулирует миграцию атомов, что приводит к возникновению дефектов структуры кристалла. В таких условиях, даже при качественном отводе тепла, уменьшается время работы устройства, а при недостаточном охлаждении оно может «сгореть».
4. Подготовка к разгону
Прежде чем разгонять что-либо, необходимо узнать сведения о характеристиках и возможностях компонентов, которые содержит компьютер пользователя. Если пользователь не знает своего компьютера необходимо воспользоваться различными диагностическими и информационными утилитами или почитать руководство пользователя к материнской плате и другим компонентам. Изучив технические характеристики можно определить возможность разгона и его уровень. После чего необходимо протестировать компьютер в различных тестовых программах. Использование этих тестовых результатов даст возможность определить, на сколько увеличилась производительность системы вследствие разгона. А измерение напряжений и температур во время тестов позволит своевременно принять меры и избежать необратимых последствий.
Важно помнить, что разгон всегда рискованное дело, при котором нет гарантии, что из-за него (сейчас или потом) компьютер не выйдет из строя. Степень разгона зависит от многих компонентов компьютера и главное от свойств самого разгоняемого компонента. Для серозного разгона оверклокеры занимаются отбором наиболее разгоняемых экземпляров.
4.1 Программное обеспечение полезное при разгоне
При разгоне понадобиться довольно много различных программ разного назначения, которые можно разделить на:
Многие программы имеют возможность выполнять множество различных функций и имеют многостороннее назначение.
Программы, предназначенные для сбора сведений, выполняют не только определение комплектующих компьютера, но и отображают их характеристики, возможности и параметры. Среди таких программ необходимо отметить пакеты EVEREST, SiSoftware Sandra, AIDA32, ASTRA Hardware Info, SIV (System Information Viewer). Эти программные продукты не только выводят сведения о системе, в них присутствуют различные тесты производительности, а также имеются возможности системного мониторинг, т.е. слежения за частотами, напряжением и т.д. В программах EVEREST и SiSoftware Sandra также присутствуют тесты на стабильность, что особенно необходимо при разгоне, хотя есть и специализированные тесты стабильности. Также существуют менее функциональные, но очень популярные программы такие как: CPU-Z, Central Brain Identifier, WCPUID, Core Temp.
Большинство программ, которыми осуществляют разгон и тестирование стабильности, имеют мониторинг. Использование отдельных программ для мониторинга не всегда удобно, однако из таких программ можно отметить: Motherboard Monitor и SpeedFan. Также можно использовать фирменное ПО от производителя используемых компонентов.
Наиболее эффективно разгонять процессор и оперативную память используя BIOS, однако не все материнские платы оснащены большим количеством функций разгона. Используя наглядное программное обеспечение, разгон становиться гораздо проще, но хороших результатов обычно можно добиться только манипулируя настройками в BIOS. Из под ОС Windows можно разгонять процессор, используя, например, программы ClockGen, SysTool и фирменные утилиты производителей. Очень удобная программа nTune (Nvidia System Utility) это фирменная утилита от компании NVIDIA, обладающая мощными возможностями по разгону, настройке и мониторингу систем на базе чипсетов nForce, а также рядом дополнительных функций.
Существуют различные программы и от самих производителей комплектующих. Эти программы, которые могут следить за температурой, напряжениями, разгонять и изменять разные параметры оборудования, обычно идут в комплекте с ним. Такими программами являются: MSI Core Center, MSI V-Center, ASUS Ai Booster, Intel Desktop Control Center, Gigabyte EasyTune и т.д..
Также необходимо отметить, что не все компоненты компьютера можно разогнать используя BIOS – разгон видеокарты практически всегда осуществляется программным путем. Для разгона видеокарт существует немало программ, но лучше всего с этой задачей справляется RivaTuner. Кроме нее есть ряд неплохих программ, которые пользуются популярностью: PowerStrip, ATI Tray Tools, ATI Tool, nVIDIA Tray Tools.
Существуют программы для считывания, записи и редактирования BIOS. Посредством этих программ можно «раз и навсегда» разгонять видеокарты или другие компоненты. Но нужно всегда помнить, что любая модификация BIOS снимает гарантию, а также в случае неправильной прошивки возможна порча компонента. Программы для работы с BIOS материнских плат: BIOS Patcher, TweakBIOS, Asus Update, AwdFlash, AmiFlash. Программы для работы с BIOS видеокарт: ATIWinflash, ATIFlash, RadEdit, ATi Radeon BIOS Tuner, nVIDIA BIOS Flasher, NiBiTor, nVidia BIOS Modifier.
После разгона компьютера необходимо проверить его на стабильность работы. Для более надежной проверки стабильности компьютера лучше всего использовать несколько разных программ, а также тестировать в течении длительного времени. В качестве таких программ чаще всего используют OCCT, S&M, Prime95, Intel Thermal Analysis Tool, Hot CPU Tester, BurnInTest. В качестве тестов на стабильность можно применять и другие различные программы способные хорошо загрузить компьютер работой. К ним можно отнести: тестовые пакеты, различные игры, программы для конвертирования или архивирования файлов, трехмерные редакторы и многое другое.
В конце необходимо определить, какой прирост производительности нам дал разгон. Возможен случай, когда после разгона производительность не увеличилась, это может говорить о том, что что-то сделано неверно, что-то не учтено или где-то происходит перегрев и срабатывают механизмы защиты, а может просто совсем другой компонент компьютера сдерживает его производительность. На сайте BenchmarkHQ приведен большой список всевозможных тестов, которые помогут определить прирост быстродействия и выявить слабые места системы. Среди множества программ широкой популярностью пользуются пакеты компании Futuremark, такие как 3DMark и PCMark.
4.2 Выбор компонентов
Необходимо помнить, что при разгоне повышается нагрузка на разогнанные компоненты, в результате чего они больше потребляют электроэнергии и выделяют больше тепла. Так, в результате приобретения слабого блока питания или малоэффективной системы охлаждения станет невозможен разгон компьютера. Также немаловажно приобретение качественных компонентов для компьютера, т.к. в условиях повышенной нагрузки комплектующие низкого качества легко могут выйти из строя и при этом повредить соседние.
Рассмотрим поподробнее выбор того или иного компонента компьютера, которые влияют на стабильность работы и разгон. Современные процессоры и другие компоненты выделяют значительное количество тепла. Если компоненты не охлаждать должным образом, это приводит их к выводу из строя.
Все компоненты компьютера находятся внутри корпуса, поэтому при его выборе необходимо обращать внимание на качество вентиляции компонентов и, что немаловажно, на его размеры. Лучший вариант, при желании получить наибольший разгон при удобстве обращения с «железом», это приобретение габаритного корпуса с большим количеством вентиляторов. Маленький корпус неудобен при установке компонентов в него, усложняет частый доступ и обслуживание, а также препятствует нормальной вентиляции компонентов.
Блок питания один из важнейших компонентов компьютера, от которого зависит стабильная работа компьютера. Некачественные блоки питания часто является причиной выхода из строя компьютерных комплектующих. Выбирать блок питания нужно из расчета его мощности, которая должна быть больше, чем потребляемая компонентами компьютера. Блок питания подключается к остальным компонентам при помощи проводов, которые не должны быть тонкими, а также мешать вентиляции. Последнее время становится популярным модульное подключение проводов к блоку питания. Это позволяет отключать ненужные провода и экономить пространство внутри системного блока для лучшей вентиляции. Блок питания также осуществляет функцию выброса теплого воздуха из корпуса за его пределы. Самый простой, но он не всегда эффективный, метод определения качества блока питания – обратить внимание на его вес. Если у блока питания больший вес это означает, что у него крупнее система охлаждения внутри, больше компоненты, а также большей мощности. Детальнее о качестве блока питания можно узнать из обзоров или от специалистов в этой области.
Для охлаждения компонентов используются различные охлаждающие системы, самая простая из которых – это радиатор, обдуваемый вентилятором. Существуют и более сложные системы охлаждения, имеющие немалые размеры и хорошую производительность, это: системы водяного охлаждения, устройства на элементах Пелье, системы охлаждения с использованием криогенных веществ (фреон, азот, сухой лед и др.). Такие системы охлаждения дорого стоят и более сложны в эксплуатации. При выборе системы охлаждения для процессора или иного компонента, необходимо обращать внимание на ее конструкцию. Конструкция, изготовленная полностью из меди, обычно, лучше алюминиевой. Также присутствие тепловых трубок хорошо сказывается на эффективности системы охлаждения, т.к. тепловая трубка имеет намного большую теплопроводность, чем медь или иные металлы. При выборе системы охлаждения, с использованием тепловых трубок, необходимо обращать внимание на их количество и диаметр. Чем больше диаметр тепловых трубок, а также их количество, тем лучше.
Вентилятор так же немаловажная часть любой системы охлаждения, он в несколько раз повышает эффективность ее работы.
Увеличение размеров вентилятора создает квадратичный рост (увеличение размера в 2 раза увеличивает поток в 4 раза) потока воздуха при той же скорости вращения, это дает возможность снизить обороты вентилятора, получив хорошую эффективность при низком уровне шума. Большой вклад в шум вентилятора создает его двигатель, который при не качественных компонентах издает треск и жужжание. Так, вентиляторы, сделанные с применением подшипников, имеют большой срок службы, однако создают больше шума, а втулочные вентиляторы (подшипник скольжения) имеют меньший срок службы, но создают меньше шума.
Все компоненты компьютера производятся серийно. Вследствие этого они часто имеют предсказуемые свойства, особенно на основе нескольких тестов и отзывов. Некоторые неудачные модели или партии функционируют изначально не лучшим образом, имеют дефекты и неполадки. Для того, чтобы избежать покупки такого оборудования, прежде чем идти в магазин, необходимо просмотреть обзоры и почитать отзывы пользователей, которые уже приобрели их. Также заметим, что покупка того или иного компонента не дает гарантии, что он будет разгоняться. Однако существует статистика разгонов процессоров и видеокарт, которая дает возможность спрогнозировать вероятность разгона.
На этом общие вопросы, касающиеся теории разгона, можно считать раскрытыми. А в ближайшее время мы планируем более детально остановиться на практике разгон а различных компонентов и посвятить этому отдельные материалы.