Einführung
Overclocking war einst die Domäne von Enthusiasten mit überdurchschnittlichem Hardware-Know-how und ein bisschen Draufgängertum. Die Community bestand aus Benchmark-Konkurrenten, die darauf aus waren, die CPU-Frequenzgrenzen zu überschreiten, Gamern, die versuchten, den letzten Tropfen Leistung aus einem alternden Rig herauszuholen, oder einfach Power-Usern, die die undokumentierten und nicht beworbenen Grenzen ihres Systems aufzeichnen wollten. Ein klassisches Beispiel für den Geist rund ums Übertakten/Modding war der „DIY Cooking Oil PC“, den wir 2006 hier bei Tom’s Hardware präsentierten.
Die Zeiten haben sich geändert. Wie bei vielen anderen „Tweaks“ für die Systemleistung, wie z. B. Flüssigkeitskühlung, haben die Anbieter das Übertakten angenommen, die Fähigkeiten ihrer Hardware eifrig beworben, Software- und Firmware-Tools bereitgestellt, um das Übertakten erheblich zu vereinfachen, und zu einem Premiumpreis vorgefertigte Produkte bereitgestellt , übertaktete Systeme mit Spezifikationen, die viele von uns in den 2000er Jahren in Ohnmacht fallen ließen.
Die Mainstream-Akzeptanz der Übertaktung wurde auch durch eine Fülle neuer Anwendungen vorangetrieben; nicht nur Gaming, sondern auch Currency Mining und dezentralisiertes wissenschaftliches Rechnen wie BOINC und Proteinfaltung. Und obwohl der eigentliche Vorgang des Übertaktens in den letzten Jahren stark vereinfacht wurde, ist er kein blinder. Beim Übertakten geht es oft darum, einen Systemaufbau als Ganzes zu betrachten und Engpässe zu beseitigen, und nicht nur eine Komponente an ihre Grenzen zu bringen.
Sie können beispielsweise einige Core i7-3770Ks mit mehr als 5,1 GHz betreiben (erwarten Sie eine Spannungseinstellung von etwa ~1,45 V), aber wenn das System für wissenschaftliche Berechnungen verwendet wird (oder eine andere Anwendung, die die Bearbeitung großer Datensätze erfordert) , Speicherdatenraten können zu Ihrem Leistungsengpass werden.
Wir konzentrieren uns in diesem Artikel auf CPUs, aber sowohl Systemspeicher als auch Grafikprozessoren sind ebenfalls übertaktbar. Und viele Anfänger-Enthusiasten werden vielleicht feststellen, dass sie, anstatt den Prozessor für eine bessere Leistung zu übertakten, einfach die Kühlung des Systems aufrüsten können, um zu verhindern, dass die eingebaute thermische Drosselung des Prozessors unter hoher Last einsetzt.
Trotz der jüngsten Veränderungen bei den Hardwarefähigkeiten bleibt das Kernkonzept hinter dem Übertakten gleich. Komponenten mit einem Taktgeber – einem Oszillator – haben einen Leistungsspielraum (Frequenz), den wir als Headroom bezeichnen, der über die beworbenen Standardeinstellungen hinaus verfügbar ist. Ein Teil des Headrooms ist aufgrund von technischen Sicherheitsmargen für die Hardware vorhanden, basierend auf der thermischen Leistung und den verfügbaren Spannungsbeschränkungen eines Nominalsystems. Das heißt, eine Komponente für den Massenmarkt darf nicht so viel Wärme abgeben, dass nur die oberen 5 % der PC-Builds die Kühlleistung haben, damit umzugehen. Dies wird als „absichtliches Schutzband“ bezeichnet. Extremes Übertakten frisst das Schutzband sowie den Konservatismus beim Design der Hardware und des Siliziumherstellungsprozesses.
Ein weiterer Teil des Spielraums existiert, weil der Bestandswert ein stabiler Sollwert ist, der während der Herstellertests bestimmt wird. Beispielsweise kann eine bestimmte CPU- und Systemkonfiguration am seltensten abstürzen, wenn sie mit 2,5 GHz unter dem verfügbaren Maximum betrieben wird.
Schließlich sind die Hersteller abgeneigt, Übertaktern etwas zu geben, was im Wesentlichen eine kostenlose Leistungssteigerung ist, ohne dafür Gebühren zu erheben. Intels multiplier-locked und -unlocked CPUs sind großartige Beispiele, wo identische Chips mit und ohne künstliche Frequency Caps verkauft werden, mit einem Aufpreis für die Fähigkeit zum Übertakten.
Die Frequenz einer Komponente kann auf verschiedene Weise erhöht werden, und häufig wird eine höhere Komponentenspannung verwendet, um das stärkere Signal bereitzustellen, das bei dieser höheren Frequenz benötigt wird. Dieser Leitfaden geht nicht darauf ein, welcher Prozessor „besser“ zum Übertakten ist; Jeder Übertakter hat eine Vorliebe, und bei der Empfehlung von CPUs spielen Vorurteile eine Rolle. Wir haben jedoch eine ältere Geschichte zwischen AMD FX-8350 und Intel Core i7-3770K, in der Engpässe diskutiert werden, falls Sie den Zustand der Top-Prozessoren vor einigen Jahren vergleichen möchten.
Überlegungen zu Hitze, Stabilität, Beschädigung und Garantie
Die Leistung, die durch Übertakten eines Systems erreicht wird, ist nicht nur eine kleine Optimierung; HWBot-Mitglied just_nuke_em übertaktete das relativ preiswerte Quad-Modul AMD FX-8120 mit einer Standard-Taktrate von 3,1 GHz auf 8,3 GHz, eine Steigerung von mehr als 250 % gegenüber den veröffentlichten Spezifikationen von AMD.
Während die meisten Übertaktungen bescheidener sein werden als dieser Weltrekord, ist jede Leistungssteigerung mit einigen physikalischen Grenzen verbunden. Mit zunehmender Taktrate und Spannung eines Chips steigt auch die Abwärmeleistung des Systems schnell an, die irgendwie abgeführt werden muss. Oft erreicht die Kühlkapazität eines Builds lange vor der theoretischen Maximalfrequenz der Komponente ihr Maximum. Und die CPU-Kühlung wird im Laufe der Zeit immer weniger effizient, nicht mehr; Jede CPU-Generation hat eine höhere Transistordichte als die vorherige. Intel wechselte vom 45-nm-Nehalem-Die im Jahr 2008 zu einem 14-nm-Die in Skylake im Jahr 2015, und Cannonlake (geplante Veröffentlichung für 2017) wird auf einem 10-nm-Prozess aufgebaut. AMD folgt einem ähnlichen Verlauf.
Während die Anzahl der Transistoren tendenziell mit jeder neuen Architektur zunimmt, gilt dies nicht für die Chipgröße, was es für herkömmliche Kühllösungen viel schwieriger macht, mit der Rate Schritt zu halten, mit der Wärmeenergie erzeugt wird. Je kleiner die Chips werden, desto geringer wird der Gesamtflächenkontakt zwischen der CPU und ihrem Heatspreader, wodurch die Kühlung weniger effizient wird. All dies trägt zu einer viel höheren Vorliebe für „Hot Spots“ in aktuellen Chips bei. Wenn Sie die Spannung erhöhen, um (hoffentlich) aggressivere Übertaktungen zu stabilisieren, steigt der Stromverbrauch natürlich sehr schnell an. Die Kerntemperaturen neigen dazu, für kleine, inkrementelle Frequenzerhöhungen zu springen.
Die Systemstabilität ist oft ein weiteres Opfer des Übertaktens. Enthusiasten müssen manchmal mit mehr Systemabstürzen und weniger konstanter Leistung leben. Das heißt nicht, dass jedes übertaktete System weniger stabil ist als die Standardversion; Viele Overclocker haben berichtet, dass sie neue und bessere Arbeitspunkte bei höheren Taktraten als auf Lager gefunden haben. CPUs, die über ihre Werksspezifikationen hinaus betrieben werden, sind jedoch aufgrund der ihnen auferlegten Belastungen anfälliger für eine kürzere Lebensdauer.
Das Verursachen von Schäden und das Erlöschen von Garantien sind zwei oft genannte Gründe, warum Menschen beim Übertakten zögern. Die Beschädigung von Bauteilen durch Hitze oder Überspannung war früher einfach und ist auch heute noch möglich. Aber die Hersteller integrieren eine Reihe von Ausfallsicherungen, einschließlich thermischer Drosselung, und die Wahrheit ist, dass es weitaus wahrscheinlicher ist, dass ein System instabil wird und abstürzt, bevor durch einen kurzfristigen Testlauf ein dauerhafter Schaden entsteht.
Übertakten verringert jedoch die Lebensdauer von Systemkomponenten; nicht nur der Prozessor, sondern auch Motherboard, Speicher und andere Teile, die neben dem übertakteten Prozessor über ihre vorgesehenen Betriebspunkte hinaus belastet wurden. In der Elektronik ist die größte Verschleißquelle ein als Elektromigration bekanntes Phänomen, bei dem Ionen unter der Kraft des elektrischen Stroms langsam von einer Struktur zur benachbarten Struktur übertragen werden. Zu den Hauptfaktoren gehören erhöhte Wärme und Spannung, aber die Grenzen von Wärme und Spannung variieren mit unterschiedlichen Materialien, unterschiedlichen Produktionstechnologien und der erwarteten Lebensdauer der Komponenten. Insbesondere thermische Belastungen beschleunigen tendenziell die Elektromigration in ICs.
In Bezug auf die Garantie sind die Hersteller von GPUs und Motherboards in letzter Zeit übertaktungsfreundlicher geworden, aber die Garantien von Intel und AMD erlöschen, wenn die Taktrate ihrer CPUs überhaupt geändert wird. Intel bietet einen „Performance Tuning Protection Plan“ an, der einen berechtigten Prozessor ersetzt, der außerhalb der Intel-Spezifikationen liegt, aber AMD deckt keinen Prozessor ab, der außerhalb der veröffentlichten Spezifikationen betrieben wurde, selbst wenn AMDs eigene Overdrive-Software zum Übertakten verwendet wird.
