История вопроса

Разгон микропроцессора

Некоторым будет трудно поверить в это, но само по себе внутреннее увеличение тактовой частоты появилось на рынке х86-процессоров не сразу, а спустя более 10 лет их развития. Первое время вопрос разных частот вообще не стоял — была одна на всех: внутренняя, она же и внешняя. Более того — частота была единой вообще для всех основных систем компьютера: в частности, шина ISA первое время функционировала на той же внешней частоте процессора, а «отделяться» от нее начала только во времена поздних 80286. И то — только потому, что данная шина являлась очень простой и дешевой, так что работать на частотах более 8 МГц не желала, а тактовые частоты процессоров уже шагнули за десяток.

В i386 они достигли уже 33 МГц (в продукции конкурентов — и 40 МГц), так что шина расширения окончательно стала отдельной системой, но внутри и снаружи 386-х процессоров частоты были одинаковыми. Вычислительное ядро работало на той же частоте, с которой процессор обменивался данными с чипсетом, а чипсет — с памятью. В те годы, кстати, и разгон системы особой популярностью не пользовался, поскольку разгонять нужно было все, причем достигалось такое, обычно, заменой тактового генератора, на что решались не все пользователи. Да и апгрейд процессоров как явление был не развит: даже если существовала физическая возможность поменять процессор с частотой 20 МГц на более новый на 33 МГц, вовсе не факт, что это выдержала бы старая системная плата.

Все это касалось и первых систем на i486, а вот потом уже появились отличия — что в плане апгрейда, что с точки зрения разгона. Дело в том, что изначально покупатели отнеслись к новым процессорам достаточно прохладно — многих вполне устраивали недорогие и производительные системы на базе 386-х процессоров. Intel попробовала изменить положение выпуском относительно дешевых 486SX, лишенных сопроцессора (точнее, он там был заблокирован), однако это не сильно помогло из-за действий конкурентов: компьютер на 486SX/20 стоил примерно столько же, сколько на 386DX/40, а работал даже немного медленнее. Ну а те, кому арифметический сопроцессор был нужен, вообще оказались в проигрыше — установка 487SX делала систему более дорогой, чем если сразу приобрести компьютер на «полноценном» 486DX. И неудивительно — ведь 487SX технически представлял собой именно 486DX, но с дополнительным контактом, позволяющим полностью отключить «базовый» 486SX. Положение надо было спасать.

И это было сделано, причем интересным способом — именно тогда Intel выпустила из бутылки того джинна, которого не может загнать обратно уже несколько лет. Да-да — именно тогда явление апгрейда стало массовым и активно рекламируемым: основной производитель процессоров утверждал, что «четверки» лучше уже тем, что их можно недорого модернизировать. С технической точки зрения все было очень прозаично: просто был освоен выпуск процессоров Overdrive, рассчитанных на разъем 487SX (и точно так же, как 487SX, при установке отключающих первичный процессор), в отличие от всех предыдущих моделей работающих не на частоте системной шине, а удваивающих ее для внутренних блоков. Разумеется, оставлять всю эту красоту только для любителей модернизации было не совсем правильно, да и партнеры обижались, так что вскоре появились и процессоры 486DX2, единственным отличием которых была заточенность под «основной», а не «дополнительный» процессорный сокет.

Идея была чрезвычайно здравой: все-таки в те времена именно центральный процессор являлся компонентом, определяющим производительность всей системы (это сегодня он лишь один из многих, причем чаще всего вовсе не главный), его быстродействие очевидным образом росло с ростом тактовой частоты, а увеличивать последнюю для внешних компонентов было делом крайне дорогим, да и вообще не всегда возможным. В общем, компьютеры на базе 486DX2/66 в большинстве случаев работали быстрее, чем основанные на 486DX/50, но обходились куда более дешевыми системными платами, памятью и прочей периферией.

Сейчас уже трудно поверить, но для того времени идея оказалась по-настоящему революционной. А поверить трудно именно потому, что вот уже многие годы такой подход применяется повсеместно, причем частоты вычислительных ядер от частот внешних шин уже могут отличаться не только в разы, но и в десятки раз. Но произошло это далеко не сразу. Выпустив вскоре и 486SX2 (не для всех задач требовались вычисления с плавающей запятой, а «обычной» производительности много никогда не бывает), компания Intel сумела увеличить для нового семейства процессоров Pentium и частоты системной шины до 60—66 МГц (у «четверок», напомним, максимумом было 50 МГц, причем крайне высокой ценой), так что первые его представители оказались своеобразным шагом назад — в них внутренние и внешние частоты были одинаковыми.

Но остановить прогресс было уже невозможно — через некоторое время появились процессоры линейки iDX4 с утроением тактовой частоты. Конкуренты тоже быстро освоили удвоение, утроение и даже учетверение внутренней частоты, да и Pentium не стояли на месте: в обновленной линейке этого семейства появились и дробные множители, причем ни в одной из моделей они уже никогда не были равны единице. В общем, «процесс пошел», что через некоторое время вызвало и серьезные проблемы.

Те, кто начал работать с компьютерами менее 10 лет назад, иногда на полном серьезе способны обсуждать вынесенный в заголовок вопрос. Более того — очень часто они видят в нем некий заговор, направленный на ущемление интересов любителей разгона. С точки зрения житейской мудрости, логика в этом действительно есть. Ведь «обычным пользователям» (коих более 90%) вообще все равно — можно ли менять множитель или нет, поскольку они этим все равно заниматься не станут. А вот оверклокерам возможность установить более высокий коэффициент умножения, нежели предполагалось производителем — весьма полезна: можно разогнать процессор, не затрагивая другие компоненты системной платы. Если же множитель ограничен сверху или вообще зафиксирован, то все куда сложнее — доступен только разгон при помощи увеличения частоты системной шины. Следовательно, требуется, во-первых, возможность ее гибкого увеличения, а во-вторых, плата, которая «выдержит» без проблем более высокую частоту. Фиксированный множитель вообще плох с точки зрения любителей тонкого тюнинга: разгон по шине, конечно, чуть более сложен, но он позволяет получить и более высокую производительность, так что в ряде случаев имеет смысл множитель снижать относительно штатного значения, увеличивая именно опорную частоту. Однако не все так просто, как предполагает бытовая (она же житейская) мудрость.

Пока вариантов выбора было мало, проблем не было. 486DX2 умел только удваивать частоту, а DX4 — утраивать, и изменить это было невозможно. Да и особо незачем, поскольку гибкого регулирования частоты системной шины тоже не было. Впрочем, конкуренты некоторую свободу давать начали, так что «псевдоразгон» AMD 486DX4/100 установкой ему режима работы 50×2 вместо 33×3 был достаточно популярен (справедливости ради, большинство пользователей предпочитало не снижая множитель устанавливать шину на 40 МГц, что оказывалось более эффективным делом и вызывало куда меньше проблем), но только в очень узких кругах (на тот момент компания Intel контролировала 95% рынка, а на конкурентов, число которых в годы расцвета этого бизнеса достигало чуть ли не десятка, суммарно приходились жалкие 5%). А вот с Pentium система быстро дала сбой…

Моделей для Socket5 было сразу выпущено три — с частотами 75, 90 и 100 МГц. Все они имели множитель 1,5 и разные частоты системной шины. Номинально. Физически же все сходили с одного и того же конвеера и нареза́лись с одних пластин. Формально еще и отбраковка была более или менее жесткой, но не всегда: при наличии большого количества заказов на Pentium 75 именно такую маркировку получало большинство процессоров, пусть даже среди них немалая часть была способна работать и на частоте 100 МГц. Позднее в ассортименте появились и процессоры с частотой 120 и 133 МГц (множитель 2), затем, с неизбежностью кризисов при капитализме, 150 и 166 МГц (множитель 2,5), а закончилась линейка процессором с тактовой частотой 200 МГц (пару на 180 МГц к ней компания выпускать не стала — из-за более низкой частоты системной шины такой процессор оказался бы не быстрее Pentium 166). Увеличение тактовой частоты вдвое удалось благодаря переходу на более тонкий технический процесс, а также прочим оптимизациям, однако ввиду достаточно высокого спроса на младшие модели никто их с производства не снимал по мере выпуска новых. Т. е. формально 75/90/100 — это P54C (600 нм), а последующие — P54CS (350 нм), но поскольку спрос на первые сохранялся, их, начиная с 1995 года, выпускали на новом ядре (это обходилось дешевле, нежели продолжать «тянуть» старые способы производства). В результате вся столь длинная линейка начала отличаться, фактически, маркировкой — как множитель, так и частота системной шины выставлялись внешними схемами.

Разумеется, то время было настоящим раздольем для любителей разгона. Покупаем недорогую модель, выставляем нужные частоты, и всё — никаких ограничений. Дополнительную свободу дали производители системных плат, обеспечившие в своей продукции также и поддержку частот 75 и 83 МГц, что процессорам Intel не требовалось, однако было нужно для совместимой с ними по выводам продукции конкурентов. Саму компанию Intel это не слишком-то напрягало, пока разгоном занимались только частники: ну и что, что некий школьник Толя Батарейкин в купленном за успешное окончание учебного года компьютере разогнал Pentium 90 до состояния Pentium 166? Все равно бы родители не купили Толе Pentium 166, а так хоть Pentium 90 продать удалось (иначе, чего доброго, покупатель вообще мог бы уйти к конкурентам). Деньги за него получены, а что там с купленным устройством будет делать человек — его личное дело.

Проблема была несколько в другом — при такой простоте разгона заниматься им тянуло не только пользователей, но и продавцов компьютеров. Иначе говоря, зачем продавать человеку компьютер на базе «настоящего» Pentium 166, если можно разогнать Pentium 90, а разницу между закупочной ценой процессоров положить в свой карман. Вот это уже начало бить Intel по ее карману: ведь невольный обладатель разогнанного процессора готов был купить Pentium 166, более того — он и заплатил за него, но производителю достались совсем другие деньги. Впрочем, забеспокоились в компании не сразу. Первое время такими махинациями занимались небольшие фирмы-однодневки, которые оказывают на рынок не слишком большое влияние. Более крупные компании на подобный подлог идти не желали, поскольку обман мог в любой момент раскрыться. Ну а рынка розничных продаж процессоров, естественно, все это вообще не касалось — там покупатель сразу видел, что брал. Однако желание подзаработать, не прилагая серьезных усилий, было неистребимо.

А как сделать так, чтобы покупатель никогда не узнал, что его обманули? Да очень просто — надо всего лишь «перебить» маркировку: ведь других отличий нет. На тот момент делалось это достаточно просто: сначала тонкий слой корпуса срезаем, потом рисуем новые буквы и цифры. Естественно, в компьютерах, выпускаемых крупными производителями, «перепиленные» процессоры не встречались (репутация дороже, чем подобные гешефты), но вот на открытом рынке комплектующих или среди блоков, собираемых мелкими локальными фирмами, они попадались очень часто. Особенно если говорить о, скажем так, не очень цивилизованных рынках, в том числе на тот момент и российском.

Были даже слухи, что иногда процессоры «пилились» по два раза. Сначала «где-то там за бугром» Pentium 90 превращался в Pentium 120. Потом кто-нибудь из российских поставщиков закупался дешевыми «Pentium 120» на черном рынке и тоже немножко зарабатывал — сделав из него Pentium 166. Очевидно, что ни к чему хорошему эта операция зачастую не приводила: на каждом шаге частоту поднимали чуть-чуть (во вполне разумных пределах), но конечный разгон оказывался достаточно большим. Причем, что самое неприятное, возникающие проблемы относились чаще всего к разряду «плавающих», т. е. то работает, то не работает. А крайним оказывался производитель — ведь пользователь зачастую даже не подозревал, что купленный им процессор работает не в штатном режиме. Позднее, конечно, появились рекомендации, как отличить «пиленый» процессор от настоящего, вот только помогали они далеко не всем: для начала надо было знать о проблеме и вообще иметь возможность отбора комплектующих.

В общем, подводя итог, такая малость, как свободные коэффициенты во всем семействе процессоров, била почти по всем. Не в накладе оставались только гешефтмахеры-перемаркировщики, кладущие себе в карман разницу между ценой исходного устройства и полученного в итоге, за вычетом копеечной стоимости операции. (Ну еще некоторые затраты на тестирование, конечно, присутствовали, однако небольшие — полномасштабной проверкой каждого экземпляра никто себя особо не утруждал.) Пользователи же покупали вовсе не то, за что платили. Одно дело самостоятельный разгон младшей модели, когда человек отдает себе полный отчет в плюсах и минусах этого варианта, и другое — такой вот «скрытый».

Ну а больше всего шишек, конечно же, доставалось Intel. Во-первых, совершенно конкретная упущенная выгода: человек готов был купить старшую модель и даже «купил» именно ее, но деньги достались вовсе не производителю. С учетом особенностей ценообразования (когда младшие модели процессоров продаются недорого для обеспечения массового спроса, зато на старшие устанавливается вполне понятная наценка «за крутизну») это не так уж и мало. Во-вторых, подрывалось само по себе доверие к старшим моделям со стороны покупателей — зачем платить за абсолютно то же самое больше? В-третьих, весь негатив по поводу нестабильной работы и прочих глюков переразогнанных процессоров валился, естественно, тоже на Intel — ну откуда простому пользователю знать, что это переразгон, если лично он вообще ничего не разгонял?

Нет ничего удивительного, что такое положение вещей компанию Intel в корне не устраивало. Впрочем, что-либо менять в уже выпускаемых процессорах было поздно, да и в появившихся сразу вслед за ними Pentium MMX и Pentium Pro положение дел осталось прежним, зато при разработке Pentium II предыдущий опыт учли, ограничив множитель сверху. Т. е. максимальное значение для процессора с тактовой частотой 233 МГц составляло 3,5, а для 266 МГц — 4, и так далее. Уменьшать же коэффициент умножения пользователю по-прежнему было разрешено.

Такой подход проблему «пиленых» процессоров решил, но ненадолго. Если для Pentium рост тактовых частот был связан практически целиком и полностью с увеличением коэффициента умножения, то в семействе Pentium II в один прекрасный момент повысили тактовую частоту шины аж в полтора раза. В общем-то, ничего удивительного — 66 МГц были верхней границей стандартных значений чересчур уж долго, так что рано или поздно положение дел должно было измениться. Но в результате данного мероприятия необходимость в поддержке высоких множителей резко отпала — Pentium II 350 прекрасно обходился тем же коэффициентом, что и Pentium II 233. Снимать же с производства младшие модели процессоров смысла не имело — виду сохранявшегося на них высокого спроса. Таким образом, начиная с моделей на ядре Dechutes, коэффициент умножения стал не просто ограниченным, но и вообще фиксированным. Причем, стоит отметить, впервые такое было опробовано даже не на Pentium II, а на самых первых Celeron. Вообще даже немного странно, почему фиксированный множитель стал применяться позже, чем заблокированный — технически это проще реализовать.

разгон старших моделей процессоров существует, в основном, в качестве затратного хобби и способа получения рекордных результатов в бенчмарках, в то время как большинство бытовых любителей разгона предпочитает приобретать недорогие модели процессоров, одной из особенностей которых являются заниженные частоты системной шины. Разгон 66→100, конечно, выдерживали далеко не все процессоры, поскольку при том же множителе он увеличивает частоту в полтора раза, однако все последующие шаги были куда более мелкими — не более чем на треть, а то и на четверть. За примерами далеко ходить не надо — наиболее популярными для разгона во времена тотального господства Core 2 были процессоры с частотой шины 800 МГц (тем более что такие модели еще и продавались в большинстве своем по цене менее 100 долларов — иногда существенно менее), прекрасно разгоняющиеся как минимум до следующей стандартной ступеньки: 1066 МГц (благо прирост в данном случае щадящий: 33%). Ну а для того, чтобы поднять процессор на ступеньку выше, туда, где такая частота шины является штатной, тоже многого не требовалось — каких-то 25% прибавки.

К тому же компания Intel вскоре сделала сознательный (или несознательный — но это вряд ли) подарок любителям разгона. Дело в том, что в Pentium 4, разумеется, от фиксированных множителей никто не отказался, и первое время разгон этих процессоров был полностью аналогичен процедуре для предыдущих семейств. Даже был чуть более сложен — некоторое время не было выбора среди «стандартных» частот. Однако после появления чипсета i845 и «нестандартные»-то стали не сильно хуже, поскольку было введено независимое тактование большинства внешних шин, типа PCI или AGP. Таким образом, разгонялось уже не всё установленное на плату, а лишь процессор, память, северный мост чипсета и то, что их соединяет. В общем, для разгона даже старших моделей требовалась уже только соответствующая плата (ну и процессор, разумеется) и память, а недостатка в подобных комплектующих на рынке не было. Позднее к этому добавился и описанный выше широкий выбор между «стандартными» частотами, что процедуру разгона сделало вообще простой и доступной каждому, кто хотел ею заняться. В конечном итоге даже более простой, чем во времена Pentium, несмотря на свободный множитель последних.

Кстати, и с множителями определенные поблажки пользователи получили еще во времена Pentium 4, если говорить о настольных системах. Произошло это тогда, когда в этот сегмент рынка из мобильных компьютеров пришла технология EIST, позволяющая процессору снижать тактовую частоту при невысокой нагрузке — для уменьшения энергопотребления и тепловыделения. Проще всего это делать, меняя множитель, поэтому он снова перестал быть фиксированным, а стал всего лишь заблокированным на повышение. Косвенным образом это еще более упростило процедуру разгона младших моделей семейства: частоту шины можно было теперь повышать не на одну стандартную ступеньку, а сразу на пару. Ну а если процессору такое оказывалось не совсем под силу, то для приведения его в работоспособное состояние достаточно было снизить множитель на соответствующее число шагов. Итоговая производительность оказывается выше, чем при более низкой частоте шины и более высоком множителе, поскольку быстрее начинает работать подсистема памяти. Это, кстати, временами полезно и при разгоне старших моделей процессоров для «выжимания» из них последних соков при бенчмаркинге.

Дата добавления: 2014-01-06