Tìm hiểu cơ bản về kỹ thuật ép xung
Việc ép xung (overclock) để tăng sức mạnh hệ thống
diễn ra trước khi xuất hiện PC, được thực hiện trên
nhiều thiết bị nhỏ và đơn giản hơn, nhưng huyền
thoại về vi xử lý 8088 8 MHz được ép lên 12 MHz đã
khởi đầu trào lưu này.
>Cao thủ phô tài trên võ đài ép xung
Sau đó, ép xung được chia làm hai nhánh: số đông ép
xung để có khả năng hoạt động tốt nhất trên túi tiền
hạn chế; số ít ép xung để có được sức mạnh “siêu
đẳng” bằng bất kỳ giá nào.
Người ta có thể ép xung cho CPU,
RAM và card đồ họa. Ảnh: Tom's
Hardware.
Khái niệm về ép xung
Ép xung là hoạt động làm tăng tốc độ của bất kỳ
thành phần nào lên cao hơn mức chỉ định của nhà sản
xuất. Từ “đồng hồ” bắt nguồn từ việc người ta dùng
máy tạo dao động (oscillator) để thiết lập một nhịp
mà từ đó tạo nên những tần số cao hơn. Các thiết bị
đơn giản nhất hoạt động với tần số của máy tạo dao
động này để vi xử lý 8 MHz cần một đồng hồ 8 MHz.
Việc ép xung các vi xử lý “đời đầu” này khá đơn
giản, chỉ là thay mặt đồng hồ từ 8 thành 12 MHz.
Khi máy tính ngày càng phức tạp hơn, một mặt đồng
hồ không thể hỗ trợ nhiều mức tốc độ mà các loại bus
dữ liệu khác nhau yêu cầu. Dù bo mạch chủ có thể
chứa vài máy tạo dao động cho các thiết bị, một mạch
điện tích hợp thêm lại phải hỗ trợ các mức tốc độ
khác nhau cho nhiều giao tiếp. Vì vậy, người ta nghĩ
ra thiết bị tạo tín hiệu xung đồng hồ (clock generator)
theo nhiều bội số và phân số của máy tạo dao động.
Thiết bị tạo tín hiệu xung đồng hồ này càng ngày
càng tinh vi hơn, đến mức các bo mạch và một vài
thành phần gắn thêm giờ đều hỗ trợ các tần số tinh
chỉnh trong vài thao tác.
Sự xuất hiện của thiết bị tạo tín hiệu xung đồng hồ có
thể tinh chỉnh đã cho phép kỹ thuật ép xung được
thực hiện mà không cần thay các thành phần như mặt
đồng hồ. Những tiến bộ xa hơn trong sản xuất BIOS
và phần mềm firmware giờ cũng giúp tốc độ của thiết
bị được cải thiện mà không phải thay đổi cài đặt chân
cắm (jumper).
Lợi ích và rủi ro
Ép xung cho phép hệ thống cấp thấp có thể đạt đến
mức độ hoạt động mạnh mẽ hơn. Ví dụ, chip Pentium
IV 3,0 GHz có thể đạt 3,4 GHz. Tuy nhiên, nguy cơ
lớn nhẩt của việc này là gây hư hại phần cứng, mất
dữ liệu. Vì vậy, người ta phải cho hệ thống qua các
quy trình kiểm nghiệm để tránh rủi ro. Các yếu tố sau
đây ảnh hưởng lớn tới “sự sống” của máy.
Tốc độ: Các mạch điện tích hợp có tuổi thọ nhất định
vì mỗi hoạt động sẽ làm thoái hoá chúng ở một mức
nhỏ. Việc tăng gấp đôi số vòng hoạt động trong mỗi
giây sẽ làm tuổi thọ này giảm đi một nửa.
Nhiệt lượng: Các mạch điện thoái hoá nhanh hơn khi
nhiệt độ tăng. Nhiệt độ cũng là kẻ thù của sự ổn định
trong hệ thống nên người ta sẽ phải tìm nhiều cách để
giữ máy luôn mát mẻ. CPU được thiết kế để hoạt
động từ -25 đến 80 độ C nhưng thông thường phải
luôn giữ chúng dưới 50 độ và càng mát càng tốt.
Hiệu điện thế tăng cho phép các tín hiệu truyền đi
mạnh hơn nhưng cũng khiến mạch điện thoái hoá
nhanh và gây hỏng hóc. Việc tăng hiệu điện thế cũng
song hành với tăng nhiệt độ, dù không làm hỏng chip
ngay nhưng sẽ dần dần làm giảm tuổi thọ của nó.
Những thành phần có thể ép xung
Người ta có thể tối ưu hóa hoạt động chủ yếu cho vi
xử lý, bộ nhớ và chip đồ họa. Những thành phần khác
như bus PCI và PCI Express, cổng serial hay USB
cũng có thể áp dụng phương pháp này nhưng kết quả
không rõ ràng.
Ép xung CPU
Lõi của các vi xử lý hiện nay hoạt động ở nhiều bội
số của tốc độ đồng hồ. Ví dụ Pentium III 500 MHz
chạy được gấp 5 lần front side bus 100 MHz (5 x 100
MHz = 500 MHz). Chỉnh bội số này hoặc tần số lên
cũng mang lại tốc độ cao hơn. Ví dụ: 600 MHz có thể
đạt được bằng cách nâng bội số bằng 6 hoặc tăng tốc
độ bus lên 120 MHz để 5 x 120 MHz = 600 MHz.
Khó khăn duy nhất với cách phân tích này là những
vi xử lý loại đó lại có bội số cố định nên việc nâng 5x