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Overclocking

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Original article: w:Overclocking
Not to be confused with odometer.
Overclocking BIOS setup on an ABIT NF7-S motherboard with an AMD Athlon XP processor. Front side bus (FSB) frequency (external clock) has been increased from 133 MHz to 148 MHz, and the CPU clock multiplier factor has been changed from 13.5 to 16.5. This corresponds to an overclocking of the FSB by 11.3% and of the CPU by 36%.

컴퓨팅(computing)에서, 오버-클러킹은 제조업체의 인증된 것을 초과하는 컴퓨터의 클럭 속도(clock rate)을 높이는 것입니다. 공통적으로, 작동중의 전압은 가속된 속력에서 부품의 작동 안정성을 유지하기 위해 역시 증가됩니다. 더 높은 주파수와 전압에서 작동되는 반도체 장치(Semiconductor device)는 전력 소비와 열을 증가시킵니다.[1] 오버-클럭된 장치는 만약 추가적인 열 부하가 제거되지 않거나 전력 공급 부품이 증가된 전력 요구를 충족시킬 수 없으면 신뢰할 수 없거나 완전히 실패할 수 있습니다. 많은 장치 보증은 오버-클러킹 및/또는 오버-사양이 보증이 무효화한다고 말하며, 어쨌든 (상대적으로) 안전하게 수행되는 한 오버-클러킹을 허용하는 제조업체의 숫자가 증가하고 있습니다.

Overview

오버-클러킹의 목적은 주어진 부품의 작동 속력을 높이는 것입니다. 통상적으로, 현대 시스템에서, 오버-클러킹의 목표는 주요 프로세서 또는 그래픽 컨트롤러와 같은 주요 칩이나 서브시스템의 성능을 증가시키지만, 시스템 메모리 (RAM) 또는 (일반적으로 마더보드에서) 시스템 버스(system buses)와 같은 다른 부품이 공통적으로 포함됩니다. 단점은 전력 소비 (열), 팬 소음 (냉각)에서 증가이고, 대상 부품에 대해 수명-단축입니다. 대부분의 부품은 제조업체의 통제 범위를 벗어난 작동하는 조건을 다룰 수 있기 위해 안전성의 여유와 함께 설계됩니다; 예제는 주변 온도 및 작동하는 전압의 변동입니다. 오버-클러킹 기술은 일반적으로 온도와 전압이 사용자에 의해 보다 엄격하게 모니터링되고 제어된다는 점을 이해와 함께 장치를 여유의 더 높은 끝에서 작동하도록 설정함으로써 안전성 여유를 교환하는 것을 목표로 합니다. 예제는 작동하는 온도는 증가된 냉각과 함께 보다 엄격하게 제어해야 하는데, 왜냐하면 그 부품은 더 높은 속력에서 증가된 온도의 내성이 떨어질 것이라는 점입니다. 역시 기본 작동하는 전압은 예상치-못한 전압 강하에 대해 보상하고 신호화 및 타이밍 신호를 강화하기 위해 증가될 수 있는데, 왜냐하면 낮은-전압 편차가 더 높은 작동하는 속력에서 오작동을 일으킬 가능성이 높기 때문입니다

대부분의 최신 장치는 오버-클러킹에 꽤 내성이 있지만, 모든 장치는 유한한 제한을 가집니다. 일반적으로 임의의 주어진 전압에 대해 대부분의 부품은 여전히 올바르게 작동하는 최대 "안정한" 속력을 가집니다. 이 속력을 지나면 장치가 잘못된 결과를 제공하기 시작하며, 장치에 따라 임의의 시스템에서 오작동 및 산발적인 동작을 발생할 수 있습니다. PC 컨텍스트에서 보통 결과는 시스템 고장이지만, 보다 미묘한 오류는 감지되지 않을 수 있으며, 오랜 시간이 지나면 데이터 손상(data corruption) (잘못 계산된 결과, 또는 나빠지는 잘못된 저장소 쓰기) 또는 어떤 특정 작업 동안 오직 시스템 장애 (인터넷 검색 및 워드 프로세싱과 같은 일반적인 사용법은 잘 작도하는 것으로 보이지만, 고급 그래픽을 원하는 임의의 응용 프로그램은 시스템과 충돌함)와 같은 불쾌한 놀라움을 줄 수 있습니다.

이 시점에서 부품의 작동하는 전압에서 증가는 클럭 속도에서 더욱이 증가에 대해 더 많은 여유를 허용할 수 있지만, 증가된 전압은 열 방출을 크게 증가시키고, 뿐만 아니라 더욱이 수명을 더 단축시킬 수 있습니다. 어떤 시점에서 장치에 충분한 전력을 공급할 수 있는 능력, 부품을 냉각하기 위한 사용자의 능력, 및 파괴적인 고장(destructive failure)을 일으키기 전에 장치 자체의 최대 전압 허용에 의해 부과되는 한계가 있을 것입니다. 과도하게 전압의 사용 및/또는 부적절한 냉각은 장치의 성능을 고장의 점으로 급격히 저하시킴, 또는 극단적인 경우에서 부품을 완전히 파괴할 수 있습니다.

오버-클러킹으로 얻는 속력은 시스템에서 실행되는 응용 프로그램 및 워크로드, 및 무슨 부품이 사용자에 의해 오버-클러킹 되었는지에 따라 크게 다릅니다; 다양한 목적에 대해 벤치마크(benchmark)가 발표됩니다.

Underclocking

Main article: Underclocking

반대로, 언더클럭킹의 주요 목표는 전력 소비와 결과적인 장치의 열 생성을 줄이는 것이며, 트레이드-오프는 더 낮은 클럭 속력과 성능에서 감소입니다. 주어진 작동 온도에서 하드웨어를 유지하기 위해 필요한 냉각 요구-사항을 줄이는 것은 더 조용한 작동을 허용하는 팬의 숫자와 속력을 줄이는 것과 같은 이점이 있고, 모바일 장치에서 충전 당 배터리 수명이 길어집니다. 일부 제조업체는 배터리-구동 장비의 부품을 언더-클럭하여 배터리 수명을 향상 시키거나 장치가 배터리 전력 아래에서 작동할 때를 감지하고 그에 따라 클럭 주파수를 줄이는 시스템을 구현합니다.

언더-클럭킹은 거의 언더-볼팅(Undervolting)의 후반 단계에 항상 관여하며, 이것은 프로세서가 주어진 전압에서 안정적으로 작동할 수 있는 최고 클럭 속력을 찾는 것입니다. 즉, 오버-클러킹은 온도와 전력을 구속-조건으로 갖는 클럭 속도를 최대화를 추구하지만, 언더-클럭킹은 장치가 고정된, 임의의 전력 제한에서 안정적으로 작동할 수 있는 최고 클럭 속도를 찾는 것을 추구합니다. 주어진 장치는 심지어 언더-볼트될 때 그것의 제품 속력에서 올바르게 작동할 수 있으며, 이 경우에서 언더-클럭킹은 전압의 추가 감소가 최종적으로 부품을 불안정하게된 후 오직 사용될 것입니다. 해당 시점에서 사용자는 마지막 작동하는 전압과 속력이 필요에 따라 전력 소비를 만족스럽게 낮추었으면 결정할 필요가 있습니다 – 그렇지 않으면 성능이 희생되어야 합니다 – 더 낮은 클럭 (언더클럭)이 선택되고 점진적으로 더 낮은 전압에서 테스팅이 그 시점부터 계속될 것입니다. 낮은 경계는 장치 자체가 기능에 실패하고/또는 지원 회로가 부품과 안정적으로 통신할 수 없는 지점입니다.

언더-클럭킹 및 언더-볼팅은 데스크탑 시스템에서 (홈 엔터테인먼트 센트처럼) 조용하게 작동하지만 제공하는 낮은-전압 프로세서에 의해 현재 제공된 것보다 잠재적으로 제공하는 더 높은 성능이 시도될 것입니다. 이것은 "표준-전압" 부품을 사용하고 빌드에 대해 적합한 성능/소음 목표를 충족시키기 위해 (데스크탑 속력을 유지하기 위해 시도하는 동안) 더 낮은 전압으로 실행하려고 시도합니다. 이것은 공식적으로 인증된 낮은 전압 버전에 대해 전통적인 가격 프리미엄을 지불을 피하는 "낮은 전압" 응용 프로그램에서 "표준 전압" 프로세서를 사용할 때 역시 매력적이었습니다. 어쨌든 다시 오버-클러킹과 마찬가지로 성공을 보장할 수 없고, 주어진 시스템/프로세서 조합을 연구하는 빌더의 시간 및 특히 안정성 테스트를 여러 번 반복하는 시간과 지겨움은 고려될 필요가 있습니다. (다시 오버-클러킹과 마찬가지로) 언더-클럭킹의 유용성은 빌드의 특정 시간에서 프로세서 제공, 가격 및 가용성에 의해 결정됩니다. 언더-클러킹은 문제-해결(troubleshooting)할 때 때때로 역시 사용됩니다.

Enthusiast culture

오버-클러킹은 메인스트림 제품 라인에서 마케팅 기능으로 오버-클러킹을 제공하는 마더보드 제조업체에서 보다 쉽게 이용할 수 있게 되었습니다. 어쨌든, 오버-클러킹은 안정성, 정확성 및 데이터 및 장비의 손상 위험이 있을 때, 그 실시는 전문 사용자들보다 추종자에 의해 보다 관심을 받습니다. 추가적으로, 대부분의 제조업체 보증 및 서비스 계약은 오버-클러킹된 부품 또는 그들 사용으로 인한 임의의 우발적인 손상이 포함되지 않습니다. 오버-클러킹은 여전히 개인 컴퓨팅 능력을 증가시키고, 따라서 전문가 사용자를 위한 워크플로우 생산성을 높이기 위한 선택사항이 될 수 있지만, 그것을 생산 환경에 사용하기 전에 부품을 철저히 테스트하는 안정성의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다.

오버-클러킹은 오버-클러킹 추종자를 위한 여러 흥미로움을 제공합니다. 오버-클러킹은 현재 제조업체에 의해 제공되지 않은 속도, 또는 공식적으로 상품의 높은-가격 버전에서 오직, 특별히 공식적으로 제공되는 속도에서 부품의 테스트를 허용합니다. 컴퓨팅 산업에서 일반적인 추세는 새로운 기술이 고급 시장에서 먼저 등장한 다음 나중에 성능을 조금씩 떨어뜨려서 주류 시장으로 흘러가는 경향이 있다는 것입니다. 만약 고가 부품이 오직 증가된 클럭 속도에 의해 다르면, 추종자는 메인-스트림 부품을 고급 제품으로 모의실험하기 위해 오버클럭을 시도할 수 있습니다. 이것은 주류 시장에서 공식적으로 제공되기 전에 수평선-넘어 기술이 어떻게 수행될지에 대한 통찰력을 제공할 수 있으며, 공식적으로 출시될 때 새로운 기능을 구매하거나 업그레이드할 계획이 있으면 고려하는 다른 사용자에게 특히 도움이 될 수 있습니다.

일부 애호가들은 표준화된 컴퓨터 벤치마크 모음에서 높은 점수에 대해 다른 비슷한 생각을 가진 사용자와 경쟁하며, 경쟁적인 벤치마킹 경쟁에서 시스템을 구축, 조정 및 "핫-로딩"하는 것을 즐깁니다. 다른 사람들은 주어진 제품군에서 부품의 낮은-비용 모델을 구매하고, 더 비싼 모델의 제품 성능에 맞추기 위해 해당 부품을 오버-클럭하기 위해 시도합니다. 또 다른 접근은 시스템 요구-사항 증가에 보조를 맞추고 구형 부품의 유용한 서비스 수명을 연장하거나 적어도 성능상의 이유로 오직 새로운 하드웨어의 구매를 지연시키기 위해 구형 부품을 오버-클러킹하는 것입니다. 구형 장비를 오버-클러킹하는 또 다른 이유는 오버-클러킹이 장비에 조기 고장 지점까지 스트레스를 가하고, 이미 감가-상각되기 때문에 손실이 거의 없고 어떤 경우에도 교체해야 했던 손실이 적다는 것입니다.[2]

Components

기술적으로 내부 작업을 동기화하기 위해 타이머 (또는 시계)를 사용은 임의의 부품은 오버-클럭될 수 있습니다. 컴퓨터 부품에 대해 대부분의 노력은 프로세서(processors) (일명 CPU), 비디오 카드(video card), 마더-보드(motherboard) 칩셋(chipset), 및 RAM과 같은 특정 부품에 중점을 둡니다. 대부분의 현대 프로세서는 최종 속력을 달성하기 위해 기본 클럭 (프로세서 버스 속력)에 프로세서 내부의 배수 (CPU 배수)를 곱함으로써 실제의 작동하는 속력을 얻습니다.

컴퓨터 프로세서는 일반적으로 만약 해당 옵션이 유효하면 CPU 배수를 조작함으로써 오버-클러킹되지만, 프로세서 및 다른 부품은 버스 클럭(bus clock)의 기본 속력를 높임으로써 역시 오버-클럭될 수 있습니다. 일부 시스템은 최종 클럭 속력의 미세한 조정을 허용하기 위해 프로세서에 다시 곱해지는 버스 클럭 속력에 영향을 미치는 (system clock과 같은) 다른 클럭을 추가적으로 조율을 허용합니다.

대부분의 OEM 시스템은 OEM의 마더보드의 BIOS에서 프로세서 클럭 속력 또는 전압을 변경하는 데 필요한 조정을 사용자에게 노출시키지 않으며, 오버 클러킹을 (보증 및 지원의 이유로) 방지합니다. 조정을 제공하는 다른 마더보드에 설치된 같은 프로세서는 사용자에게 그것을 바꾸는 것을 허용합니다.

임의의 주어진 부품은 궁극적으로 특정 클럭 속력을 초과하여 확실하게 작동을 멈출 것입니다. 부품은 일반적으로 주어진 속력이 안정적이지 않다는 것을 사용자에게 경고하는 어떤 종류의 오작동 또는 타협된 안정성 저하의 다른 표시를 보여줄 것이지만, 심지어 전압이 미리-결정된 안전 값 이내에 유지되더라도, 부품이 경고없이 영구적으로 고장날 가능성이 항상 있습니다. 최대 속력은 첫 번째 불안정한 지점까지 오버-클러킹함으로써 결정되며, 그런-다음 마지막 안정된 더 느린 설정을 수용합니다. 부품은 정격 값까지 올바르게 작동하는 것을 오직 보장됩니다; 그 이외의 다른 샘플은 다른 오버-클러킹 잠재력을 가질 수 있습니다. 주어진 오버클록의 끝점은 사용 가능한 CPU 배수, 버스 분배기, 전압; 열 부하, 냉각 기술을 관리하는 사용자의 능력; 반도체 클럭 및 열 공차, 다른 부품 및 시스템의 나머지 부분과의 상호 작용과 같은 개별 장치 자체의 여러 다른 요소와 같은 매개-변수에 의해 결정됩니다.

Considerations

오버-클러킹할 때 고려되어야 할 여러 것들이 있습니다. 첫 번째는 새로운 클럭 속도(clock rate)에서 작동하기에 충분한 전압으로 부품에 적절한 전원을 공급하는 것입니다. 부적절한 설정으로 전원을 공급 또는 과도한 전압을 적용하는 것은 부품을 영구적으로 손상시킬 수 있습니다.

전문 생산 환경에서, 오버-클러킹은 속도에서 증가가 필요한 전문가의 지원 비용, 가능한 감소된 신뢰성, 유지 보수 계약 및 보증에 미치는 영향, 및 더 높은 전력 소비를 정당화하는 경우에서 오직 사용될 수 있습니다. 만약 더 빠른 속도가 요구되면 모든 비용이 더 빠른 하드웨어를 구매하는 것으로 여길 때 종종 더 저렴합니다.

Cooling

Main article: Computer cooling
High quality heat sinks are often made of copper.

모든 전자 회로(electronic circuits)는 전류의 이동에 의해 발생된 열을 생성합니다. 디지털 회로(digital circuit)에서 클록 주파수와인가 된 전압이 증가함에 따라, 더 높은 성능 수준에서 동작하는 부품에 의해 발생된 열 역시 증가합니다. 클록 주파수와 열 설계 전력(thermal design power) (TDP) 사이의 관계는 선형입니다. 어쨌든, "벽"이라고 불리는 최대 주파수에는 제한이 있습니다. 이 문제를 극복하기 위해, 오버클로커는 오버-클러킹의 잠재력을 높이기 위해 칩 전압을 올립니다. 전압은 전력 소비를 증가시키고 결과적으로 열 발생을 상당히 증가시킵니다 (예를 들어 선형 회로에서 전압의 제곱에 비례합니다); 이것은 과열로 인한 하드웨어 손상을 피하기 위해 더 많은 냉각을 요구합니다. 게다가, 일부 디지털 회로는 MOSFET 장치 특성에서 변화로 인해 고온에서 느려집니다. 반대로, 오버클로커는 열 방출을 줄이면서 성능을 최적으로 유지하기 위해, 오버-클러킹 (언더볼팅으로 알려진 과정) 동안 칩 전압을 감소하는 것을 결정할 수 있습니다.

재고 냉각 시스템은 비-오버클럭된 사용 동안 생산되는 전력의 총량에 대해 설계됩니다; 오버-클럭된 회로는 강력한 팬(fans), 더 큰 방열판(heat sink), 히트 파이프(heat pipe) 및 물 냉각(water cooling)과 같은, 보다 많은 냉각을 요구할 수 있습니다. 질량, 모양, 및 재료 모두는 방열판의 열 발산 능력에 영향을 줍니다. 효율적인 방열판은 종종 전체 구리(copper)로 만들어지며, 이것은 높은 열 전도성(thermal conductivity)을 가지지만, 비쌉니다.[3] 알루미늄(Aluminium)이 더 널리 사용됩니다; 그것은 구리만큼 좋지는 않지만 좋은 열 특성을 가지고, 훨씬 다 쌉니다. 강철과 같은 더 싼 재료는 좋은 열 특성을 가지지 않습니다. 히트 파이프(Heat pipe)는 전도성을 개선하기 위해 사용될 수 있습니다. 많은 방열판은 성능과 비용 사이의 균형을 맞추기 위해 두 가지 이상의 재료를 결합합니다.[3]

Interior of a water-cooled computer, showing CPU water block, tubing, and pump

물 냉각은 소모 열(waste heat)을 라디에이터(radiator)로 전달합니다. 펠티에 효과(Peltier effect)를 사용하여 실제로 냉각시키는 열전기 냉각(thermoelectric cooling) 장치는 21세기 초에 인텔과 AMD에 의해 만들어진 높은 열 설계 전력(thermal design power) (TDP) 프로세서를 지원할 수 있습니다. 열전기 냉각 장치는 플레이트를 통해 전류(electric current)를 흐르게 함으로써 두 플레이트 사이의 온도 차이를 야기합니다. 이 냉각 방법은 매우 효과적이지만, 그 자체가 대류-기반 방열판 또는 물 냉각(water cooling) 시스템에 의해 반드시 가져가야 하는 다른 곳에서 상당한 열을 발생시킵니다.

Liquid nitrogen may be used for cooling an overclocked system, when an extreme measure of cooling is needed.

다른 냉각 방법은 냉장고(refrigerator)에서 사용되는 강제 대류(forced convection) 및 상 전이(phase transition) 냉각이 있고 컴퓨터 사용에 대해 개조될 수 있습니다. 액체 질소(Liquid nitrogen), 액체 헬륨(liquid helium) 및 드라이 아이스(dry ice)는 극단적인 경우에서 냉각제로 사용됩니다.[4] 그것들은 일상적인 시스템을 냉각시키기보다는 기록 설정 시도 또는 일회성 실험과 같은 경우에 사용될 수 있습니다. 2006년 6월 IBM과 조지아 공과대학교(Georgia Institute of Technology)는 냉각에 의해 수행된 500 GHz 이상의 실리콘 기반 칩 클럭 속도(clock rate) (트랜지스터가 CPU 클럭 속도가 아닌 스위칭 가능 속도[5])에 관한 새로운 기록을 공동 발표했으며, 이것에서 액체 헬륨을 사용하여 칩을 4.5 K (−268.6 °C; −451.6 °F)로 냉각함으로써 행해졌습니다.[6] CPU 주파수 세계 기록은 2012년 11월 기준 8.794 GHz입니다.[7] 이들 극단적인 방법은 일반적으로 장 기간 사용에서 비실용적인데, 왜냐하면 그것들은 기화 냉각제의 저장통을 보충해야 하고, 응축(condensation)이 냉각된 부품에 발생할 수 있습니다.[4] 게다가, 실리콘-기반 접합 게이트 필드-효과 트랜지스터 (JFET)는 대략 100 K (−173 °C; −280 °F) 이하의 온도에서 열화되고 결국 40 K (−233 °C; −388 °F)에서 기능이 멈추거나 "얼어 붙는데",[8] 왜냐하면 실리콘이 반도체의 전도를 멈추므로 극단적인 차가운 냉각수를 사용하는 것은 장치를 고장으로 멈추게 할 것입니다.

Cray-2 슈퍼-컴퓨터에서 사용되는 침수 냉각은 컴퓨터 시스템의 일부를 열적으로 전도되지만 낮은 전기 전도성(electrical conductivity)인 냉각된 액체에 직접 가라앉히는 것을 포함합니다. 이 기술의 이점은 응축이 부품에 형성되지 않는다는 것입니다.[9] 좋은 침수 액체는 3M에 의해 만들어진 불소화(Fluorinert)이며, 이것은 비쌉니다. 또 다른 선택은 미네랄 오일(mineral oil)이지만, 물에서 그들과 같은 불순물이 전기를 전도하는 원인이 될 수 있습니다.[9]

아마추어 오버-클러킹 추종자들은 드라이 아이스와 아세톤 (또는 이소프로필 알코올과 같은 빙점이 낮은 다른 액체)의 혼합물을 사용해 왔습니다.[10] 실험실에서 종종 사용되는, 이 냉각 욕조(cooling bath)는 −78 °C의 온도를 달성합니다.[11] 어쨌든, 이 방법은 아세톤이 극단적으로 가연성 및 휘발성이기 때문에 권장하지 않습니다.

Stability and functional correctness

See also: Stress testing § Hardware

오버클럭된 부품은 제조업체의 권장된 작동 조건을 벗어나 작동하므로, 제대로 작동하지 않을 수 있으며, 시스템이 불안정으로 이어집니다. 또 다른 위험은 감지되지 않은 오류로 인한 조용한 데이터 손상(silent data corruption)입니다. 그러한 고장은 올바르게 진단될 수 없고 대신 응용 프로그램, 장치 드라이버(device drivers), 또는 운영 시스템의 소프트웨어 버그로 인해 잘못되었을 수 있습니다. 오버클럭된 사용은 전체적으로 쓸 수 없게 됨없이 (심지어 정상적인 운영 조건 아래에서) 부품을 오작동하게 되는 원인이 될 정도로 영구적으로 손상될 수 있습니다.

소비자 PC 및 랩탑에 대해 시스템 충돌을 일으키는 하드웨어 결함의 대규모 2011 현장 연구에서 8개월 동안 오버클럭된 컴퓨터에 대해 CPU 고장으로 인해 시스템 충돌이 (CPU 제조업체에 의존하여) 4배에서 20배까지 증가됨을 보였습니다.[12]

일반적으로, 오버클로커는 테스트가 오버클럭된 시스템이 안정적이고 올바르게 작동하는지 확실하게 할 수 있다고 주장합니다. 비록 소프트웨어 도구가 하드웨어 안정성 테스트에 대해 유용할 수 있을지라도, 일반적으로 임의의 개인 사용자에 대해 프로세서의 기능성을 철저히 테스트하는 것은 불가능합니다.[13] 좋은 결함 범위(fault coverage)를 달성하려면 엄청난 엔지니어링 노력이 요구됩니다; 심지어 제조업체에 의해 검증에 전념하는 모든 자원과 함께, 결함이 있는 부품 및 심지어 설계 결함이 항상 감지되는 것은 아닙니다.

특정 "스트레스 테스트"는 데이터와 함께 조합에서 사용된 특정 명령 수열의 기능성을 오직 확인할 수 있고 해당 연산에서 오류를 감지하지 못할 수 있습니다; 예를 들어, 산술 연산은 올바른 결과이지만 잘못된 플래그(flags)를 생성할 수 있습니다; 만약 플래그가 확인되지 않으면, 오류가 감지되지 않을 것입니다.

훨씬 더 복잡한 문제에서, 절연체 위의 실리콘 (SOI)와 같은 공정 기술에서, 장치는 히스테리시스(hysteresis)를 표시합니다—회로의 성능은 과거의 사건에 영향을 받으므로, 신중하게 대상 테스트없이, 어떤 상황에서는 특정 상태 변화 수열이 오버 클럭된 속도로 작동하지만, 심지어 전압과 온도가 같을지라도, 다른 상황에서는 작동하지 않을 수 있습니다. 스트레스 테스트를 통과한 오버클럭된 시스템은 종종 다른 프로그램에서 불안정성을 경험합니다.[14]

오버-클러킹 순환에서, "스트레스 테스트" 또는 "고문 테스트"는 부품의 올바른 작동에 대해 확인하기 위해 사용됩니다. 이들 작업량은 관심있는 부품 (예를 들어, 비디오 카드 테스트를 위한 그래픽 중심 응용 프로그램 또는 일반 CPU 테스트를 위한 다른 수학 중심 응용 프로그램)에 높은 부하를 줌으로써 선택됩니다. 인기-있는 스트레스 테스트는 Prime95, Everest, Superpi, OCCT, AIDA64, Linpack (LinX 및 IntelBurnTest GUI를 통해), SiSoftware Sandra, BOINC, Intel Thermal Analysis Tool 및 Memtest86을 포함합니다. 오버클럭된 부품을 가진 임의의 기능적-정확성 문제가 이들 테스트 중에 표시되고, 만약 테스트 중에 오류가 감지되지 않으면, 부품이 그런-다음 "안정한" 것으로 희망합니다. 결함 범위는 안정성 테스트(stability testing)에서 중요하므로, 테스트는 종종 오랜 시간, 몇 시간 또는 심지어 며칠 동안 실행됩니다. 오버클럭된 컴퓨터는 때때로 "프라임 12 시간 안정"과 같은 시간의 숫자와 사용된 안정성 프로그램을 사용하여 설명됩니다.

Factors allowing overclocking

오버클럭-가능성은 CPU 및 다른 부품의 제조 공정의 경제성으로 인해 부분적으로 발생합니다. 대부분의 경우에서 부품은 같은 공정으로 제조되고, 그들의 실제 최대 정격을 결정하기 위해 제조 후에 테스트됩니다. 부품은 그런-다음 반도체 제조업체의 시장 요구에 의해 선택된 경격과 함께 표시됩니다. 만약 제조 수율(manufacturing yield)이 높으면, 요구된 것보다 보다 더 높은-정격된 부품이 생산될 수 있고, 제조업체는 마케팅상의 이유로 더 높은 성능의 부품을 낮은 등급으로 표시 및 판매할 수 있습니다. 일부 경우에서, 부품의 실제 최대 경격은 심지어 판매된 최고 정격된 부품을 초과할 수 있습니다. 더 낮은 정격으로 판매된 많은 장치는 모든 방법에서 높은 정격의 장치로 작동할 수 있지만, 최악의 경우에서 높은 정격에서 작동하는 것이 더 문제가 될 수 있습니다.

특히, 더 높은 클럭이 더 큰 낭비 열 발생을 항상 의미해야 하는데, 높음으로 설정된 반도체는 더 자주 접지로 버려져야 하기 때문입니다. 일부 경우에서, 이것은 오버클럭된 부품의 주요 단점이 제조업체에 의해 게시된 최대 값보다 열이 훨씬 더 많이 소실됨을 의미합니다. 펜티엄 설계자 밥 콜웰(Bob Colwell)은 오버-클러킹을 "최악의-경우보다-나은 시스템 운영에서 제어되지 않은 실험"이라고 부릅니다. [15]

Measuring effects of overclocking

벤치마크(Benchmarks)는 성능을 평가하는 데 사용되고, 그들은 사용자가 가장 높은 점수를 얻기 위해 경쟁하는 일종의 "스포츠"가 될 수 있습니다. 위에서 논의된 것처럼, 안정성과 기능적 정확성이 오버-클러킹할 때 타협될 수 있고, 의미있는 벤치마크의 결과는 올바른 실행에 의존합니다. 이로 인해, 벤치마크 점수는 안정성 및 정확성 주목으로 검증될 수 있습니다 (예를 들어, 오버클럭커는 벤치마크가 5회 중 오직 1회 완료되거나, 디스플레이 손상과 같은 잘못된 실행 징후가 벤치마크 실행 동안 보여짐을 주목함으로써 점수를 기록할 수 있습니다). 널리 사용되는 안정성 테스트는 컴퓨터가 불안정한 경우 실패하는 기본 오류 검사 기능이 있는 Prime95입니다.

오직 벤치마크 점수를 사용하면, 오버-클러킹이 컴퓨터의 전체 성능에 미치는 차이를 판단하기 어려울 수 있습니다. 예를 들어, 일부 벤치마크는 메모리 대역폭(bandwidth)과 같은 시스템의 한 측면을 오직 테스트하여 이 측면에서 더 높은 클럭 속도가 전체적으로 시스템 성능을 향상시키는 방법을 고려하지 않습니다. 비디오 인코딩, 높은-요구 데이터베이스 및 과학 컴퓨팅과 같은 까다로운 응용 프로그램 외에도, 메모리 대역폭은 전형적으로 병목이 아니므로, 사용된 응용 프로그램에 따라 메모리 대역폭의 큰 증가가 사용자에게 눈에 띄지 않을 수 있습니다. 3DMark와 같은 다른 벤치마크는 게임 조건을 복제하려고 시도합니다.

Manufacturer and vendor overclocking

상용 시스템 제조사 또는 부품 리셀러는 때때로 더 높은 수익 마진으로 품목을 판매하기 위해 오버클럭합니다. 판매자는 올바르게 작동하는 것으로 밝혀진 낮은-가격의 부품을 오버-클러킹함으로써 높은-정격된 부품에 적합한 가격으로 장비를 판매함으로써 더 많은 돈을 벌 수 있습니다. 장비가 통상적으로 정확하게 작동하지만, 만약 구매자가 그것을 인식하지 못하면, 이 관행은 사기행위로 여길 수 있습니다.

오버-클러킹은 제조업체 또는 소매 업체가 프로세서, 메모리, 비디오 카드 및 기타 하드웨어 제품의 오버-클러킹 능력을 테스트하는 소비자에게 합법적인 서비스 또는 특작품으로 제공됩니다. 여러 비디오 카드 제조업체는 현재 표준 제품과 비-오버클럭된 고성능 제품 사이의 중간 가격에서 보증을 제공하는 공장에서 오버클럭된 그래픽 가속기 버전을 제공합니다.

제조업체는 CPU 배수 잠금과 같은 오버-클러킹 방지 메커니즘을 구현하여 사용자가 더 저렴한 제품을 구매하고 그들을 오버-클러킹하는 것을 방지합니다. 이들 조치는 때때로 소비자 보호 혜택으로 판매되기도 하지만, 구매자에 의해 종종 비난을 받습니다.

하드웨어로 구현되고 BIOS 설정에 의해 제어되는 오버-클러킹에 대해 광범위한 기능을 갖춘 많은 마더보드가 판매 및 광고됩니다.[16]

CPU multiplier locking

CPU 배수 잠금은 CPU의 클럭 배수를 영구적으로 설정하는 과정입니다. AMD CPU는 모델의 초기 버전에서 잠금이 해제되고 이후 버전에서 잠금이 설정되지만 거의 모든 Intel CPU가 잠겨 있고 최신 모델은 사용자의 오버 클로킹을 방지하기 위해 잠금 해제에 매우 강합니다. AMD는 Opteron, FX, Ryzen 및 Black Series 라인업으로 잠금 해제된 CPU를 제공하는 반면 Intel은 "Extreme Edition" 및 "K-Series"의 모니커를 사용합니다. 인텔은 일반적으로 시장에 하나 또는 두 개의 익스트림 에디션 CPU와 AMD의 블랙 에디션과 유사한 X 시리즈 및 K 시리즈 CPU를 가지고 있습니다. AMD는 데스크톱 버전의 대부분을 Black Edition으로 제공합니다.

사용자는 보통 오버 클럭킹을 허용하기 위해 CPU 잠금을 해제하지만, 때때로 특정 마더보드와 (오래된 CPU에서) 전면 버스 속도 호환성을 유지하기 위해 언더클러킹을 허용합니다. 잠금을 해제하면 일반적으로 제조업체의 보증이 무효화되고, 실수로 인해 CPU가 손상되거나 파손될 수 있습니다. 칩의 클럭 배수를 잠겨 있어도 사용자에 의해 오버클러킹을 막을 수 있는 것은 아닌데, 왜냐하면 전면 버스 또는 (최근 CPU에서) PCI 배수의 속도가 여전히 성능 향상을 위해 변경될 수 있기 때문입니다. AMD Athlon 및 Athlon XP CPU는 일반적으로 전도성 페인트 또는 연필 리드로 CPU 상단의 브리지 (점퍼-같은 점)를 연결하여 잠금을 해제합니다. 다른 CPU 모델은 다른 절차가 필요할 수 있습니다.

전면 버스 및/또는 노스브릿지/PCI 클럭을 높이면 잠겨진 CPU를 오버클럭할 수 있지만, RAM 및 PCI 주파수도 마찬가지로 수정되므로 많은 시스템 주파수가 동기화되지 않습니다.

브리지를 영구적으로 수정없이 CPU를 잠금 해제가 가능하기 때문에, 오래된 AMD Athlon XP CPU를 잠금 해제하는 가장 쉬운 방법 중 하나는 핀 모드 방법으로 불립니다. 사용자는 CPU의 잠금을 해제하기 위해 소켓에 하나의 와이어 (또는 새로운 배수/Vcore에 대해 일부 더)를 단순히 넣을 수 있습니다. 보다 최근에는 어쨌든, 특히 Intel의 Skylake 아키텍처에서 Intel은 기본 클록을 102.7MHz 이상으로 늘릴 수 있는 Skylake (6세대 코어) 프로세서에 버그가 있었지만, 특정 특색의 기능성은 작동하지 않습니다. 인텔은 Skylake 아키텍처를 설계할 때 소비자가 더 저렴한 부품을 구매하지 못하고 이전에 볼 수 없었던 높이로 오버클러킹을 하지 못하도록 하기 위해 Skylake 아키텍처를 설계할 때 잠긴 프로세서의 기본 클럭 (BCLK) 오버클러킹을 차단하려고 했습니다 (CPU의 BCLK가 더 이상 PCI 버스에 연결되어 있지 않기 때문입니다). 6세대 "Skylake" 프로세서는 102.7MHz (인텔이 의도한 한계였으며 나중에 BIOS 업데이트를 통해 위임됨)를 지나 오버클러킹될 수 있었습니다. LGA1151 및 v2 (7세대, 8세대 및 9세대 포함) 및 BGA1440의 다른 모든 잠금 해제 프로세서는 BCLK 오버클러킹 (OEM이 허용하는 한)을 허용하는 반면, 7세대, 8세대 및 9세대의 다른 모든 잠금 프로세서는 BCLK에서 102.7MHz를 넘을 수 없었습니다.

Advantages

  • 게임, 인코딩/디코딩, 비디오 편집 및 시스템 작업에서 더 높은 성능은 추가적인 직접 비용을 들이지 않지만, 전기 소비와 열 출력을 증가시킵니다.
  • 시스템 최적화: 일부 시스템은 "병목(bottlenecks)"을 가지며, 여기서 한 부품의 작은 오버-클러킹이 단지 제한하는 하드웨어 자체가 오버-클로될 때보다 또 다른 부품의 완전한 잠재력을 더 큰 비율로 실현하는 데 도움이 됩니다. 예를 들어: AMD Athlon 64 프로세서를 가진 많은 마더보드(motherboard)는 RAM의 네 유닛의 클럭 속도를 333 MHz로 제한합니다. 어쨌든, 메모리 성능은, 스톡 클럭 속도에서, RAM이 333 MHz 근처의 클럭 속도로 동작하는 것을 만족하는 프로세서 클럭 속도 (이것은 기본 숫자 곱하기 CPU 배수이며, 예를 들어 1.8 GHz는 9×200 MHz일 가능성이 높습니다)을 고정 정수(integer)로 나눔으로써 계산됩니다. 프로세서 클럭 속도가 설정 방법 (보통 배수를 조절함)의 요소를 조작하면, 프로세서를 작은 양, 약 5-10% 오버-클러킹하고 RAM 클럭 속도에서 약간 증가를 얻는 것 및/또는 RAM 대기 타이밍을 줄이는 것이 가능합니다.
  • 성능이 낮은 부품를 구입하고 그것을 더 비싼 부품의 클럭 속도로 오버-클럭하는 것이 더 저렴할 수 있습니다.
  • (언더클럭킹/언더볼팅을 통해) 오래된 장비의 수명 연장.

Disadvantages

General

  • 더 높은 클럭 속도(clock rate)와 전압은 전력 소비를 증가시기코, 역시 전기 비용과 열 생산을 증가시킵니다. 추가적인 열은 시스템 케이스 내부의 대기 온도를 높이며, 이것은 다른 부품에 영향을 미칠 수 있습니다. 케이스에서 불어 나온 뜨거운 공기가 그것이 들어있는 방의 온도를 높입니다.
  • 팬 소음: 오버 클럭된 기계의 냉각의 요구된 정도에 사용되는 최대 속도로 작동하는 고성능 팬은 소음을 발생시킬 수 있으며, 일부는 50 dB 또는 그 이상의 소음을 발생시킵니다. 최대 냉각이 요구되지 않을 때, 임의의 장비에서, 팬 속도는 최댓값 아래로 줄어들 수 있습니다: 팬 소음은 팬 속력의 1/5 전력에 대략 비례하는 것으로 발견되어 왔습니다; 속도를 반으로 줄이면 소음이 약 15 dB 줄어듭니다.[17] 팬 소음은 설계 개선할 수 있습니다. 예를 들어, 더 부드러운 공기-흐름에 대해 공기-역학적으로 최적화된 블레이드(팬 날개)와 함께, 대략적으로 1 미터에서 약 20 dB로 소음을 줄일 수 있습니다.[citation needed] 또는 더 큰 팬이 더 느리게 회전하면, 같은 공기-흐름을 갖는 더 작고 더 빠른 팬보다 덜 소음을 발생시킵니다. 케이스 내부의 음향 절연, 예를 들어, 음향 폼은 소음을 줄일 수 있습니다. 팬을 사용하지 않는 추가적인 냉각 방법은 액체 및 상-변화 냉각과 같이 사용될 수 있습니다.
  • 오버-클럭된 컴퓨터는 신뢰할 수 없게 될 수 있습니다. 예를 들어: 마이크로소프트 윈도우는 문제없이 작동하는 것처럼 보이지만, 다시-설치 또는 업그레이드할 때, 오류 메시지는 윈도우 설치 동안 "파일 복사 오류"와 같은 것이 나타날 수 있습니다.[18] 마이크로스프트는 윈도우 XP에서 업그레이드할 때 발생하는 오류에 대해 다음과 같이 말합니다: "Your computer [may be] over-clocked." 윈도우 설치는 메모리를 많이 사용하기 때문에, 디코딩 오류는 파일이 윈도우 XP 시디-롬에서 추출될 때 발생할 수 있습니다.
  • 반도체 부품의 수명이 증가된 전압과 열에 줄어들 수 있습니다.
  • 보증이 오버클러킹으로 인해 무효화될 수 있습니다.

Risks of overclocking

  • 부품의 작동 주파수를 높이는 것은 보통 그것의 열 출력이 선형 형태로로 증가시킬 것이지만, 전압에서 증가는 보통 열을 지수적으로 증가시키는 원인을 제공합니다. 과도한 전압 또는 부적절한 냉각은 칩 온도를 위험한 수준으로 상승시키는 원인을 초래하며, 칩을 손상시키거나 파손되는 원인을 제공합니다.
  • 물 냉각과 같은 오버-클러킹을 용이하게 하기 위해 사용되는 이국적인 냉각 방법은 만약 그것이 오작동하면 손상을 일으킬 가능성이 높아집니다. 상-변화 냉각(phase-change cooling) 또는 액체 질소(liquid nitrogen)와 같은 부분-포위 냉각 방법은 수분 응축(condensation)의 원인을 제공할 것이며, 제어되지 않으면 전기적 손상을 일으킬 것입니다; 일부 방법은 응축을 잡기 위해 반죽이 반죽 제거기 또는 공작실 타월을 사용하는 것을 포함합니다.

Limitations

오버-클러킹 제품이 만약 그 제품이 과정에서 중요한 경로(critical path) 위에 있으면, 만약 그것이 병목이면 오직 눈에-띄는 이점이 있을 것입니다. 만약 디스크 접근 또는 인터넷 연결의 속력이 과정의 속력을 제한하면, 프로세서 속력에서 20% 증가는 눈치-채지 못할 수 있지만, 어쨌든 실제로 프로세서의 클럭 속력을 증가하는 것이 SSD를 더 빠르게 읽고 쓰는 시나리오가 있습니다. CPU 오버-클러킹은 그래픽 카드의 성능이 게임의 "병목"일 때 게임에 눈에-띄는 이점이 있지 않을 것입니다.

Graphics cards

The BFG GeForce 6800GSOC ships with higher memory and clock rates than the standard 6800GS.

그래픽 카드는 역시 오버클럭될 수 있습니다. EVGA의 Precision, RivaTuner, AMD Overdrive (AMD 카드만 해당), MSI Afterburner, Zotac Firestorm 및 Asus 마더보드의 PEG Link Mode와 같은 유틸리티가 있습니다. GPU의 오버클러킹은 보통 게임 성능에 반영되는 종합 벤치마크에서 현저한 성능 향상을 종종 가져옵니다.[19] 화면 인위 결과 또는 예기치 않은 시스템 충돌을 관찰하여 영구적 손상이 발생하기 전에 그래픽 카드가 한계를 넘어서고 있음을 확인할 수 있습니다. 그래픽 카드를 오버클러킹할 때, 이들 문제 중 하나가 발생하는 것이 일반적입니다. 동시에 두 증상 모두 카드가 일반적으로 열, 클럭 속도 및/또는 전압 제한을 초과하여 강하게 밀렸음을 의미하지만, 오버클럭되지 않았을 때 보이면 카드에 결함이 있음을 나타냅니다. 재부팅 후, 비디오 설정이 그래픽 카드 펌웨어에 저장된 표준 값으로 재설정되고, 해당 특정 카드의 최대 클럭 속도가 이제 뺍니다.

일부 오버클러커는 전위차계를 그래픽 카드에 적용하여 전압을 수동으로 조정합니다 (보통 보증이 무효화됩니다). 그래픽 카드에 대해 오버클러킹 소프트웨어는 지금까지만 사용할 수 있으므로 미세 조정이 가능합니다. 과도한 전압 증가는 그래픽 카드의 부품 또는 전체 그래픽 카드 자체를 손상 또는 파괴시킬 수 있습니다.

Alternatives

플래싱 및 잠금 해제는 기술적으로 오버클러킹없이 비디오 카드의 성능을 향상시킬 수 있습니다 (그러나, 단지 소프트웨어를 통한 오버 클로킹보다 훨씬 위험합니다).

플래싱(Flashing)은 같은 (또는 때때로 유사한) 코어 및 호환-가능한 펌웨어를 가진 다른 카드의 펌웨어를 사용하여 효과적으로 더 높은 모델 카드를 만드는 것을 참조합니다; 그것은 어려울 수 있고, 돌이킬 수 없을 수 있습니다. 때때로 펌웨어 파일을 수정하기 위한 독립형 소프트웨어, 예를 들어, 더 나은 모델의 비디오 카드를 위해 펌웨어를 사용없이 NiBiTor가 구해져야 합니다 (GeForce 6/7 시리즈는 이 측면에서 잘 알려져 있습니다). 예를 들어, 3D 가속기를 가진 비디오 카드 (대부분 2011년 이래로)는 2개의 전압 및 클럭 속도 설정, 2D에 하나와 3D에 대해 하나를 갖지만, 3개의 전압 스테이지로 작동하도록 설계되었으며, 카드가 과열될 때 폴백으로 사용되거나 2D에서 3D 작동 모드로 전환할 때 중간 단계로 사용됩니다. 따라서, 특히 폴백 능력 때문에 "심각한" 오버클러킹 전에 이 중간 단계를 설정하는 것이 현명할 수 있습니다. 카드는 이 클럭 속도로 떨어질 수 있으며, 3D 모드에서 벗어나지 않고 (그리고 그 후 원하는 고성능 클럭과 전압 설정으로 되돌아가지 않고) 효율의 몇 퍼센트 (또는 설정에 따라 수십 퍼센트) 감소하고 냉각됩니다.

일부 카드에는 오버클러킹과 직접 연결되지 않은 기능이 있습니다. 예를 들어, Nvidia의 GeForce 6600GT (AGP 플레이버)는 표준 펌웨어를 사용하는 경우 사용자가 볼 수 없는 온도 모니터가 내부적으로 사용됩니다. 펌웨어를 수정하면 '온도' 탭이 표시될 수 있습니다.

잠금해제(Unlocking)는 추가 파이프라인 또는 픽셀 쉐이더를 활성화하는 것을 참조합니다. 6800LE, 6800GS 및 6800 (AGP 모델만 해당)은 잠금 해제 혜택을 얻은 최초의 카드 중 일부였습니다. 이들 모델은 8개 또는 12개의 활성화된 파이프를 갖지만, 6800GT 또는 Ultra와 같은 16x6 GPU 코어를 공유하지만, 지정된 파이프 라인 및 쉐이더는 비활성화됩니다; GPU가 완전히 작동하거나, 더 낮은 사양에서 작동에 영향을 미치지 않는 결함을 가지는 것으로 확인되었습니다. 비록 완벽하게 작동하는 것으로 확인된 GPU는 성공적으로 잠금 해제할 수 있지만, 결함이 없는지 확실하지는 않습니다; 최악의 경우에서 카드는 영구적으로 사용할 수 없게 될 수 있습니다.

History

오버클럭된 프로세서는 AMD가 오버클러된 버전의 인텔 8088 CPU를 판매한 1983 년에 처음으로 상용화되었습니다. 1984년에 일부 소비자는 클럭 크리스탈을 교체함으로써 IBM 버전의 인텔 80286 CPU를 오버클러킹했습니다.

See also

References

  1. ^ Victoria Zhislina (2014-02-19). "Why has CPU frequency ceased to grow?". Intel.
  2. ^ Wainner, Scott; Robert Richmond (2003). The Book of Overclocking. No Starch Press. pp. 1–2. ISBN 978-1-886411-76-0.
  3. ^ a b Wainner, Scott; Robert Richmond (2003). The Book of Overclocking. No Starch Press. p. 38. ISBN 978-1-886411-76-0.
  4. ^ a b Wainner, Scott; Robert Richmond (2003). The Book of Overclocking. No Starch Press. p. 44. ISBN 978-1-886411-76-0.
  5. ^ Stokes, Jon. "IBM's 500GHz processor? Not so fast…". Ars Technica.
  6. ^ Toon, John (20 June 2006). "Georgia Tech/IBM Announce New Chip Speed Record". Georgia Institute of Technology. Archived from the original on 1 July 2010. Retrieved 2 February 2009.
  7. ^ "AMD FX-8350 Breaks CPU Frequency World Record". Retrieved 2018-03-02.
  8. ^ "Extreme-Temperature Electronics: Tutorial – Part 3". 2003. Retrieved 2007-11-04.
  9. ^ a b Wainner, Scott; Robert Richmond (2003). The Book of Overclocking. No Starch Press. p. 48. ISBN 978-1-886411-76-0.
  10. ^ [1]
  11. ^ Cooling baths – ChemWiki. Chemwiki.ucdavis.edu. Retrieved on 2013-06-17.
  12. ^ "Cycles, cells and platters: an empirical analysis of hardware failures on a million consumer PCs. Proceedings of the sixth conference on Computer systems (EuroSys '11). pp 343-356" (PDF). 2011.
  13. ^ Kurt Keutzer, Charles M. (2001). "Coverage Metrics for Functional Validation of Hardware Designs". IEEE Design & Test of Computers. CiteSeerX 10.1.1.62.9086. {{cite web}}: Missing or empty |url= (help)
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  15. ^ Colwell, Bob (March 2004). "The Zen of Overclocking". Computer. 37 (3). Institute of Electrical and Electronics Engineers: 9–12. doi:10.1109/MC.2004.1273994.
  16. ^ Web page for a typical motherboard claiming overclocking support
  17. ^ UK Health and Safety Executive: Top 10 noise control techniques
  18. ^ Article ID: 310064 – Last Review: May 7, 2007 – Revision: 6.2 How to troubleshoot problems during installation when you upgrade from Windows 98 or Windows Millennium Edition to Windows XP
  19. ^ Alt+Esc | GTX 780 Overclocking Guide
Notes

External links

The Wikibook How To Build A Computer has a page on the topic of: Optimizing and Overclocking
Wikimedia Commons has media related to Overclocking.

Overclocking and benchmark databases

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