Todos os processadores da Intel
anteriores ao i7 utilizam o FSB ("Front-side bus", ou barramento
frontal) para a comunicação entre o processador e o chipset. Como o gerador de
clock é conectado ao FSB (e não diretamente ao processador), é a frequência
dele que determina a frequência na qual o processador vai operar. Aumentando o
FSB, o clock do processador aumenta proporcionalmente.
No caso nos processadores da AMD a
partir do Athlon 64, o FSB foi substituído por um link HyperTransport e a
frequência do processador passou a ser definida por um clock de referência,
assim como no Core i7 (onde o FSB foi substituído pelo QPI). De qualquer
maneira, em ambos os casos o clock de referência tem a mesma função do clock do
FSB, de forma que, na prática, pouca coisa muda.
O valor mostrado no setup é quase sempre
o do clock real do FSB, e não a frequência efetiva, que é 4 vezes maior. Em um
Pentium E, por exemplo, o FSB é de apenas 200 MHz; ao aumentá-lo para 220, você
obtém um overclock de 10% e, ao aumentá-lo para 266 MHz (a mesma frequência
utilizada pelos Core 2 Duo), o ganho já sobe para 33%:
A maioria das placas baseadas em chipsets
P35 e P45 são capazes de trabalhar c om o
FSB a 333 MHz(1333 MHz de frequência efetiva)
ou mais sem qualquer problema de estabilidade, o que garante uma boa margem.
A opção "CPU Clock Ratio"
especifica o multiplicador, mas você só conseguirá fazer overclock através dele
nos processadores Extreme Edition e Black Edition, que não são uma alternativa
muito realista devido ao custo. Estes processadores são destinados justamente
aos endinheirados, que querem o melhor desempenho possível, a qualquer custo.
Simples mortais, como eu e você, fazem overclock pelo FSB. :)
Uma curiosidade é que, em quase todos os
processadores atuais, o multiplicador é destravado para baixo (um pré-requisito
para que o processador possa reduzir o clock quando está ocioso), o que permite
que você use um FSB mais alto e um multiplicador mais baixo para combinar a
frequência do processador com o multiplicador da memória, por exemplo.
Um dos grandes problemas em aumentar o
FSB é que você aumenta junto o clock da memória. Em geral, os módulos de
memória oferecem margens de overclock muito menores, o que faz com que eles se
tornem o limitante muito antes do processador.
A solução é ajustar o clock da memória,
reduzindo o multiplicador conforme aumenta o clock do FSB. Se você está usando
módulos DDR2-800 e quer usar o FSB a 316 MHz, por exemplo, pode reduzir o
multiplicador para 2.50x (o que vai resultar em 790 MHz, bem próximo da
frequência original). Ao usar o FSB a 266 MHz você poderia setar o
multiplicador para 3.00x e assim por diante:
É possível também combinar o overclock
do processador com um pequeno overclock da memória para tentar extrair um pouco
mais de desempenho, mas não espere um ganho considerável, já que os módulos
DDR2 e DDR3 geralmente já operam bem próximo do limite. É possível, também,
fazer com que os módulos operem a frequências mais altas ao usar tempos de
acesso mais altos (e vice-versa), mas nesse caso você troca seis por meia-dúzia.
Em resumo, o desempenho da memória é
mais importante em processadores com pouco cache L2 ou com um cache L2 lento
(como os Pentium E 5xxx, que possuem apenas 2 MB de cache L2) e menos
importante em processadores que possuem mais cache (como o Core 2 Duo E8400,
com seus 6 MB de L2) ou que desfrutam de um barramento mais generoso, como no
caso dos i7 com controladores triple-channel.
Na maioria das placas, é possível também
setar a frequência do barramento PCI Express, mas ela afeta apenas a velocidade
de comunicação entre os componentes (especialmente entre o processador e a
placa de vídeo), sem ter um efeito direto sobre o desempenho. O melhor é
simplesmente manter o PCI Express trabalhando o mais próximo possível dos 100
MHz, que é a frequência default.
Concluindo, temos o ajuste das tensões
que acaba sendo um dos fatores mais importantes para atingir as frequências
mais altas. Nas boas placas, você pode não apenas aumentar a tensão do
processador, mas também as tensões da memória, do FSB, do chipset (GMCH) e do
PCI Express:
Assim como no caso do processador, um
pequeno aumento na tensão dos módulos de memória pode permitir o uso de
frequências mais altas, permitindo que as memórias acompanhem o aumento na
frequência do FSB sem que você precise reduzir o multiplicador, por exemplo.
Entretanto, não é recomendável que você aumente a tensão mais do que 0.2V nos
módulos DDR2 e mais do que 0.15V nos DDR3, caso contrário a vida útil dos
módulos começa a entrar em risco.
Aumentar a tensão do FSB e do chipset pode
ajudar a manter a placa-mãe estável ao utilizar um FSB muito alto (acima dos
340 ou 350 MHz), mas não é necessária em overclocks menos extremos, onde a
frequência do FSB não ultrapasse os 333 MHz. Da mesma maneira, a tensão do PCI
Express só deve ser aumentada caso você queira mexer na frequência do
barramento.
Em muitas placas, além da opção de
ajuste manual das tensões, você tem uma opção "Auto". Como o nome
sugere, ela permite que o BIOS ajuste automaticamente as tensões, aumentando os
valores de acordo com as frequências exigidas:
Os fabricantes nem sempre são muito
responsáveis com relação aos valores usados, tendendo a empregar aumentos
exagerados nas tensões, de forma que a placa pareça ser melhor de overclock que
as concorrentes. Estes aumentos exagerados abreviam a vida útil do processador;
por isso, o melhor é ajustar manualmente as tensões, aumentando-as em pequenos
incrementos.
A principal dica ao aumentar o FSB é
também fazê-lo sempre em pequenos incrementos, testando a estabilidade do processador
a cada passo. Com isso, você pode detectar que o processador está chegando
perto do limite muito antes de ele começar a travar durante o POST ou durante o
carregamento do sistema. Avance até o ponto em que o processador começa a
apresentar instabilidade, aumente a tensão em 0.025V, avance mais um pouco e
assim por diante, até chegar perto do limite.
Junto com os clocks e as tensões, outra
opção importante no caso dos processadores Intel é a "CPU EIST
Function", que faz parte das configurações básicas. Ela controla o
gerenciamento de energia do processador, permitindo que ele reduza a frequência
de operação nos momentos de baixa atividade, economizando energia e reduzindo a
dissipação de calor:
O EIST reduz drasticamente o consumo
elétrico médio do processador (o que tem efeitos sobre a temperatura e o
barulho), por isso é sempre desejável mantê-lo ativo. Entretanto, a variação no
clock causa picos de demanda nos circuitos de regulagem de tensão, que acabam
reduzindo a margem de overclock do processador.
Minha recomendação é que você mantenha o
EIST ativado durante o uso normal do PC (usando um overclock mais leve) e
desative-o apenas quando você precisar de um overclock mais extremo para jogar
ou executar alguma tarefa especialmente pesada. Não é recomendável usar o PC
com o EIST desativado o tempo todo, pois o pequeno ganho de desempenho não
compensa o grande aumento no consumo elétrico e na dissipação de calor.
No caso dos processadores AMD temos o
Cool'n'Quiet, que corresponde ao sistema de gerenciamento de energia usado pela
AMD. Ele trabalha de maneira bem similar ao EIST e tem um efeito similar sobre
o overclock e o consumo.
Complementando, temos as opções
"CPU Enhanced Halt" (que permite que o processador entre nos estágios
de mais baixo consumo, caso o EIST esteja ativado) e "CPU Thermal
Monitor", que permite desativar o sistema de segurança que reduz o clock
do processador quando a temperatura atinge um valor limite. Com o Thermal
Monitor desativado, o processador simplesmente esquenta até travar, o que não é
muito saudável.
Outra dica é sempre usar uma instalação
descartável do Windows, ou uma distribuição Linux live-CD em vez do sistema
operacional principal durante a fase de testes, já que provavelmente você vai
fazer a máquina travar várias vezes enquanto estiver testando os limites do
processador. Deixe para usar o sistema principal apenas depois de ter certeza
que chegou à configuração definitiva.
Tradicionalmente, quando você exagera no
overclock, o processador passa a travar durante o POST, fazendo com que você
precise limpar o CMOS para resetar a configuração e começar de novo. Você pode
fazer isso de duas formas: através do jumper, ou removendo a bateria e usando
uma moeda para fechar um curto entre os dois polos por 15 segundos.
Entretanto, a maioria das placas atuais
oferecem sistemas de recuperação, que restauram o clock original do processador
em caso de problemas, reduzindo muito o número de casos em que o reset do CMOS
é necessário. Algumas placas chegam a oferecer botões de reset no painel
traseiro para simplificar o processo:
Um boa fórmula para ter uma máquina
estável, que pode ser usada continuamente sem problemas de estabilidade, é ir
testando várias combinações de clock e tensões até chegar à frequência máxima
na qual o processador se mantém estável e, em seguida, reduzir o clock em 5 ou
10% em relação a este teto. Com isso, você passa a trabalhar com uma margem
confortável de segurança, similar à empregada pelos fabricantes.
A forma tradicional de overclock nos
processadores LGA775 é através da frequência do FSB, que determina não apenas a
frequência do processador, mas também da memória e de outros periféricos. Nas
placas atuais, a frequência da memória pode ser ajustada de maneira
independente, o que permite (dentro do suportado pelos módulos) aumentar a
frequência da memória, de forma a ganhar alguns pontos adicionais, ou reduzir a
frequência da memória em relação ao FSB, permitindo que o clock do processador
aumente, mas que a memória continue operando em uma frequência próxima da
original.
No Core i7 o processo mudou um pouco, já
que ele não utiliza mais o FSB. No lugar dele, existe uma frequência base (Host
Clock Frequency), batizada de BCLK (que nos
primeiros modelos do Core i7 é de 133 MHz) a partir da qual são obtidas 4
frequências distintas:
a) Frequência dos núcleos do
processador, que assim como nos anteriores, é obtida através de um
multiplicador, que vai de 20x no i7-920 a 25x no i7-965 XE. O multiplicador é
destravado nos modelos da série XE (um diferencial proposital, para justificar
a grande diferença no custo) e bloqueado nos demais processadores.
b) Frequência do controlador de
memória, cache L3 e outros componentes auxiliares incorporados ao processador,
que são coletivamente chamados de uncore. A frequência
nominal é de 2.13 GHz para o i7-920, i7-940 e i7-950 (multiplicador de 16x) e
de 2.66 GHz para o i7-965 XE e i7-965 XE (multiplicador de 20x). A regra básica
é que a frequência deve ser pelo menos o dobro da frequência da memória.
A frequência do uncore é o segundo fator
mais importante para o desempenho, perdendo apenas para o clock dos núcleos. O
motivo é simples: o clock do uncore determina a frequência de operação do cache
L3, que é um fator fundamental para o bom desempenho do i7.
Ao aumentar a frequência do uncore de
2.13 para 2.66 GHz, a latência do cache L3 é reduzida de 41 para 36 ciclos, um
ganho de 12%. Um grande percentual da diferença de desempenho entre o i7-950 e
o i7-975 XE se deve justamente à diferença no clock do uncore.
c) Frequência do barramento QPI (que
liga o processador ao chipset), que é de 2.4 GHz no i7-920, i7-940 e i7-950
(multiplicador de 18x) e 3.2 GHz no i7-965 XE e i7-965 XE (multiplicador de
24x). Dependendo da placa-mãe, o Setup pode reportar a frequência do QPI
diretamente, ou informar a frequência efetiva (em MT/s), que corresponde à
frequência multiplicada por 2. O PQI é usado apenas nos processadores LGA1366
(baseados no Bloomfield e sucessores). Os processadores LGA1156 (baseados no
Lynnfield) utilizam o velho barramento DMI para a comunicação com o chipset,
por isso não oferecem a opção.
d) Frequência dos módulos de memória DDR3,
que é de 1066 MHz (multiplicador de 8x) nos modelos regulares e 1333 MHz
(multiplicador de 10x) nos da série XE. A frequência da memória aumenta
juntamente com a frequência base, mas é possível reduzir o multiplicador, de
forma a não exceder a frequência suportada pelos módulos.
Com exceção dos processadores da série
XE, o multiplicador da memória é travado para mais, por isso não é possível
aumentar a frequência da memória sem aumentar junto a frequência base.
Tanto o uncore quanto o QPI oferecem uma
boa tolerância a frequências mais altas, já que o uncore opera a uma frequência
mais baixa que o restante do processador e o QPI foi projetado para trabalhar a
3.2 GHz (frequência que é usada nos processadores da série XE). Graças a isso,
as maiores preocupações ao fazer overclock acabam sendo a frequência dos núcleos e da memória, não muito
diferente do que temos em um Core 2 Duo.
Ao aumentar o BCLK para 166 MHz no
i7-920, por exemplo, os núcleos passarão a trabalhar a 3.33 GHz, o uncore a
2.66 GHz, a memória a 1.33 GHz e o QPI a 3.0 GHz, uma configuração que deve
funcionar sem problemas caso você esteja utilizando um bom cooler e módulos
DDR3 de 1333 MHz ou mais.
Ao tentar ir mais longe, você vai
eventualmente se deparar com instabilidade relacionada ao processador (que pode
ser causada pele frequência propriamente dita, ou pelo aumento na temperatura),
na memória, ou, eventualmente, relacionada ao cache L3 ou outro dos componentes
do uncore. Chegamos então à questão das tensões.
A tensão default dos modelos de 45
nanômetros do i7 é de 1.2V, tensão que você pode aumentar com uma certa
segurança para até 1.35V. O grande problema em aumentar a frequência do
processador é que a dissipação térmica aumenta proporcionalmente, o que torna
necessário o uso de um cooler mais eficiente (é por isso que empresas como a
Noctua ganham tanto dinheiro vendendo coolers de alta performance). Se o problema
for a temperatura, aumentar a tensão acaba sendo contra-produtivo.
Embora a Intel use o melhor desempenho
do processador em diversas tarefas para justificar o maior consumo, o fato é
que o i7 é um processador um pouco mais gastador que os Core 2 Quad baseados no
Penryn, o que torna o cooler e a ventilação do gabinete fatores especialmente
importantes ao fazer overclock.
Em seguida temos a tensão do uncore, que
também é de 1.2V e pode ser aumentada com segurança para até 1.35V. As tensões
do processador e do uncore são independentes, por isso você pode aumentar
apenas a do uncore (que não eleva consideravelmente o consumo do processador)
ou vice-versa.
Aumentar a tensão do uncore é geralmente
necessário ao aumentar a frequência base para 175 MHz ou mais, ponto em que o
controlador de memória começa a apresentar sinais de cansaço.
Concluindo, temos a função da memória,
que continua desempenhando a mesma função que nas placas LGA775, permitindo que
os módulos de memória suportem tensões mais altas. Embora muitos fabricantes de
memória produzam kits com tensões nominais de 2.0V ou até mais, a Intel
recomenda não usar mais do que 1.65V, alertando que tensões mais altas podem
causar danos ao controlador de memória integrado ao processador.
Apesar do uso do CMOS e outras técnicas
para reduzir o consumo, o i7 oferece um bom potencial de overclock, com mesmo o
i7-920 atingindo 3.4 GHz (BCLK de 170 MHz) sem grande dificuldade. Aumentando
as tensões e usando um cooler de alto desempenho é possível chegar aos 4.0 GHz
na maioria dos casos; mas, nesse ponto, a dissipação térmica começa a
ultrapassar o que é viável usando refrigeração a ar. Como sempre, é possível ir
um pouco mais longe usando um water-cooler, mas o custo adicional acaba não
compensando.
Continuando, em qualquer overclock mais
agressivo, é importante desativar o Turbo Boost, já que o aumento adicional de
266 MHz acaba sendo suficiente para desestabilizar o processador. Procure pela
opção "Intel Turbo Mode Tech" ou "Enable Turbo Boost".
Outra opção importante é a "CPU VR
Current Limit Override" ou "CPU TM Function", que controla o
comportamento do controlador PCU embutido no processador. Por default, ele
reduz a frequência do processador sempre que o TDP ou a amperagem máxima é
atingida, limitando bastante as frequências que você conseguirá atingir no
overclock. Para eliminar o obstáculo, é necessário desativar a função.
No caso dos processadores da série XE as
coisas são um pouco mais fáceis, pois o multiplicador é destravado, permitindo
que você aumente a frequência do processador sem precisar mexer na frequência
base. Por serem processadores selecionados dentro da linha de produção, eles
são também capazes de atingir frequências um pouco mais altas que a dos modelos
mais baratos, mas a diferença no preço faz com que eles não sejam uma boa
ideia.
Como em outros casos, o melhor
custo-benefício é usar o i7-920, que é o modelo mais barato da linha (ou eventualmente o i7-940,
quando ele cair de preço) e combiná-lo com uma
boa placa-mãe e um bom cooler, compensando o
gasto adicional com um bom overclock.
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