Overklokking

øking av en komponents klokkehastinghet
Overklokking BIOS-setup på et ABIT NF7-S hovedkort med en AMD Athlon XP prosessor. Her er prosessorens eksterne klokkefrekvens (et mål for prosessorens kommunikasjonshastighet med andre komponenter) 148 MHz; den interne = 148 MHz x 16,5 = 2442 MHz = 2,442 GHz.

Overklokking (fra engelsk overclocking) er å omstille en elektronisk komponent til å kjøre på en høyere klokkehastighet (klokkefrekvens) enn det produsenten bygde den for, eller som ble oppgitt av produsenten (nominell klokkefrekvens). Hensikten er gjerne å øke ytelsen. Prosessorer i PC-er og skjermkort er blant komponenter som ofte overklokkes. Noen ganger må spenningen økes (overvolting) for å holde systemet stabilt. De fleste overklokkingsmetoder øker strømforbruk og varmeavgivning, herav også behovet for kjøling.
       Omvendt brukes av og til underklokking. Dette reduserer varmeeutviklingen, kjølebehovet og støyen fra kjøleanlegget – og øker driftstiden i batteridrevne systemer, f.eks. bærbare PC-er. Ofte forringes ytelsen svært lite.

OversiktRediger

Meningen med å overklokke er å øke arbeidshastigheten til en gitt komponent. Avveiningene er som regel et høyere strømforbruk og mer lyd fra eventuelle vifter, samt at systemet kan bli ustabilt hvis komponenten blir overklokket for mye. Man risikerer også skade på komponenter på grunn av høyere spenning og mer varme enn komponenten var designet for. I ekstreme tilfeller trengs komplekse avkjølingssyetemer, for eksempel vannkjøling.

Omvendt kan underklokking senke ytelsen, men samtidig (særlig hvis en også kan redusere spenningen) senke strømforbruk og varmeavgivning. Dermed reduseres kjølebehovet, slik at man kan tillate et system som lager mindre lyd. I noen tilfeller kan kjølevifte(r) sløyfes helt, og/eller en kan bruke et mindre kabinett (selv om små, vifteløse PC-er ikke nødvendigvis er underklokket[1]. Underklokking kan også øke batteritiden på enheter hvor dette er relevant. Bærbare PC-er har gjerne styring av strømforbruket for å redusere dette ved batteridrift. Og hvis flaskehalsen i en PC utgjøres av f.eks. harddisken, reduseres ytelsen ofte svært lite (hvis noe) ved underklokking.

På et flertall av Intels nyere prosessorer (de uten opplåst multipler), på grunn av et drastisk redesign av prosessorene, er overklokking vanskelig, om ikke umulig, og kan forårsake mye ustabilitet. Å undervolte (å senke mengden spenning til prosessoren) er til en viss grad mulig. Det kan redusere strømforbruket.

Ytelsesfordelene ved overklokking varierer sterkt avhengig av programmet som blir brukt, og hvorvidt komponenten(e) som overklokkes påvirker systemets ytelse. Derfor blir oftest flere programmer testet for å vise virkningen.

Blant sluttbrukere forekommer overklokking særlig blant entusiaster og hobbyister, som regel for å bedre ytelsen uten å bruke mer penger på komponenter. Av og til overklokkes komponenter fordi produsentene overhodet ikke leverer ordinære komponenter med tilstrekkelig ytelse.

Datamaskinkomponenter som kan overklokkes omfatter prosessoren, skjermkort og RAM. Prosessorer kan overklokkes ved å øke multipikatoren (klokkefaktoren =  intern :ekstren klokkefrekvens). Flere andre komponenter kan også overklokkes ved å justere systemklokken. Økes klokkehastigheten for mye, vil komponentene etter hvert slutte å fungere riktig, og kan bli mindre pålitelige, selv om spenningsnivået har blitt økt til det maksimale trygge nivået. Det maksimale nivået en komponent kan bli overklokket bestemmes av når komponenten begynner å oppføre seg ustabilt.

Flere ting kan bestemme når en komponent begynner å oppføre seg ustabilt, blant annet prosessor-multiplikator, spenningsnivåer, temperatur og kjøling.[2]

BetraktningerRediger

Det er flere ting som må tas hensyn til når man overklokker. En av de viktigste er å passe på at komponenten som overklokkes har tilgang til tilstrekkelig spenning for å kunne operere riktig ved en høyere klokkehastighet, men samtidig ikke gir komponenten for mye spenning, siden dette kan permanent skade alle komponenter i systemet.

KjølingRediger

 
Kjøleelement med varmerør. Kjøleelementer av høy kvalitet er vanligvis lagd av kobber, som har svært høy varmeledningsevne.

Alle elektroniske kretser lager varme som et resultat av strømmen som blir brukt. Mens klokkehastigheten og spenningen til en prosessor går opp, går også prosessorens varmeavgivning opp. Forholdet mellom klokkehastigheten og varmeavgivningen ved samme spenning er som regel lineær. Derimot finnes det en «vegg» hvor klokkehastigheten ikke kan økes mer uten at spenningen økes. Med høyere spenning øker prosessorens potensial. Men høyere spenning gir også økt strømforbruk og mer varmeutvikling; følgelig trengs mer kjøling for å unngå å skade komponentene. I tillegg begynner visse komponenter å yte verre i høyere temperaturer. Hovedkortet i en PC kan ha en alarm som varsler om fare for overopphetning, eller sørge for at systemet stanser for å forhindre varige skader.

Passiv kjølingRediger

Standard kjølingssystemer er oftest designet for vanlig ikke-overklokket bruk, og overklokking kan kreve mer kjøling.
       Prosessorer og andre strømkrevende komponenter har en eller annen form for kjøleribber. Effektive kjøleelementer bruker oftest kobber, siden det har svært høy termisk konduktivitet, men er dyrt.[3] På den måten reduseres også behovet for aktiv kjøling, som blir mer påkrevet for overklokkede komponenter enn ellers. Aluminium blir brukt i billigere alternativer, siden det har også god termisk konduktivitet, men ikke like bra som kobber. Mange kjøleelementer bruker en blanding av begge metallene, for å få en balanse mellom kostnad og effektivitet.[4]

KjølevifterRediger

De fleste PC-prosessorer har også aktiv kjøling, og dette er særlig påkrevet ved overklokking. Som regel brukes en vifte som plasseres oppå kjøleribbene. Størrelsen på viften påvirker støynivået, da en stor vifte gir mindre støy ved samme luftutveksling. Ulempen er at dette krever mer plass, og et større kabinett. Produsentene har i noen grad redusert dette problemet ved å lage vifter med flere blader. Også andre komponenter, særlig grafikkprosessorer på kraftige skjermkort, forsynes ofte med vifter.

Kjølesystemer for spesielt interesserteRediger

 
Insiden av et selvlaget vannkjølingsystem i en datamaskin, med prosessor, vannblokk, slanger og pumpe.

For spesielle behov er kjølevifter utilstrekkelig, eller de støyer for mye hvis de skal gi tilstrekkelig kjøling. Støyen fra en vifte øker nemlig voldsomt når turtallet økes. Derfor finnes en rekke andre systemer. De er gjerne svært kostbare og krever mye plass.

Vannkjølingssystemer fjerner spillvarme via en radiator. Slike systemer er ofte veldig effektive, da vann har stor spesifikk varmekapasitet. De gir også betydelig mindre støy enn vifter med samme virkning. De brukes derfor ofte med prosessorer som genererer mye varme. Ulempen er at de er svært kostbar

I mer ekstreme systemer brukes faseovergang, det samme prinsippet som i et kjøleskap. Dette kan lede til prosessortemeraturer så lave som 0 °C, selv under høy belastning.

Kjølesystemer for verdensrekordforsøkRediger

 
Flytende nitrogen kan bli brukt som kjøling når en ekstrem mengde kjøling trengs, for eksempel når man skal slå verdensrekorden.

I de mest ekstreme overklokkingene, som verdensrekorddforsøk, brukes ofte tørris eller flytende nitrogen.[5]

I juli 2006 gikk IBM og Georgia Institute of Technology sammen og annonserte en ny rekord i klokkehastigheten på en silisiumbasert krets (bare hastigheten på en transistor, ikke alle på prosessoren[6]), over 500 GHz, hvilket ble gjort ved å kjøle ned prosessoren til 4,5 K (−268,6 °C; −451,6 °F) ved hjelp av flytende helium.[7]

Rekorden for en hel prosessor er langt mer moderat. I 2010 forutsa Intel 10 GHz-prosrssorer i 2011, men de er uteblitt[8]. Det forklares bl.a. med fysiske begrensninger. I stedet har prosessormakerne økt ytelsen med andre metoder, f.eks. å forsyne hver prosessor med flere kjerner.[9] Per september 2015 er verdensrekorden for en PC-prosessor 8,79433 GHz. Dette ble gjort med en AMD FX-8350.[10], hvis høyeste ordinære hastighet var på 5,4 GHz[11] Slike rekordforsøk blir ofte kalt «suicideruns» (på norsk: «selvmordsløp») fordi prosessorene blir stresset såpass hardt at de sjelden overlever mer enn ett forsøk.

Stabilitet og funksjonell testingRediger

Siden en komponent som er overklokket arbeider utenfor vanlige spesifikasjoner, så kan den operere med feil, hvilket kan lede til ustabilitet i systemet. En annen risiko er at små, uoppdagete feil kan hope seg opp over tid, og etterhvert føre til tap av data. Slike feil er veldig vanskelige å oppdage, og ofte får programvaren skylden. Å overklokke kan permanent skade komponenter, også de som ikke er overklokket.

En studie fra 2011 viste at overklokkede forbrukersystemer kunne krasje fra fire til 20 ganger mer enn side ikke-overklokkede motstykker.[12]

Generelt sett mener overklokkere at man kan teste et system for å forsikre at systemet er stabilt og fungerer slik som det skal. Selv om det finnes mange stresstest-programmer tilgjengelig for å teste overklokkede komponenter, så er det så godt som umulig for et individ å 100 % garantere at et system fungerer nøyaktig som det skal.[13]

Ofte stresstestes overklokkede komponenter for å sikre stabil bruk. Til det brukes programmer som får komponent(er) til jobbe under maksimal belastning. Potensielle feil forårsaket av overklokkingen dukker dermed opp under testen (iallfall i teorien) og kan derfor fikses, og hvis ingen feil dukker opp, så kan komponenten bli dømt som stabil. Slike tester blir generelt mer pålitelige jo lenger de blir kjørt, så det er vanlig å kjøre testen i flere timer, noen ganger dager.

FordelerRediger

  • Forbedret ytelse.
  • Man kan kjøpe en billig komponent, overklokke den, og få lik ytelse som en dyrere komponent.
  • Overklokkede komponenter kan ha en lengre praktisk levetid, og ikke bli utdatert like fort.

UlemperRediger

  • Liten eller ingen bedring i ytelsen hvis flaskehalsen sitter et annet sted enn i komponenten(e) som overklokkes, f.eks. i harddisken eller nettverket
  • Den totale levetiden til komponenter kan bli senket
  • Høyere strømforbruk
  • Mer varmeavgivning fra overklokkede komponenter – herav mer behov for kjøling; mer støyende kjølevifter eller mer avanserte kjølesystemer
  • Et overklokket system som ser ut til å fungere riktig kan få problemer i fremtiden på grunn av nye komponenter eller ny programvare

ReferanserRediger

  1. ^ https://www.makeuseof.com/tag/5-silent-fanless-mini-pcs-that-will-save-you-money/
  2. ^ Wainner, Scott (2003). The Book of Overclocking. No Starch Press. s. 29. ISBN 1-886411-76-X. 
  3. ^ Wainner, Scott (2003). The Book of Overclocking. No Starch Press. s. 38. ISBN 1-886411-76-X. 
  4. ^ Wainner, Scott (2003). The Book of Overclocking. No Starch Press. s. 48. ISBN 1-886411-76-X. 
  5. ^ Wainner, Scott (2003). The Book of Overclocking. No Starch Press. s. 44. ISBN 1-886411-76-X. 
  6. ^ Stokes, Jon. «IBM’s 500GHz processor? Not so fast…». Ars Technica. 
  7. ^ Toon, John (20. juni 2006). «Georgia Tech/IBM Announce New Chip Speed Record». Georgia Institute of Technology. Arkivert fra originalen 1. juli 2010. Besøkt 2. februar 2009. 
  8. ^ https://www.geek.com/chips/intel-predicts-10ghz-chips-by-2011-564808/
  9. ^ https://www.maketecheasier.com/why-cpu-clock-speed-isnt-increasing/
  10. ^ «CPU-Z OC World Records». Besøkt 2. september 2015. 
  11. ^ https://www.mmo-champion.com/threads/1549041-AMD-question
  12. ^ «Cycles, cells and platters: an empirical analysis of hardware failures on a million consumer PCs. Proceedings of the sixth conference on Computer systems (EuroSys '11). pp 343-356» (PDF). 2011. 
  13. ^ Kurt Keutzer, Charles M. (2001). «Coverage Metrics for Functional Validation of Hardware Designs». IEEE Design & Test of Computers. Mal:Citeseerx. 

Eksterne lenkerRediger

  • CPU-Z, et program for Windows som viser en prosessors klokkehastighet og kan vise om en prosessor er overklokket
  • Prime 95, et stresstestingsprogram