Разгон персонального компьютера

Содержание

Введение.

1. Теория разгона
2. Опасности и преимущества.
3. Какие компоненты можно разогнать.
1. Разгон памяти и CPU на примере AMD Phenom X4 960T.
2. Разгон видеокарты на примере AMD/ATI  Radeon HD 6930

Заключение.

Введение

Разгон, оверклокинг (от англ. overclocking) —По своей сути, этот термин используется для описания компонента, работающего на более высоких скоростях, чем значится в его спецификациях, чтобы увеличить производительность. Можно разогнать разные компьютерные комплектующие, включая процессор, память и видеокарту. И уровень разгона может быть совершенно разным, от простого прироста производительности у недорогих комплектующих до подъёма производительности до запредельного уровня, штатно недостижимого для продуктов, продающихся в рознице.

1. Теория разгона

Основной элемент электронных  устройств - транзистор. Транзистор это  полупроводниковый компонент, который  при правильном включении способен управлять током. Сам по себе отдельный  транзистор в компьютере применяется  редко. Но из транзисторов состоят все  микросхемы, и не только в компьютере, которые изготавливаются путем  вытравливания этих элементов различными способами в слоях кремния  с добавлением примесей. При этом создаются определенные структуры, которые играют роль очень маленьких  и очень плотно расположенных  друг к другу транзисторов, а также  емкостей и иных связующих элементов. Готовая конструкция представляет собой цельный кристалл.

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.

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.

2. Опасности и преимущества

Разгон позволяет от дешёвого комплектующего получить производительность более дорогой версии. Или для high-end модели получить ещё более высокую производительность.

Основные опасности разгона  заключаются в нестабильной работе и потенциальной потере данных. Поэтому  следует проводить расширенное  тестирование, которое позволяет найти максимально возможную частоту, на которой система будет продолжать работать стабильно. Здесь можно процитировать Томаса Пабста, основателя Tom's Hardware Guide:

Никому не нравятся системные  зависания или сбои, а в профессиональных бизнес-окружениях очень важным является как раз то, чтобы эти сбои и зависания не происходили вообще. Вряд ли стоит сомневаться в том, что, разгоняя процессор, вы повышаете вероятность системного сбоя. Но только вероятность! Если вы только что разогнали систему и начали использовать её с работы над дипломом, то не удивляйтесь системному сбою, который уничтожит ваши данные. Завершив процесс разгона, следует провести систему через исчерпывающее стрессовое тестирование. Говорить об успешном разгоне можно только тогда, если система пройдёт через тестирование. Тогда вы будете уверены в том, что всё работает хорошо.

Среди других опасностей следует  отметить аппаратные повреждения. Более  высокие тактовые частоты повышают риск выхода комплектующих из строя, но оценка этого риска не такая простая, как думают многие. Выход из строя комплектующих может быть связан со следующими причинами (перечислены от менее вероятных к более вероятным).

Частота. Микросхемы имеют ограниченный срок работы. Каждая операция ухудшает микросхему на бесконечно малую величину, а удвоение числа тактов в секунду уменьшит время работы микросхемы вдвое. В принципе, частоты, самой по себе, недостаточно, чтобы микросхема сгорела до её морального устаревания. Но частота влияет на тепловыделение.

Тепловыделение. При высокой температуре микросхемы устаревают быстрее. Тепло также является врагом стабильности, поэтому для того, чтобы компонент стабильно работал на максимально высокой скорости, его необходимо хорошо охлаждать.

Напряжение. Повышение напряжения даёт более высокую силу сигнала, что существенно влияет на границы, до которых можно разогнать компонент. Но повышение напряжения приводит также к более быстрому устареванию микросхемы - это самая главная причина, почему микросхема может сгореть раньше положенного срока. Повышение напряжения увеличивает и тепловыделение, накладывая более высокие требования на систему охлаждения.

Старение микросхемы является следствием феномена так называемой электромиграции. Опять же, процитируем Тома Пабста.

Электромиграция происходит непосредственно на кристалле кремния процессора, в областях, которые работают при очень высоких температурах. Она может вызвать необратимое повреждение чипа. Но не стоит паниковать. Вы должны знать несколько фактов. Процессоры разрабатываются для работы при температурах от -25 до 80 градусов Цельсия. Для наглядности приведём пример: если нагреть металл до 80 градусов Цельсия, то вы вряд ли сможете удерживать на нём палец дольше десятой доли секунды. Наши процессоры никогда не нагревались до такой температуры. Существует множество способов охлаждать корпус процессора до температур ниже 50 градусов Цельсия, повышая вероятность того, что кристалл внутри работает при температуре ниже 80 градусов. Кроме того, электромиграция - не разовый эффект, который сразу же "сломает" чип. Это медленный процесс, который продолжается на протяжении всего срока службы процессора. Он может в той или иной степени сократить срок жизни процессора, работающего на очень высоких температурах. Обычный процессор должен проработать примерно десять лет. Но с современными темпами прогресса вряд ли кто-то будет использовать CPU десятилетней давности. Если вы хотите максимально снизить эффект электромиграции, то следует как можно сильнее охлаждать процессор. Хорошее охлаждение - это закон разгона номер один! Никогда об этом не забывайте!

3. Какие компоненты можно разогнать.

1. Процессор  
(Нужно добиться повышения номинальной тактовой частоты процессора).

• Увеличение частоты системной шины
• Изменение множителя 

2. Памяти

(Нужно добиться повышения  номинальной тактовой частоты,  уменьшить тайминги)

• Увеличение частоты шины памяти.
• "Игра" с таймингами памяти.

2. Видеокарта  
(Разгон ядра и памяти видеокарты).

• Увеличение частоты графического ядра
• Увеличение частоты памяти.

3.1. Разгон памяти и CPU на примере AMD Phenom X4 960T.

Возможность разблокировки  отключенных ядер у процессоров AMD поколения K10 известна уже на протяжении нескольких лет, и на данный момент воспользоваться ей позволяют очень  многие материнские платы. Такая  возможность есть у Phenom II X2 (Callisto), Phenom II X3 (Heka), Athlon II X3 (Rana) и Sempron 1xx (Sargas), которые, по сути, являются отбраковкой Phenom II X4 (Deneb), Athlon II X4 (Propus) и Athlon II X2 (Regor).

Кроме перечисленных выше, существуют модели Phenom II X4 на ядре Zosma, полученные путем отключения двух ядер у Phenom II X6 на ядре Thuban. Первые упоминания о них появились еще два года назад, но долгое время процессоры на ядре Zosma можно было купить либо в составе готовых систем, либо через аукционы. Летом прошлого года коробочный вариант Phenom II X4 960T BE появился в продаже в Японии, а в России они стали доступны только в начале 2012 года.

Помимо лотереи с ядрами, Phenom II X4 960T BE отличается от других четырехъядерных решений поддержкой технологии AMD Turbo Core, о чем говорит суффикс «T» в названии продукта. Стоит отметить и несколько лучший потенциал по разгону памяти у ядра Zosma (Thuban), нежели у ядра Deneb. При этом Phenom II X4 960T BE примерно на $50 дешевле, чем Phenom II X6 1090T BE. То есть в случае выигрыша в лотерею вы получите небольшую экономию, а в случае неудачи – только ядро Thuban с его разгонным потенциалом и технологию AMD Turbo Core.

Для начального тестирования, направленного на разблокировку  ядер, были взяты два экземпляра Phenom II X4 960T BE, из которых в дальнейшем был выбран лучший для проверки частотного потенциала, как на воздушном охлаждении, так и с использованием жидкого азота.

Для тестирования была использована следующая конфигурация:

• Процессор: AMD Phenom II X4 (Zosma), 4-cores, 3000 МГц;
• Материнская плата: GigaByte GA-970A-UD3 rev1.2, AMD RD970+SB950, BIOS F7;
• Оперативная память: Crucial Ballistix Tactical  DDR-III DIMM 8Gb KIT 2*4Gb < PC3-15000> CL9;
• Видеокарта:
• Sapphire Radeon HD 6930, 1024 Мбайт GDDR5, PCI-E;
• Накопители:
• SSD OCZ Vertex 4 128 Гбайт, SATA 6 Гбит/с,;
• HDD Western Digital  WD5000AAKX, 1000 Гбайт, SATA 6 Гбит/с;
• Блок питания: Блок питания Vantec iON 2 < VAN-520C> 520W ATX ;
• Охлаждение процессора:
• ZALMAN CNPS11X Extreme;
• Arctic Cooling MX-2 для воздушного охлаждения;

Попытка включения  заблокированных ядер

Для включения ядер использовалась функция Core Unlocker в BIOS материнской платы GIGABYTE

На первом этапе, сразу  после включения функции Core Unlocker, необходимо выбрать режим управления ядрами пользователем, отключить пятое и шестое ядро и перезагрузиться. Иначе материнская плата сама попытается включить оба заблокированных ядра и если хотя бы одно из них полностью мёртвое, то компьютер не запустится.

Перезагрузившись, получаем четырехъядерный процессор, но уже определяющийся программами (например, CPU-Z) как AMD Phenom II X6 1600T (AMD Processor Model Unknown). Это говорит о том, что функция Core Unlocker работает нормально.

Теперь можно попробовать  по очереди включить пятое и шестое ядра и попытаться загрузить систему.

Всего возможно четыре варианта:

• Оба ядра нерабочие;
• Пятое ядро рабочее, шестое нерабочее;
• Пятое ядро нерабочее, шестое рабочее;
• Оба ядра рабочие.

Неработоспособность ядер тоже может проявляться по-разному:

• После попытки включения ядра и перезагрузки компьютер не стартует, а после следующей попытки старта материнская плата сообщает, что данный процессор не может использовать функцию разблокировки ядер.
• Ядро включается, компьютер стартует, но работает нестабильно (не проходит тесты на стабильность или даже не способен загрузить операционную систему).
• Ядро включается, компьютер стартует, но работает стабильно только на частотах ниже номинальных (и/или с повышенным напряжением).

У первого процессора включились оба ядра, с ними даже можно было заходить в BIOS, но попытки загрузить  Windows всегда заканчивались зависанием. Не помогло даже снижение частоты ЦП до двух гигагерц. На этом его тестирование было закончено. Второй экземпляр оказался с полностью мертвым шестым ядром и полностью рабочим пятым. Он и был использован для проверки разгонного потенциала.

Разгон на воздушном охлаждении и температурный режим

Температура воздуха в  помещении во время тестирования составляла +22°C.

Температура процессора измерялась двумя способами:

• При помощи программ, показывающих температуру всех ядер процессора по отдельности (Core Temp, AIDA64 Extreme). Этот способ не работает после разблокировки ядер процессора. И даже без разблокировки процессора, показания температуры по ядрам в отдельности были слишком низкие, чтобы им можно было доверять (в покое всего на 2 градуса выше температуры воздуха в помещении и на 9 градусов выше температуры с крышки процессора).
• Цифровым термометром и термопарой с некоторым количеством термопасты, прикреплённой сбоку к крышке процессора при помощи клейкой резины.

На воздушном охлаждении стабильный разгон процессора ограничился  частотой 4161 МГц с установленным  в BIOS напряжением 1.50 В, которое под нагрузкой увеличивалось до 1.512 В.

Процессор 960Т в режиме 4-ёх ядер

Температура процессора по показаниям материнской платы составила 40°C градусов в покое и 64°C под нагрузкой, а температура крышки процессора – 33°C и 44°C соответственно.

Процессор 960Т  в режиме 6-ти ядер

После включения шестого ядра разгон процессора нисколько не изменился, поскольку потенциал включенных ядер оказался примерно на том же уровне, что и у первых четырех.

Температуры повысились, но совсем незначительно  – в пределах одного-двух градусов. Температура процессора составила 41°C градус в покое и +66°C под нагрузкой, а температура крышки – 33°C и 46°C

Многопоточные бенчмарки, например, wPrime 1024M и PCMark05, можно было пройти на частоте до 4230 МГц.

Чтобы выяснить потенциал разгона  каждого ядра по отдельности и  узнать, велика ли разница между  ними, они были разогнаны по очереди. Для этого, при помощи программы K10stat, множитель разгоняемого ядра повышался, а множители остальных ядер понижались. После нахождения максимального  рабочего множителя более точный частотный предел ядра выяснялся  путем увеличения частоты шины. Результат  фиксировался программой CPU-Z.

Напряжение на процессоре (Vcore) было повышено до 1.525 В. Его дальнейшее повышение приводило только к увеличению нагрева процессора.

Результаты получились следующие:

• 1 ядро – 4598 МГц;
• 2 ядро – 4617 МГц;
• 3 ядро – 4556 МГц;
• 4 ядро – 4598 МГц;
• 5 ядро – 4537 МГц;
• 6 ядро – 4601 МГц.

Лучшим оказалось второе ядро, а разброс по максимальной частоте между ними получился  небольшим, всего лишь 80 МГц.

Разгон встроенного контроллера  памяти (CPU_NB)

Для разгона встроенного в процессор  контроллера памяти (CPU_NB) напряжение на нём в BIOS устанавливалось 1.425 В. Мониторинг в программе AIDA64 показывал его  равным 1.43 В в покое и 1.45 В под нагрузкой.

Стабильный разгон CPU_NB составил 3078 МГц, что является довольно неплохим результатом, даже для процессора на ядре Thuban.

На частоте до 3216 МГц сохранялась  частичная стабильность, достаточная  только для того, чтобы загрузить  операционную систему и пройти некоторые  бенчмарки.

Максимальный «скриншотный» разгон CPU_NB составил 3385 МГц.

Разгон памяти

Стабильный разгон по частоте памяти в двухканальном режиме (DCT Unganged Mode) ограничился частотой 1958 МГц:

Результат далеко не рекордный, но и не самый плохой для процессора Phenom II.

Бенчмарки можно было пройти вплоть до частоты памяти 1982 МГц, а максимальная частота памяти 2047 МГц:

Дальнейшее увеличение её частоты приводило к тому, что  материнская плата при старте теряла один из каналов памяти.

На возможность использования  тех или иных таймингов памяти удачность КП в процессоре не влияет. Потенциал используемого для тестирования комплекта памяти был неоднократно проверен на множестве других материнских плат и ЦП. С таймингами 6-7-6-18 1T и напряжением 1.95 В данная память способна работать до частоты 2050 МГц.

Разгон по частоте шины (HTT)

Процессор AMD Phenom II X4 960T BE относится к серии Black Edition, то есть обладает разблокированным на повышение множителем, поэтому для него такой параметр, как разгон по частоте шины, не столь важен. Но и в данном случае от наличия запаса по частоте шины может быть небольшая польза, поскольку это дает несколько большую свободу в выборе множителей для установки всех частот процессора (основной, CPU_NB, память) как можно ближе к своему пределу.

Перед началом проверки на разгон по шине процессора AMD Phenom II X4 960T BE был установлен минимальный множитель для частоты шины Hyper Transport (x4) и минимальный делитель для частоты памяти (1:2). Материнская плата смогла стартовать с двухканальным режимом работы памяти до частоты шины 334-335 МГц, далее до частоты 348-350 работал только одноканальный режим, один из модулей памяти не определялся. На частотах шины выше 350 МГц старт был невозможен даже в одноканальном режиме.

Дальнейший разгон, примерно еще на 50 МГц выше частоты старта, возможен при использовании средств  динамического разгона GIGABYTE Cloud OC. Таким способом был получен стабильный разгон по частоте шине 377 МГц с использованием двухканального режима работы памяти.

После старта компьютера в  одноканальном режиме работы памяти на частоте шины 350 МГц её удалось  повысить до 403 МГц при помощи GIGABYTE Cloud OC:

Данный результат стал лучшим разгоном по шине.

3. Разгон видеокарты на примере  AMD/ATI  Radeon HD 6930

Частоты видеокарты не зависят  от частот памяти, поскольку там  используется собственный тактовый генератор. Обычно частоты хранятся в прошивке видеокарты. Разогнать  видеокарту можно как с помощью  специальных программ и утилит, так  и из панели драйвера после нехитрых операций. Можно регулировать отдельно частоты памяти и графического процессора.

Для видеокарты характерна та же опасность сгорания из-за разгона, но нестабильность работы обычно приводит к краху программы или появлению  графических артефактов. Следует  помнить, что многие видеокарты уже  работают практически на пределе  возможных скоростей. А кулеры в комплекте поставки часто справляются со своей работой только на штатных скоростях. Так что разгон видеокарты бывает не так прост. Можно установить на однослотовую видеокарту мощную систему охлаждения, но тогда придётся пожертвовать одним или даже двумя слотами расширения.

Но разгон видеокарт продолжает оставаться очень популярным, несмотря на все риски, поскольку его эффект на игровую производительность заметен  сразу же.

Почти в самом конце 2011 года компания AMD схитрила, выпустив видеокарту Radeon HD 6930. Почему схитрила? Да потому, что 6930 основана на графическом процессоре Cayman, который является основой Radeon HD 6950.

AMD решили избавиться от отбракованных процессоров и при этом ещё и заработать. У них это удачно получилось, ведь Radeon HD 6930 по цене схожа с Radeon HD 6870.

Графическое ядро: Cayman CE 
• Интерфейс: PCI Express x16 
• Техпроцесс: 40nm 
• Частота работы GPU: 750MHz 
• Частота работы памяти (физическая(эффективная)): (1200(4800))MHz 
• Разрядность шины видеопамяти: 256bit 
• Количество видеопамяти: 1024MB 
• Тип видеопамяти: GDDR5 
• Число универсальных процессоров: 1280 
• Число текстурных блоков: 80 
• Число блоков растеризации: 32 
• Необходимость дополнительного питания: 6-pin x2 
• Длина видеокарты: 250mm 
• Интерфейсы: DVI , HDMI, mini Display Port 

Как мы видим, данный видеоадаптер имеет меньше на 128 универсальных  процессоров, 8 текстурных блоков, чем  его собрат Radeon HD 6950. Также они отличаются и частотой на 50 МГц. AMD выпустила видеокарту только на два рынка – российский и китайский, а также выпускать её только трем компаниям: PowerColor, Sapphire и HIS

Разгон

В данный момент видеокарта снята с производства и найти её на прилавках магазина не возможно

Для разгона  AMD Radeon HD 6930 использовалась утилита MSI Afterburner, не имела исправленный код и не позволила осуществить серьезный ручной разгон видеокарты Radeon HD 6930 1GB GDDR5. Возможности для оверклокинга оказались сильно ограничены ползунками изменения частоты.

В результате нам удалось  разогнать графическое ядро до частоты 790 МГц (прирост 6,5%), а эффективная  частота памяти составила 5100 МГц (прирост 6,2%).Такой результат, безусловно, также  скажется на производительности видеокарты в играх и тестовых приложениях, однако после обновления популярных утилит, мы надеемся, что решения  на основе Radeon HD 6930 будут способны на большее. Впрочем, стоит учитывать, что вследствие разгона возрастает также уровень энергопотребления и тепловыделения.

Прирост производительности вследствие такого разгона вы можете оценить в таблице ниже:

Заключение

Если вы все же решили разогнать компьютер, не переусердствуйте. Но это не значит, что делать этого  не нужно, ведь плюсы разгона процессора и системы очевидны, особенно для  тех, у кого не такая мощная машина, как хотелось бы.

Список литературы

http://ru.wikipedia.org/wiki/

http://www.overclockers.ru/lab

http://www.thg.ru/cpu

http://www.ixbt.com

http://www.thg.ru/graphic

http://www.3dnews.ru/video