Přetaktovávání procesorů

První snahy o přetaktovávání se objevují už v dávné historii. S velkou mírou nadsázky se dá hovořit o přetaktovávání už v období Babylonské říše, kdy obchodníci naolejovávali tyčky Abakusů, což jim umožnovalo rychlejší výpočty. Mezi první přetaktované počítače patří i počítač Colossus. Šlo o britský počítač určený k dekódování německých zpráv.Tento počítač uměl dekódovat zprávu do dvou hodin. Vstupním médiem byla papírová páska se zprávou, která byla zapojena do kruhu, tudíž zpráva byla spracovávaná cyklicky, dokud nebyl nalezen klíč.Takt procesoru byl generován na základě děr v pásce, což zajistilo synchronizaci počítače se vstupními daty. Rychlost získaní klíče byla ovlivněna rychlostí, jakou páska procházela čtecím zařízením. Páska byla původně čtena rychlostí 5000 znaků za sekundu, což odpovídalo rychlosti procesoru 5 KHz a páska procházela čtecím zařízením rychlostí 30 mil za hodinu. Inženýři, kteří navrhli Colossus, byli zvědaví, jak rychle by páska mohla procházet čtecím zařízením. Podařilo se jim její rychlost zvýšit na 60 mil za hodinu, což odpovídalo čtecí rychlosti 10000 znaků za sekundu a rychlosti procesoru 10 KHz. Tímto se jim podařilo zdvojnásobit rychlost počítače.Do doby než se objevili osobní počítače, takzvané PC, šlo jen o kuriozity. S příchodem osobních počítačů došlo k jejich masovému rozšíření a také se začaly objevovat častější snahy o přetaktování. Jsou známy případy přetaktování počítačů Commodore, Atari anebo slavného Sinclaira. Přetaktování se provádělo výměnou krystalu. Tento krystal generoval frekvenci procesoru. Výměnou původního krystalu za krystal, který tikal na vyšší frekvenci došlo k zvýšení frekvence procesoru a tudíž i navýšení výpočetního výkonu. Výměna krystalu vyžadovala mechanický zásah do počítače, což vyžadovalo jednak jistou zručnost a v neposlední řadě také adekvátní znalosti z oblasti elektroniky. Neoprávněnou záměnou v hardwaru  majitel přišel o záruku na počítač a musel také počítat s tím, že se může stát, že počítač poškodí natolik, že již nepůjde opravit. V tomto období bylo přetaktovávání nadále dost omezené z výše uvedených důvodů. Tento způsob přetaktování procesorů se používal i pro procesory řady 80x86 až po řadu 80486, kde se začali objevovat různá vylepšení. Na některých deskách bylo možné měnit frekvenci systémové sběrnice známé také jako FSB (front side bus) pomocí propojek (jumprů). Nebylo tedy potřebné dělat mechanický zásah do desky. Objevil se tady další problém. Z frekvence systémové sběrnice se totiž odvozují frekvence ostatních sběrnic. Zvýšením frekvence na systémové sběrnici došlo ke zvýšení frekvence i na rozšiřujících sběrnicích, což bylo dost často limitujícím faktorem, protože i když procesor pracoval na vyšší frekvenci bezpečně, mnohé ze zařízení vyšší frekvenci nezvládali a způsobovalo to nestabilitu a náhodné "zasekávání" počítače. Tento problém měli hlavně ISA zařízení. Řešení tohoto problému se na některých deskách objevilo v podobě nové možnosti v BIOSu. Frekvence na rozšiřujících sběrnicích se odvozuje vydělením frekvence systémové sběrnice vhodným číslem. Nová možnost v BIOSu umožnila číslo, kterým se frekvence FSB dělila, měnit v jistém rozsahu. V případě, že procesor původně běžel na frekvenci 40 Mhz, frekvence sběrnice ISA byla odvozena vydělením FSB číslem 5 tudíž 8 Mhz.. Po přetaktování procesoru na 50 Mhz by pak byla frekvence sběrnice ISA 10 Mhz, což by s největší pravděpodobností způsobovalo nestabilitu. Po změně na FSB/6 dostaneme frekvenci sběrnice ISA 8,33 Mhz a problém je vyřešen..Nejčastější hodnoty přetaktování 80486 byli z 25 Mhz na 33 Mhz, z 33 Mhz na 40 Mhz, z 40 Mhz na 50 Mhz a z 66 Mhz na 72 Mhz, vyjímečně na 80 Mhz.S nástupem procesoru řady 80586, takzvaných pentií a procesorů s nimi kompatibilních, se objevily nové možnosti v přetaktovávání. Hlavní výhodou bylo, že frekvence procesoru již nebyla zároveň frekvencí systémové sběrnice, ale že byla skládaná násobením systémové sběrnice a multiplikátorem. Něco podobného se již objevilo při procesorech 80486 DX/2, kde procesor běžel na dvojnásobku frekvence FSB. Další výhodou bylo rozšíření sběrnice PCI, která v kombinaci s kvalitními PCI kartami zvládá vyšší frekvence bez problémů. Na mnohých deskách se také objevila možnost asynchronního nastavení rozšiřující sběrnice a pak bylo možné měnit FSB bez vlivu na rozšiřující sběrnice. Vhodnou kombinací multiplikátoru, FSB a možností BIOSu pak bylo možné dosáhnout zajímavých výsledků. Technologickým lídrem v oblasti procesorů do osobních počítačů byl v té době Intel, což se také projevilo na přetaktovatelnosti jejich procesorů. Amd sice nevyrábělo špatné procesory, ale ty už na továrních nastaveních běžely téměř na svoje maximum a také produkovaly o dost více tepla než procesory od Intelu. Při přetaktovávání pak vznikaly problémy s chlazením. Procesory Cyrix byly v té době to nejhorší na taktování. Ve srovnání s procesory  Amd produkovaly ještě o dost více tepla, mnohdy s nimy byly problémy i na standardních nastaveních. Při přetaktovávání pak vznikalo obrovské riziko, že "umřou" a vezmou s sebou i desku, nebo jiné zařízení. V další řadě procesorů přistoupil Intel k nepopulárnímu kroku a multiplikátor zablokoval. Tento stav přetrvává dodnes. Někteří lidé sice narazí na procesory, které jsou odemčeny, ale je to obrovské štěstí, protože jde o takzvané "engineering samples", které jsou určeny k testování a do prodeje se nedostanou.Úplně odemknuty jsou procesory až po Intel Pentium Pro mimo Intel Pentium MMX. Uzamčeny směrem nahoru jsou všechny procesory vyrobené do srpna 1998 včetně Intel Pentium MMX. To znamená, že multiplikátor jde měnit jenom směrem dolů od továrního nastavení. Všechny procesory vyrobené po srpnu 1998 jsou úplně uzamčeny a multiplikátor na nich měnit nelze. Naproti tomu se procesory řady Intel Pentium 2, konkrétně jejich ochuzená verze nazvaná Celeron Mendocino stala v oblasti přetaktovávání legendou. Nejznámější z nich je Celeron 300A, který z původních 300 Mhz (66Mhz * 4.5) šel ve většině případů přetaktovat na 450 Mhz (100 Mhz * 4.5), což je velice pěkný nárůst výkonu procesoru o 50 procent.Samotné Intel Pentium 2 příliš přetaktovat nešlo a další nevýhodou oproti Celeronům byla vyšší cena.Amd v této době vyrábělo procesory řady K6, které se sice taktovat daly, ale oproti Celeronům poměrně málo.Také jejich Athlony do slotu A nebyly na přetaktovávání příliš vhodné, bylo totiž nutné rozebrat obal, ve kterém byl procesor "zabalen". Na samotné taktování bylo nutné si buď podle schématu sestrojit anebo zakoupit takzvané golden bridges. V tomto období desky doznaly změn a některé z nich již obsahovaly v BIOSu různá vylepšení určená pro taktování a ladění počítačů na optimální výkon. Velkou výhodou bylo, že mnohé nastavení, které bylo dosud nutné nastavovat přímo na desce pomocí jumprů se teď objevilo v BIOSu a nebylo pak potřeba "každou chvíli" rozebírat počítač. Amd se podařilo prorazit až s novou architekturou K7, která měla nejen dobrý přetaktovávací potenciál, ale byla výhodná i nepřetaktovaná z důvodu skvělého poměru cena/výkon. Už delší dobu se ukazovalo, že každá architektura má své hranice a čím blíž k této hranici si človek procesor koupí, tím méně půjde přetaktovat. Pěkným příkladem byly procesory Duron na 600 Mhz, které šly s trochou štěstí nataktovat na 1000 Mhz. Naproti tomu Duron 800 se dostával na hranici 1000 Mhz ze značnými potížemi. Samotná hranice Duronů byla někde kolem 1400 Mhz. Mnohdy přetaktování záviselo a dodnes závisí na výrobním čísle procesoru. Žádné dva procesory totiž nejsou naprosto stejné i když běží na stejné frekvenci. Záleží na štěstí, jaký kus se podaří koupit a zjistilo se, že jsou jisté série, které jdou taktovat skvěle.A proto když je možnost, lidé si vybírají podle výrobního čísla, což zvětšuje jejich šance na úspěch při taktování. Silnější verzí Duronů byli Athlony, které se však kvůli vyšší ceně kupovaly méně a také výsledky při taktování byli horší. Do velké míry to bylo způsobeno velkým množstvím tepla, které tyto procesory vyzářily. Multiplikátory byly na řadě K7 uzamčeny, ale jednoduchou "tužkovou metodou" anebo elektrovodivým lakem je bylo možné odemknout. Intel mezi tím vydal Intel Pentium 3 ve verzi klasické, Tualatin a Coppermine, které se lišily technologií, kterou byly vyráběny. Bylo možné je  poměrně dobře taktovat, ale slávy Celeronů Medocino již nedosáhly. U procesorů od Amd, zejména Athlonů se objevil problém s velkým množstvím ztrátového tepla, které procesor vyzářil. Mnohdy to bylo klidně i 70 Watů. Amd proto po Athlonech vydalo novou verzii Athlon XP, kde byla mimo jiné výrazně snížena spotřeba procesoru a tím i množství ztrátového tepla. Desky v této době mimo vylepšení jako jsou možnost nastavení časování pamětí, možnost nastavení voltáže procesoru a I/O zařízení poskytovaly možnost měření teploty procesoru externím čidlem. Tato funkce sice byla už u Celeronů, ale vzhledem k jejich malé spotřebě nebyla až tak moc potřebná. Intel ji v řadě procesorů Intel Pentium 3 zabudoval přímo do procesorů v podobě interního čidla, což se ukázalo jako moudré řešení. Při taktování je totiž důležitá teplota jádra procesoru. Platí totiž pravidlo, že čím vyšší teplota jádra, tím víc se zkracuje životnost procesoru. Teplota má také velký vliv na stabilitu procesoru. Externí čidlo se ukázalo jako ne moc dobré řešení, protože jednak je nepřesné a v případě, že chladič za "jízdy" z procesoru upadne, případně se chladič špatně nasadí, nestihne včas zareagovat a procesor shoří. Naproti tomu u Intelu s interním čidlem se po sundání chladiče za "jízdy" u starších procesorů (Pentium 3)  počítač vypne a u novějších (Pentium 4) podtaktuje a po nasazení chladiče se opět "rozjede" na plný výkon. No a to jsme se dostali až do současnosti. Amd skončilo s výrobou Duronů a zůstalo při Athlonech XP, které však mají oproti původním Athlonům XP nové jádro a ješte o něco sníženou míru vyzářeného ztrátového tepla. Jejich taktovatelnost je podobná původním Athlonům XP. Intel se nadále drží svého Pentia 4 a chystá se vydat novou verzi s architekturou hyperthreading, která by měla přinést vyšší výkon. Jaký to bude mít vliv na taktovatelnost se neví. Závěrem chci položit jednu častou otázku. Má taktování smysl? Můj osobní názor je, že má, ale jen do té míry, pokud peníze vynaložené na navýšení výkonu nejsou větší, než peníze potřebné na koupi nového výkonnějšího procesoru. Je však potřeba si uvědomit, že přetaktovávání není jen o navýšení výkonu, pro mnohé lidi je to také koníček.



Zpracoval Branislav Maďar



Zdroje

http://www.overclocking.cz
http://www.pretaktovanie.sk
http://www.pretaktovani.cz
http://www.sysopt.com
http://www.overclockers.com
http://www.techniverse.net
http://www.arstechnica.com
http://www.pcguide.com
http://www.examedia.nl
http://www-zeus.roma1.infn.it/~fiorani/overclock.html
http://www.computercraft.com/docs/offover.html
http://www.anandtech.com
http://www.tomshardware.com