Overclocking — эффективное средство увеличения производительности компьютеров (Часть I)
Евгений Рудометов, Виктор Рудометов.
authors@rudometov.com
Статья основана на материалах книг
"PC: настройка, оптимизация и разгон" — 2-е изд., перераб. и доп.— СПб: BHV, 2000, 336 и
"Устройство мультимедийного компьютера". Непрерывное и сравнительно быстрое усложнение программного обеспечения и решаемых с помощью персональных компьютеров прикладных задач требует соответствующего увеличения вычислительной мощности. Это увеличение осуществляется, как правило, за счет периодической замены комплектующих на более быстродействующие модели, что сопровождается нередко значительными затратами финансовых средств. Однако повысить производительность новых компьютеров или существенно продлить срок целесообразной эксплуатации морально устаревших, но все еще работоспособных систем можно с помощью аккуратного и осторожного выполнения процедуры разгона (overclocking) компьютерных комплектующих. Возможность интенсификации их работы обусловлена высоким технологическим уровнем производства современных комплектующих, например, процессоров, а также совершенством их архитектур, закладывающими большой и нередко избыточный резерв производительности, реализовать который можно с помощью использования форсированных режимов — разгона. Одновременно с развитием электронных технологий и совершенствованием архитектуры компьютеров наблюдается постоянное усложнение прикладных задач. Среди данных задач, решаемых с помощью персональных компьютеров, все возрастающую долю составляют задачи мультимедиа, требующие все больше и больше ресурсов, и главным образом увеличения производительности компьютеров. Проблема ограниченных ресурсов, включая недостаток производительности, решается, как правило, с помощью периодически выполняемой модернизации (upgrade), что не всегда приемлемо с финансовой точки зрения. Кроме того, модернизация иногда не возможна по конструктивным особенностям используемых комплектующих, например, материнских плат. В этом случае нередко, когда уже полностью исчерпаны ресурсы настройки и оптимизации работы комплектующих, проблема недостаточной производительности может быть решена с помощью осторожного выполнения операции разгона (overclocking), осуществляемого в основном за счет увеличения тактовых частот элементов и подсистем компьютера. Следует отметить, что подобное увеличение производительности достигается ценой некоторого снижения надежности работы и сокращения ресурса безаварийной эксплуатации. Однако во многих случаях это вполне допустимо. Действительно, в условиях постоянного развития компьютерных технологий и разработки все более совершенных комплектующих срок целесообразной эксплуатации узлов и элементов вычислительной техники постоянно сокращается. Нередко с учетом появления современных, более качественных и производительных компонентов становится экономически невыгодным эксплуатировать устаревшие прототипы. Несмотря на значительный срок возможной безаварийной эксплуатации комплектующих, достигающих десятков лет, многие пользователи задолго до истечения данного срока стараются заменить эти, как правило, исправные и хорошо работающие элементы, на более производительные образцы. Так, например, процессоры целесообразно заменять уже каждые два-три года, несмотря на возможность их работы в течение десятков лет. Поэтому возможное некоторое снижение надежности и ресурса работы (например, с 10 до 5 лет) часто оправдано и вполне допустимо, так как весь ресурс все равно не будет выработан. Однако у подобной точки зрения имеются как свои сторонники, так и противники. Несмотря на неоднозначное отношение компьютерных специалистов и рядовых пользователей к разгону ряд известных и уважаемых фирм допускают в своих изделиях возможность эксплуатации комплектующих в форсированных режимах. Примером могут служить, например, современные видеоадаптеры, видеочипы и микросхемы локальной памяти которых нередко устанавливаются в режимы, характеризующиеся повышенными тактовыми частотами, значения которых превышают рекомендованные показатели, установленные разработчиками и производителями данных комплектующих. Кстати, фирмы ASUSTeK и Abit уже длительное время в целях повышения устойчивости работы систем в своих материнских платах de facto (по умолчанию) устанавливают повышенные значения для питания видеоадаптеров, памяти, чипсета и цепей ввода/вывода: с 3,3 В до 3,4-3,5 В. Более того, фирма Compaq длительное время выпускала серверы с разогнанными процессорами AMD. Необходимый температурный режим поддерживался соответствующими системами, в основу которых положены технологии и устройства фирмы KryoTech, разработанными данной фирмой совместно с AMD. Тем не менее, следует признать, что форсированные режимы, выбираемые и устанавливаемые пользователями для комплектующих своих компьютеров все-таки нецелесообразны для систем, требующих особонадежной, безаварийной работы. Необходимо подчеркнуть, что возможность использования форсированных режимов, являющихся основой разгона, обусловлена значительным технологическим запасом современных комплектующих, центральное место среди которых занимают, конечно же, процессор. При этом возможности разгона в наибольшей степени проявляются в первых моделях процессоров, имеющих новые архитектуры и выпущенных по новым технологиям. В качестве примера можно привести хорошо известные и популярные процессоры фирмы Intel, созданные на основе ядра Coppermine. Процессоры Pentium III c ядром Coppermine были разработаны с учетом ранее накопленного опыта эксплуатации процессоров Pentium II, Pentium III и Celeron (Mendocino). Первые представители этой линейки были выпущены в конце 1999 г. Процессоры Pentium III c ядром Coppermine были выполнены по полупроводниковой технологии 0,18 мкм. Как и ранее выпущенные процессоры Pentium III с ядром Katmai, новые процессоры, пришедшие им на смену, поддерживают MMX и SSE. В отличие от своих предшественников они получили встроенную в микросхему кэш-память L2, размером в 256 Кбайт и рассчитанную на работу с частотой ядра, что в какой-то степени роднит их с процессорами Celeron с ядром Mendocino. Однако больший размер кэш-памяти L2, ее расширенная с 64 бит до 256 бит внутренняя шина, улучшенный алгоритм ее работы (256-разрядный Advanced Transfer Cache), а также более совершенная архитектура ядра позволили добиться значительно более высокой производительности не только по сравнению с разогнанными процессорами Celeron (Mendocino), но и относительно процессоров Pentium III (Katmai) с кэш-памятью 512 Кбайт, эксплуатируемых при тех же частотах. Следует отметить, что в линейке процессоров Pentium III c ядром Coppermine присутствуют модели как для частоты шины FSB 100 МГц, так и ориентированные на частоту 133 МГц. Последние имеют в обозначении букву "B", когда это необходимо, чтобы отличить их от процессоров, предназначенных для частоты шины 100 МГц. Для моделей, имеющих те же внутренние частоты, что и процессоры Pentium III с ядром Katmai, в названии используется буква "E". В качестве конструктива процессоров были выбраны SECC2 (разъем Slot 1) и FC-PGA (разъем Socket 370), с последующим сокращением выпуска первых и постепенным наращиванием производства вторых. Необходимо отметить, что все процессоры Pentium III (Coppermine) имеют фиксированный множитель — коэффициент умножения частоты, связывающий внутреннюю и внешнюю частоту, поэтому разгон процессоров возможен только за счет увеличения внешней частоты — частоты шины FSB процессора. При этом многие экземпляры первых представителей линейки данных процессоров, рассчитанных на частоту 100 МГц, без каких-либо проблем допускают увеличение частоты шины FSB до 133 МГц и выше. Однако повышенные значения частоты шины FSB, устанавливаемые в процессе разгона процессоров Pentium III (Coppermine), накладывают определенные требования на комплектующие, работа которых осуществляется в форсированных режимах. Для обеспечения успешного разгона процессора и достижения устойчивой работы компьютера при частоте шины FSB 133 МГц необходимо, чтобы основные комплектующие, как минимум, удовлетворяли следующим требованиям:
Процессоры Pentium III c ядром Coppermine во многом не только повторили успех своих предшественников, но и в ряде случаев превзошли показатели роста частот и производительности, подтвердив широкими возможностями разгона существование у линейки процессоров этого типа значительного технологического запаса. Данный запас предоставляет возможность сравнительно большого увеличения внешней и внутренней частот, что сопровождается адекватным ростом производительности процессора и, соответственно, всей системы персонального компьютера.
Ниже представлены результаты выполненных исследований, связанных с анализом возможности работы в форсированном режиме высокопроизводительных процессоров Pentium III 550E (SECC2, Slot 1) и Pentium III 700E (FC-PGA, Socket 370), архитектура которых построена на основе с ядра Coppermine.
Внимание.
В процессе выполнения процедуры разгона, выполняемого при тщательном контроле за температурным режимом процессора средствами аппаратного мониторинга (hardware monitoring), возможно снижение устойчивости и даже полная потеря работоспособности компьютера. В этом случае целесообразно вернуться к предыдущим значениям параметров.
Необходимо помнить, что при нарушении температурных режимов эксплуатации комплектующих, а также при увеличении питающих напряжений возможен необратимый выход их из строя.
Перейти к разрелу Процессоры