Евгений Рудометов,
Виктор   Рудометов 
 

Оценивая перспективы увеличения производительности компьютеров за счет использования форсированных режимов, необходимо напомнить, что они не являются такой уж новой технологией. Действительно, еще в компьютерах с процессорами типа Intel 8086, 8088 (рис. 1), 286, 386 широко использовался режим TURBO. Часто этот режим запускался специальной кнопкой, по нажатию которой тактовая частота не редко увеличивалась на 50%. Этот режим, по сути, являлся режимом разгона (от англ. overclocking — оверклокинг — частотный разгон — разгон — режимы эксплуатации элементов на повышенных частотах), кстати, не требовавшего ни радиатора на процессоре, ни повышения напряжения его питания.

Рис. 1. Процессоры Intel 8086, 8088

В последние годы динамическое изменение тактовых частот стали использовать даже производители процессоров. В качестве примеров можно привести технологии Turbo Boost и Turbo Core, которые призваны увеличивать рабочие частоты активных ядер при неполной загрузке процессоров.

Не отказались от форсирования элементов и производители ряда других компьютерных комплектующих. Так, например, уже можно считать традицией выпуск видеоадаптеров, GPU и память которых работают на повышенных частотах по сравнению с эталонными (референсными) изделиями.

Аналогичным образом поступают и производители модулей памяти, чья продукция по ряду параметров часто обгоняет рекомендации стандартов, как по частотам, так и по таймингам, а рост теплообразования часто компенсируется замысловатыми радиаторами.

Что же касается конечных пользователей, то популярность разгона среди них часто объясняется естественным желанием что-нибудь усовершенствовать в компьютере. И разгон (оверклокинг) — это простой способ увеличения производительности, тем более что это обычно не сопровождается значительными расходами.

А еще, осознав, что умеренный разгон не требует фундаментальных знаний, к содружеству оверклокеров примкнуло много молодых людей, считающих разгон бесплатным билетом в элитарный клуб. Тем не менее, активно занимаясь своим компьютером, многие из них постепенно накапливают знания, что можно только приветствовать.

Оценивая возможности разгона, следует признать, что существуют и экономические причины его популярности. Действительно, при относительно низких затратах и разумном риске можно достичь сравнительно высокой производительности для компьютеров. Рост производительности для процессора может достигать 20-30%, а при более жестких и рискованных режимах — до 50% и более. А если заглянуть в прайс-листы и сравнить уровни цен младших представителей, которые, как правило, хорошо «разгоняются», с ценами средних и старших моделей, то экономия будет очевидной.

Аналогично в компьютерах можно повысить производительность и модулей памяти, и видеоадаптеров, что положительно сказывается на общей производительности всей системы. Вместе с увеличением производительности процессора все это автоматически переводит компьютер в более высокую категорию. При этом часто комплектующие начального уровня производительности успешно соперничают с более мощными и дорогими представителями, находящимися на противоположном конце продуктового ряда.

Конечно, следует отметить, что иногда все это достигается ценой некоторого снижения надежности работы и сокращения ресурса безаварийной эксплуатации. Тем не менее, во многих случаях это допустимо, т. к. период эксплуатации компьютерных систем весьма  краток и весь ресурс все равно не будет выработан.

К слову сказать, о надежности процессоров. Несколько лет назад на специальном семинаре, посвященным вопросам технологий, производства и надежности, ведущий интеловский специалист отметил, что хотя компания не одобряет разгон, она и признает его популярность у части пользователей. Он отметил, что выпускаемые процессоры всегда имеют технологический запас, допускающий некоторое повышение тактовых частот. Еще он добавил, что пока устанавливаемые электрические параметры не выходят за пределы 10% превышения относительно рекомендованных значений (с учетом точности средств энергопитания и средств мониторинга), надежность процессоров остается на высоком уровне: 1% вышедших из строя процессоров за семь лет эксплуатации. Но при этом уровни тепловыделения процессоров не должны превышать установленных для этих процессоров значений TDP (об уровнях тепловыделения и о TDP см. ниже).

Что же касается возможных сбоев и зависаний, то при корректном выполнении процедуры разгона они крайне редки. В обычных условиях они, как правило, не приводят к большим неприятностям.

Проблемы высокочастотной передачи сигналов и некоторые теоретические предпосылки повышения производительности приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Итак, компания Intel выпустила в 1971 г. первый в мире процессор – Intel 4004.

Этот процессор имел размеры 1/8 дюйма на 1/16 дюйма (3,18х1,59 мм), содержал лишь немногим больше 2000 транзисторов и выпускался по 10-микронной производственной PMOS-технологии Intel (Рис. 5).

Рис. 6. Процессор Intel 4004

Его наследниками стали хорошо известные процессоры. Вот только некоторые разработки и числа.

В 1978 г. появился 16-разрядный процессор 8088, содержавший 29000 транзисторов. Он работал с тактовыми частотами 5, 8 или 10 МГц. На основе этого процессора в 1981 г. был создан персональный компьютер IBM PC, ставший родоначальником современных настольных, мобильных и серверных моделей.

В 1982 г. создан микропроцессор 286, известный также как 80286. Данный 16-разрядный процессор Intel был способен выполнять программы, написанные для его предшественника. 286-й процессор содержал 134000 транзисторов, его тактовые частоты составляли 6, 8, 10 и 12,5 МГц.

В 1985 г. выпущен микропроцессор Intel 386, в котором содержалось 275000 транзисторов. Он представлял собой 32-разрядную микросхему и поддерживал многозадачность, т. е. был способен выполнять несколько программ одновременно. Было выпущено несколько моделей (Рис. 7).

Рис. 7. Модели Intel 386

В 1993 г. выпущен процессор Intel Pentium, насчитывавший уже 3 миллиона транзисторов и изготовленный по 0,8-микронной производственной технологии Intel.

В 1999г. Intel выпустила в продажу процессор Pentium III, содержавший более 9,5 миллионов транзисторов и изготовленный по 0,18-микронной производственной технологии Intel. Вскоре его сменил процессор Intel Pentium 4. Новый лидер отличался от своих предшественников внутренней архитектурой, предусматривающей существенно большие тактовые частоты ядра и шины, значения которых стало стремительно увеличиваться в последующих моделях.

В марте 2003 г. на свет появился бренд Intel Centrino. В состав мобильных устройств был включен новейший по тем временам процессор Intel Pentium M.

Процессор Intel Pentium M, созданный на базе новой микроархитектуры, специально оптимизированной для мобильных ПК, выпускался по 0,13-микронной производственной технологии Intel и состоял из 77 миллионов транзисторов. Этот процессор значительно отличался по своему внутреннему устройству от доминирующей в этот момент архитектуры Netburst, ставшей основой Intel Pentium 4 и его мибильного варианта. Они обладали меньшими тактовыми частотами и меньшим энергопотреблением, но при демонстрировали большую производительностью. Последующие модификации процессора Intel Pentium M и его упрощенного варианта Intel Celeron M выпускались по улучшенным архитектурам и полупроводниковым технологиям. 

Здесь следует прерваться и сделать ряд замечаний.

В следующей части рассмотрены некоторые проблемы эволюции процессоров и пути дальнейшего развития.
    

>>    Часть 5