Тактовая частота современных микропроцессоров перешагнула рубеж 600 МГц. Как известно, по мере уменьшения проектных норм могут быть увеличены и тактовые частоты работы микропроцессоров. Однако это сдерживается мощностью, потребляемой кристаллом. Не за горами то время, когда кристаллы микросхем будут синхронизироваться импульсами с гигагерцовой частотой. Например, еще в апреле на компьютере компании Kryotech со специальным охлаждением демонстрировалась версия микропроцессора корпорации AMD, работающая на тактовой частоте 1000 МГц (1 ГГц). Такую же скорость показывал экпериментальный образец Pentium III, о котором в свое время объявляла корпорация Intel.

Ну а что же делать пользователям морально устаревших компьютеров, базирующихся на микропроцессорах, почти уже ставших историей? В ряде случаев есть довольно простой, хотя и со сложным названием, и недорогой способ увеличить производительность подобных систем - оверклокинг. Но, разумеется, и он стоит денег, поэтому перед тем как пойти на этот шаг, надо все основательно взвесить.

Разгон, или оверклокинг

Итак, что же такое “оверклокинг” (overclocking). Этот термин обозначает процедуры, приводящие к увеличению скорости работы микропроцессора за счет изменения внешней частоты синхронизации, коэффициента умножения и/или напряжения питания микросхемы. В английском языке overclocking - это сленг, а более корректными техническими терминами являются undertiming и speed-margining, которые можно перевести как “запас по скорости”. В русском же языке прижилось сленговое выражение “разгон процессора”.

Athlon “под микроскопом”

Прежде чем решиться на операцию по разгону микропроцессора своего компьютера, надо отчетливо понимать следующее. Случаи, когда из-за выполнения данной процедуры выходила из строя микросхема самого процессора, неизвестны, хотя теоретически это все-таки возможно. Но совершенно точно, что жизненный цикл разогнанного микропроцессора существенно сокращается. Это происходит из-за влияния на кремниевую структуру кристалла повышенной температуры - так называемого процесса электромиграции, приводящего к необратимым изменениям в структуре полупроводника. Дело в том, что увеличение любого из трех параметров, необходимых для разгона микропроцессора (частоты синхронизации, коэффициента умножения, напряжения питания), приводит к повышению рассеиваемой мощности кристалла и, разумеется, повышению его температуры. Обычно микропроцессоры проектируют так, чтобы они нормально функционировали в температурном диапазоне от -25 до 80°С. Следовательно, надо найти способ, чтобы рабочая температура не превышала верхнего предела.

Насколько же уменьшается жизненный цикл микросхемы за счет электромиграции? Тут, к сожалению, ничего определенного сказать нельзя. Приверженцы разгона такой статистики не ведут, но в то же время стараются менять микропроцессоры как можно чаще, например через два месяца (жизненный цикл нормального микропроцессора составляет около 10 лет). Основной аргумент “разгонщиков” полупроводниковая промышленность - развивается просто невиданными темпами и микросхемы устаревают морально гораздо раньше, чем физически.

Доверяй, но проверяй

Вряд ли есть люди, которым нравится, когда у них зависает или рушится операционная система. При использовании компьютеров для деловых приложений подобные происшествия могут привести к значительным финансовым убыткам. Но если микропроцессор компьютера работает вне паспортных режимов, ручаться ни за что нельзя. Получение дополнительной производительности обязательно сопряжено с риском. Поэтому стоит ли удивляться, если после разгона будут потеряны невосполнимые данные. Крайне внимательным следует быть при выполнении численных расчетов, особенно в случаях, когда результаты вычислений предсказать довольно сложно. Так, к данным, полученным в электронной таблице на разогнанном микропроцессоре, надо относиться весьма критически. Вообще говоря, после разгона систему необходимо тщательно протестировать и, лишь убедившись в ее полной работоспособности, использовать в коммерческих целях.

Следует также помнить, что, по многочисленным отзывам, ОС Windows 95/98 весьма чувствительна ко всяким экспериментам с микропроцессорами. Так что, если вы используете эту ОС, запаситесь терпением.

“Гносеологические корни”

Надо сказать, что, как это ни покажется странным, возможностью осуществлять операции по разгону микропроцессоров мы обязаны корпорации Intel, которая вроде бы меньше всех заинтересована в их выполнении. Дело в том, что микросхемы на заводах Intel проходят очень жесткие испытания и тесты. Если кристалл не соответствует техническим данным хотя бы по одному параметру, он просто отбраковывается. В результате получается, что практически все выпускаемые изделия имеют довольно приличный запас по важнейшим параметрам, в том числе и по быстродействию.

Продукция ближайших конкурентов Intel - компаний AMD, Cyrix и IBM - была обычно на шаг позади изделий технологического лидера. Эти фирмы стремились выпускать микросхемы, которые не только дешевле, но и быстрее аналогов. Как правило, они налаживали производство микропроцессоров, отсутствующих в ассортименте у Intel. Вспомним хотя бы такие популярные в свое время 486-е микропроцессоры, рассчитанные на внешнюю тактовую частоту 40 МГц. К сожалению, в этом случае официальная тактовая частота микросхем нередко оказывалась достаточно близка к ее максимально допустимому значению.

Бытует устойчивое мнение, что более дорогие микропроцессоры Intel разгоняются куда лучше, нежели более дешевые микросхемы AMD, Cyrix или IBM. Так, обычно не рекомендуется экспериментировать с микропроцессорами Cyrix/IBM 6x86, а также AMD 5x86 со значениями Р-рейтинга 75, 90 и 100. Считают, например, что 5x86 - это суперразогнанный 486-й микропроцессор.

С юридической точки зрения операция по разгону микропроцессора не противоречит законодательству, да и урон она может нанести только самому владельцу компьютера. По понятным причинам за все неприятности, связанные с подобной модернизацией, ответственность лежит на пользователе, а любые гарантийные обязательства продавца после ее осуществления автоматически аннулируются.

Другое дело перемаркированные микропроцессоры - так называют микросхемы, на которые нанесены обозначения более дорогих и производительных аналогов (в России такие микропроцессоры называют “пилеными”). В этом случае продавец (явно или неявно) обманывает покупателя и, самое главное, наносит ущерб репутации фирмы - производителя оригинальной продукции. Так, в свое время в Европе особенно популярны были подделки микропроцессоров Pentium-133 под Pentium-166. В России же с большим успехом сбывались кристаллы Cyrix и AMD с маркировкой под Intel.

Возвращаясь если не к юридической, то к этической стороне разгона микропроцессоров, можно сказать, что угрызений совести большинство решившихся на подобную модернизацию, вообще говоря, не чувствует. В качестве аргумента приводится довольно показательный пример, связанный с микросхемами Pentium-150 и Pentium-166. Существует компетентное мнение, что внутри корпуса обеих микросхем находится один и тот же кристалл, но Pentium-150 использует напряжение питания STD (3,38 В), а Pentium-166 - VRE (3,52 В).

Три источника и составных части

Итак, разогнать микропроцессор можно: повысив тактовую частоту, напряжение питания и/или изменив коэффициент умножения. Внешняя тактовая частота (bus clock) подается непосредственно на микропроцессор и синхронизирует работу основной и кэш-памяти. Здесь нелишне напомнить, что максимальная тактовая частота системной шины нового микропроцессора Athlon корпорации AMD сегодня достигает 200 МГц!

Большинство старых системных плат для микропроцессоров Pentium, как правило, поддерживает тактовые частоты 50, 60 и 66 МГц. Некоторые платы допускают также использование частот 75 и 83 МГц.

Кстати, довольно безопасный способ определения устойчивости работы микропроцессора обеспечивают системные платы, имеющие в программе BIOS Setup опцию Turbo Frequency. Она позволяет увеличить внешнюю тактовую частоту приблизительно на 2,5%.

Коэффициент умножения определяет, во сколько раз внутренняя частота микропроцессора выше внешней. Для старых плат, рассчитанных на установку микропроцессоров Pentium, он может принимать значения 1,5; 2; 2,5; 3 и 3,5. Например, микропроцессор Pentium-166 тактируется внешней тактовой частотой 66 МГц и имеет значение коэффициента умножения 2,5 (166=66х2,5).

Микропроцессоры класса Pentium могут поддерживать одно или два напряжения питания. В случае использования одного напряжения питания его значение также может различаться, например STD или VRE. Двойное напряжение применяется для раздельного питания интерфейсных схем микропроцессора и его внутренних узлов. По такой схеме энергоснабжения построены все микросхемы Pentium MMX.

Возвращаясь к разгону микропроцессора, еще раз отметим, что при выполнении данной операции нужно помнить одно - охлаждение, охлаждение и еще раз охлаждение. Руководствоваться надо довольно простым правилом. Если на микропроцессоре нет радиатора, его необходимо установить, если он есть, следует добавить вентилятор, если и он уже присутствует, стоит обратиться к дополнительным мерам охлаждения, например к устройствам, использующим термоэлектрический эффект Пелтье (Peltier).

Лучший способ повышения производительности системы - увеличение внешней тактовой частоты. Правда, в этом случае можно столкнуться с проблемами работоспособности модулей оперативной памяти и/или PCI-устройств. Напомним, что синхронизация работы шины PCI также связана с внешней тактовой частотой. И только если возникшие проблемы решить не удается, следует воспользоваться изменением коэффициента умножения. Однако должно быть ясно, что нельзя добиться повышения производительности системы, когда, повышая коэффициент умножения, вы вынуждены уменьшать внешнюю тактовую частоту. Так, при увеличении внутренней тактовой частоты микропроцессора со 166 МГц (внешняя частота - 66 МГц, коэффициент умножения - 2,5) до 180 МГц (внешняя частота - 60 МГц, коэффициент умножения - 3) общая производительность компьютера только уменьшится.

Как уже говорилось, изменение напряжения питания микросхемы с STD на VRE является довольно простым трюком для разгона микропроцессора.

До недавнего времени для изменения коэффициента умножения, напряжения питания и внешней тактовой частоты требовалось изменить положение перемычек или переключателей на системной плате. Технология Soft Menu, используемая, например, в изделиях тайваньской фирмы Abit, позволяет выполнять все эти процедуры программным способом даже не снимая крышки системного блока. Практически все типы микропроцессоров, выпускаемых до недавнего времени на заводах Intel, AMD и Cyrix/IBM, данная системная плата распознает автоматически, однако если вы хотите поэкспериментировать с параметрами, то возможностей для этого предоставляется более чем достаточно. Ну а в случае неудачи программа позволяет вернуться к автоматической конфигурации. Записывать положения перемычек или переключателей нет необходимости, на плате они просто отсутствуют.

Стоит отметить, что корпорация Intel предприняла технологические меры для запрета использования высоких коэффициентов умножения в некоторых своих микропроцессорах. Это касается, в частности, Pentium MMX 166, Pentium MMX 200, Pentium II 233 и Pentium II 266. В ряде случаев вы можете столкнуться с перемаркированными микропроцессорами, которые уже разогнаны. Например, K6 233 МГц окажется K6 200 МГц, а K6 200 МГц - не чем иным, как K6 166 МГц.

Справедливости ради хотелось бы отметить, что описанными способами можно повысить быстродействие и самых современных микропроцессоров. На Web-узле известного эксперта Томаса Пабста (www.tomshardware.com) приведена детальная информация о том, как разогнать микросхему AMD Athlon до 800 МГц.