آموزش مفاهیم تئوری اورکلاک پردازنده‌های Intel
همانطور که قول داده بودم ؛ این هم یک مقاله در مورد اورکلاک پردازنده های اینتل
البته باز هم ادامه دارد ..........
پردازنده‌های کمپانی اینتل از دیرباز قابلیت اورکلاک منحصر به فردی داشتند، به طوری که حتی چندی بعد از معرفی پردازنده‌های Pentium 1 نیز مبحث اورکلاکینگ در این پردازنده‌ها مطرح بود. با معرفی پردازنده‌های جدید توسط اینتل همچنان قابلیت اورکلاک بسیار عالی پردازنده‌های این کمپانی زبانزد خاص و عام بود و در همین حین، قابلیت اورکلاک این پردازنده‌ها با معرفی نسل‌های جدید رو به بهبودی می‌رفت.
در این مقاله قصد داریم به صورت عملی و تئوری به آموزش و تست اورکلاک پردازنده‌های کمپانی اینتل بپردازیم. لازم به ذکر است که این آموزش برای سری پلتفرم‌های مبتنی بر پردازنده‌هایPentium 4 ، Celeron و انواع مدل‌های Core2 سندیت دارد. مقاله مرتبط با آموزش اورکلاک پلتفرم جدید پردازنده‌های اینتل
(Core i5/Core i7) در شماره‌های آتی ماهنامه منتشر خواهد شد.
معرفی
قبل از تشریح و بررسی این پلتفرم، لازم است دیاگرام ارتباط گذرگاه‌های مختلف آن تشریح شود تا در ادامه با شکل‌گیری تصویری شفاف از این پلتفرم، درک موضوع ساده‌تر شود:
در شکل 1 دیاگرام ارتباطی گذرگاه‌های یکی از جدیدترین و مدرن‌ترین چیپست‌های اینتل برای این پلتفرم را مشاهده می‌کنید. البته ارتباط گذرگاه‌های اصلی در چیپست‌های قدیمی‌تر از این مدل نیز از نظر ساختار کلی مشابه همین چیپست‌ها است.
همانطور که در تصویر مشاهده می‌کنید، دو چیپست پل شمالی (MCH) و پل جنوبی (ICH) کنترلر گذرگاه‌های اصلی این سیستم هستند.
چیپست پل جنوبی I/O Controller Hub) ICH) يا (SB (South Bridge وظیفه کنترل و هماهنگی انواع گذرگاه‌های ورودي و خروجی را بر عهده دارد و از طریق گذرگاه Internal Bus با چیپست پل شمالی ارتباط دارد.
چیپست پل شمالی (MCH (Memory Controller Hub يا North Bridge) NB)پلی برای ارتباط ICH با حافظه و پردازنده و همچنین کنترلر PCI-E Bus است. کنترلر حافظه نیز در این چیپست تعبیه شده است. در واقع يکي از مهم‌ترین وظایف این چیپست ارتباط بین پردازنده و حافظه اصلی سیستم است.
Front Side Bus
همانطور که در شکل 1 مشاهده می‌کنید، FSB تنها گذرگاهی است که پردازنده برای برقراری ارتباط با بقیه اجزاي این پلتفرم از آن استفاده می‌کند. در این پلتفرم، این گذرگاه، در اورکلاک پردازنده و حافظه، نقش اصلي را بر عهده دارد.
فرکانس کلاک این گذرگاه با اينترفيس 64 بيت در پردازنده‌های مختلف اینتل ( از اولین نسل‌های Pentium 4با FSB 100مگاهرتز تا جدیدترین نسل پردازنده‌های Core2 Quad Extreme با FSB 400مگاهرتز) ، متغیر است.
حداکثر پهنای باند این گذرگاه از لحاظ تئوری به دو عامل مهم فرکانس کلاک و تعداد دیتای انتقالي در یک سیکل بستگی دارد.
در پردازنده‌های سری Pentium 4 به بعد که از فناوري Logic Signaling مدرن AGTL+ استفاده می‌کنند، در هر سیکل کلاک، 4 دیتا انتقال می‌یابد. به همین دلیل کمپانی اینتل فناوري انتقال 4 دیتا به ازای هر سیکل کلاک (4 transfers/cycle) را اصطلاحا Quad Pumping می‌نامد. برای مثال در پردازنده مدرن Core2 Dou E8400 که به صورت پیش‌فرض در فرکانس FSB 333مگاهرتز فعالیت دارد، حداکثر پهنای باند این گذرگاه به صورت تئوری این‌گونه محاسبه می شود:
64bit (8 byte) x 333MHz x 4 (Transfers per cycle) = 10.6 GB/S
Memory Bus
گذرگاهی که وظیفه ارتباط حافظه اصلی سیستم با چیپست پل شمالی را بر عهده دارد، Memory Bus نامیده می‌شود.
این گذرگاه در پلتفرم یاده شده به صورت دو کاناله بوده و با احتساب اينترفيس
64 بيت در هر کانال، در حالت دو کاناله (128 بيت) در صورت استفاده از حافظه‌های DDR2 به صورت تئوری و استاندارد از حداکثر پهنای باند 12.8 گيگابايت در ثانيه و در صورت استفاده از حافظه‌های DDR3، حداکثر پهنای باند 17 گيگابايت در ثانيه پشتیبانی می‌کند. فرکانس این گذرگاه همیشه برابر با فرکانس I/O Bus Clock ماژول‌های حافظه است.
[مهمان یا عضو عزیز شما قادر به مشاهده لینک ها قبل از ثبت نام نیستید. برای ثبت نام کلیک کنید]
Internal Bus
همانطور که در شکل 1 مي‌بينيد، گذرگاهی که چیپست‌های پل شمالی و جنوبی را به یکدیگر متصل می‌سازد Internal Bus نام دارد. پهنای باند این گذرگاه ثابت بوده و در جریان اورکلاکینگ این پلتفرم، هیچ تغییری در فرکانس این گذرگاه ایجاد نمی‌شود.
معرفی و تشریح انواع پارامترهای فرکانس در اورکلاک
Host Clock
در این پلتفرم نیز همانند پلتفرم AMD یک فرکانس به عنوان فرکانس پایه و مرجع در نظر گرفته می‌شود.
کنترلر دستگاه‌ها و گذرگاه‌های مختلف با استفاده از ضرب کننده‌ها (Multiplier) و تقسیم کننده‌های (Divider) مختلف فرکانس مرجع را به فرکانس کاری خود تبدیل می‌کند. این فرکانس در انواع نگارش بايوس کمپانی‌های مختلف با نام‌هایی نظیر CPU CLOCK ، FSB Frequency و CPU Host Clock Control معرفي می‌شود. مقدار پیش‌فرض این فرکانس با فرکانس FSB برابر است. به این صورت که در پردازنده‌های با فرکانس (FSB 533Mhz (FSB Quad Pump این مقدار 133مگاهرتز، در مدل‌های با فرکانس FSB 800MHZ این مقدار 200مگاهرتز و در پردازنده‌های با فرکانس FSB 1333MHZ این مقدار 333مگاهرتز است.
North Bridge Core Clock
چیپست پل شمالی نیز همانند پردازنده، دارای فرکانس هسته مستقل است. این چیپست همچنین تایمینگ‌های مستقل براي تنظیم فرآیند انتقال اطلاعات با حافظه اصلی دارد. اگر ضریب فرکانس هسته پردازنده (CPU Multiplier) در فرآیند اورکلاک تغییری نکند، فرکانس کاری چیپست پل شمالی برابر با فرکانس Host Clock خواهد بود. اما اگر این ضریب کمتر از مقدار پیش‌فرض تنظیم شود، فرکانس کاری چیپست پل شمالی به صورتی که در ادامه اشاره خواهد شد، محاسبه می‌شود.
North Bridge Strap
همانطور که اشاره شد چیپست پل شمالی نیز تایمینگ‌های مستقل دارد. این تایمینگ‌ها در فرکانس‌های FSB مختلف با توجه به تنظیمات پیش‌فرضی که کمپانی اینتل برای این چیپست تعیین می‌کند، متفاوتند.
North Bridge Strap که در بایوس‌های مختلف با نام‌های دیگری نظیر FSB Strap To North Bridge یا MCH Frequency Latch معرفي می‌شود، این تایمینگ‌ها را تنظیم می‌کند. با انتخاب Strapهای مختلف، ضرب کننده و تقسیم کننده‌های مربوط به فرکانس Memory Bus نیز تغییر می‌يابد. در مادربورد‌های کنونی معمولا 4 گزینه مختلف برای این امکان وجود دارد: 200، 266، 333 و 400. هرچه Strap کمتری انتخاب کنیم، تایمینگ‌هایی که چیپست پل شمالی را راه‌اندازي می‌کنند با مقادیر کمتری تنظیم می‌شوند، بنابراين وقفه حافظه يا Memory Latency کاهش یافته و در نتیجه پهنای باند حافظه اصلی سیستم افزایش می‌یابد اما از سوی دیگر رسیدن به فرکانس‌های بالاتر FSB کمی مشکل می‌شود. توصیه می شود Strap انتخابی تا حد ممکن به فرکانس Host Clock نزدیک باشد تا نهایت ایمنی و پایداری در جریان اورکلاکینگ کاربردی حاصل شود. همچنین این نکته را در نظر داشته باشيد که هر Strap، دارای Dividerهای مخصوص برای Memory Bus است. حال اگر این امکان در حالت خودکار تنظیم شده باشد، شما به تمامی Dividerها دسترسی دارید (حتی Dividerهای مربوط به Strapهای پایین‌تر از فرکانس کنونی Host Clock). چيزي که علاوه بر انتخاب Strap در این زمینه حايز اهمیت است، انتخاب Divider مناسب است تا نهایت پایداری در اورکلاکینگ کاربردی را تجربه کنید.
Memory Frequency
Memory Frequency که با نام‌های دیگر
DRAM Frequency ، Memory speed و Memory Clock نیز معرفي می‌شود، فرکانس واقعی حافظه اصلی و گذرگاه حافظه رم را نشان می‌دهد.
براي مثال در حافظه‌های DDR2 این مقدار می‌تواند 200، 266، 333، 400 و يا 533 مگاهرتز باشد که در واقع فرکانس‌های موثر
DDR2 400MHZ، DDR2 533MHZ، DDR2 667MHZ، DDR2 800MHZ و DDR2 1066MHZ را تداعی می‌کند.
Core Speed
Core Speed که با نام‌های دیگر
CPU Speed، CPU Frequency، CPU Clock Frequency، CPU و Clock Speed نيز معرفي می‌شود، فرکانس هسته پردازنده است. افزایش این فرکانس به همراه فرکانس گذرگاه FSB در اورکلاک سیستم‌های مبتنی بر پردازنده‌های اینتل موضوع اصلی است و تاثیر مستقیم بر افزایش کارایی سیستم دارد.
همانطور که قبلا اشاره شد، گذرگاه‌ها و دستگاه‌ها این فرکانس را با استفاده از ضرب کننده و تقسیم کننده‌های مختلف به فرکانس‌های کاری خود تبدیل می‌کنند. روش محاسبه فرکانس‌هایی که در اورکلاک این پلتفرم به آن نیاز مبرم داریم، به اين شرح است:
CPU Core Speed = Host Clock x CPU Multiplier
North Bridge Core Clock = Default CPU Multiplier / Current CPU Multiplier Set x Host Clock
Front Side Bus (Quad Pump) = Host Clock x 4
Memory Bus Clock (I/O) = Host Clock x Memory Multiplier / Divider
همانطور که در مقالات شماره‌های قبل نيز اشاره شده است، اگر اورکلاک هسته پردازنده را هدف اصلی در اورکلاک این پلتفرم قرار دهیم 2 راه برای افزایش فرکانس هسته پردازنده پیش رو داریم:
• افزایش ضریب فرکانس هسته پردازنده (CPU Multiplier)
• افزایش فرکانس مرجع (Host Clock)
چون فقط پردازنده‌های سری Extreme اینتل که قیمت نسبتا بالایی نیز دارند (بیشتر از 700 دلار) دارای CPU Multiplier باز هستند،
معمولا افزایش فرکانس Host Clock در اورکلاک این پلتفرم مورد استفاده قرار می‌گیرد. از طرفی با افزایش فرکانس مذکور فرکانس گذرگاه‌های FSB و Memory bus و فرکانس هسته پل شمالی نیز افزایش می‌یابد. در ادامه بحث روش‌های کنترل و تنظیم فرکانس‌های نام برده را در وضعیت‌های مختلف تشریح خواهیم کرد.
بررسی و تشریح پارامترهای ولتاژ مهم و کاربردی
با افزایش فرکانس قطعات سخت‌افزاری، توان مصرفی آنها افزایش خواهد یافت. یکی از راه‌های جبران توان مصرفی، افزایش ولتاژ کاری آن قطعه است. در اورکلاکینگ کلیه قطعات باید توجه داشت ابتدا حداکثر حرارت مطمئن و بی‌خطر برای قطعه مورد نظر را به دست آورد، سپس با در نظر گرفتن حداکثر ولتاژ تعیین شده توسط کمپانی سازنده قطعه، همزمان با افزایش فرکانس، اقدام به افزایش ولتاژ قطعه مورد نظر نمود.
Core Voltage Processor
این پارامتر با نام‌های دیگری نظیر CPU Voltage، Vcore Voltage و CPU Vcore نیز در بايوس‌های مادربورد‌های مختلف مشاهده می‌شود. مقدار این پارامتر، ولتاژ هسته پردازنده را تعیین می‌کند. افزایش این پارامتر مهم‌ترین عامل در افزایش هر چه بیشتر فرکانس پردازنده است. محدوده مطمئن و بی‌خطر این پارامتر را می‌توان در مشخصات فنی پردازنده و در سایت کمپانی سازنده پردازنده مشاهده کرد. تجربه ثابت کرده است که برای استفاده طولانی مدت و برای کنترل حداکثر حرارت توليد شده از پردازنده، اگر از خنک‌کننده مرجع پردازنده استفاده می‌کنید، به هیچوجه خارج از محدوده تعيین شده نباید اقدام به افزایش ولتاژ بیشتر نمود. همچنین حتی با استفاده از خنک‌کننده‌های بهتر و کنترل حرارت نیز محدوده خارج از 5درصد بیشتر از حداکثر ولتاژ تعیین شده، در درازمدت باعث کاهش عمر پردازنده خواهد شد. حداکثر مقدار مجاز این ولتاژ در پردازنده‌های 45 نانومتري 1.45 ولت و در مدل‌های 65 نانومتري و 90 نانومتري 1.55 ولت است.
VTT Voltage Processor
وظيفه اصلي این پارامتر که با نام‌های
FSB Termination Voltage، CPU VTT Voltage و CPU Termination نیز معرفي مي‌شود، تامین انرژی مورد نیاز مدارات I/O Buffer موجود در پردازنده است. همچنین چون گذرگاه FSB از استاندارد منطقي A/GTL+ براي برقراری ارتباط بین پردازنده و پل شمالی استفاده می‌کند، این ولتاژ به عنوان Termination Voltage (1.2v) و مضرب این ولتاژ در عدد 0.66 ولتاژ (0.8v) مرجع این استاندارد منطقي را مهیا می‌سازد.
افزایش این ولتاژ گاهي به افزایش هر چه بیشتر فرکانس FSB براي رسیدن به فرکانس‌های بالاتر هسته پردازنده کمک می‌کند. چون مداراتی که این پارامتر وظیفه تامین انرژی آنها را عهده‌دار است کم مصرف هستند، بنابراين معمولا افزایش بیش از 0.25 تا 0.30 ولت این پارامتر نه تنها اثر مثبتی ندارد، بلکه ممکن است باعث ناپایداری بیشتر نیز شود. تجربه ثابت کرده است که در پردازنده‌های نسل Core2 معمولا تا فرکانس FSB 1333MHz هیچ نیازی به افزایش این ولتاژ دیده نمی شود (البته موارد استثنا نیز وجود دارد). مقدار مجاز این ولتاژ در پردازنده‌های 45 نانومتري حداکثر 1.45 ولت و در مدل‌های 65 و 90 نانومتري حداکثر 1.55 ولت است.
Processor PLL Voltage
در تمامی پردازنده‌های کنونی کمپانی اینتل یک مدار کنترلر (Phase Lock Loop (PLLتعبیه شده است . این نوع مدارات سیگنالی تولید می‌کنند که فرکانس این سيگنال با فاز سیگنالی دیگر که به عنوان سیگنال مرجع شناخته می‌شود، رابطه مستقیم دارد. این پارامتر 1.5 ولتي وظیفه تامین انرژی مدارات نام برده را بر عهده دارد. گاهي افزایش این ولتاژ دست‌یابی به فرکانس‌های بیشتر FSB را به دنبال دارد. افزایش این پارامتر بیش از 1.7 تا 1.75 ولت معمولا توصیه نمی‌شود و گاهي باعث معیوب شدن پردازنده نيز مي‌شود.
North Bridge Voltage
این پارامتر که با نام‌های دیگر MCH Voltage، NB Voltage و MCH Core نیز نامیده می‌شود، انرژی مورد نیاز چیپست پل شمالی را تامین می‌کند. همانطور که در ابتدای مقاله اشاره شد، چیپست پل شمالی نقش محوری در کنترل دستگاه‌ها و گذرگاه‌های مختلف ایفا می‌کند. از مهم‌ترین وظایف این چیپست، کنترل گذرگاه حافظه و گذرگاه FSB است. تمامی کمپانی‌های سازنده مادربورد در مدل‌های مختلف مادربورد با توجه به نوع چیپست، خنک‌کننده به کار رفته در چیپست پل شمالی و همچنین مدارات تغذیه تعبیه شده برای این چیپست، حداکثر فرکانس کاری گذرگاه‌های نام برده را به صورت رسمی اعلام می‌کنند. در واقع کمپانی مورد نظر کارکرد مادربورد مذکور را در فرکانس‌های نام برده و بدون اعمال هیچ گونه تنظیمات دستی (اعم از ولتاژ و تایمینگ) تایید مي‌کند. برای مثال مادربورد‌های رده متوسط کمپانی‌های مختلف که از چیپست پل شمالی P45 اینتل برخوردارند، به صورت رسمی از فرکانس FSB 1600Mhz و حافظه‌های DDR2 با فرکانس 1200مگاهرتز پشتیبانی می‌کنند. بنابراين در اورکلاک این پلتفرم با این مادربورد تا فرکانس‌های نامبرده هیچگونه نیازی به افزایش این پارامتر نيست. در برخی مدل‌های پيشرفته
(High-end) حتی بیش از 5 الی 10 درصد بیشتر از مقادیر اعلام شده توسط کمپانی سازنده نیز نیازی به افزایش این ولتاژ دیده نمی‌شود. در اورکلاک کاربردی معمولا توصیه می‌شود پروفایل اورکلاک به گونه‌اي تنظیم شود که فرکانس حافظه، گذرگاه FSB و در نهایت NB Core Clock از مقادیر تایید شده توسط کمپانی سازنده فراتر نرود. علت امر آن است که در بیشتر اوقات حداکثر 15 الی 20 درصد افزایش فرکانس گذرگاه‌های مذکور فراتر از مقدار نامی، حتی با اعمال ولتاژ‌های نامتعارف نیز برای North Bridge به سختی پایداری 100 درصد را به دنبال دارد.
توصیه می شود در اورکلاک کاربردی هیچگاه بیشتر از 0.2 تا 0.25 ولت فراتر از مقدار پیش‌فرض افزایش داده نشود. زیرا به صورتی کاملا محسوس افزایش حرارت ايجاد شده از این چیپست را به دنبال دارد و در درازمدت باعث کاهش عمر این قظعه می‌شود. در کل کیفیت خنک کننده تعبیه شده برای چیپست پل شمالی عامل تعیین کننده در حداکثر مقدار ولتاژ این پارامتر است.
Memory Voltage
اين پارامتر که با نام‌های دیگر DRAM Voltage و DDR Voltage نیز در بايوس مادربورد‌های مختلف مشاهده می‌شود، ولتاژ حافظه اصلی سیستم يعني رم را تامین می‌کند. زمانی اقدام به افزایش اين ولتاژ می‌شود که در جریان اورکلاک پردازنده، قصد اورکلاک رم را نیز داشته باشیم. اگر اورکلاک حافظه را منتفی بدانیم، می‌توان با انتخاب تقسيم کننده مناسب بین فرکانس مرجع و حافظه، مانع از افزایش فرکانس حافظه شد. مقدار این ولتاژ در حالت پیش‌فرض برای حافظه‌های DDR استاندارد 1.5 ولت، در مدل‌های DDR2 استاندارد 1.8 ولت و برای حافظه‌های DDR3 استاندارد 1.5 ولت است.
بررسی و تشریح پارامترهای کنترل مصرف انرژی
معمولا تعدادی پارامتر براي کنترل توان مصرفی پردازنده در زمان بیکاری پردازنده توسط کمپانی سازنده پیش‌بینی می‌شود. این‌گونه قابلیت‌ها معمولا در هنگام اورکلاک سیستم، با محدود کردن انرژی مصرفی پردازنده و سایر قطعات به منظور کنترل حرارت متصاعد شده از آنها، باعث ایجاد ناپایداری‌های گاه و بی‌گاه می‌شوند. بنابراين توصیه می‌شود این‌گونه قابلیت‌ها قبل از اعمال تغییرات اورکلاک غیرفعال شوند. از جمله این موارد می‌توان به
C1E (CPU Enhanced Halt State)، EIST Function (Enhanced Intel SpeedStep) Technology، CPU C-State Capability، C2/C2E State Support و C4/C4E State Support اشاره کرد. این گزينه‌ها با کاهش فرکانس و ولتاژ هسته پردازنده در زمان بیکاری پردازنده، در هنگام اورکلاک سیستم، گاهي موجب ناپایداری می‌شوند.
نکته مهم: اگر قصد اورکلاک پردازنده با استفاده از روش افزایش فرکانس مرجع
(Host Clock) را دارید، توصیه می‌شود در بايوس مادربورد، گزينه
CPU Spread spectrum را غیرفعال کنید. این گزینه با dither کردن سیگنال کلاک باعث کاهش تداخل الکترومغناطیسی در فرکانس‌هایي خاص می‌شود. از سوی دیگر این گزینه با کاهش کیفیت سیگنال کلاک در فرکانس‌های بالا، باعث ایجاد ناپایداری می‌شود. بنابراين پیشنهاد می‌کنيم اگر در نزدیکی کامپیوتر، از تلویزیون و یا رادیو استفاده نمی‌کنید، حتما این گزینه را غیرفعال سازيد.
به نقل از : رایانه خبر
