Разгон компьютеров

Разгон, оверклокинг (от англ. overclocking) — повышение быстродействия компонентов компьютера за счёт эксплуатации их в форсированных (нештатных) режимах работы.

Критерии штатного режима работы компьютера

Частота процессора, модулей системной памяти, системной шины, графического процессора и видеопамяти, а также «тайминги» (от анг. timings — задержки по времени) оперативной и видеопамяти соответствуют номинальным. Частоты должны соответствовать таблицам данных (datasheets) производителя для конкретной модели. В случае если используются видеокарты, модули памяти или материнские платы с измененными относительно референсных частотами или таймингами, за штатный принимается такой режим их работы, при котором частоты и тайминги соответствуют спецификациям производителей.

Способы повышения быстродействия

Для повышения быстродействия процессоров, как центрального, так и графического, разгон сводится к повышению тактовой частоты. Для повышения быстродействия памяти (в том числе видеопамяти) — к повышению тактовой частоты и понижению таймингов. Для повышения частоты работы процессоров и памяти используются как встроенные функции BIOS (в том числе BIOS видеоадаптера), так и программные средства. В большинстве случаев рост тактовой частоты центрального и графического процессоров, а также модулей памяти сопровождается увеличением рассеиваемой мощности, что приводит к росту температуры разогнанных компонентов. Этому явлению способствует также часто применяемое для повышения стабильности разогнанных компонентов увеличение питающего напряжения. Для снижения негативных эффектов разгона применяют улучшенные системы охлаждения компьютерных компонентов.

Разгон ЦП и памяти при помощи BIOS компьютера

BIOS многих материнских плат позволяет эксплуатировать центральный процессор и память в форсированных режимах. Некоторые производители даже выпускают материнские платы, имеющие много приспособлений, облегчающих разгон, таких, как улучшенное охлаждение чипсета, компоновка элементов, упрощающая организацию эффективного охлаждения, радиаторы на импульсных MOSFET-транзисторах преобразователей питания процессора, а также расширенные настройки BIOS с увеличенными диапазонами регулировки напряжений. Популярные у оверклокеров серии материнских плат:

• DFI серии LanParty
• ASUS
• GIGABYTE
• MSI
• EVGA

Для разгона процессора применяется изменение множителя (параметры Multiplier, CPU Ratio), изменение частоты системной шины (параметры FSB Frequency, Host Frequency, Host Speed и т. д.) или обе процедуры. Разгон памяти осуществляется увеличением частоты, которое, в свою очередь, достигается подбором делителя частоты системной шины (параметры Memory Mode, Memory Speed и т. д.). Разгон памяти также осуществляется модификацией задержек (таймингов) (параметры TRas, TCas, Precharge Delay и т. д., их число может доходить, в зависимости от модели материнской платы, до 50).

Разгон видеокарт при помощи BIOS видеоадаптера

Скриншот из программы RivaTuner, демонстрирующий разгон видеокарты

Большинство современных видеоадаптеров обладают возможностью модификации собственной BIOS. Модифицированный BIOS видеоадаптера может содержать повышенные частоты видеопроцессора и -памяти, а также изменённые тайминги.

Программы, используемые для модификации BIOS видеоадаптеров:

• NiBiTor — модификация BIOS видеокарт NVIDIA
• RaBiT — модификация BIOS видеокарт ATI
• MDCyber — модификация BIOS видеокарт ATI+NVIDIA+ALL

Программы, используемые для обновления BIOS видеоадаптеров:

• NVFlash — обновление BIOS видеокарт NVIDIA
• ATI FlashROM — обновление BIOS видеокарт ATI
• RAMBios — тестирование совместимости BIOS с видеоадаптером

Разгон CPU (ЦП) через разблокировку ядра

В промышленном производстве себестоимость производимого товара обратно пропорциональна объему производства товара. Это также касается производства процессоров. Гораздо дешевле оказалось делать процессоры с аппаратным наличием, например, четырех ядер, но у части процессоров отключать одно ядро и продавать как более дешевые модели. Когда информация об этом дошла до производителей материнских плат, они разработали технологию "разблокировки ядра", которая позволяет это самое заблокированное ядро задействовать. В некоторых случаях разблокированное ядро может работать нестабильно. Эта функция есть на многих современных материнских платах.

Разгон ЦП и видеокарт из ОС

Существует множество программ, осуществляющих разгон процессора, видеокарты и оперативной памяти из-под операционной системы. Такую возможность поддерживают не все материнские платы. Для разгона процессора и оперативной памяти из-под ОС Windows применяются следующие утилиты:

• SetFSB
• ClockGen (Временно недоступна)

Для мониторинга разогнанной системы чаще всего используют:

• CPU-Z [1] — базовые сведения о компонентах компьютера
• Native Specialist — полная информация о процессорах AMD64
• NextSensor — мониторинг температур и напряжений

Большинство современных видеоадаптеров поддерживают изменение тактовых частот графического процессора (видеопроцессора) из операционной системы. В последних версиях драйверов видеоадаптеров компаний ATI и NVIDIA имеется возможность разгонять видеокарты, не прибегая к помощи сторонних утилит. Для разгона популярных моделей видеоадаптеров из под ОС Windows используются утилиты:

• RivaTuner [2] — разгон и тестирование стабильности видеокарт NVIDIA
• ATI Tool — разгон и тестирование стабильности видеокарт ATI, протестировать стабильность можно и видеокарты NVIDIA
• ATI Tray Tools [3] — разгон и тестирование стабильности видеокарт ATI
• Furmark — он же «бублик» [4] — тестирование стабильности. Загружает систему по максимуму, не рекомендуется использовать даже в штатных режимах со слабыми блоками питания.

Из сторонних утилит для разгона и настройки видеоподсистемы можно выделить популярную программу Powerstrip [5], поддерживающую множество видеокарт различных производителей.

Разгон ОЗУ (оперативного запоминающего устройства)

Непосредственный разгон ОЗУ сводится либо к повышению номинальной тактовой частоты оперирования микросхем модулей памяти (MEMCLK), либо к изменению задержек основных управляющих сигналов — синхроимпульсов, иначе — таймингов, таких как tCAS#, tRAS#, tRCD# и других. Для достижения более высоких частот оперирования памяти с учетом стабильной работы, как правило, повышают номинальное рабочее напряжение на модулях памяти (VDDIO). Изменение значений частоты MEMCLK и синхроимпульсов возможно в BIOS Setup материнской платы либо из-под ОС Windows с использованием соответствующих программ, например, Native Specialist, AMD OverDrive (для процессоров архитектуры AMD64) MemSet (Intel). Для изменения таймингов и тактовой частоты оперирования двух контроллеров ОЗУ независимо от режима их функционирования (Ganged или Unganged) современных процессоров AMD Family 10h, AMD Family 11h, AMD Ontario и AMD Llano можно воспользоваться оснасткой DCT Tuner утилиты Thaiphoon Burner.

Для постоянной фиксации измененных значений частотно-временных параметров модулей ОЗУ необходимо прибегнуть перепрограммированию содержимого их микросхемы SPD (Serial Presence Detect) ППЗУ. Для этих целей используется либо аппаратный, либо программный способ. Последний наиболее прост и не требует каких-либо дополнительных приспособлений и устройств программирования. Перезапись и редактирование данных SPD микросхемы ППЗУ, а также интеграция профилей автонастройки NVIDIA EPP 1.0, NVIDIA EPP 2.0 и Intel XMP 1.3 в SPD модулей памяти архитектуры SDRAM, DDR SDRAM, DDR2 SDRAM, DDR2 FBDIMM и DDR3 SDRAM осуществляется при помощи утилиты Thaiphoon Burner.

Критерий стабильности разогнанных компонентов

Основным критерием стабильности разогнанных компонентов компьютера является их способность выдерживать любую вычислительную нагрузку со статистической вероятностью выдать ошибку в вычислениях, не превышающей таковую для компонентов, эксплуатируемых в штатном режиме. Поскольку в большинстве случаев вычислительная нагрузка на компоненты компьютера намного меньше, чем потенциальная вычислительная мощность, для выявления ошибок в работе разогнанных компонент (нестабильности) применяют специальные тесты.

Повышение стабильности разогнанной системы

Для повышения стабильности разогнанных систем применяют охлаждение и улучшение отвода тепла, повышение питающих напряжений (и, как следствие, увеличение подаваемой и рассеиваемой мощностей), а также улучшение качества этих самых напряжений. Например, установка более качественных конденсаторов с Low-ESR.

Повышение питающих напряжений из BIOS

BIOS большинства современных материнских плат позволяет изменять питающие напряжения процессора (параметры VCore, VCPU), северного моста из набора микросхем материнской платы (параметр Vdd), а также модулей памяти (параметры Vdimm, Vmem). Следует помнить, что поднятие напряжения, особенно при недостаточном охлаждении, может послужить причиной выхода компонента компьютера из строя.

Повышение питающих напряжений путём вольтмода

Иногда диапазона регулировок напряжений, предусмотренных материнской платой, оказывается недостаточно. В этом случае, а также для управления питающими напряжениями графического процессора и памяти видеоадаптеров прибегают к модификации питающих схем (вольт-модификация, вольт-мод от англ. voltage modification — изменение напряжения). Для этого в схему питания вносят такие конструктивные изменения, которые приводят к повышению напряжений на выходах этих схем. Зачастую для вольт-модификации достаточно изменить номинал резистора в схеме питания.

Существуют также промышленно выпускаемые устройства для модификации питающих напряжений компонент компьютера.

Используемые оверклокерами системы охлаждения

Воздушные системы охлаждения

Воздушное охлаждение в разогнанной системе

Абсолютное большинство оверклокеров пользуются наиболее доступными, воздушными системами охлаждения. В основе их лежит классический радиатор или кулер.

Радиаторы обычно применяются для охлаждения чипов памяти и чипсетов материнских плат, поскольку обладают достаточно скромными возможностями теплоотвода. Существуют и исключения (например, радиатор Ninja производства фирмы Scythe), когда радиатор с развитой поверхностью теплообмена может применяться для охлаждения разогнанного центрального процессора.

Кулеры, используемые оверклокерами, чаще всего обладают развитой поверхностью теплообмена (превышающей 3000 см²), а также могут оснащаться крупными (более 80 мм) вентиляторами, тепловыми трубками, термоэлектрическими элементами (элемент Пельтье) или другими приспособлениями, увеличивающими мощность, которую кулер способен рассеять.

Самодельная СВО

Известные торговые марки кулеров, используемых оверклокерами:

• Thermalright
• Noctua
• Scythe
• Zalman [6]
• GlacialTech
• ThermalTake
• Titan
• Ice Hammer

Жидкостные системы охлаждения

Второе место по популярности занимают жидкостные системы охлаждения, основным теплоносителем в которых является жидкость. Наиболее часто используются системы водяного охлаждения (СВО), в которых рабочим телом является вода (дистиллированная, часто с различными добавками антикоррозийного характера).

Типичная СВО состоит из:

• водоблока (ватерблока, от англ. waterblock), в котором происходит передача тепла от процессора теплоносителю
• помпы, прокачивающей воду по замкнутому контуру системы
• радиатора, где происходит отдача тепла от теплоносителя воздуху
• резервуара, который служит для заполнения СВО водой, предотвращения эффектов от перепада давления из-за нагрева охлаждающей жидкости и для прочих сервисных нужд
• соединительных шлангов

Одним из вариантов жидкостного охлаждения компьютеров является погружение компьютера целиком или его компонентов в масло (предложено Tom’s Hardware Guide).

Прочие (экстремальные) системы охлаждения

Для охлаждения компьютерных компонентов, разогнанных до частот, близких к технологическому пределу, могут применяться экстремальные системы охлаждения. К ним относятся системы, использующие жидкий азот, жидкий гелий, сухой лёд, различные хладагенты (например, фреон), а также каскадные системы охлаждения. В большинстве случаев обеспечить продолжительное функционирование экстремальных систем охлаждения их создатели не в состоянии, поэтому обычное их применение — получение максимальных результатов в бенчмарках и участие в различных оверклокерских соревнованиях.

Проверка стабильности разогнанных компонентов

Для проверки стабильности разогнанных компонентов компьютера используют ряд программных тестов. Ни один из них сам по себе не гарантирует 100 % стабильности системы, однако, если тест выявил сбой в системе или не может пройти до конца, разгон следует считать неудачным. Большинство тестов создают интенсивную вычислительную нагрузку на различные блоки центрального процессора, системной памяти, графического процессора и набора системной логики. Только комбинация из нескольких тестов может служить основой для уверенности в стабильной работе компьютера. Вот некоторые из наиболее популярных тестов стабильности:

• CPU-Z Одна из самых популярных программ, которая динамически отслеживает и показывает информацию о процессоре, чипсете материнской платы, памяти. Поддерживает функцию регистрации информации через Интернет, для подтверждения подлинности информации.
• Prime95 — Клиент сети распределённых вычислений (проект GIMPS), обладающий мощным встроенным модулем проверки стабильности системы. Зачастую программа выявляет нестабильность там, где другие тесты проходят без проблем.
• S&M — Программа тестирует стабильность процессора и системной памяти, при недостаточном качестве охлаждения процессора или проблемами с памятью возможно зависание компьютера.
• SuperPI — Популярный у оверклокеров бенчмарк и тест стабильности, вычисляющий число Пи до заданного количества знаков после запятой.
• ATI Tool — Программа содержит тестовый модуль, выявляющий артефакты нестабильности видеоадаптера.
• ATI Tray Tools — Программа содержит тестовый модуль, выявляющий артефакты нестабильности видеоадаптера.
• FutureMark 3DMark2006 — Синтетический тест производительности, интенсивно нагружающий графический и центральный процессоры, используется наряду с другими тестовыми пакетами FutureMark для определения производительности компьютера в игровой трёхмерной графике.
• Aquamark Комплексный тест c использованием графических технологий, таких как PixelShader 2.0 и т.д
• cpu burn-in Утилита для проверки стабильности работы процессора, позволяющая задать любое время теста, тем самым позволяя испытать систему охлаждения.
• LinX Мощнейшая программа для разогрева и проверки стабильности процессоров.

В режимах экстремального разгона во время бенчмаркинга стабильность разогнанных компонентов не так важна. Главное задача пройти определённый тест на максимальных частотах. В большинстве случаев для каждых тестов уровень максимального разгона разный.

Опасности разгона

Разгон является одной из причин преждевременного выхода компьютерного оборудования из строя, поэтому пользователь эксплуатирует аппаратное обеспечение компьютера в форсированном режиме на свой страх и риск (за исключением тех случаев, когда разгон предусмотрен производителем, например, в некоторых модулях памяти Corsair). Опасности разгона в большинстве случаев можно преодолеть, используя качественные системы охлаждения, наращивая частоту медленно и с постоянным контролем стабильности.

Оверклокерские соревнования

В последнее время во всём мире всё чаще и чаще проводятся соревнования оверклокеров, перед участниками которых ставится цель — добиться максимальной производительности от компьютера, эксплуатируемого в форсированном режиме. Инициаторами и спонсорами подобных конкурсов чаще всего выступают компании-производители систем охлаждения, а также материнских плат, процессоров и графических чипов.

Мировой рейтинг оверклокинга, где проявить себя может каждый — http://hwbot.org/.

См. также

• Система охлаждения компьютера
• Бенчмарк (компьютер)

Ссылки

По этим адресам можно найти много полезной и конкретной информации о разгоне, научиться азам этой своеобразной науки и пообщаться с единомышленниками. Список ссылок также можно рассматривать в качестве списка источников, использованных при написании статьи.

• «Всемирная лига оверклокеров» — Большая база результатов разгона ЦП, видеокарт и памяти. Имеется русский интерфейс и русскоязычный раздел новостей.  (рус.)
• «Сообщество российских оверклокеров»  (рус.)
• Разгон: теория и практика (разгон процессора, разгон видеокарты, разгон памяти) (рус.)
• Modlabs.net - Экстремальный разгон, обзоры железа, новости, софт для разгона, охлаждение жидким азотом  (рус.)
• Украинский портал оверклокеров  (рус.)
• Xtreme Systems Forums  (англ.)
• «Казахстанское сообщество оверклокеров»  (рус.)
• Разгон CPU-это просто! Sempron 2600+ с 1,6 Ghz до 2,4 Ghz на EP-8KDA7I  (рус.)
• OCClub - Новости и обзоры компьютерного железа, экстремальный разгон, программы для разгона  (рус.)
• «Экстремальные Лаборатории XtremeLabs.org» — Экстремальный разгон, вольтмоддинг, аппаратные модификации комплектующих, новости, обзоры, моддинг ПК, конкурсы и соревнования  (рус.)

Литература

• Скотт Мюллер Модернизация и ремонт ПК = Upgrading and Repairing PCs. — 17 изд. — М.: «Вильямс», 2007. — С. 1299-1328. — ISBN 0-7897-3404-4