Ylikellotuksen perusteet – teoria, lämmöntuotto, jäähdytys, käyttöjännite ja riskit

22.07.2011 00:19 | | 2351

Tutustumme tässä artikkelissa ylikellottamisen perusteisiin teoriassa eli kellotaajuuden nostamiseen ja käyttöjännitteen korottamiseen. Käsittelemme myös ylikellottamisen seurauksena kasvavaa lämmöntuottoa ja erilaisia mahdollisuuksia jäähdyttää piisirua. Keskitymme tässä artikkelissa mikroprosessorin ylikellottamiseen, mutta samat asiat pätevät yleisellä tasolla myös muihin PC-tietokoneen komponentteihin.

Ylikellottamiseksi kutsutaan mikroprosessorin, grafiikkapiirin tai esimerkiksi muistien kellotaajuuden korottamista yli sen arvon, jonka valmistaja on sille tehtaalla asettanut. Ylikellottaminen on suora käännös englanninkielisestä verbistä overclocking. Clocking viittaa kellotaajuuteen ja sen muuttamiseen ja over puolestaan vakioarvon ylittämiseen. Kellotaajuuden noustessa piirin käsittelemien kellojaksojen lukumäärä tiettyä aikajaksoa kohti kasvaa. Tämä tarkoittaa transistorien tilamuutosten määrän lisäystä samaa aikayksikköä kohti, joka lisää virrankulutusta ja sitä myöden transistorien tuottamaa lämpöä. Yleisellä tasolla ylikellottaminen tarkoittaa jonkin tietokoneen komponentin suorituskyvyn parantamista.

Valmistaja ei tiedä piikiekolta valmistuvien sirujen tarkkoja toimintataajuuksia ennen kuin ne on testattu. Koska piirit ovat hyvin pieniä, syntyy niihin eroja, vaikka valmistusmenetelmä on hyvin tarkka. Kellotaajuuden rajoiksi valitaan sellaiset lukemat, joilla piiri selviytyy ominaisuuksiin määritellyissä olosuhteissa 100 % varmuudella. Tämä mahdollistaa myös ylikellottamisen, sillä valmistajan määrittelemä kellotaajuus ei ole teknisin perustein valittu maksimi, vaan se on suositus ylärajasta.

Mikroprosessorin valmistuksessa jokainen toimiva ja valmistajan määrittelemät spesifikaatiot täyttävä piisiru luokitellaan mittaustulosten perusteella eri kellotaajuuksilla toimiviksi malleiksi. Vaikka samalta piikiekolta irtileikattavat piisirut maksavat valmistajalle tismalleen yhtä paljon, joutuu loppukäyttäjä maksamaan mikroprosessorista laatueron mukaan. Saman mikroprosessorituoteperheen mallien hintaerot saattavat olla satoja euroja ja loppukäyttäjä maksaa muun muassa kellotaajuuden ja välimuistin määrittämästä suorituskyvystä.

Kuluttajilla ei ole käytettävissä mikroprosessorivalmistajien testaus- ja analysointityökaluja, statistiikkatietoja ja matemaattisia malleja, joiden avulla voitaisiin selvittää kunkin mikroprosessorin yksilöllinen maksimi kellotaajuus, jolla se kykenee luotettavasti toimimaan. Suuri osa ylikellottamista on kuluttajan itsenäisesti tekemää kokeilua ja käytännön testaamista, mistä kerätään tietoa erehdysten kautta mikroprosessorin maksimia vakaata kellotaajuutta etsiessä.

Sisältö

  1. Ylikellotuksen perusteet - teoria, lämmöntuotto, jäähdytys, käyttöjännite ja riskit
  2. Kellotaajuuden nostaminen
  3. Lämmöntuotto
  4. Jäähdytysmenetelmät
  5. Käyttöjännite
  6. Ylikellottamisen riskit ja ongelmat