Библиотека Интернет Индустрии I2R.ru

Как известно, любое устройство проектируется с запасом, отчего его предельные возможности превышают номинальные, и порой — весьма значительно. Работа на пределе обычно связана с риском: минимум — неправильной работы устройства, а максимум — относительно быстрого выхода его из строя. Поэтому рекомендуемые нормальные условия работы устройства наиболее часто определяются таким образом, чтобы оно работало в щадящем режиме, что весьма далеко от его предельных возможностей.

Однако если грамотно сдвинуть режимы работы устройства в сторону предельных, учтя при этом его особенности и степень риска, — можно заметно поднять его производительность, а риск свести к минимуму. Например, скорость естественного технического старения многих устройств и агрегатов гораздо меньше скорости старения морального, и спустя непродолжительное время оказывается, что вполне еще годное к работе устройство уже давно потеряло свою ценность и годится разве что для музея. Так, большинство компьютеров типа AT 486, 386 и даже 286 и 86 (XT) в настоящее время вполне работоспособны, однако их реальная стоимость практически равна нулю, так что запас срока службы здесь оказывается совершенно излишним. (То же самое мы наблюдаем и в отношении автомобилей, мебели, одежды и т.п.) Типовой технический срок службы современного центрального процессора PC составляет минимум 15-20 лет.

Параметры, влияющие на производительность

Прежде всего необходимо определить, мощности какого рода не хватает компьютеру. Современные операционные системы, особенно новые, и большинство приложений практически не оптимизируют работу с памятью, поэтому сейчас для домашнего/офисного компьютера нормой является 64-128 Мбайт оперативной памяти и 10-20 Гбайт жесткого диска. Если на вашем компьютере постоянно ощущается дефицит той или иной памяти — лучше начните с ее увеличения, ибо простое ускорение системы вряд ли обеспечит ощутимый эффект.

Оцените занятый объем памяти с помощью встроенных средств Windows (индикатор системных ресурсов) или специальных тестовых программ. Если физическая память почти постоянно полностью занята — ее объем нужно увеличить, иначе никакая другая оптимизация вас не удовлетворит.

Измерьте скорость работы винчестера с помощью теста или посредством копирования больших (несколько десятков или сотен мегабайт) файлов на устройство NUL в FAR или окне DOS. Если полученная скорость чтения не превышает 10-15 Мбит/с — стоит задуматься о замене винчестера на более скоростной. При этом не обязательно сразу же гнаться за скоростью 7200 об./мин — многие новые модели со скоростью 5400 об./мин дают скорость 20-30 Мбит/с и более.

Если же объема памяти и скорости винчестера у вас хватает, имеет смысл попробовать прямой способ увеличения производительности — ускорение процессора и системной платы. Главным критерием их производительности является тактовая частота — центрального процессора, системной платы, памяти, кэша, видеокарты и т.п. Производительность таких устройств повышают путем увеличения тактовой частоты (overclocking), что и называется в обиходе разгоном.

Если несколько устройств работают с общей тактовой частотой — возрастает производительность каждого из них и всей системы в целом, однако любое из этих устройств также способно стать узким местом, отказавшись работать при очередном повышении частоты, когда остальные устройства чувствуют себя вполне хорошо.

Теория разгона

При работе электронных устройств происходит перемещение электрических зарядов. Для переключения каждого электронного компонента (транзистора, ячейки памяти, ключа) необходимо определенное минимальное количество заряда, иначе компонент останется в прежнем состоянии и не сможет переключиться. Чем больше элементарных компонентов содержит микросхема и чем больше зарядов перемещается в единицу времени, тем большую работу совершают эти заряды и тем больше тепла выделяется на кристалле микросхемы.

При переходе на новую технологию выпуска в течение какого-то периода идет ее отработка, подбор оптимальных параметров серийного выпуска, калибровка оборудования и т.п. В этот период параметры сходящих с конвейера микросхем колеблются в широких пределах (так называемый разброс параметров) — от негодных до отличных, причем «центр тяжести» смещен ближе к первым. Проверка всех параметров каждой микросхемы достаточно дорогостоящая вещь, поэтому для каждой микросхемы проверяется лишь ее работоспособность, а полная проверка производится для отдельных, случайно выбранных микросхем из большой партии (сотни/тысячи штук).

Каждая технология предусматривает собственное предельное значение тактовой частоты, на которой может работать микросхема. Однако на такой частоте способны работать лишь идеальные экземпляры, не имеющие никаких внутренних дефектов; остальные же представители этой партии могут работать только на более низких частотах (если, конечно, они вообще получились работоспособными).

Такой способ выпуска и контроля вынуждает производителя присваивать всей партии микросхем некоторые общие параметры, выявленные в результате тщательной проверки нескольких случайных экземпляров. Поскольку остальные экземпляры могут быть как лучше, так и хуже по качеству (на всю партию наносится маркировка «с запасом»), то указываемая тактовая частота будет несколько ниже (как правило — на одну-две стандартные ступени).

После выхода конвейера на проектную мощность разброс параметров снижается, и производитель может маркировать партии микросхем более точно, оставляя минимум запаса на разброс. Поэтому первые партии микросхем новой технологии практически всегда имеют большую возможность для разгона, нежели последующие, выпускаемые по уже отработанной технологии. После завершения отработки технологии производители обычно начинают фиксировать коэффициенты умножения и рабочие напряжения кристаллов путем жесткой прошивки соответствующих кодов в их ПЗУ, в результате чего способность процессора к разгону существенно снижается.

А если купленная микросхема оказалась из числа тех, что практически не имеют запаса? В этом случае тоже есть небольшое пространство для маневра: номинальная частота указывается для определенной температуры внешней среды и определенного же способа теплоотвода (никакого, радиатор, радиатор с вентилятором, холодильник Пельтье и т.п.). Например, если микросхема работает при комнатной температуре без радиатора на частоте не выше 50 МГц, то установка на нее радиатора с принудительным обдувом часто позволяет поднять рабочую частоту до 60-66 МГц без ущерба для стабильности.

В среднем, путем грамотного подбора параметров и режимов, удается поднять тактовую частоту на 30-50% без особого вреда для компонентов системы.

Предупреждение: хотя общая практика разгона и оптимизации скорости систем компьютера и дает хорошие результаты, никогда нельзя гарантировать успех. В случае некорректного подхода к разгону, чрезмерного увеличения частоты, недостаточного охлаждения и т.п. возможно нарушение синхронизации работы процессора, чипсета, памяти, дисковых подсистем, что чревато зависанием программ и ОС, разрушением данных на дисках, файловой системы, а в особо неудачных случаях — перегревом микросхем и выходом их из строя. Автор статьи и редакция журнала не несут ответственности за возможные последствия; занимаясь разгоном, вы берете весь риск на себя.

Два способа разгона процессора

Тактовая частота в современных системах создается специальными генераторами частоты на основе кварцевых резонаторов. В простых устройствах (звуковые и сетевые карты, накопители) используется простой генератор, выдающий основную частоту резонатора. В более сложных устройствах (системные платы, процессоры, современные видеокарты) применяются синтезаторы и умножители частоты, способные из достаточно невысокой (десятки МГц) частоты резонатора сделать практически любую частоту в десятки-сотни МГц.

Большинство системных плат сейчас имеют широкий выбор рабочих частот из подмножества типовой шкалы: 66, 75, 83, 95, 100, 105, 112, 117, 124, 133, 140, 150, 160, 166 МГц. При этом платы, рассчитанные на какую-либо стандартную частоту (66, 100, 133 МГц), редко позволяют увеличивать ее более чем на 20-30%. Если в руководстве платы указаны возможные частоты, значит сама плата гарантированно работает на этих частотах; на экспериментально полученных частотах, не упомянутых в руководстве, плата может не работать.

Установка тактовой частоты платы обычно производится программно, в BIOS Setup, а на платах более ранних выпусков и на некоторых современных — группой перемычек, расположенной возле синтезатора частоты. Программная установка более удобна, однако не позволяет реализовать частоты, поддерживаемые синтезатором, но не внесенные в меню BIOS Setup. Впрочем, некоторые новые платы имеют синтезаторы частоты с многоразрядными делителями и позволяют менять частоту с шагом в 1-5 МГц вплоть до 200 МГц.

Установка перемычками требует выключения и открывания компьютера, зато позволяет реализовать все поддерживаемые синтезатором частоты путем перебора положений перемычек.

Центральные процессоры Intel 486/Pentium-xxx и совместимые с ними работают на собственных частотах, полученных умножением внешней, или системной, частоты FSB (front side bus). Коэффициенты умножения выбираются с шагом 0,5 — от 1,5 до 12,5; с выпуском новых моделей процессоров коэффициенты непрерывно растут. При этом различные блоки процессора (вычислительный, логический, адресный, кэш и т.п.) могут тактироваться разными частотами, полученными умножением системной частоты на разные коэффициенты либо делением внутренней частоты на дополнительный коэффициент, что обеспечивает максимально сбалансированную по скорости работу процессора в целом. Наибольшее значение имеет кэш второго уровня (L2), расположенный в процессорах Pentium II и совместимых с ним в самом процессоре и работающий в различных моделях на внутренней частоте процессора либо на вдвое или втрое меньшей частоте.

Таким образом, если системную плату можно разогнать лишь одним способом — повышением ее системной тактовой частоты, то для разгона процессора можно повысить как системную частоту, так и его внутренний коэффициент умножения. В первом случае повышается производительность всей системы в целом, во втором — только центрального процессора и его встроенного кэша. Однако разгон через внешнюю частоту затрагивает работу практически всех устройств, подключенных к системной плате, и ограничивается их запасом по частоте, в то время как при разгоне коэффициентом удача зависит только от самой микросхемы процессора.

Поскольку интерфейсная часть процессора всегда тактируется системной частотой, два описанных способа разгона процессора не являются эквивалентными. Например, один и тот же процессор может отлично работать на частоте 300 МГц, полученной из системной частоты в 100 МГц умножением на 3, и совершенно не работать на той же частоте, полученной из системной частоты 150 МГц умножением на 2, поскольку его интерфейсная часть, а также другие блоки, тактируемые напрямую от системной частоты, на 150 МГц работать уже не в состоянии. Но ускорение подъемом системной частоты предпочтительнее, так как ускоряет и работу памяти, которая при разгоне только повышением коэффициента может стать узким местом, сдерживая рост общей производительности системы.

Наличие коэффициента умножения дает производителям дополнительный способ выбора маркировки по тактовой частоте. Например, процессоры Pentium III 500E и Celeron 566 имеют одинаковое ядро — Coppermine, и все их различия заключаются в том, что первый предназначен для работы на внешней частоте 100 МГц с коэффициентом 5, а второй — на частоте 66 МГц с коэффициентом 8,5 и на нем оставлено 128 Кбайт кэша L2. Понятно, что при столь низкой внешней частоте, даже несмотря на более высокую внутреннюю частоту, Celeron сильно отстает по скорости от Pentium III.

Перемаркировка процессоров

После того как разгон стал массовым явлением, этим воспользовались подпольные цеха, которые стали перемаркировывать процессоры. Для этого из партии микросхем отбираются те, что могут работать на более высоких частотах, и с их корпусов сошлифовывается верхний слой, содержащий заводскую маркировку (из-за этого процедура в народе называется перепиливанием). Затем на микросхему наносится новая маркировка, на одну-две ступени тактовой частоты выше. Полученные процессоры продаются, конечно же, по цене, соответствующей «новой» частоте. Понятно, что такие процессоры являются уже как бы разогнанными и дальше практически не разгоняются.

Отличить перемаркированные процессоры можно по толщине корпуса, глубине маркировки, если она выполнена гравированием, качеству шрифта, а главное — по способности работать на повышенных частотах. «Честные» процессоры должны выдерживать подъем частоты минимум на 20%, а нередко — на 30-50%. Перемаркированные, как правило, отказываются работать уже на следующей ступени тактовой частоты.

Факторы, определяющие стабильность работы

В отношении процессоров можно выделить два основных фактора стабильности — температуру кристалла и напряжение питания.

Температура кристалла

Полупроводниковый кристалл может устойчиво работать только в заданном диапазоне температур. При чрезмерно низкой температуре замедляется перемещение зарядов в полупроводнике, а при чрезмерно высокой — возрастает миграция материалов полупроводника и проводников в соседние зоны, что в конце концов приводит к изменениям динамики полупроводниковых структур, к нарушению контакта, замыканиям и выходу кристалла из строя.

Нормальная рабочая температура современных процессоров составляет около 50 °С, максимальная — 70-80 °С. По оценкам экспертов, каждое увеличение рабочей температуры сверх нормы на 10 °С сокращает ресурс микросхемы примерно вдвое. Таким образом, длительная работа процессора на температурах, близких к предельной, может свести на нет эффект разгона, если новый дорогой процессор выйдет из строя через год-полгода работы, не успев еще морально состариться.

Современные процессоры рассеивают при нормальной работе десятки ватт тепловой энергии. Например, процессоры AMD Athlon/Duron на частоте 500 МГц выделяют около 20 Вт, а на 1000 МГц — уже около 60.

При увеличении тактовой частоты пропорционально возрастает сила токов в кристалле, что ведет к квадратичному росту рассеиваемой мощности. Поэтому при разгоне чрезвычайно важно обеспечить надежный отвод тепла от кристалла при помощи радиатора с большой площадью поверхности, мощных вентиляторов, продуманной компоновки внутри корпуса, приточной вентиляции и т.п.

Даже при хорошем теплоотводе следует учитывать конечную скорость распространения тепла по кристаллу. При работе в предельных режимах локальный разогрев быстро переключающихся зон кристалла может быть гораздо выше, чем остальных, и тепло оттуда не будет успевать перетекать на корпус и радиатор. Тепловая картина в целом будет в пределах допустимого, однако перегревающиеся зоны кристалла могут быстро выйти из строя.

Напряжение питания процессора

Напряжение для питания выбирается производителем на основании многих факторов — диапазона тактовых частот, надежности переключения, совместимости с внешним интерфейсом, рассеиваемой мощности и т.п. Для подъема тактовой частоты приходится повышать напряжение, чтобы носители зарядов успевали за требуемое время концентрироваться до нужных величин, что приводит к квадратичному росту выделяемой мощности, либо уменьшать размеры транзисторов посредством перехода к более «мелкой» технологии. Поэтому выбор напряжения питания часто представляет собой не что иное, как компромисс.

Современные процессоры имеют два напряжения питания: для ядра (Vcore) и для интерфейса (Vio). Тепловыделение определяется главным образом напряжением питания ядра, а напряжение интерфейса подбирается из соображений совместимости с обвязкой на системной плате.

При разгоне процессоров для сохранения стабильности чаще всего приходится увеличивать напряжение питания ядра на 10-20%. Дальнейшее увеличение уже считается опасным, поскольку в сочетании с ростом частоты приводит к чрезмерному разогреву кристалла, с которым невозможно справиться без мощного и дорогого теплоотвода.

Увеличивать напряжение необходимо плавно, с минимально возможным шагом, постоянно контролируя температуру кристалла и прекращая подъем при появлении перегрева. После выяснения предельного напряжения рекомендуется опустить его на 1-2 шага, чтобы обеспечить хоть небольшой запас стабильности.

Иногда к стабилизации работы разогнанного процессора приводит также снижение рабочего напряжения ядра. Поскольку рабочее напряжение выбрано производителем с некоторым запасом, то его снижение на несколько ступеней приводит к уменьшению рассеиваемой мощности и температуры кристалла, что эквивалентно улучшению теплоотвода. Однако чрезмерное снижение напряжения уменьшает надежность срабатывания транзисторов и ведет к сбоям или к полной неработоспособности процессора.

Напряжение питания интерфейса имеет смысл несколько повысить для увеличения надежности работы обвязки, что не ведет к таким катастрофическим последствиям, как в случае с Vcore. Однако увлекаться повышением более чем на 20% тоже не следует.

Качество электропитания

Помимо напряжения как такового важную роль играет его качество — запас цепей питания по напряжению и силе тока, уровень помех и шумов. Современный процессор при работе потребляет ток в десятки ампер, причем потребление носит очень нерегулярный характер. Недостаточно мощные цепи питания на системной плате, экономия на фильтрующих конденсаторах приводят к провалам напряжения в моменты пикового потребления тока, в результате чего процессор может сбоить или зависать полностью.

Если компьютер перегружен устройствами, то необходимо оценить их суммарную потребляемую мощность и сравнить с мощностью блока питания — возможно, стандартного блока мощностью 150-180 Вт уже не хватит. Блока мощностью 200-250 Вт обычно хватает для любого разгона, однако он должен быть качественно сделан — во многих китайских и малайзийских блоках чересчур экономят на количестве и емкости фильтрующих конденсаторов как на входе, так и на выходе блока.

Ограничения производителей и способы их обхода

Использование платы другого типа с переходником

В процессорах Celeron внутренний множитель жестко фиксирован и не может быть изменен извне. Их разгон возможен лишь подъемом внешней частоты, которая даже на большинстве дешевых плат легко увеличивается до 75 и 83 МГц, давая прирост скорости 25%. Многие современные платы для Socket 370 позволяют увеличивать частоту и дальше, однако наборы микросхем для Socket 370, ориентированные на 66 МГц, плохо это переносят.

Выходом становится установка процессора типа Socket 370 на системную плату с разъемом Slot 1 через специальный переходник. Это позволяет подать на процессор внешнюю частоту 100 МГц и выше, серьезно не выходя при этом за пределы номинальной частоты системной платы. Тот же Celeron-566 в такой конфигурации может быть ускорен до 850 МГц.

В более быстрых процессорах Celeron фиксируются большие значения внутреннего множителя. Простая арифметика показывает, что процессор с большим значением множителя скорее выйдет за пределы своих возможностей при повышении внешней частоты. Поэтому для разгона следует выбирать промежуточные модели либо пользоваться системными платами, позволяющими повышать внешнюю частоту максимально плавно.

Некоторые системные платы устанавливают внешнюю частоту 66 или 100 МГц исходя из напряжения на специальном выводе B21 в Slot 1. В таком случае требуется переходник с перемычками, позволяющий установить нужную частоту, или плата, которая не обращает внимания на этот вывод. Похожая ситуация возникает с процессорами AMD Athlon/Duron, где несколько выводов играют роль ключа, выдавая код множителя, который потом засылается BIOS платы в процессор. Комбинация ключа задается перемычками на корпусе процессора, которые пережигаются одинаково у всей партии в процессе тестирования и маркировки.

Аналогичным образом — при помощи другой группы выводов — процессор оповещает плату о требуемом напряжении питания. Если плата может выбирать частоту, коэффициент или напряжение, руководствуясь только комбинацией ключа, — придется покупать переходник или дорабатывать процессор.

Аппаратная доработка процессора

При отсутствии переходника, который позволяет изменить поведение выводов процессора, отвечающих за тактовую частоту, ее множитель и напряжение питания, можно аппаратно доработать процессор так, чтобы он выдавал на выводах другие комбинации сигналов. На процессорах Celeron формата Slot 1 для этого изолируются (заклеиваются скотчем, закрашиваются лаком или просто удаляются) соответствующие контакты. Однако если изоляция контакта B21 позволяет поднять системную частоту с 66 до 100 МГц, то для точной установки напряжения питания может потребоваться еще и заземление других контактов группы. Это может быть сделано путем вставки оголенных концов проводов, соединяющих ключевые и земляные выводы, между контактами процессора и разъема Slot 1, либо накруткой тонких проволочек на основания соответствующих выводов процессоров формата Socket.

Выводы процессоров формата Socket могут быть изолированы при помощи лака, а также путем обертывания тонким скотчем, фторопластовой или полиэтиленовой пленкой. При должной сноровке можно надеть на выводы изоляцию от тонкого провода МГТФ, при необходимости сняв с нее несколько наружных слоев. Однако после нескольких открываний/закрываний разъема любая изоляция такого типа разрушается, поскольку давление и трение контактов в разъемах Socket больше, чем в разъемах Slot.

Манипуляции с группой ключевых выводов установки напряжения опасны тем, что при нарушении самодельной изоляции или заземления хотя бы одного из контактов изменяется код напряжения и само напряжение может измениться скачкообразно, сразу же выйдя далеко за пределы допустимых значений. Если процессор в этот момент интенсивно работает и не приняты меры по контролю перегрева — высока вероятность быстрого выхода из строя. Поэтому при разгоне относительно дорогих процессоров желательно пользоваться переходником с перемычками либо изолировать/заземлять контакты надежно, путем перерезания или пайки проводников.

На процессорах AMD Athlon/Duron коэффициент умножения зафиксирован путем разрыва технологических перемычек (мостиков) L1, расположенных на корпусе процессора. Для разблокировки процессора необходимо восстановить соединения — при помощи капли припоя, токопроводящего клея, а также «рисования» заточенным прутком мягкого припоя или мягким карандашом. Последние два метода просты, но требуют нанесения достаточно толстого слоя проводника и с течением времени чреваты осыпанием припоя или графита с последующим нарушением контакта.

Аппаратная доработка системной платы

Если необходимо только разорвать или замкнуть соответствующие электрические цепи — это можно сделать на самой системной плате, разрезая соответствующие дорожки возле разъема либо заземляя нужные его контакты. Однако если синтезатор частоты платы не способен вырабатывать нужные системные частоты, то обойти это можно лишь заменой опорного кварцевого резонатора или всего синтезатора, который в зарубежной терминологии часто называется PLL (Phase Locked Loop, или ФАПЧ — технология синтеза частот).

То же самое может потребоваться сделать и в отношении стабилизатора напряжения на плате, если он не позволяет получить нужные питающие напряжения для ядра и интерфейса процессора.

Если синтезатор частоты платы не позволяет установить желаемую частоту, остается лишь заменить кварцевый резонатор (обычно имеющий стандартную частоту — 14,31818 МГц) или интегральный кварцевый генератор. Микросхема синтезатора частоты может содержать и встроенный кварцевый резонатор — тогда ее придется заменять целиком. Однако при замене резонатора или генератора нужно иметь в виду, что некоторые стандартные для системы частоты, получаемые из базовой частоты резонатора, могут использоваться устройствами платы. В результате сдвига базовой частоты эти производные частоты «уедут» от своего номинального значения, что может повлечь за собой сбои в работе.

Опасности превышения номинальных параметров

Как уже было сказано, главная опасность при разгоне процессора — его перегрев и последующий выход из строя. Поэтому первостепенное внимание должно быть уделено качественному и надежному теплоотводу, а поскольку процессор работает в нештатном режиме — еще и контролю его температуры. Предпочтительна плата с так называемым мониторингом, которая позволяет отслеживать рабочие параметры системы, а при использовании специальных программ — и автоматически снижать частоту при перегреве. В крайнем случае подойдет даже обычный «музыкальный» кулер, сигнализирующий об опасном нагреве процессора.

Повышение системной тактовой частоты обычно влечет за собой пропорциональный рост тактовой частоты оперативной памяти, а также шин AGP, PCI и ISA, устройства на которых могут не иметь достаточного запаса по частоте. В этом случае желательно использовать системные платы, позволяющие менять множители и делители, посредством которых образуются тактовые частоты памяти и шин.

Микросхемы памяти, рассчитанные на частоту 66, 100 или 133 МГц (PC-66, PC-100 и PC-133), могут не иметь запаса по скорости, достаточного для работы на повышенной частоте. Необходимо проверить маркировку микросхем, где указана длительность цикла работы в наносекундах, чтобы микросхемы успевали работать в укороченном цикле.

Поскольку тактовая частота EIDE образуется из тактовой частоты PCI, она также растет при повышении системной частоты. Это может быть чревато сбоями передачи данных по чрезмерно длинному или некачественному кабелю IDE, а также в интерфейсах контроллера и самих устройств EIDE — винчестеров и приводов CD-ROM. В таких случаях нередки искажения читаемых и записываемых данных, приводящие к порче файлов и даже к полному разрушению файловой структуры на диске. При использовании режимов UltraATA обязательно применяйте специальные 80-жильные кабели минимальной длины.

Повышение системной частоты ведет к увеличению тепловыделения в микросхемах чипсета, особенно его северного моста, ответственного за работу с памятью и AGP. Возможно, потребуется установка на эти микросхемы радиаторов, а если они уже используются на штатной частоте — то и замена их на более мощные, с организацией принудительного обдува.

Нужно следить также и за интерфейсными картами в разъемах PCI и особенно AGP. Если карты PCI работают асинхронно и тактируются от собственных генераторов, то карты AGP для повышения быстродействия тактируются от системной платы частотой AGP, которая может превысить допустимые значения и привести к перегреву карты.

Имейте в виду, что кнопка включения/выключения питания компьютера в корпусах типа ATX является не силовой, как в корпусах AT, а логической, запускающей управляющую схему системной платы, которая дает блоку питания соответствующий сигнал. В ряде системных плат при зависании чипсета и/или процессора может зависать и управляющая схема, препятствуя выключению питания штатным выключателем, в то время как процессор продолжает разогреваться. Поэтому в экспериментах с разгоном в корпусах ATX будьте готовы быстро отключить питание с помощью выключателя на блоке питания сзади корпуса, а если его нет — путем выдергивания штепселя из розетки.

Отвод тепла от кристалла процессора

Эффективность отвода тепла от кристалла определяется тепловым сопротивлением в трех ключевых зонах: кристалл-корпус, корпус-радиатор и радиатор-воздух. Чем меньше тепловое сопротивление — тем выше скорость теплового потока и тем эффективнее охлаждение кристалла.

Сопротивление кристалл-корпус меньше всего у новых процессоров в корпусе FCPGA, где кристалл через тонкий слой изолятора прилегает непосредственно к теплоотводу. В «слотовых» процессорах расположение кристалла такое же, чего не скажешь о микросхемах в корпусах PGA/SPGA/PPGA, где кристалл расположен снизу, передача тепла на верхнюю поверхность происходит лишь через поверхность материала обрамления (металла или керамики), что заметно снижает скорость отвода тепла. С другой стороны, вероятность повреждения кристалла чрезмерно прижатым радиатором в FCPGA вполне реальна, в то время как в PGA она совершенно исключена.

Сопротивление корпус-радиатор определяется теплопроводностью радиатора, величиной зазора между корпусом и радиатором, а также теплопроводностью материала, заполняющего этот зазор. Медные радиаторы имеют лучшую теплопроводность, чем алюминиевые, однако они дороже и реже встречаются в продаже. Бывают и компромиссные варианты — радиаторы с основанием из меди и ребрами/иглами из алюминия; это позволяет быстро «размазать» концентрированное тепло с кристалла по массивному медному основанию, а затем уже не спеша рассеивать его алюминиевыми ребрами.

Для заполнения зазора лучше всего подходит теплопроводящая бериллиевая паста типа КПТ-8 или специальный материал Arctic Silver. Прослойка должна быть максимально тонкой, чтобы лишь заполнить неровности, не препятствуя передаче тепла. Если процессор выполнен в корпусе PGA/SPGA/PPGA, можно попытаться «притереть» поверхность радиатора, однако с корпусами FCPGA этого лучше не делать, чтобы не повредить кристалл. Если на основании радиатора имеется прокладка — ее нужно удалить, поскольку обеспечиваемый ею контакт достаточен лишь для штатных режимов работы, да и то не всегда.

Способность радиатора к рассеиванию тепла определяется теплопроводностью его материала и сопротивлением радиатор-воздух, обратно пропорциональным общей площади поверхности радиатора. Как уже говорилось, для наиболее эффективного теплоотвода радиатор должен быть медным, однако при хорошем обдуве достаточно и алюминиевого.

Площадь поверхности радиатора определяется не столько его величиной, сколько структурой. Например, радиатор меньшего размера, но с множеством часто расположенных пластин или шипов может иметь в несколько раз большую поверхность, нежели большой радиатор с редкими пластинами. Однако для эффективного охлаждения радиатора, густо усеянного пластинами или шипами, требуется принудительный обдув вентилятором, в то время как редко расположенные пластины вполне могут охлаждаться простой конвекцией. Игольчатые радиаторы обычно имеют большую площадь поверхности, чем пластинчатые.

Основание (подошва) радиатора должно быть достаточной толщины, чтобы успевать забирать у процессора нужное количество тепла и равномерно распределять его по рассеивающим элементам. Для серьезного разгона необходимо, чтобы толщина основания была не менее 5-7 мм, поэтому ширпотребовского радиатора здесь явно не достаточно.

Вентилятор кулера должен быть одновременно и мощным, чтобы создавать достаточный воздушный поток, и тихим, чтобы не возникало желания заменить его на менее мощный. Объем продуваемого через радиатор воздуха зависит не только от размера и скорости вращения крыльчатки, но и от дизайна лопастей и геометрии радиатора, так что качественный дорогой кулер при той же мощности может быть более эффективным, нежели безымянный. Рекомендуется применять серьезные кулеры: Titan, Zalman, Orb и им подобные.

Важную роль играет регулярная очистка радиатора от пыли, которая со временем покрывает его поверхность и затрудняет рассеивание тепла.

Расположение процессора с кулером в корпусе должно быть таким, чтобы протягиваемый корпусным вентилятором воздушный поток эффективно обтекал область процессора. Мешающие потоку шлейфы, жгуты, платы и прочие объекты необходимо отодвинуть. Если корпус типа ATX с приточной вентиляцией — процессор должен находиться в фокусе корпусного вентилятора. Может также потребоваться установить дополнительный приточный или вытяжной вентилятор с другой стороны корпуса или оставить корпус в открытом состоянии.

Для совсем уж экстремального разгона фирмы Cryotech, Leufken Technologies и др. предлагают системы профессионального охлаждения с холодильниками Пельтье, водяным способом отвода тепла и тому подобной экзотикой. Это оборудование имеет внушительные размеры и приличную цену, поэтому оправданно лишь для разгона крупных многопроцессорных серверов.

Выбор процессора и системной платы для разгона

Если разгоняется не уже имеющийся в наличии компьютер, а планируется разгон нового, который еще не куплен, — имеет смысл заранее выбрать оптимальное сочетание процессора и платы. Сегодня выпускается множество плат с поддержкой разгона: от косвенной — за счет наличия множества системных частот, возможности управления временными параметрами, датчиков температуры и скорости вращения вентиляторов, до прямой — за счет возможности выставления напряжения питания независимо от запрашиваемого процессором, индикации кодов начальной диагностики (POST) на цифровом дисплее и т.п.

Для разгона следует выбрать плату известного производителя: ASUS, Chaintech, Gigabyte, Iwill. Очень популярны платы ABit — благодаря программному управлению всеми параметрами (технология SoftMenu). Платы EPoX уникальны тем, что имеют визуальную диагностику кодов POST, а также позволяют легко регулировать напряжения питания процессора и периферии.

Среди известных процессоров есть как хорошо, так и плохо разгоняемые типы и модели. Например, все процессоры Intel обычно имеют неплохой запас и разгоняются минимум на 20%, а процессоры IBM/Cyrix, AMD K5 и K6 с частотой до 233 МГц практически не имеют запаса и часто не ускоряются даже на одну ступень. Несколько лучше дело обстоит у процессоров AMD K6 с частотой 266 МГц и выше. А последние процессоры AMD — Athlon и Duron — демонстрируют отличную разгоняемость: иногда их удается ускорить практически вдвое.

Процессоры Intel с ядром Coppermine обычно лучше разгоняются и дают большую производительность, нежели ядра Klamath, Katmai и Mendocino.

Примерный диапазон разгоняемости процессоров по моделям:

• Intel Pentium — 20...35%
• Intel Pentium II/III — 20...50%
• Intel Celeron — 25...60%
• AMD K5 — 10...20%
• AMD K6 — 10...50%
• AMD Duron — 30...75%
• AMD Athlon — 40...85%

Программная настройка BIOS Setup при разгоне

Манипуляция настройками BIOS Setup преследует две цели: ускорение — чтобы максимально оптимизировать систему, сведя к минимуму защитные задержки и интервалы, и замедление — чтобы попытаться вернуть вышедшим за допустимые пределы параметрам рабочие значения. Большинство настроек выполняется в разделах Advanced Chipset Features, CPU Configuration, Monitoring и т.п.

Параметры типа частоты (Frequency, Rate), множителей (Coefficient, Factor, x) пропорционально или кратно ускоряют работу системы. Параметры типа времени (Time, Delay, Latency, Duration) или делителей (Division) пропорционально или кратно замедляют ее работу. Перед началом разгона рекомендуется максимально замедлить работу системы подбором этих параметров, чтобы определить, на какой частоте способны стабильно работать процессор и плата. Впоследствии нужно постепенно «ослаблять гайки», начиная с памяти и AGP, затем переходить к PCI.

Понятно, что в случае поддержки платой программного выбора частот и напряжений на процессоре начинать нужно именно с них.

Нельзя забывать о множителях/делителях, определяющих частоты PCI, AGP и SDRAM. Если они поддаются управлению — на начальном этапе нужно сделать эти частоты минимальными, отработать общий разгон процессора и платы и только затем начинать повышать частоты периферии.

Если плата позволяет управлять режимами Ultra ATA, рекомендуется зафиксировать режим в соответствии с используемым винчестером. Многим винчестерам вполне достаточно режима ATA-33, скоростным — ATA-66, а режим ATA-100 пока практически бесполезен, однако чреват сбоями передачи при завышенных тактовых частотах.

При наличии мониторинга — контроля температуры, оборотов вентилятора и т.п. — нужно обязательно включить эти режимы и первично оценить параметры работы прямо в BIOS Setup. Впоследствии для контроля режимов необходимо установить специальные программы для используемой вами ОС.

Программная поддержка

Существует набор программ, облегчающих процесс разгона, делающих его более надежным и безопасным.

Программы AmnHlt и CpuIdle перехватывают холостой цикл работы Windows 95/98/Me и заставляют процессор выполнять в эти моменты команду остановки HLT. При использовании этих программ нагрев процессора будет пропорционален его реальной загрузке, и на обычном офисном компьютере это даст заметное снижение средней температуры. CPUIdle вдобавок имеет набор мониторных функций и может тормозить работу процессора при обнаружении перегрева.

Для слежения за параметрами системы удобно также использовать программу Waterfall Pro.

Программа Motherboard Monitor отслеживает параметры системы, если на системной плате имеется набор датчиков температуры, напряжения, скорости вращения вентиляторов и т.п.

Программа SoftFSB позволяет управлять частотой системной шины, если синтезатор частоты платы имеет требуемый интерфейс. Программа содержит список моделей плат и синтезаторов, с которыми она может работать, и при невозможности автоматического определения возможен ручной выбор.

Программа WCPUL2 управляет задержкой стробирующего импульса кэша L2 на процессорах Intel Pentium II/III/Celeron. При нестабильной работе процессора на повышенной частоте причиной может явиться недостаточно быстрый кэш, и при его замедлении иногда становится возможным еще больше поднять рабочую частоту, компенсируя замедление кэша.

Желательно поискать новые версии BIOS для используемой системной платы. Может оказаться, что неудача в разгоне связана с отсутствием необходимой поддержки микрокода процессора в BIOS, питающих напряжений, частот/коэффициентов либо с банальной ошибкой в программе инициализации.

Проверка стабильности работы системы

Начальная проверка стабильности заключается в том, что компьютер несколько минут выдерживают в BIOS Setup, не прибегая к загрузке ОС. Если в этом режиме компьютер зависает или сбоит — идти дальше нет смысла, нужно манипулировать параметрами и проверять температурный режим.

Дальнейшая проверка должна выполняться в DOS при помощи программ, которые не записывают информацию на диск либо делают это по минимуму. Удобнее всего пользоваться для этого играми, например Quake. Неплохие результаты дает старая игра Heretic, которая весьма чувствительна к нестабильности работы системы.

Если в DOS система работает устойчиво — можно загружать Windows. Сразу после загрузки следует пользоваться только программами, не изменяющими информацию на диске, чтобы снизить вероятность порчи данных. Затем рекомендуется хорошо нагрузить систему при помощи нескольких экземпляров игр Quake, Unreal в режиме программного (software) обсчета сцен, тестовых программ Prime95, CPU Stability Test, программ для трехмерной обработки изображений и дать ей поработать несколько часов, следя за температурным режимом микросхем.

Неплохой способ проверки стабильности — изготовление в штатном режиме больших (сотни мегабайт — единицы гигабайт) архивов посредством WinRAR, тестирование которых будет выполняться в режиме разгона. Появление ошибок в заведомо исправном архивном файле будет показателем сбоев винчестера, его контроллера, памяти или процессора.

Для предельного разогрева процессора можно использовать тесты Glaze, CPUBurn.

После многочасового прогона процессора в предельном режиме можно попробовать слегка снизить напряжение питания — возможно, на стабильности это не скажется. Данное явление носит название burn-in, что приблизительно переводится как «закаливание».

«Разгон наоборот» тоже может быть полезен

Если необходимо связать два компьютера на расстоянии более 200-300 м, когда стандартные сетевые карты уже не работают, со скоростью, которую не могут обеспечить стандартные телефонные модемы, — можно попробовать затормозить стандартную сетевую карту Ethernet 10Base-T, предназначенную для связи по витой паре проводов длиной до 110 м. Такая карта сейчас стоит 8-30 долл. и обеспечивает скорость передачи порядка 800 Кбайт/с.

Если снизить тактовую частоту адаптера Ethernet со стандартных 20 до 1-2 МГц и менее, то скорость передачи пропорционально уменьшится, а дальность связи — увеличится. Снижение частоты достигается заменой кварцевого резонатора либо интегрального кварцевого генератора на другой, с нужным номиналом.

К сожалению, не всегда удается снизить тактовую частоту карты, полностью сохранив при этом ее работоспособность. Дело в том, что карта должна выдерживать определенные временные соотношения сигналов при работе с системной платой и в большинстве карт единственным времязадающим элементом является их кварцевый генератор. Поэтому при снижении частоты генератора пропорционально растягиваются и временные диаграммы интерфейса, и для сохранения их в допустимых пределах придется применять более сложную доработку карты, разделяя тактовые частоты приемопередатчика и интерфейса.