บทนำ
การโอเวอร์คล็อกครั้งหนึ่งเคยเป็นโดเมนของผู้ชื่นชอบฮาร์ดแวร์ที่มีความรู้ความชำนาญด้านฮาร์ดแวร์ที่สูงกว่าค่าเฉลี่ยและเป็นอุปสรรค์เล็กน้อย ชุมชนประกอบด้วยคู่แข่งในเกณฑ์มาตรฐานที่กระตือรือร้นที่จะผลักดันขอบเขตความถี่ของ CPU นักเล่นเกมพยายามบีบประสิทธิภาพที่ลดลงครั้งสุดท้ายออกจากแท่นขุดเจาะที่เก่าหรือเพียงแค่ผู้ใช้ระดับสูงที่ต้องการสร้างขีด จำกัด ที่ไม่มีเอกสารและไม่ได้โฆษณาของระบบ ตัวอย่างคลาสสิกของการจัดเรียงของจิตวิญญาณเกี่ยวกับการโอเวอร์คล็อก/การดัดแปลงคือ “DIY Cooking Oil PC” ที่เราจัดแสดงที่นี่ที่ Tom’s Hardware ในปี 2549
เวลามีการเปลี่ยนแปลง เช่นเดียวกับ “การปรับแต่ง” แบบเฉพาะกลุ่มอื่นๆ อีกมากมายสำหรับประสิทธิภาพของระบบ เช่น การระบายความร้อนด้วยของเหลว ผู้จำหน่ายได้นำเอาการโอเวอร์คล็อกมาใช้ ส่งเสริมความสามารถของฮาร์ดแวร์อย่างกระตือรือร้น โดยจัดหาเครื่องมือซอฟต์แวร์และเฟิร์มแวร์เพื่อให้โอเวอร์คล็อกง่ายขึ้นมาก และในราคาระดับพรีเมียม , ระบบโอเวอร์คล็อกที่มีสเปคที่จะทำให้พวกเราหลายคนหน้ามืดตามัวในยุค 2000
การโอเวอร์คล็อกแบบกระแสหลักยังได้รับแรงผลักดันจากแอพพลิเคชั่นใหม่ๆ มากมาย ไม่ใช่แค่การเล่นเกม แต่ยังรวมถึงการขุดสกุลเงินและการคำนวณทางวิทยาศาสตร์แบบกระจายอำนาจ เช่น BOINC และการพับโปรตีน และในขณะที่กระบวนการโอเวอร์คล็อกที่เกิดขึ้นจริงนั้นง่ายขึ้นอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แต่ก็ไม่ได้ทำให้ตาบอด บ่อยครั้ง การโอเวอร์คล็อกเป็นเรื่องของการมองที่การสร้างระบบโดยรวมและขจัดปัญหาคอขวด ไม่ใช่แค่การผลักดันองค์ประกอบหนึ่งถึงขีดจำกัด
ตัวอย่างเช่น คุณสามารถเรียกใช้ Core i7-3770K บางตัวที่ความเร็วมากกว่า 5.1 GHz (คาดว่าการตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าจะอยู่ที่ประมาณ ~1.45V) แต่ถ้าระบบกำลังถูกใช้สำหรับการคำนวณทางวิทยาศาสตร์ (หรือแอปพลิเคชันอื่นๆ ที่ต้องใช้การจัดการชุดข้อมูลขนาดใหญ่) อัตราข้อมูลหน่วยความจำอาจกลายเป็นปัญหาคอขวดด้านประสิทธิภาพของคุณ
เราเน้นที่ซีพียูในบทความนี้ แต่ทั้งหน่วยความจำระบบและโปรเซสเซอร์กราฟิกสามารถโอเวอร์คล็อกได้ และผู้ที่เพิ่งเริ่มต้นหลายคนอาจตระหนักว่าแทนที่จะโอเวอร์คล็อกโปรเซสเซอร์เพื่อประสิทธิภาพที่ดีขึ้น พวกเขาสามารถอัพเกรดการระบายความร้อนของระบบเพื่อป้องกันไม่ให้การควบคุมความร้อนในตัวของโปรเซสเซอร์ทำงานภายใต้ภาระที่หนักหน่วง
แม้จะมีการเปลี่ยนแปลงความสามารถของฮาร์ดแวร์เมื่อเร็ว ๆ นี้ แต่แนวคิดหลักที่อยู่เบื้องหลังการโอเวอร์คล็อกยังคงเหมือนเดิม ส่วนประกอบที่มีนาฬิกา—ออสซิลเลเตอร์—มีระยะขอบของประสิทธิภาพ (ความถี่) ที่เราเรียกว่า headroom ซึ่งมีอยู่เหนือการตั้งค่าเริ่มต้นที่โฆษณาไว้ พื้นที่ว่างบางส่วนอยู่ที่นั่นเนื่องจากขอบด้านความปลอดภัยที่ออกแบบสำหรับฮาร์ดแวร์ โดยพิจารณาจากประสิทธิภาพในการระบายความร้อนและข้อจำกัดด้านแรงดันไฟฟ้าที่มีอยู่ของระบบที่ระบุ กล่าวคือ ส่วนประกอบในตลาดมวลชนต้องไม่ทำให้เกิดความร้อนมากจนมีเพียง 5% อันดับแรกของพีซีบิวด์เท่านั้นที่มีความสามารถในการระบายความร้อนที่จะรับมือได้ สิ่งนี้เรียกว่า การโอเวอร์คล็อกที่รุนแรงกินเข้าไปในการ์ดแบนด์รวมถึงการอนุรักษ์ในการออกแบบฮาร์ดแวร์และกระบวนการผลิตซิลิกอน
อีกส่วนหนึ่งของ headroom มีอยู่เนื่องจากมูลค่าสต็อกเป็นจุดตั้งค่าที่มั่นคงซึ่งกำหนดระหว่างการทดสอบของผู้ผลิต ตัวอย่างเช่น การกำหนดค่า CPU และระบบที่กำหนดอาจมีปัญหาน้อยที่สุดเมื่อทำงานที่ 2.5 GHz ต่ำกว่าค่าสูงสุดที่มี
ในที่สุดผู้ผลิตก็ไม่อยากแจกสิ่งที่เป็นการเพิ่มประสิทธิภาพฟรีให้กับโอเวอร์คล็อกเกอร์โดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่าย CPU แบบ multiplier-locked และ -unlocked ของ Intel เป็นตัวอย่างที่ดี โดยที่ชิปที่เหมือนกันมีจำหน่ายทั้งแบบมีและไม่มีความถี่สูงสุดเทียม โดยมีค่าพรีเมียมสำหรับความสามารถในการโอเวอร์คล็อก
ความถี่ของส่วนประกอบสามารถเพิ่มขึ้นได้ด้วยวิธีต่างๆ และมักจะใช้แรงดันไฟฟ้าของส่วนประกอบที่สูงกว่าเพื่อให้สัญญาณที่แรงกว่าซึ่งจำเป็นสำหรับความถี่ที่สูงกว่านั้น คู่มือนี้ไม่ได้กล่าวถึงโปรเซสเซอร์ที่ “ดีกว่า” สำหรับการโอเวอร์คล็อก นักโอเวอร์คล็อกทุกคนมีความชอบใจ และมีอคติเข้ามามีบทบาทเมื่อแนะนำซีพียู เรามีเรื่องราว AMD FX-8350 กับ Intel Core i7-3770K ที่เก่ากว่าซึ่งกล่าวถึงปัญหาคอขวด ในกรณีที่คุณต้องการเปรียบเทียบสถานะของโปรเซสเซอร์ชั้นนำเมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมา
ข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับความร้อน ความเสถียร ความเสียหาย และการรับประกัน
ประสิทธิภาพเกินสต็อกที่ทำได้โดยการโอเวอร์คล็อกระบบไม่ได้เป็นเพียงการปรับแต่งเล็กน้อย สมาชิก HWBot just_nuke_em โอเวอร์คล็อก AMD FX-8120 แบบสี่โมดูลที่มีราคาค่อนข้างถูกด้วยอัตรานาฬิกาสต็อกที่ 3.1 GHz ถึง 8.3 GHz ซึ่งเพิ่มขึ้นมากกว่า 250% จากข้อกำหนดที่ AMD เผยแพร่ไว้
แม้ว่าการโอเวอร์คล็อกส่วนใหญ่จะค่อนข้างเจียมเนื้อเจียมตัวมากกว่าสถิติโลกนี้ แต่การเพิ่มประสิทธิภาพใด ๆ ก็มาพร้อมกับข้อ จำกัด บางประการที่กำหนดโดยฟิสิกส์ เมื่ออัตราสัญญาณนาฬิกาและแรงดันไฟฟ้าของชิปเพิ่มขึ้น การระบายความร้อนทิ้งของระบบก็เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเช่นกัน และความร้อนนี้จะต้องถูกกำจัดออกไปด้วยวิธีใดวิธีหนึ่ง บ่อยครั้ง ความสามารถในการทำความเย็นของบิวด์จะสูงสุดก่อนความถี่สูงสุดตามทฤษฎีของส่วนประกอบ และการระบายความร้อนของ CPU จะยังคงมีประสิทธิภาพน้อยลงไม่มากเมื่อเวลาผ่านไป CPU แต่ละรุ่นมีความหนาแน่นของทรานซิสเตอร์สูงกว่ารุ่นก่อน Intel เปลี่ยนจาก 45nm Nehalem die ในปี 2008 เป็น 14nm die ใน Skylake ในปี 2015 และ Cannonlake (กำหนดวางจำหน่ายในปี 2017) จะถูกสร้างขึ้นบนกระบวนการ 10nm AMD ติดตามความก้าวหน้าที่คล้ายคลึงกัน
แม้ว่าจำนวนทรานซิสเตอร์มีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นตามสถาปัตยกรรมใหม่แต่ละแบบ แต่ขนาดของดายกลับไม่เพิ่มขึ้น ทำให้ยากขึ้นมากสำหรับโซลูชันการระบายความร้อนแบบเดิมเพื่อให้ทันกับอัตราที่สร้างพลังงานความร้อน ในความเป็นจริง เมื่อดายมีขนาดเล็กลง พื้นที่ผิวสัมผัสทั้งหมดระหว่าง CPU กับตัวแผ่กระจายความร้อนจะลดลง ทำให้การระบายความร้อนมีประสิทธิภาพน้อยลง ทั้งหมดนี้มีส่วนทำให้เกิดความชอบ “ฮอตสปอต” ในชิปปัจจุบันมากขึ้น แน่นอน เมื่อคุณเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเป็น (หวังว่า) ทำให้โอเวอร์คล็อกที่ก้าวร้าวมากขึ้น การใช้พลังงานก็เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว อุณหภูมิแกนกลางมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเพื่อเพิ่มความถี่
ความเสถียรของระบบมักตกเป็นเหยื่อของการโอเวอร์คล็อก บางครั้งผู้ที่กระตือรือร้นต้องใช้ชีวิตร่วมกับการหยุดทำงานของระบบมากขึ้น และประสิทธิภาพที่สม่ำเสมอน้อยลง ไม่ได้หมายความว่าระบบโอเวอร์คล็อกทุกระบบจะมีเสถียรภาพน้อยกว่าสต็อก นักโอเวอร์คล็อกหลายคนรายงานว่าพบจุดปฏิบัติการใหม่และดีกว่าที่อัตรานาฬิกาที่สูงกว่าสต็อก อย่างไรก็ตาม CPU ที่ทำงานเกินข้อกำหนดของโรงงานจะอ่อนไหวต่ออายุการใช้งานที่สั้นลงเนื่องจากความเครียดที่กำหนด
ความเสียหายและการรับประกันเป็นโมฆะเป็นเหตุผลสองประการที่ผู้คนมักลังเลเกี่ยวกับการโอเวอร์คล็อก ส่วนประกอบที่สร้างความเสียหายอันเนื่องมาจากความร้อนหรือแรงดันไฟเกินนั้นเป็นเรื่องง่ายในสมัยก่อน และตอนนี้ก็ยังเป็นไปได้ แต่ผู้ผลิตได้รวมระบบป้องกันความผิดพลาดจำนวนหนึ่งไว้ ซึ่งรวมถึงการควบคุมปริมาณความร้อน และความจริงก็คือมีความเป็นไปได้สูงที่ระบบจะไม่เสถียรและเกิดความผิดพลาดก่อนที่จะเกิดความเสียหายถาวรใดๆ ที่เกิดจากการทดสอบในระยะสั้น
อย่างไรก็ตาม การโอเวอร์คล็อกจะลดอายุการใช้งานของส่วนประกอบระบบ ไม่ใช่แค่โปรเซสเซอร์ แต่มาเธอร์บอร์ด หน่วยความจำ และส่วนอื่นๆ ที่เน้นหนักเกินกว่าจุดปฏิบัติการที่ออกแบบไว้ควบคู่ไปกับโปรเซสเซอร์ที่โอเวอร์คล็อก ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ แหล่งกำเนิดการสึกหรอที่ใหญ่ที่สุดคือปรากฏการณ์ที่เรียกว่าอิเล็กโตรมิเกรชัน โดยไอออนจะถูกถ่ายโอนจากโครงสร้างไปยังโครงสร้างที่อยู่ติดกันอย่างช้าๆ ภายใต้แรงของกระแสไฟฟ้า ปัจจัยสนับสนุนหลัก ได้แก่ ความร้อนและแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น แต่ขีดจำกัดของความร้อนและแรงดันไฟฟ้าจะแตกต่างกันไปตามวัสดุที่แตกต่างกัน เทคโนโลยีการผลิตที่แตกต่างกัน และอายุการใช้งานของส่วนประกอบที่คาดหวัง โหลดความร้อนโดยเฉพาะอย่างยิ่งมีแนวโน้มที่จะเร่งการเคลื่อนไฟฟ้าในไอซี
ในแง่ของการรับประกัน ในขณะที่ผู้ผลิต GPU และมาเธอร์บอร์ดเริ่มเป็นมิตรกับการโอเวอร์คล็อกมากขึ้น การรับประกันทั้งของ Intel และ AMD จะถือเป็นโมฆะหากอัตรานาฬิกาของ CPU เปลี่ยนไปเลย Intel เสนอ “แผนป้องกันการปรับแต่งประสิทธิภาพ” ที่จะมาแทนที่โปรเซสเซอร์ที่เข้าเกณฑ์ซึ่งอยู่นอกเหนือข้อกำหนดของ Intel แต่ AMD จะไม่ครอบคลุมโปรเซสเซอร์ที่ทำงานนอกข้อกำหนดที่เผยแพร่ แม้ว่าซอฟต์แวร์ Overdrive ของ AMD จะใช้สำหรับการโอเวอร์คล็อก
