Наверх
Меню
Новости
Статьи
twitter
Процессоры, Материнские платы, Видеокарты, Память
8 марта 2007
5783
  Экстремальный разгон: советы THG  
 
Введение

Экстремальный разгон: советы THG

Желаете выжать дополнительную производительность из вашего "железа"? Недавно на страницах нашего сайта появились три части (часть I, часть II, часть III) руководства по разгону, причём, в третьей части мы привели конкретный рецепт разгона, весьма недорогой. Впрочем, наша цель - осветить все стороны медали, поэтому в данной статье мы рассмотрим самый экстремальный вариант.

Сегодня мы решили взять high-end комплектующие. По ходу статьи мы поговорим об альтернативных методах охлаждения, а также об опасностях, которые подстерегают во время разгона. И поможем определиться с тем, нужен ли разгон лично вам?

Разгоняйте на свой страх и риск!

Возможные опасения

Когда мы рассматриваем разгон любого типа, то всегда напоминаем нашим читателям, что этот процесс лишает гарантии на комплектующие. Хотя компании активно рекламируют продукты, которые можно легко разогнать, например, процессоры Intel Core 2 Extreme, при этом следует помнить, что работа за пределами спецификации всё же лишает гарантии.

Экстремальный разгон: советы THG

На сайте Intel можно прочитать следующее: "У процессора Intel Core 2 Extreme была убрана блокировка множителя (overspeed protection), поэтому вы можете разогнать свой компьютер за пределы возможного" (перевод THG.ru). Разблокированный множитель, собственно, является одной из самых продаваемых функций этого процессора.

Экстремальный разгон: советы THG

Впрочем, как внимательный потребитель, вы должны прочитать всё до конца. Приведённый отрывок сопровождается сноской, где говорится о том, что Intel не даёт гарантию на работу процессоров выше номинальных спецификаций.

"Изменения частоты процессора и/или напряжения могут (i) уменьшать стабильность системы и срок службы процессора; (ii) приводить к сбою процессора и других системных компонентов; (iii) приводить к снижению системной производительности; (iv) приводить к дополнительным повреждениям; и (v) влиять на целостность данных. Intel не тестировала и не даёт гарантию на работу процессора за пределами спецификаций" (перевод THG.ru).

Здесь можно сделать два вывода. Первый: компания хочет поддержать свой продукт. Второй: существуют риски, связанные с переводом "железа" за номинальный режим работы. И две упомянутые характеристики друг с другом сочетаются плохо. Конечно, если приставить нож к горлу продавца, то процессор можно будет заменить. Но здесь мы имеем дело с тонкими полупроводниками, поэтому проблемы с заменой компонента всё же могут возникнуть.

Главным опасением, связанным с "разгоном", является возможность сгорания комплектующего. Полупроводниковые компании используют сложные системы тестов качества, чтобы гарантировать рабочее состояние своих продуктов. Производитель не хочет получить свой продукт обратно по гарантии, ведь на замену или ремонт требуются деньги. Но гарантию для продуктов, которые использовались надлежащим образом, соблюдать всё же нужно, чтобы потребитель был уверен в качестве и покупал товар. Заменять же компоненты, которые эксплуатировались ненадлежащим образом, компании отнюдь не желают.

Следует отметить, что если мы рискуем потерей гарантии, то следует прикинуть все риски и постараться их минимизировать.

Как сгорают компоненты? Срок службы полупроводникового устройства зависит от нескольких факторов. Да, существует немало причин, которые приводят к выходу из строя полупроводникового кристалла или микросхемы, но среди них можно выделить три основных: плотность электрического тока, чистота материала и температура. Конечно, процесс изготовления кристаллов сопровождается контролем качества, но не все кристаллы получаются одинаковыми. У них могут появляться утечки, и никуда от этого не деться. Но с двумя другими факторами бороться можно.

Электромиграция

Электромиграция - один из многих процессов, которые приводят к деградации компонентов. В результате электромиграции атомы металла сдвигаются под действием электронов. Подобный процесс может привести к сбою схемы: атомы могут слишком сильно удалиться друг от друга, что даст потерю контакта, либо, наоборот, приблизиться друг к другу в нежелательном месте, что даст короткое замыкание. В любом случае, компонент перестанет работать.

Многие недоумённо скажут: я думал, что полупроводники изготавливаются из кремния. Да, это так. Чипы изготавливаются из кремния, который имеет интересное свойство: он может становиться проводником или изолятором в зависимости от примеси, которую добавили при изготовлении кристалла. Кремний может проводить ток после так называемого процесса легирования, когда он бомбардируется примесями, создающими области с положительными или отрицательными зарядами. Собственно, именно так на кристалле и создаются транзисторы.

В принципе, полупроводники не страдают из-за электромиграции, поскольку в них есть достаточное количество носителей заряда. Но если кремний легировать хотя бы на 1% от чистого состояния, то он может проводить ток, поэтому и проблемы электромиграции тоже проявляются. Кроме того, в чипах используется много слоёв металлических соединений, которые тоже подвержены электромиграции.

Итак, внутри компонентов происходит миграция проводящих материалов, и на скорость этого процесса влияют два фактора. Первый, как вы понимаете - количество тока, проходящего через микросхему. Второй фактор - температура.

Температура

В своей статье об электромиграции доктор Ллойд (Dr. J.R. Lloyd) утверждает, что "то, какое количество тока может выдержать полупроводник с условием сохранения надёжной работы при изменении температуры, зависит от того, какова доминирующая причина сбоя (диффузия роста или затравочная), каким является доминирующий механизм диффузии. Если мы имеем дело с диффузией роста (growth-dominated diffusion) и повышаем температуру до удвоения коэффициента диффузии (примерно 20 градусов для алюминиевых сплавов и диффузии по границам зёрен), мы должны уменьшить плотность тока в два раза. Наоборот, если мы желаем повысить плотность тока в два раза, то должны гарантировать, что температура будет ниже, по крайней мере, на 20 градусов. Если сбой вызван затравочными причинами (nucleation-dominated diffusion), то упомянутое увеличение температуры должно сопровождаться примерно 30% снижением плотности тока, дабы стабильность поддерживалась на прежнем уровне".

Говоря другими словами, каждое повышение рабочей температуры на 20 градусов Цельсия должно сопровождаться уменьшением плотности тока в два раза. А при разгоне мы имеем дело с обратным процессом: мы не только повышаем количество энергии, которая проходит через чип (и приводит к эффекту электромиграции), но и повышаем температуру, поскольку большая энергия, проходящая через чип, нагревает его. Всем проводам и внутренним линиям приходится иметь дело с внутренним сопротивлением. Но, что любопытно, при повышении температуры полупроводники лучше проводят электричество, а металлы, наоборот, дают более высокое сопротивление. Поэтому, когда ток переходит с кремния на металл, это приводит к разделению металла, либо разрывая схему, либо создавая короткое замыкание, если металл начнёт контактировать с другой схемой. По этим и многим другим причинам во время разгона чип следует хорошо охлаждать.

Достаточное охлаждение

Не пытайтесь в домашних условиях

В художественных салонах можно найти большое число полотен. Но только время покажет, какие из них станут шедевром. Как правило, элита художественного мира - это единицы среди большой армии художников-ремесленников.

Экстремальный разгон: советы THG
Заливаем жидкий азот.

Разгон - тоже своего рода искусство. Существует целое сообщество энтузиастов, которые соревнуются по экстремальному тестированию, например, в Futuremark 3DMark. Они легко переходят границу обычной работы компьютера. Энтузиасты экспериментируют с разными системами охлаждения, простыми воздушными, с фазовым переходом (технология используется в кондиционерах, тепловых трубках), на этаноле и сухом льду, и даже на жидком азоте. Если труд будет успешен, то можно даже пробиться в корпоративный мир. Так и произошло с Sami "Macci" Makinen, который был нанят в 2005 году компанией ATi в качестве консультанта по материнским платам.

Экстремальный разгон: советы THG
Macci тестирует пределы модифицированной материнской платы и инженерного образца Radeon X850 XT PE 512 MB.

Экстремальный разгон: советы THG
Штатный кулер Intel Core 2 Extreme X6800 Conroe против Zalman CNPS9700 NT.

Более привычные средства

Хотя мы могли осуществить экстремальный разгон, как уже неоднократно делали раньше, мы решили всё же остановиться на уровне, который достижим для многих пользователей. В конце концов, разгон можно осуществить с традиционными радиаторами и вентиляторами.

Экстремальный разгон: советы THG

Да, штатного кулера достаточно для рядового охлаждения, но если мы хотим разогнать компоненты за пределы спецификаций, следует обзавестись более эффективным решением. На рынке можно найти разные воздушные кулеры, хотя у воздуха есть свои ограничения. Zalman CNPS9700 NT, показанный выше, является хорошим вариантом в деле эффективного воздушного охлаждения. Микропроцессоры становятся меньше, поэтому площадь поверхности, с которой следует выводить тепло, создаваемое внутренним электрическим сопротивлением, тоже уменьшается. Чтобы тепло отводилось эффективно, во многие дизайны кулеров были добавлены тепловые трубки. Они забирают тепло от кристалла процессора и передают его на рёбра радиатора, где тепло, в свою очередь, передаётся воздуху. По своей сути радиатор во много раз увеличивает площадь, с которой процессор отдаёт тепло. Если же на радиатор установить ещё и вентилятор, то мы повысим скорость, с которой тепло отдаётся воздуху.

Системы водяного охлаждения позволяют снизить уровень шума и температуру компонентов. Воздух намного менее плотен, чем вода, что можно наглядно проверить на пляже: попробуйте бежать, находясь по колено в воде. Будет намного труднее, чем по влажному песку. Воздух сопротивляется движению намного меньше, чем вода.

Здесь решающее значение имеет плотность молекул: у воды на единицу объёма их много больше, чем у воздуха. Принцип же водяного охлаждения мало отличается от воздушного: максимально увеличить число молекул, которые будут отводить тепло от радиатора. У воды выше плотность и теплопроводность, так как намного больше молекул соприкасаются с радиатором, поэтому и тепло лучше отводится. Жидкость в водяной системе охлаждения может легко впитывать тепло, а потом его отдавать.

Вода - удобная жидкость для систем водяного охлаждения, она хорошо передаёт тепло, но есть проблема свободных ионов, которые вызывают коррозию металла. Головку охлаждения и другие металлические части системы следует защищать от коррозии. Поэтому в воду часто вводят добавки, которые предотвращают или снижают скорость окисления металла. Тепло и стоячая вода могут привести к появлению водорослей, но эту проблему тоже можно решить правильными добавками.

Конечно, можно использовать хладагент, который не имеет проблемы воды. Здесь могут возникнуть проблемы с заменой, но многие хладагенты с такой же теплопроводностью не требуют делать это часто. Хладагенты, подобные Fluid XP+ EXTreme, работают эффективнее, чем вода. Fluid XP+ EXTreme не проводит ток, поэтому утечка не приведёт к короткому замыканию. Он не токсичен, PH равна 7, то есть к коррозии этот хладагент не приводит. Он не обладает абразивными свойствами, в нём не живут водоросли. Время работы ориентировочно составляет 5 лет и выше, так что перед нами хороший вариант хладагента. За эти преимущества мы и выбрали Fluid XP+ EXTreme для нашей статьи.

Правильное оборудование

Как и с любым проектом, сначала надо всё тщательно продумать, а уже потом покупать все необходимые материалы. Для сборки солидной системы водяного охлаждения потребуется правильный корпус и компоненты. На рынке водяных систем работает несколько известных компаний, которые за последние годы завоевали немалое уважение: Cooler Master, Thermaltake и Zalman. В то же время, львиную долю рынка для энтузиастов занимают компании Koolance, Swiftech и Danger Den.

Экстремальный разгон: советы THG

Для нашего проекта мы связались с Danger Den, которая предоставила нам следующие компоненты:

  • 1 x медная головка охлаждения CPU TDX;
  • 2 x головки охлаждения видеокарт DD-GX2;
  • 1 x радиатор Black Ice X-Flow Xtreme II;
  • 2 x 120-мм осевых вентилятора Pabst 4312L;
  • 1 x 900-г (32 oz.) баллон с хладагентом Fluid XP+ EXT;
  • 1 x циркуляционный насос Laing D5 12 V;
  • 1 x латунный клапан залива Brass Fillport;
  • 1 x T-крепление Derlin T Fitting;
  • 2 x крепления Danger Den High Flow Fittings;
  • 13 x креплений для трубок Plastic Hose Clamps;
  • несколько метров прозрачных трубок Tygon 3606.

    Почему именно Danger Den? Просто с этой компанией нам удобно работать, да и системы охлаждения у них очень качественные. Как можно видеть по приведённому списку, у этой компании есть всё необходимое для сборки полной системы охлаждения. При этом ассортимент тоже достаточно большой, так что вы сможете собрать систему охлаждения по своему вкусу. Кроме покупки деталей, на сайте есть видеоролики, наглядно демонстрирующие различные операции, от вырезания крепления для вентилятора до заполнения и очистки системы водяного охлаждения.

    Экстремальный разгон: советы THG

    После изучения разных корпусов мы выбрали Silverstone Temjin TJ07, хорошую, универсальную модель. Если вы собираетесь использовать воздушное охлаждение, то корпуса с двумя 120-мм вентиляторами в верхней части и с парой 92-мм вентиляторов на задней стенке будет вполне достаточно. Ещё два дополнительных 120-мм вентилятора охлаждают две съёмные стойки для жёстких дисков. Блок питания и стойки жёстких дисков размещены в отдельном отсеке под основным. Корпус использует съёмный лоток для материнской платы, тоже облегчающий сборку, а также последующий доступ.

    Экстремальный разгон: советы THG

    Чтобы мощности было достаточно и для компьютера, и для системы охлаждения, мы взяли блок питания Silverstone Zeus ST85ZF на 850 Вт. Он достаточно узкий, чтобы не мешать обдуву радиатора. Можно было использовать и более мощный блок питания, например, 1-кВт PC Power & Cooling Turbo Cool, но он больше по размеру, что ограничивает обдув.

    Экстремальный разгон: советы THG

    Готовим видеокарту

    Экстремальный разгон: советы THG

    Когда все компоненты закуплены, наступает время снять заводские системы охлаждения видеокарт и заменить их водяными головками. Модель Sparkle SF-PX78GX2 построена на эталонной спецификации nVidia GeForce 7950GX2. Ядро работает на частоте 500 МГц, а память GDDR3 - на 600 МГц (1,2 ГГц DDR). Две платы видеокарты соединены вместе несколькими винтами. После того, как карты разделены, надо снять кулеры и очистить поверхность графического процессора и чипов памяти.

    Экстремальный разгон: советы THG

    Для видеокарт мы использовали термопасту Artic Silver Ceramique, которая обеспечивает хорошую теплопередачу между кристаллом и головкой охлаждения. Конечно, можно было взять термопасту Artic Silver 5, но она на 99,9% состоит из серебра, поэтому утечка тока может привести к печальным последствиям. Да, хладагент не проводит ток, но как только вы добавите в него проводящие частицы, он уже будет его проводить. Маленькие транзисторы, расположенные рядом с графическими процессорами, следует защитить от утечек, поэтому непроводящая термопаста нам подошла лучше.

    Экстремальный разгон: советы THG

    Когда обе головки охлаждения установлены, следует соединить их вместе с помощью резиновой прокладки. Она обеспечивает герметичное соединение двух головок, жидкость из нижней головки будет перетекать в верхнюю. После сборки видеокарта Sparkle GeForce 7950GX2 потяжелела на 600 грамм, её вес составил 1,2 кг.

    Экстремальный разгон: советы THG

    Установка водяной системы охлаждения

    Радиатор, насос и блок питания были установлены в нижнюю часть корпуса до инсталляции материнской платы. Это позволило нам лучше работать с компонентами, на которые не влияли комплектующие сверху.

    Экстремальный разгон: советы THG

    Когда мы установили лоток для материнской платы, блок питания и видеокарты, стало понятно, что следует заменить крепление системы между двумя видеокартами. Крепление High Flow оказалось слишком длинным, с двумя установленными видеокартами мы не смогли насадить трубки Tygon. Мы поступили следующим образом. После установки обеих видеокарт мы тщательно провели все замеры. Затем извлекли видеокарты из системы, чтобы насадить трубки. После установки коротких креплений мы смогли срезать и насадить трубки.

    Экстремальный разгон: советы THG

    Мы очень аккуратно насаживали и прокладывали трубки, чтобы они сгибались в том направлении, в котором хотели. Если бы мы согнули трубки так, как надо нам, то создали бы дополнительную механическую нагрузку на головки охлаждения и на крепления. Чем меньше будет лишней нагрузки, тем лучше.

    Экстремальный разгон: советы THG

    На иллюстрации как раз показан пример поиска подходящего угла сгиба для трубки, которую мы подвели к головке охлаждения CPU. Насос находится прямо под большим отверстием. Мы желали убедиться, что трубка не будет давить на головку охлаждения, скажем, по причине того, что она желает быть повёрнута в другом направлении. Лучше всего это сделать, закрепив один конец трубки и оставив её свободно висеть. Те же самые операции мы проделали и для других трубок, чтобы найти правильный угол сгиба, длину и схему прокладки, обеспечивающую максимальный поток.

    Заполняем систему

    Экстремальный разгон: советы THG

    Система водяного охлаждения разработана таким образом, что не имеет отдельного резервуара. Мы воспользовались способом заполнения, который приведён на видеоролике Danger Den. Мы использовали T-крепление, один из патрубков направили вверх и прикрепили к нему длинную трубку с клапаном для залива. Эта трубка превратилась в своеобразный резервуар. Дизайн уникален тем, что клапан для залива можно вывести наверх, за корпус компьютера. Тогда, чтобы долить хладагент, вам не придётся открывать корпус.

    Экстремальный разгон: советы THG

    Мы пошли по такому же пути, но немного изменили подход. Ведь если вы хотите убедиться в достаточном количестве хладагента, то корпус всё равно придётся открывать, поэтому мы решили не выводить клапан наружу. Трубку мы взяли длинную, чтобы при необходимости её можно было удобно выдвинуть наружу. А потом, после заполнения системы, трубку можно удобно упрятать под верхнюю крышку корпуса.

    Экстремальный разгон: советы THG

    Перед включением системы следует избавить её от лишнего воздуха, так как он может повредить насос, да и лишние пузырьки нам в системе не нужны. Как мы уже говорили выше, воздух менее плотный, чем вода, поэтому он намного хуже справляется с отведением тепла. Кроме того, воздух негативно сказывается и на рабочем давлении в системе.

    На заполнение системы хладагентом и очистку от воздуха может уйти некоторое время. Поскольку насос нельзя запускать, пока он не будет заполнен хладагентом, пришлось делать серию коротких запусков, которые помогли очистить систему от воздуха. Для этого следует наклонить систему или даже перевернуть её. Когда вы закончите этот процесс, насос перестанет издавать странные звуки, а в хладагенте не будут заметны пузырьки воздуха. Теперь можно приступать к разгону.

    Тестовая конфигурация

    Есть разница между максимальной частотой, на которой может запуститься компонент, и оптимальной частотой. Мы могли бы очень сильно разогнать центральный процессор, но тогда потеряли бы стабильность. Настройка системы осуществляется методом проб и ошибок, поэтому следует запастись временем и терпением. Вам придётся менять скорости шин, возможно, множители CPU, значения напряжений и делителей. Часто система "обижается" на ваши действия и отказывается грузиться. Тогда придётся сбросить CMOS и повторить попытки.

    После увеличения напряжения ещё на одну ступень можно столкнуться с проблемой: после очистки CMOS и перезагрузки выставленный режим откажется работать второй раз. Тогда следует дать системе некоторое время на отдых, чтобы все компоненты вернулись в естественное состояние. Да и хладагент отдаст часть своего тепла, поэтому после простоя он будет охлаждать эффективнее.

    Что касается системы Quad SLI, то самое высокое значение частоты GPU, которое мы смогли получить без визуальных артефактов, составило 610 МГц. Это на 110 МГц или на 22% выше штатной тактовой частоты. Память смогла выдержать частоту 785 МГц или на 30,8% выше. Процессор смог заработать на частоте 3,73 ГГц, но в паре с разогнанной графической системой он не смог дать должную стабильность. Самая быстрая частота, с которой мы добились стабильной работы нашей системы, составила 3,66 ГГц.

    Экстремальный разгон: советы THG

    Результаты тестов

    3DMark05


    Для всех тестов мы использовали разрешение 1024x768, поскольку этот режим даёт максимальные различия в производительности. При повышении разрешения производительность упирается в видеокарты, но на меньших настройках мы должны увидеть влияние "узких мест" в системе. Как показывают результаты, 3DMark05 даёт рост производительности до 9%, хотя три основных компонента системы работали на 20% выше спецификаций. Что касается 3DMark05, то в этом тесте прирост от ускорения видеокарт оказывается намного выше, чем от разгона системы в целом. Кстати, в играх так бывает не всегда.

    Экстремальный разгон: советы THG

    Doom 3

    Doom 3 даёт совершенно иную картинку производительности. Частота 3,66 ГГц является максимальной для процессора, но в данном режиме частота шины составляет 281,75 МГц (281,75 x 4 = 1227), а множитель - 13x. Частота 3,55 ГГц достигается с помощью 443-МГц шины (443 x 4 = 1772) и множителя 8x. Как видим, побеждает режим с более высокой частотой FSB и меньшим множителем, хотя частота процессора ниже на 110 МГц. Настройка 3,55 ГГц соответствует разгону всей системы. Базовая частота кадров составляет 177,7 fps, разгон дал нам прирост производительности на 24,6%, то есть 221,5 fps.

    Экстремальный разгон: советы THG

    F.E.A.R.

    F.E.A.R. даёт такой же прирост производительности, что и Doom 3, но здесь итоговый результат больше зависит от частоты процессора. Здесь мы наблюдаем соотношение практически 1:1 между процентом изменения частоты и приростом fps. В этой игре мы получили прирост на 24,5%.

    Следует отметить, что разгон памяти на самом деле снизил производительность, что можно было предвидеть. Разгон одного компонента без настройки остальных приводит к потере баланса и синхронизации. Да, разные шины могут работать асинхронно, но особо этим увлекаться не стоит. Поэтому нужно заниматься ещё и оптимизацией. Разные шаги дают разные результаты. И небольшое снижение частоты, чтобы "пристыковать" компоненты, на самом деле может дать прирост производительности.

    Экстремальный разгон: советы THG

    Oblivion

    В Oblivion ситуация любопытная. Когда мы максимально нагрузили видеокарты, включив все настройки на максимум, то получили интересные результаты. Наружные сцены в Oblivion не получают почти никакого прироста производительности от разгона. Всё упирается в графику. Возможно, это связано с ограничениями драйвера видеокарт, которому приходится работать с Quad SLI.

    На внутренних сценах мы видим, что графика уже не является ограничивающим фактором. Причём FSB играет главную роль в том, сколько кадров выдаётся на экран. С менее скоростным процессором, но более скоростной FSB мы получаем прирост ещё на 5% (всего он составил 25%).

    Экстремальный разгон: советы THG

    Экстремальный разгон: советы THG

    Заключение

    Экстремальный разгон: советы THG

    Оправдывает ли себя разгон? Сегодня ответ утвердительный: 20% прирост частоты системы обеспечил схожее увеличение производительности в реальных приложениях. Да, разгон лишает гарантии, но дополнительный прирост в играх, например, не помешает. Конечно, большинство пользователей вряд ли потратят $1000 на процессор, но вы сможете получить такой же прирост и от менее дорогой модели. За последние месяцы мы опубликовали цикл статей, посвящённых разгону, включая и модель Core 2 Duo E6300.

    Что касается разгона видеокарты, то наш эксперимент с Quad SLI себя не оправдал. Две карты GeForce 7900GTX в режиме SLI способны на большее. Это мы видели и в других тестах, пусть разгон и даёт прирост производительности.

    Не стоит думать, что о разгоне можно забыть, если ваша система не соответствует топовому уровню. Разгоном может заниматься каждый, если понимать свои действия и быть осторожным. С каждым шагом вы приближаете компоненты компьютера к точке сбоя. Если вы сделаете разгон чересчур сильным, то сократите время жизни оборудования. Но если вы чётко продумаете и спланируете каждый шаг, то сможете получить хорошо разогнанную систему, которая проработает долго и без сбоев.


  •   Источник: thg.ru
     



    Поделиться с друзьями:


    Другие новости по теме
     
    Вы не авторизованный пользователь. Чтобы воспользоваться всеми возможностями сайта, зарегистрируйтесь.
     

    Комментарии

    Misha 2 мая 2007 17:33
    Срочно надо прогу для разгона процессора AMD Duron 1.3 мгц
     
     
     
    Добавление комментария
    Ваше имя
    Ваш Email
    Код Включите эту картинку для отображения кода безопасности
    обновить код
    Введите код