מדריך: כל מה שרציתם לדעת על האצת המעבד
אוברקלוקינג: במאמר זה נסביר לכם מהו בעצם האוברקלוקינג במושגים של מחשבים, עקרונותיו הבסיסיים, הסברים אודות הרכיבים השונים אותם ניתן להמהיר וכן את הסיכונים הכרוכים בביצוע אוברקלוק
אם גלשתם באינטרנט בשנתיים האחרונות, סביר להניח שנתקלתם במוקדם או במאוחר במושג "אוברקלוקינג", או בעברית תקנית - המהרה. המושג אוברקלוקינג מגיע מאנגלית, Over Clocking, וזוהי בדיוק משמעותו: Over - מעבר, Clock - שעון, או בקיצור האצה של המעבד מעבר למהירות השעון המקורית.
השעון המדובר אינו שעון יד או שעון קיר, אלא שעון הקובע את קצב העבודה (Clock Generator) של רכיב אלקטרוני כלשהו. כל רכיב שכזה פועל לפי תדר מסוים אותו הוא מקבל ממחולל השעון שלו, כלומר העלאת תדר השעון שלו תיתן לרכיב תוספת ביצועים "בחינם".
במאמר זה נסביר לכם מהו בעצם האוברקלוקינג במושגים של מחשבים, עקרונותיו הבסיסיים, הסברים אודות הרכיבים השונים אותם ניתן להמהיר וכן את הסיכונים הכרוכים בביצוע אוברקלוק.
חשוב להדגיש כי כל הנאמר במאמר זה הינו למטרת העשרת הידע. אין HWzone ו--או ynet, בעליהם ו-או צוותי האתרים, אחראים לכל נזק אשר נגרם בעקיפין או במישרין לכם ו-או לרכושכם בעקבות יישום הידע המקנה מדריך זה! המהרה (Overclocking) מבטלת את האחריות על המוצר עליו בוצעה וכל נזק יהיה על אחריותכם בלבד.
עקרונות האוברקלוק
את עקרונות האוברקלוק ניתן לתאר בצורה הבאה: דמיינו משולש שקודקודיו הינם: תדר, מתח וטמפרטורה, כאשר שינוי באחד מקודקודיו יגרום בהכרח לשינוי בקודקודים האחרים. לדוגמה, העלאת התדר תגרום לפליטת חום גדולה יותר, אשר אם לא תטופל על ידי גוף קירור ראוי, תגרום לירידה ביציבות הרכיב. תוספת מתח תשפר את היציבות, מה שיאפשר תדר גבוה יותר, אבל תגרום להגדלת פליטת החום בצורה משמעותית.
מסכמה פשוטה זו ניתן להבין כי הטמפרטורה היא גורם מכריע אך היא רחוקה מלהיות הגורם היחידי. התדר המקסימלי אליו רכיב מסוים יכול להגיע תלוי בהרבה גורמים, ביניהם: איכות הסיליקון, איכות הרכיבים וה-PCB (ר"ת Printed Circuit Board - לוח מעגלים מודפס), יציבות המתח ועוד גורמים רבים הנשגבים מבינתו של בן התמותה הממוצע.
אילו רכיבים ניתן להמהיר?
התשובה לשאלה זו נעוצה בעובדה שכל השבבים בכלל, וכל המעבדים בפרט, אמנם נולדו שווים אך יש מביניהם שווים יותר ויש שווים פחות. רוב המעבדים אותם ניתן לרכוש בחנות המחשבים, מיוצרים פחות או יותר באותו תהליך -
כמות מסוימת של מעבדים מיוצרת על גבי פיסת סיליקון הנקראת Wafer, כאשר כל המעבדים על גבי אותה פיסת סיליקון זהים לחלוטין והחלוקה שלהם לסוגים ומהירויות שונות מתבצעת בשלב מאוחר יותר.
יחד עם זאת, במבט מיקרוסקופי ניתן לראות כי חלק מהמעבדים יצאו מהמכונה ללא רבב, חלקם מעט פגומים ומיעוטם כלל לא שמישים. מיותר לציין כי כל חברה המייצרת מעבדים הייתה רוצה ש-100 אחזוים מהמעבדים שלה ייצאו מפס הייצור ללא כל פגם, אך מכיוון שהדבר אינו מעשי, כל חברה מתכננת את השבבים שלה באופן שיהיו פשוטים לייצור עד כמה שניתן (על מנת שאחוז השבבים הפגומים יהיה כמה שיותר נמוך) ואף מבצעת תהליכים שונים המאפשרים לה למכור את המעבדים הפחות טובים והפגומים חלקית.
מהירותו הסופית של שבב כלשהו נקבעת לאחר סדרה ארוכה של בדיקות, הכוללות הפעלתו על גבי מכשירים מיוחדים הבודקים את התדר המקסימלי אליו הוא מסוגל להגיע בתנאים מינימליים (כלומר, לדוגמה, בטמפרטורת עבודה של 80 מעלות ובמתח המינימלי בו המעבד מסוגל לעבוד) ולרוב יצרניות המעבדים אף לוקחות מרווח בטחון מסוים על מנת להבטיח כי המעבד יפעל אצל הלקוח ללא רבב במהירות אשר הוגדרה במפעל.
מעבדים פגומים במחיר נמוך
כל שבב שיוצא מהמפעל מוגדר לעבודה במהירות המקסימלית בה נמצא תקין,
אך לפעמים ישנם מעבדים שנפגמו בצורה מהותית במהלך תהליך הייצור ולא ניתן לשווקם, גם לאחר הורדת המהירות שלהם. במקרים בהם הפגמים נוצרו במיקום ספציפי אחד על גבי השבב, ניתן פשוט "לנתק" את אותו אזור מיתר המעבד ולמכור את המעבד כגרסה חלשה יותר, במחיר נמוך. דוגמה לכך ניתן לראות במעבדי ה-Core 2 Duo של אינטל, אשר חלקם מגיעים עם זיכרון מטמון קטן יותר מאשר הגרסאות הרגילות, וזאת עקב פגמים שנוצרו בתהליך הייצור באזור בו נמצא זיכרון המטמון על גבי ליבת המעבד (מעבדים אלו נמכרים במחיר נמוך משמעותית מאשר המעבדים בעלי כמות הזיכרון הסטנדרטית).
אופן הבדיקה של המעבדים במפעל הוא זה שלמעשה מאפשר לנו לבצע אוברקלוק - זאת מכיוון שבעוד שהחברות זהירות מאוד בקביעת המהירות הסופית של המעבד והן מסתמכות על עבודה בתנאים קיצוניים, המשתמש יכול ליצור תנאים טובים יותר ולכן גם לדחוף את המעבד רחוק יותר. על ידי שיפור תנאי העבודה של המעבד, למשל מתח גבוה וקירור טובים יותר, ניתן לרוב להעלות את מהירות המעבד ולהגביר את ביצועיו.
בכתבה זו אנו מתייחסים בעיקר למעבד מרכזי, ה-CPU, אך הדבר תקף כמעט לכל שבב שהוא, לרבות שבבי זיכרונות ומעבדים גראפיים (GPU). עקרונות האוברקלוק בשבבים אלו הם זהים, רק אופן הביצוע משתנה מסוג שבב אחד למשנהו.
החום - אויבו המושבע של האוברקלוקר
כפי שציינו קודם לכן, התדר של כל שבב מוגבל על ידי שני גורמים המשפיעים זה על זה: הטמפרטורה והמתח. על מנת להשיג תוצאות אוברקלוק טובות ככל האפשר, יש למצוא את האיזון הנכון בין המתח לטמפרטורה, כך שהשבב יקבל כמה שיותר מתח ועדיין לא יתחמם יתר על המידה, שכן טמפרטורה גבוהה מדי יוצרת הפרעות חשמליות בתוך המעבד, אשר מונעות מעבר תקין של האותות בתוך המעגל הפנימי של אותו שבב.כאמור, על מנת להשיג תוצאות אוברקלוק טובות ככל האפשר, יש צורך לדאוג לכך שהרכיב לא יתחמם מעבר לטמפרטורה בה הוא מסוגל לפעול.
הורדת הטמפרטורה של השבבים היא אחד האתגרים החשובים ביותר העומדים בפני מהנדסי יצרניות המעבדים, אם לא החשוב שבהם. הטמפרטורה היא תוצר לוואי בלתי נמנע של העליה בתדר המעבד, כאשר בתדרים גבוהים יותר זורם במעבד זרם גבוה יותר ובהתאם לחוק הפיזיקה הבסיסי, חוק אוהם, נוצר הספק חום על גבי המעבד. לכן, ניצבות בפנינו שתי ברירות: האחת - להוריד את תדר המעבד (נוגד את כל רעיון האוברקלוק) והשניה - להוריד את טמפרטורת המעבד בעזרת אמצעים חיצוניים.
שיטות קירור
האוברקלוקרים (כינוי לאנשים המבצעים אוברקלוק) בוחרים במגוון רחב של שיטות על מנת להוריד את חום המעבד. הדרך הפשוטה והנפוצה ביותר היא על ידי שימוש בגוף קירור (Heat Sink), הידועה בשם "קירור אוויר". זוהי שיטה המבוססת על עקרון הגדלת שטח הפנים של המעבד על ידי הצמדה של צלעות מתכת לגוף המעבד - החום הנפלט מן המעבד נקלט על ידי צלעות המתכת, והאוויר הזורם ביניהן מאפשר את קירורן ופיזור החום בחלל האוויר. קיימות מגוון דרכים לשיפור שיטת קירור זו, כמו למשל חיבור מאוורר לצלעות הקירור (הדבר מאפשר זרימה מסיבית של אוויר קר בין צלעות המתכת), שילוב מספר מתכות שונות בצלעות הקירור (לדוגמה, אלומיניום ונחושת) בכדי לשפר את יעילותן ואף שימוש בטכנולוגיית ה-Heat Pipe.שיטת קירור יעילה נוספת (אך נפוצה פחות) היא בעזרת מים, והיא פועלת בדומה למערכת הקירור במכוניות. עקרון הפעולה שלה הוא כלהלן: על המעבד מורכב גוף קירור חלול המחובר למערכת סגורה בה זורמים מים (על ידי משאבה). החום הנקלט בגוף הקירור מן המעבד מועבר אל המים הזורמים במערכת, אשר חולפים בדרכם בתוך רדיאטור המקרר אותם ומפזר את החום בסביבה וחוזר חלילה.
דרך נוספת, נדירה אף יותר, שואבת השראה ממכשיר ביתי שקדם להמצאת המחשב - המקרר. גם כאן מורכב על המעבד גוף קירור, אך הפעם זורם דרכו גז קר. הגז, אשר קולט את החום מגוף הקירור ומתעבה, עובר דרך רדיאטור שמקרר אותו ומפזר את החום ולאחר מכן דרך מדחס המחזיר אותו למצב הצבירה הקודם (כידוע, גז דחוס יותר הוא קר יותר), וחוזר חלילה. שיטת קירור זו נקראת Phase Cooling, עקב תהליך שינוי מצב הצבירה של הגז במערכת.
שיטות יקרות
השיטה הנדירה ביותר לקירור המעבד דורשת שימוש בחומרים מיוחדים, כגון חנקן נוזלי (חומר שהטמפרטורה שלו, במצבו הטבעי, היא 198- מעלות צלסיוס) - אשר בא במגע עם המעבד ומקרר אותו לטמפרטורה נמוכה מאוד (הרבה מתחת לאפס). חומרים נוספים בהם ניתן להשתמש הם קרח יבש ואף קרח ביתי מהמקפיא, אך החיסרון בשיטה זו הוא שיש צורך לחדש את החומר שמתאדה מהר מאוד ועצם ההתעסקות עצמה עם חומרים אלו, ללא ציוד וידע מתאימים, היא מסוכנת מאוד.
יש לציין כי מלבד קירור האוויר הקלאסי, כל שיטות הקירור הן יקרות מאוד עד כדי כך שהאוברקלוק מאבד את הכדאיות שלו, בחישוב העלות מול התועלת. כמו כן, שיטת הקירור האחרונה (חנקן נוזלי-קרח יבש) משמשת בדרך כלל לקירור המעבד לזמן קצר ביותר (על מנת לקבוע שיא, למשל) ולא לאורך זמן.
כעת, כשהשלמנו את ההכנות ובנינו קירור מתאים, נפנה להאצת השעון עצמה. על כך - בכתבה הבאה.
מתעניינים באוברקלוקינג? כנסו עכשיו לקהילת האוברקלוקינג הישראלית. למאמרים וביקורות נוספות על מוצרי קירור ואוברקלוקינג. כתבה זו היא גירסה מקוצרת. המאמר המלא פורסם באתר HWzone
לפנייה לכתב/ת 
