Лабораторна робота № 5. Розгін компонентів комп'ютера

Мета роботи: Вивчити особливості розгону пристроїв КС та процесора

зокрема.

1. Теоретичні відомості

Розгін (англ. overclocking) - підвищення швидкодії компонентів комп'ютера за рахунок експлуатації їх на нестандартних режимах роботи

(переважно на підвищеній частоті). Такий розгін має дві сторони. По-перше,

коли користувач бажає отримати максимальну віддачу від комп'ютера при

мінімальному вкладенні в нього коштів. Переважно такий розгін відноситься до

категорії легких, коли за мету ставиться стабільність роботи комп'ютера

протягом довгого часу, а не досягнення екстремальних робочих частот CPU.

Крім того, такий розгін найчастіше супроводжується комплексною

оптимізацією системи (виставлянням нижчих таймінгів пам'яті в BIOS, тонким

налаштуванням ОС тощо), завдяки якій отримують деколи більшу надбавку

швидкодії, ніж від власне розгону процесора. Але головна причина такої

високої популярності розгону в масах, все-таки, криється в іншому - в

звичайному людському азарті, в бажанні, вичавивши з комп'ютера все можливе

і навіть трохи більше, перевершити всіх і вся і, тим самим, самостверджуватися

(нехай навіть тільки у власних очах).

$Description: C:\Users\Олег\AppData\Local\Temp\_tc\¦Ы¦-¦-¦-TА¦-TВ¦-TА¦-¦- ¦РTАTЕTЦTВ¦¦¦¦TВTГTА¦-\¦а¦¬TБ.1.png$

Рис.1

У переважній більшості випадків, коли забезпечується досить ефективне

відведення тепла від розігнаного процесора (але це одна із обов'язкових умов!), ризик

його виходу з ладу мінімальний. Звичайно, розгін дещо скорочує термін життя

процесора, проте у будь-якому випадку, процесор морально застаріє і буде

замінений набагато ранішим, ніж виробить хоч би половину ресурсу. Також

розгін не є небезпечним і для материнської плати. Слід лише звернути увагу на

те, щоб стабілізатор живлення на платі (VRM - Voltage Regulator Module) мав

достатній запас потужності для живлення розігнаного процесора (споживання

електроенергії якого, істотно зростає).

При роботі з розігнаним процесором неминуче зростає ризик виходу

системи за рамки нормальної штатної роботи і відтак виникнення збою

комп'ютера. Навіть якщо здається, що система працює стабільно, збої можуть

проявитися під час більшого навантаження, які як правило є критичними для

споживача. Система може зазнати крах, дані можуть бути втрачені або

зіпсовані.

Критерії штатного режиму роботи комп'ютера

Частота штатного режиму роботи процесора, модулів системної пам'яті,

системної шини, графічного процесора і відеопам'яті, а також таймінги

оперативної і відеопам'яті відповідають номінальним значенням. Частоти

повинні відповідати таблицям даних (datasheets) виробника для конкретної

моделі. У випадку якщо використовуються відеокарти, модулі пам'яті або

материнські плати із зміненими частотами або таймінгами, за штатний береться

такий режим їх роботи, при якому частоти і таймінги відповідають

специфікаціям виробників.

Способи підвищення швидкодії

Для підвищення швидкодії процесорів, як центральної, так і графічної,

розгін зводиться до підвищення тактової частоти. Для підвищення швидкодії

пам'яті (у тому числі відеопам'яті) — використовують підвищення тактової

частоти і пониження таймінгів. Для підвищення частоти роботи процесорів і

пам'яті використовуються як вбудовані функції BIOS (у тому числі BIOS

відеоадаптера), так і програмні засоби. В більшості випадків зростання тактової

частоти центрального і графічного процесорів, а також модулів пам'яті

супроводиться збільшенням розсіюваної потужності, що приводить до

зростання температури компонентів, які розганяють. Цьому явищу сприяє

також часто вживане для підвищення стабільності компонентів, що розганяють,

збільшення напруги живлення. Для зниження негативних ефектів розгону

застосовують покращені системи охолоджування комп'ютерних компонентів.

$Description: C:\Users\Олег\AppData\Local\Temp\_tc\¦Ы¦-¦-¦-TА¦-TВ¦-TА¦-¦- ¦РTАTЕTЦTВ¦¦¦¦TВTГTА¦-\¦а¦¬TБ.2.jpg$

Рис.2 Розгін ЦП і пам'яті за допомогою BIOS комп'ютера

BIOS багатьох материнських плат дозволяє експлуатувати центральний

процесор і пам'ять у форсованих режимах. Деякі виробники навіть випускають

материнські плати, що мають багато пристосувань, що полегшують розгін,

таких, як покращене охолодження чіпсета, компоновка елементів спрощує

організацію ефективного охолодження, а також розширені налаштування

BIOS із збільшеними діапазонами регулювання напруги.

Для розгону процесора застосовується зміна множника (параметри

Multiplier, CPU Ratio), зміна частоти системної шини (параметри FSB

Frequency, Host Frequency, Host Speed і т. д.) або обидві процедури. Розгін

пам'яті здійснюється збільшенням частоти, яке, у свою чергу, досягається

підбором дільника частоти системної шини (параметри Memory Mode, Memory

Speed і т.д.). Деякі чіпсети материнських плат дозволяють проводити розгін пам’яті незалежно від частоти системної шини (насправді це досягаєть збільшення у декілька разів кількості дільників). Розгін пам'яті також здійснюється модифікацією затримок

(таймінгів) (параметри TRas, TCas, Precharge Delay і т. д., їх число може

доходити, залежно від моделі материнської плати, до 20).

Розгін відеокарт за допомогою BIOS відеоадаптера

Більшість сучасних відеоадаптерів володіють можливістю модифікації

власної BIOS. Модифікований BIOS відеоадаптера може містити підвищені

частоти відеопроцесора і пам'яті, а також змінені таймінги.

Програми, використовувані для модифікації BIOS відеоадаптерів:

· NiBiTor — модифікація BIOS відеокарт NVIDIA

· RaBiT — модифікація BIOS відеокарт ATI

· Програми, використовувані для оновлення BIOS відеоадаптерів:

· NVFlash — оновлення BIOS відеокарт NVIDIA

· ATI FLASHROM — оновлення BIOS відеокарт ATI

· RAMBios — тестування сумісності BIOS з відеоадаптером

Достатньо модифікувати BIOS відео карти потрібними частотами і таймінгами та ‘зашити’ його у відеокарту. Дана операція не дає безперечної гарантії на безпроблемне функціювання відео акселератора. Помилка у редагуванні BIOS може призвести до несправності після ‘прошивання’. Для відео карт краще використовувати програмні методи розгону.

$Description: C:\Users\Олег\AppData\Local\Temp\_tc\¦Ы¦-¦-¦-TА¦-TВ¦-TА¦-¦- ¦РTАTЕTЦTВ¦¦¦¦TВTГTА¦-\¦а¦¬TБ.3.jpg$

Рис.3 Розгін ЦП і відеокарт з ОС

Існує безліч програм, що здійснюють розгін процесора і оперативної

пам'яті з під операційною системи. Таку можливість підтримують не всі

материнські плати. Для розгону процесора і оперативної пам'яті з-під ОС

Windows застосовуються наступні утиліти:

· SETFSB

· ClockGen

· Для моніторингу системи, що розганяється, найчастіше

використовують:

· CPUZ - базові відомості про компоненти комп'ютера

· SpeedFan - моніторинг температур і напруги

На відміну від розгону відео карт, центральні процесори краще розганяти засобами BIOS. При програмному розгоні настройки неможливо зберігати для наступного завантаження операційної системи. Потрібно повторювати операцію знову і знову. В той час, як BIOS материнської плати позбавлений такого недоліку.

Більшість сучасних відеоадаптерів підтримують зміну тактових частот

графічного процесора (відеопроцесора) та відеопамяті з операційної системи. У останніх версіях драйверів відеоадаптерів компаній ATI і NVIDIA є можливість

розганяти відеокарти, не удаючись до допомоги сторонніх утиліт. Для розгону

популярних моделей відеоадаптерів з під ОС Windows використовуються

утиліти:

· RivaTuner— розгін і тестування стабільності відеокарт NVIDIA

· ATI Tool — розгін і тестування стабільності відеокарт ATI

· ATI Tray Tools— розгін і тестування стабільності відеокарт ATI

Із сторонніх утиліт для розгону і налаштування відеопідсистеми можна

виділити популярну програму Powerstrip, що підтримує безліч відеокарт різних

виробників.

Розгін ОЗП (оперативного запам'ятовуючого пристрою)

Безпосередній розгін ОЗП зводиться або до підвищення номінальної

тактової частоти операції мікросхем модулів пам'яті (MEMCLK), або до зміни

затримок основних сигналів, що управляють, – синхроімпульсів або "таймінгів"

(від анг. timings – затримки за часом), таких як tCAS#, tRAS#, tRCD# і інших.

Для досягнення вищих частот операції пам'яті з врахуванням стабільної роботи,

як правило, підвищують номінальну робочу напругу на модулях пам'яті

(VDDIO). Зміна значень частоти MEMCLK і синхроімпульсів можливо в BIOS

Setup материнської плати або з-під ОС Windows з використанням відповідних

програм, наприклад Brain Identifier, AMD OverDrive (для процесорів

архітектури AMD64) MemSet (Intel).

Для постійної фіксації змінених значень частотно-часових параметрів

операції необхідно вдатися до часткового перепрограмування вмісту SPD

(Serial Presence Detect) мікросхеми ППЗУ модуля пам'яті. Для цих цілей

використовується або апаратний, або програмний спосіб. Останній найбільш

простий і не вимагає яких-небудь додаткових пристосувань і пристроїв

програмування. Перезапис і редагування даних SPD мікросхеми ППЗУ, а також

модернізація прошивок EPP- і XMP-профілями, модулів пам'яті архітектури

SDRAM, DDR SDRAM, DDR2 SDRAM і DDR3 SDRAM здійснюється за

допомогою утиліти Burner!

Критерій стабільності компонентів, що розганяють

Основним критерієм стабільності компонентів комп'ютера, що

розганяють, є їх здатність витримувати будь-яке обчислювальне навантаження

із статистичною вірогідністю видати помилку в обчисленнях, що не перевищує

таку для компонентів, експлуатованих в штатному режимі. Оскільки в більшості випадків обчислювальне навантаження на компоненти комп'ютера

набагато менше, ніж потенційна обчислювальна потужність, для виявлення

помилок (нестабільності) в роботі компонента, що розганяють застосовують

спеціальні тести.

Підвищення стабільності системи, що розганяється.

Для підвищення стабільності систем, що розганяють, застосовують

підвищення живлячої напруги (і, як наслідок, збільшення потужностей, що

подається і розсіюваної), а також поліпшення відведення тепла

(охолоджування) і зниження температури.

Підвищення живлячої напруги з BIOS

BIOS більшості сучасних материнських плат дозволяє змінювати

живлячу напругу процесора (параметри VCore, VCPU, VPLL), північного моста з набору мікросхем материнської плати (параметр VMCH), а також модулів пам'яті (параметри Vdimm, Vmem). Слід пам'ятати, що підняття напруги, особливо при недостатньому охолоджуванні, може послужити причиною виходу компоненту комп'ютера з ладу.

$Description: C:\Users\Олег\AppData\Local\Temp\_tc\¦Ы¦-¦-¦-TА¦-TВ¦-TА¦-¦- ¦РTАTЕTЦTВ¦¦¦¦TВTГTА¦-\¦а¦¬TБ.4.jpg$

Рис.4 Підвищення живлячої напруги шляхом вольт моду

Інколи діапазону регулювань напруги, передбаченої материнською

платою, виявляється недостатньо, а у деяких випадках він взагалі відсутній. В таких випадках, а також для управління

живлячою напругою графічного процесора і пам'яті відеоадаптерів вдаються до

модифікації живлячих схем (вольт-модифікація, вольт-мод від англ. voltage

modification — зміна напруги). Для цього в схему живлення вносять такі

конструктивні зміни, які приводять до підвищення напруги на виходах цих

схем. Часто для вольт-модифікації досить змінити номінал резистора в

схемі живлення шунтуванням резистором меншого або змінного опору. Але бувають і складніші випадки, зображені на рисунку.

Сучасні відео карти уже перейняли простоту регулювання напруги процесорів. Для її зміни можна використовувати програмні методи, без апаратних втручань.

Існують також пристрої, що промислово випускаються, для модифікації

живлячої напруги компонент комп'ютера.

Використовувані оверклокерами системи охолоджування

Абсолютна більшість оверклокерів користуються найбільш доступними,

повітряними системами охолоджування. У основі їх лежить класичний радіатор

або кулер (радіатор з вентилятором).

Радіатори зазвичай застосовуються для охолоджування чіпів пам'яті і

чіпсетів материнських плат, оскільки володіють досить скромними

можливостями тепловідводу. Існують і виключення (наприклад, радіатор Ninja

виробництва фірми Scythe), коли радіатор з великою поверхнею теплообміну

може застосовуватися для охолоджування центрального процесора, що

розганяється.

$Description: C:\Users\Олег\AppData\Local\Temp\_tc\¦Ы¦-¦-¦-TА¦-TВ¦-TА¦-¦- ¦РTАTЕTЦTВ¦¦¦¦TВTГTА¦-\¦а¦¬TБ.5.jpg$

Рис.5

Кулери, використовувані оверклокерами, найчастіше володіють великою

поверхнею теплообміну (що перевищує 3000 см2), а також можуть

оснащуватися крупними (більше 80 мм) вентиляторами, тепловими трубками,

термоелектричними елементами (елемент Пельт’є) або іншими

пристосуваннями, що збільшують потужність, яку кулер здатний розсіяти.

Відомі торгівельні марки кулеров, використовуваних оверклокерами:

· Noctua

· Scythe

· Zalman

· GlacialTech

· ThermalTake

· Titan

Рідинні системи охолоджування

Друге місце по популярності займають рідинні системи охолоджування,

основним теплоносієм в яких є рідина. Найчастіше використовуються системи

водяного охолодження (СВО), в яких робочим тілом є дистильована вода (часто з різними добавками антикорозійного характеру). Альтернативу воді можуть скласти спеціальні рідини, як автомобільного так і комп’ютерного призначення.

$Description: C:\Users\Олег\AppData\Local\Temp\_tc\¦Ы¦-¦-¦-TА¦-TВ¦-TА¦-¦- ¦РTАTЕTЦTВ¦¦¦¦TВTГTА¦-\¦а¦¬TБ.6.jpg$

Рис.6

Типова СВО складається з водоблоку (ватерблока, від англ. waterblock), в якому відбувається

передача тепла від процесора теплоносію, помпи, що прокачує воду по

замкнутому контуру системи, радіатора, де відбувається віддача тепла від

теплоносія повітрю, резервуару (служить для заповнення СВО водою і інших

сервісних потреб) і сполучних шлангів.

$Description: C:\Users\Олег\AppData\Local\Temp\_tc\¦Ы¦-¦-¦-TА¦-TВ¦-TА¦-¦- ¦РTАTЕTЦTВ¦¦¦¦TВTГTА¦-\¦а¦¬TБ.7.jpg$

Рис.7 Системи криогенного охолодження(фазового переходу).

Дані системи практично неможливо зустріти у використанні при домашніх комп’ютерах. Основне їхнє призначення – це тести, постановка рекордів у певних дисциплінах оверклокінгу.

$Description: C:\Users\Олег\AppData\Local\Temp\_tc\¦Ы¦-¦-¦-TА¦-TВ¦-TА¦-¦- ¦РTАTЕTЦTВ¦¦¦¦TВTГTА¦-\¦а¦¬TБ.8.jpg$

Рис.8

Дана система охолодження нагадує звичайний холодильник, який знаходиться у будь кого вдома. Теплоносієм являється газ (фреон), який під тиском, створеним компресором, конденсується у конденсаторі (радіаторі) і за допомогою капілярної трубки подається у випаровувач (елемент, схожий властивостями до водоблоку у системах рідинного охолодження). Фреон починає кипіти, забираючи при цьому велику кількість тепла. Класична одноконтурна система дає температури порядку 40-50 градусів нижче нуля. Існують і багатоконтурні системи (каскади), які дозволяють досягти ще нижчих температур. Але зустрічаються вони ще рідше. На даний час, в Україні, наприклад, в експлуатації не більше 10 ‘фреонок’. Дана цифра пояснюється не тільки вузькою спеціалізацією даних систем, але й високою вартістю їх побудови.

Ще однією трудністю використання системи є конденсат. Температура кипіння фреону значно відрізняється від температури навколишнього середовища. Різниця даних температур породжує появлення капель води (конденсату) на охолоджувальних компонентах, які в свою чергу можуть призвести до короткого замикання електронних компонентів і виходу їх зі строю. Для подолання цієї проблеми використовують різноманітні теплоізоляційні матеріали.

Системи екстремального охолодження (сухий лід та рідкий азот)

Дані види охолодження ще більш складні у використанні. Якщо використання криогенного охолодження можливе для постійного використання, то дані системи є виключно експериментальними, для досягнення максимального результату, при цьому необов’язково з гарантованою стабільністю.

$Description: C:\Users\Олег\AppData\Local\Temp\_tc\¦Ы¦-¦-¦-TА¦-TВ¦-TА¦-¦- ¦РTАTЕTЦTВ¦¦¦¦TВTГTА¦-\¦а¦¬TБ.9.jpg$

Рис.9

Робочою поверхнею служить алюмінієвий, або, в кращому випадку, мідний резервуар (стакан) зі складною внутрішньою структурою. Даний резервуар прижимається до робочого елемента (процесора або відео карти).

У випадку використання сухого льоду (температура плавлення -87) додатково використовують рідину для покращення теплообміну між стінками стакану та самим льодом. Зазвичай це є ацетон або чистий спирт, дані рідини не замерзають при таких температурах, на відміну від звичайної води.

У випадку використання рідкого азоту, у стакан заливається дана речовина (температура кипіння -196) для охолодження стінок і самого охолоджувального елементу відповідно.

$Description: C:\Users\Олег\AppData\Local\Temp\_tc\¦Ы¦-¦-¦-TА¦-TВ¦-TА¦-¦- ¦РTАTЕTЦTВ¦¦¦¦TВTГTА¦-\¦а¦¬TБ.10.jpg$

Рис.10

Системи дуже чутливі до перепадів температур. Потрібний постійний контроль.

При даних видах охолодження уже існує поняття, як колдбаг (англ. ColdBug) – неможливість руху електронів у кристалі, при досяганні певної температури (зазвичай, -100 градусів та нижче). Даний параметр унікальний для кожного кристалу. Для найбільш результативного розгону визначається значення даної температури та контролюється температура охолоджувального пристрою близькою до цього значення.

$Description: C:\Users\Олег\AppData\Local\Temp\_tc\¦Ы¦-¦-¦-TА¦-TВ¦-TА¦-¦- ¦РTАTЕTЦTВ¦¦¦¦TВTГTА¦-\¦а¦¬TБ.11.jpg$

Рис.11 Перевірка стабільності компонентів, що розганяють

Для перевірки стабільності компонентів комп'ютера, що розганяють,

використовують багато програмних тестів. Жоден з них сам по собі не гарантує

100 % стабільності системи, проте, якщо тест виявив збій в системі або не може

пройти до кінця, розгін слід вважати за невдалий. Більшість тестів створюють

інтенсивне обчислювальне навантаження на різні блоки центрального

процесора, системної пам'яті, графічного процесора і набору системної логіки.

Тільки комбінація з декількох тестів може служити основою для упевненості в

стабільній роботі комп'ютера. Ось деякі з найбільш популярних тестів

стабільності:

· Prime95 — клієнт мережі розподілених обчислень, що володіє

потужним вбудованим модулем перевірки стабільності системи.

Частенько програма виявляє нестабільність там, де інші тести

минають без проблем.

PDF створений версією pdfFactory Pro для ознайомлення www.pdffactory.com

· S&M — програма тестує стабільність процесора і системної пам'яті,

при недостатній якості охолоджування процесора або проблем з

пам'яттю можливе зависання комп'ютера.

· SUPERPI — популярний в оверклокерів бенчмарк і тест

стабільності, що обчислює число Пі до заданої кількості знаків

після коми.

· ATI Tool — програма містить тестовий модуль, що виявляє

артефакти нестабільності відеоадаптера.

· ATI Tray Tools — програма містить тестовий модуль, що виявляє

артефакти нестабільності відеоадаптера.

· FutureMark 3DMark2006 — синтетичний тест продуктивності, що

інтенсивно навантажує графічний і центральний процесори,

використовується поряд з іншими тестовими пакетами FutureMark

для визначення продуктивності комп'ютера в ігровій тривимірній

графіці.

· Aquamark - комплексний тест з використанням графічних

технологій, таких як PixelShader 2.0 і т.д

· cpu burn-in - утиліта для перевірки стабільності роботи процесора,

що дозволяє задати будь-який час тесту, тим самим дозволяючи

випробувати систему охолоджування.

Останнім часом у всьому світі все частіше і частіше проводяться

змагання оверклокерів, перед учасниками яких ставиться мета — добитися

максимальної продуктивності від комп’ютера експлуатованого у форсованому режимі, або досягнення певної частоти елемента комп’ютерної системи.

$Description: C:\Users\Олег\AppData\Local\Temp\_tc\¦Ы¦-¦-¦-TА¦-TВ¦-TА¦-¦- ¦РTАTЕTЦTВ¦¦¦¦TВTГTА¦-\¦а¦¬TБ.12.jpg$

Рис.12

Ініціаторами і спонсорами подібних конкурсів найчастіше виступають

компанії-виробники систем охолоджування, а також материнських плат,

процесорів і графічних чіпів. І все частіше на таких змаганнях та конкурсах використовують системи екстремального охолодження, додаючи їм цікавості та результативності.

2. Порядок виконання роботи

1. Ознайомитися з теоретичними відомостями.

2. Запустити програму EVEREST для визначення параметрів процесора.

PDF створений версією pdfFactory Pro для ознайомлення www.pdffactory.com

3. Скласти звіт з власними висновками про проведену роботу та

відповідями на наступні питання:

· Дати обґрунтування поняттям розгону та компонентів ПК, де він

може використовуватись?

· Дати обґрунтування способам розгону компонентів ПК?

· Дати обґрунтування систем охолодження?

Список рекомендованої літератури

1. Википедия - свободная энциклопедия. Http://ru.wikipedia.org/wiki.

2. Електронний дидактичний комплекс кафедри КТПН ЛНТУ.

Нttp://elearning.lutsk.ua.