序章
オーバークロックはかつて、平均よりも高いハードウェアのノウハウと少しのやりがいのある愛好家の領域でした。コミュニティは、CPU周波数エンベロープのプッシュに熱心なベンチマーク競合他社、老朽化したリグからパフォーマンスの最後の低下を絞り出そうとするゲーマー、または単にシステムの文書化されていない、宣伝されていない制限をグラフ化したいパワーユーザーで構成されていました。オーバークロック/モッディングに関する一種の精神の典型的な例は、2006年にトムズハードウェアで展示した「DIYクッキングオイルPC」でした。
時が変わった。液体冷却などのシステムパフォーマンスに対する他の多くのニッチな「微調整」と同様に、ベンダーはオーバークロックを採用し、ハードウェアの機能を熱心に宣伝し、オーバークロックをはるかに簡単にするソフトウェアとファームウェアツールを提供し、プレミアム価格でビルド済みを提供しています、2000年代に私たちの多くを驚かせたであろう仕様のオーバークロックされたシステム。
オーバークロックの主流の採用は、多数の新しいアプリケーションによっても推進されています。ゲームだけでなく、通貨マイニングや、BOINCやタンパク質フォールディングなどの分散型科学計算。そして、オーバークロックの実際のプロセスは近年大幅に簡素化されていますが、それは盲目的なものではありません。多くの場合、オーバークロックは、1つのコンポーネントを限界まで押し上げるだけでなく、システムビルド全体を確認し、ボトルネックを排除することです。
たとえば、一部のCorei7-3770Kを5.1GHz以上で実行できます（約1.45Vの電圧設定が必要です）が、システムが科学計算（または大規模なデータセットの操作を必要とするその他のアプリケーション）に使用されている場合、メモリデータレートがパフォーマンスのボトルネックになる可能性があります。
この記事ではCPUに焦点を当てていますが、システムメモリとグラフィックプロセッサの両方もオーバークロック可能です。また、多くの初心者愛好家は、パフォーマンスを向上させるためにプロセッサをオーバークロックする代わりに、システムの冷却をアップグレードするだけで、プロセッサの組み込みの熱スロットリングが高負荷で作動するのを防ぐことができることに気付くかもしれません。
最近のハードウェア機能の変化にもかかわらず、オーバークロックの背後にあるコアコンセプトは同じままです。クロック（発振器）を備えたコンポーネントには、ヘッドルームと呼ばれるパフォーマンス（周波数）のマージンがあります。これは、アドバタイズされたデフォルト設定を超えて利用できます。公称システムの熱性能と利用可能な電圧制約に基づいて、ハードウェアの安全マージンが設計されているため、ある程度の余裕があります。つまり、マスマーケットのコンポーネントは、PCビルドの上位5％のみがそれを処理するための冷却機能を備えているほど多くの熱を放出してはなりません。これは「意図的なガードバンド」と呼ばれます。極端なオーバークロックは、ハードウェアとシリコンの製造プロセスの設計における保守性だけでなく、ガードバンドにも影響を及ぼします。
在庫値はメーカーのテスト中に決定された安定した設定値であるため、ヘッドルームの別の部分が存在します。たとえば、特定のCPUおよびシステム構成は、使用可能な最大値より2.5 GHz低い速度で動作している場合、クラッシュする頻度が最も低くなる可能性があります。
最後に、メーカーは、本質的に無料のパフォーマンス向上を、料金を請求せずにオーバークロッカーに配布することを嫌います。Intelのマルチプライヤロックおよびロック解除CPUは優れた例であり、同じチップが人工周波数キャップの有無にかかわらず販売されており、オーバークロック機能に対してプレミアムが課金されます。
コンポーネントの周波数はさまざまな方法で上げることができ、より高いコンポーネント電圧を使用して、その高い周波数で必要とされるより強い信号を提供することがよくあります。このガイドでは、どのプロセッサがオーバークロックに「優れている」かについては説明していません。すべてのオーバークロッカーには好みがあり、CPUを推奨するときにバイアスが作用します。ただし、数年前のトッププロセッサの状態を比較したい場合に備えて、ボトルネックについて説明した古いAMDFX-8350とIntelCorei7-3770Kのストーリーがあります。
熱、安定性、損傷、および保証に関する考慮事項
システムをオーバークロックすることによって達成される在庫超過のパフォーマンスは、単なる小さな調整ではありません。HWBotのメンバーであるjust_nuke_emは、比較的安価なクアッドモジュールのAMD FX-8120を、3.1GHzから8.3GHzのストッククロックレートでオーバークロックしました。これは、AMDの公開仕様よりも250％以上増加しています。
ほとんどのオーバークロックはこの世界記録よりも控えめですが、パフォーマンスの向上には物理学によって課せられるいくつかの制限が伴います。チップのクロックレートと電圧が増加すると、システムの廃熱出力も急速に増加し、この熱を何らかの方法で除去する必要があります。多くの場合、ビルドの冷却能力は、コンポーネントの理論上の最大周波数よりもずっと前に最大になります。そして、CPUの冷却は、時間が経つにつれて、効率が低下し続けます。CPUの各世代は、以前よりもトランジスタ密度が高くなっています。Intelは2008年の45nmNehalemダイから2015年のSkylakeの14nmダイに移行し、Cannonlake（2017年にリリース予定）は10nmプロセスで構築される予定です。AMDも同様の進展を遂げています。
トランジスタ数は新しいアーキテクチャごとに増加する傾向がありますが、ダイサイズは増加しないため、従来の冷却ソリューションが熱エネルギーの生成速度に追いつくのははるかに困難です。実際、ダイが小さくなると、CPUとそのヒートスプレッダの間の総表面積の接触が低下し、冷却の効率が低下します。これらすべてが、現在のチップの「ホットスポット」に対するより高い嗜好に貢献しています。もちろん、電圧を上げて（うまくいけば）より積極的なオーバークロックを安定させると、消費電力は非常に急速に上昇します。コア温度は、周波数を少しずつ上げるためにジャンプする傾向があります。
システムの安定性は、多くの場合、オーバークロックのもう1つの犠牲になります。愛好家は、システムのクラッシュが増え、パフォーマンスの一貫性が低下する場合があります。それは、すべてのオーバークロックされたシステムが在庫よりも安定していないということではありません。多くのオーバークロッカーは、在庫よりも高いクロックレートで新しくより良い動作ポイントを見つけることを報告しています。ただし、工場出荷時の仕様を超えて動作するCPUは、CPUにかかるストレスにより、寿命が短くなる可能性が高くなります。
損傷を引き起こし、保証を無効にすることは、人々がオーバークロックに躊躇する2つのよく言われる理由です。熱や電圧の過負荷によるコンポーネントの損傷は、昔は簡単でしたが、今でも可能です。しかし、メーカーは熱スロットリングを含む多くのフェイルセーフを組み込んでおり、実際には、短期間のテスト実行によって永続的な損傷が発生する前に、システムが不安定になり、クラッシュする可能性がはるかに高くなります。
ただし、オーバークロックはシステムコンポーネントの寿命を縮めます。プロセッサだけでなく、マザーボード、メモリ、およびオーバークロックされたプロセッサと並んで設計された動作ポイントを超えてストレスがかかったその他の部品。エレクトロニクスでは、最大の摩耗源はエレクトロマイグレーションと呼ばれる現象であり、電流の力でイオンが構造から隣接する構造にゆっくりと移動します。主な要因には、熱と電圧の増加が含まれますが、熱と電圧の制限は、材料、製造技術、および予想されるコンポーネントの寿命によって異なります。特に熱負荷は、ICのエレクトロマイグレーションを加速する傾向があります。
保証に関しては、GPUとマザーボードのメーカーは最近オーバークロックに適したものになっていますが、CPUのクロックレートがまったく変更された場合、IntelとAMDの両方の保証は無効になります。Intelは、Intelの仕様の範囲外の適格なプロセッサを置き換える「パフォーマンスチューニング保護プラン」を提供していますが、AMD独自のオーバードライブソフトウェアがオーバークロックに使用されている場合でも、AMDは公開された仕様の範囲外で動作したプロセッサをカバーしません。