- Üyelik Tarihi
- 24 Mar 2017
- Konular
- 1,018
- Mesajlar
- 2,425
- MFC Puanı
- 4,910
Sisteminin performansından memnun olmayanlarımızın overclock işlemine kalkıştığı pek sıktır. Ancak bugün overclock öyle bir hal aldı ki, artık sistemimizi "biberlemek" için, ille de bir memnuniyetsizlik söz konusu olmuyor, bu işlemi bir hobi haline getirenlerin, hatta örneğin 3D Mark rekorları kırmak için bile gazı kökleyenlerin sayısı hiç de az değil. Dahası bu durum piyasada bu kitleye ayak uyduran firmalar bile yarattı, öyle ki eskiden alırken pek de üzerinde durmadığımız kasa -tabii aslında kasa her zaman önemli bir bileşendi-, ya da anakart kutusunun içinden çıkan DMA kablosu gibi aksesuarların daha fazla hız ve daha soğuk bir sistem için optimize edilmiş olanlarını da sözkonusu firmalar piyasaya sürer oldular, ve bu tür ürünleri görmek ya da incelemelerini okumak ağzımızı eskisi kadar açık bırakmıyor. Artık 450 $'lık su soğutmalı kasalarla ilgili deneyimleri okurken "param olsa da alsam" diye içimizden geçirmeden edemiyoruz. İnternet üzerinden çeşitli dökümanlara ulaşıp, çeşitli bileşenlerin daha soğuk çalışmaları ya da kasa içerisindeki sıcak hava sirkülasyonunu en düşük seviyede etkilemeleri için kollarımızı sıvayıp kasa içerisinde çeşitli operasyonlara girişmek bile doğal oldu.
Bilindiği gibi, overclock işleminin belli başlı esasları vardır. Örneğin bir işlemciyi overclock ederken, eğer işlemcimizin çarpanı kilitliyse, yapılacak tek şey vardır: FSB artırımına gitmek. Önce ya BIOS'dan ya da anakart üzerindeki jumper/switch'ler yardımıyla FSB artırımı yaparız, kilitlenmelerle karşılaşınca, sistem RAM'lerine ve/veya CPU'ya giden voltajı artırırız ki, bu voltaj artırımları FSB üst limitini daha da yukarı taşımamıza yarar. Aslına bakarsanız, bütün bu işlemleri "ezbere" yaparız. Ne için yaptığımızı pek de bilmeyiz, sadece overclock hakkındaki genel geçer kurallardan haberimiz vardır, ya da böyle bir işlemi bir ihtimal önceki deneyimlerimizle açıklayabiliriz. Peki frekans artırımı ve bunun için ihtiyaç duyduğumuz voltaj artırımı neyi sağlar da, işlemcimizden daha yüksek performans alırız?
Frekans artırımı neyi getiriyor?
Frekans artırımını niçin yaptığımızın bilindiğini düşünüyorum, ancak bilmeyenlerimiz için tekrar bu konuya değinmekte fayda var.
Bazı dergilerde ya da web sitelerinde, işlemciler için bir saat vuruşu ya da tek dönüm gibi tabirler kullanıldığına rastlamışsınızdır. Aslında bu ifadelerden kasıt periyottur. Periyot T ile gösterilir, birimi ise saniyedir.
Zaman (x) -Voltaj (y) grafiği
Farklı marka işlemciler, periyot başına farklı miktarda işlem yaparlar. Hatırlarsanız AMD, Athlon XP'lerle birlikte Quantispeed Architecture diye bir teknoloji ortaya atmıştı. AMD, işlem performansını, bu teknolojiye göre şöyle tanımlıyordu:
Uygulama hızı = Saat frekansı * Periyot başına gerçekleştirilen işlem miktarı
Athlon XP işlemcileri, Pentium 4 işlemcilere göre periyot başına daha fazla işlem yaparlar. Yukarıdaki denklemi dikkate alırsak, işte bu yüzden örneğin bir Athlon XP 1900+ işlemcisi, 1.6 GHz saat hızına rağmen, teoride ve genelde 1.9 GHz'lik bir P4'den daha iyi performans veriyor.
Peki frekansı artırınca ne oluyor? f (Frekans) = 1/T formülünden yola çıkarak, frekans arttığında periyodun kısaldığını söyleyebiliriz. Bu durumu şekilde daha net görmek mümkün.
Zaman (x) -Voltaj (y) grafiği
Şu halde, periyot başına gerçekleştirilen işlem miktarının sabit kaldığını düşünürsek, frekans artınca, uygulama hızı artıyor, yani geniş bir zaman dilimi içinde (bu zaman dilimini resimlerin eni olarak farzedebilirsiniz) daha fazla işlem yapılmış oluyor. İşte overclock ile ulaşmak istediğimiz sonuç bu: Daha yüksek performans.
Daha ayrıntılı olarak aşağıda değineceğimiz bir noktayı da burada gözden kaçırmamanızı istiyorum. Frekansı artırdığımızda grafiğin genliği (yani voltaj ekseninde maximum noktası ile minimum noktası arasındaki mesafesi) azaldı.
Peki voltajı niçin artırıyoruz?
Üstünkörü bir düşünme sürecinin ardından çoğunuzdan şu şekilde bir cevap gelmesi olası: Overclock işlemi sonucunda işlemcinin ihtiyaç duyduğu güç artıyor, voltaj artırımı da bu gücü sağlıyor. Güç (P: Power) aslında gerçekten de voltaj ile doğru orantılı: P= I*V ( I burada elektrik akımını temsil ediyor ) . Ancak ne yazık ki doğru cevap bu değil, voltaj artırımına gidilmesinin altındaki neden biraz daha farklı. Bunun cevabını vermeden önce dijital, yani ikilik sayı sistemine değinmekte fayda var.
Çoğunuzun bildiği gibi bilgisayarlar, dolayısıyla işlemciler 2'lik sayı sisteminin iki elemanı olan 0 ve 1 ile işlem görüyorlar. Hatta 0'ın kapalı, 1'in ise açık demek olduğunu da duymuşsunuzdur. Peki örneğin bir işlemci 0 ve 1'lerden nasıl haberdar oluyor?
Tabii ki voltaj değişimi sayesinde. 0, yani mantıksal düşük (logic low) ve 1 yani mantıksal yüksek (logic high) işlemciye voltaj değişimi aracılığıyla bildiriliyor. 0 ve 1 için iki adet voltaj değeri var. 1 için işlemcinin Vcore değeri, 0 için ise 0 Volt kullanılıyor. Örneğin s478 P4 Willamette'lerin Vcore değeri 1.75 V. Vcore'un bir diğer adı da Vcc. Mantıksal düşük, yani 0 değerini bildiren 0 V ise Vss olarak adlandırılıyor. Bu voltaj değerleri işlemcide teoride bir kare dalga yaratıyor.
Teorik kare dalga
Ancak pratikte işler böyle yürümüyor. Bir kez mantıksal yüksek değer için tam 1.75 V gitmesi o kadar da kolay değil. Hatta hardware monitoring özellikli anakartlarda Vcore değerine baktığınızda, voltajın zaman zaman oynadığını görürsünüz. Burada transistörlerin elektriksel özellikleri devreye giriyor. Bu elektriksel özellikler sayesinde voltaj konusunda bazı töleranslar doğuyor. Örneğin 1.675 V'un da mantıksal yüksek değer olarak algılanması gibi. Bu tölerans değerleri örneğin 1.75 V'luk bir Vcore değeri olan bir işlemci için 1.650 V-1.850V şeklinde gerçekleşiyor. Tölerans değerleri maddeye bağlı olarak Vcc 'nin %1 - %10'u arasında değişiyor. Bu tölerans aralığını artırmak ise mümkün değil, çünkü yukarıda söylediğimiz gibi tamamen maddenin elektriksel özelliklerinin sonucu. Tek yapılabilecek şey ise en uygun maddeyi bulup kullanmak. Buradan başka bir sonuca daha ulaşmak mümkün. Örneğin sözkonusu işlemciye 1.649 V giderse bu, mantıksal düşük değer, yani 0 olarak algılanacak, bu da çeşitli hatalara sebep olacak.
Mantıksal yüksek değer için tam 1.75 V gitmesinin o kadar kolay olmadığından, ve transistörlerin voltaj töleransından bahsettik. Bu durumda pratikte voltaj grafiğinin daha farklı olması gerekiyor.
Pratik kare dalga
Grafiğin alındığı devreye kare dalga gönderilmesine rağmen, yukarıda gördüğünüz gibi grafik, kare dalgaya pek benzemiyor. Bunun nedeni en düşük voltajdan en yüksek voltaja, ve aynı şekilde en yüksek voltajdan en düşük voltaja geçilirken zamana ihtiyaç duyulması. x ekseni de zamanı temsil ettiği için en düşük ve en yüksek değerler arasındaki geçişlerde eğim ortaya çıkıyor. Uç değerlere yaklaşırken de eğimlerin mutlak değerlerinde azalma sözkonusu.
Yukarıdaki grafiğin frekansını artırdığımızı düşünelim. Demin bir noktaya dikkat çekmiştim: Frekansı artırdığımızda grafiğin genliği (yani voltaj ekseninde maximum noktası ile minimum noktası arasındaki mesafesi) azalmıştı. Pratik kare dalga grafiğindeki eğrinin frekansını artırınca da yine eğrinin genliği azalacak.
Üstteki grafik aslında yine bir kare dalga grafiği. Ancak frekansı artırınca, kullandığım programdaki osiloskobun hassasiyetinin azlığından dolayı yukarıdaki şekli aldı, halbuki üstel fonksiyon görünümüne dönmesi gerekiyordu. Gördüğünüz gibi frekansı artırdıktan sonra eğrinin genliği o denli azaldı ki, en yüksek voltaj değeri, Vcc'nin tölerans aralığının dışında kaldı. Tölerans sınırı kesik çizgilerle gösteriliyor. Bu şu demek oluyor: Mantıksal yüksek değer (1) olarak algılanması gereken bütün değerler mantıksal düşük değer (0) olarak algılandı. Yani fatal bir hata oluştu. Bu da beraberinde sistemin kilitlenmesini getiriyor.
Peki niçin frekansı artırdığımızda voltajın genliği azalıyor, yani voltaj alması gerekenden daha düşük değerler alıyor? Mekanik fiziğiyle elektrik fiziği çoğu noktada örtüşürler. Dolayısıyla bu durumu mekanikten bir örnek vererek açıklayabiliriz. Belirtmekte fayda var, voltajın eş anlamlıları gerilim veya potansiyel farkı.
Salıncakta sallanan bir çocuk düşünün. Çocuk salıncakla hızlandıkça, yani yerden yükseldikçe dolayısıyla da yerle olan potansiyel farkı arttıkça daha az salınım yapar, başka bir deyişle 0 (durma) noktasından belli bir zaman aralığında daha az geçer. Yani yüksek potansiyel farkı düşük salınıma (frekans) neden olur. Ancak çocuk yavaşladıkça, dolayısıyla gerilimi azaldıkça, çocuk daha küçük ve daha sık salınımlar yapar, başka bir deyişle 0 (durma) noktasından belli bir zaman aralığında daha çok geçer. Bu durum fiziksel bir gerçekliktir. Bu fiziksel gerçeklik, işlemcide salınım yani frekans artırıldığı zaman daha düşük voltaj değerlerine ulaşmak şeklinde kendini gösterir.
Sorunumuzun çözümü artık netleşti. Eğer BIOS'tan ya da jumper/switch'ler aracılığıyla CPU'nun Vcore değerini yükseltirsek, bahsettiğimiz fatal hatayı gidermiş olacağız.
Grafikte, yaptığımız voltaj artırımını Vcc+ olarak görüyorsunuz. İşlemcimize giden voltajı artırmış olduk, ancak işlemcimizdeki kapılar (gate) maddesel ve mimari özelliklerinden dolayı hala 1.75 volt ve civarını mantıksal yüksek değer olarak algılıyorlar. Voltajı artırmamız, dalganın genliğinin işlemci tarafından tekrar algılanabilir düzeye çıkmasını sağladı, ve böylece frekans artırımı için gereken yüksek voltaj, fatal hataları, yani 1 olarak okunması gereken değerlerin 0 olarak okunmasını engellemiş oldu.
Bilindiği gibi, overclock işleminin belli başlı esasları vardır. Örneğin bir işlemciyi overclock ederken, eğer işlemcimizin çarpanı kilitliyse, yapılacak tek şey vardır: FSB artırımına gitmek. Önce ya BIOS'dan ya da anakart üzerindeki jumper/switch'ler yardımıyla FSB artırımı yaparız, kilitlenmelerle karşılaşınca, sistem RAM'lerine ve/veya CPU'ya giden voltajı artırırız ki, bu voltaj artırımları FSB üst limitini daha da yukarı taşımamıza yarar. Aslına bakarsanız, bütün bu işlemleri "ezbere" yaparız. Ne için yaptığımızı pek de bilmeyiz, sadece overclock hakkındaki genel geçer kurallardan haberimiz vardır, ya da böyle bir işlemi bir ihtimal önceki deneyimlerimizle açıklayabiliriz. Peki frekans artırımı ve bunun için ihtiyaç duyduğumuz voltaj artırımı neyi sağlar da, işlemcimizden daha yüksek performans alırız?
Frekans artırımı neyi getiriyor?
Frekans artırımını niçin yaptığımızın bilindiğini düşünüyorum, ancak bilmeyenlerimiz için tekrar bu konuya değinmekte fayda var.
Bazı dergilerde ya da web sitelerinde, işlemciler için bir saat vuruşu ya da tek dönüm gibi tabirler kullanıldığına rastlamışsınızdır. Aslında bu ifadelerden kasıt periyottur. Periyot T ile gösterilir, birimi ise saniyedir.
Zaman (x) -Voltaj (y) grafiği
Farklı marka işlemciler, periyot başına farklı miktarda işlem yaparlar. Hatırlarsanız AMD, Athlon XP'lerle birlikte Quantispeed Architecture diye bir teknoloji ortaya atmıştı. AMD, işlem performansını, bu teknolojiye göre şöyle tanımlıyordu:
Uygulama hızı = Saat frekansı * Periyot başına gerçekleştirilen işlem miktarı
Athlon XP işlemcileri, Pentium 4 işlemcilere göre periyot başına daha fazla işlem yaparlar. Yukarıdaki denklemi dikkate alırsak, işte bu yüzden örneğin bir Athlon XP 1900+ işlemcisi, 1.6 GHz saat hızına rağmen, teoride ve genelde 1.9 GHz'lik bir P4'den daha iyi performans veriyor.
Peki frekansı artırınca ne oluyor? f (Frekans) = 1/T formülünden yola çıkarak, frekans arttığında periyodun kısaldığını söyleyebiliriz. Bu durumu şekilde daha net görmek mümkün.
Zaman (x) -Voltaj (y) grafiği
Şu halde, periyot başına gerçekleştirilen işlem miktarının sabit kaldığını düşünürsek, frekans artınca, uygulama hızı artıyor, yani geniş bir zaman dilimi içinde (bu zaman dilimini resimlerin eni olarak farzedebilirsiniz) daha fazla işlem yapılmış oluyor. İşte overclock ile ulaşmak istediğimiz sonuç bu: Daha yüksek performans.
Daha ayrıntılı olarak aşağıda değineceğimiz bir noktayı da burada gözden kaçırmamanızı istiyorum. Frekansı artırdığımızda grafiğin genliği (yani voltaj ekseninde maximum noktası ile minimum noktası arasındaki mesafesi) azaldı.
Peki voltajı niçin artırıyoruz?
Üstünkörü bir düşünme sürecinin ardından çoğunuzdan şu şekilde bir cevap gelmesi olası: Overclock işlemi sonucunda işlemcinin ihtiyaç duyduğu güç artıyor, voltaj artırımı da bu gücü sağlıyor. Güç (P: Power) aslında gerçekten de voltaj ile doğru orantılı: P= I*V ( I burada elektrik akımını temsil ediyor ) . Ancak ne yazık ki doğru cevap bu değil, voltaj artırımına gidilmesinin altındaki neden biraz daha farklı. Bunun cevabını vermeden önce dijital, yani ikilik sayı sistemine değinmekte fayda var.
Çoğunuzun bildiği gibi bilgisayarlar, dolayısıyla işlemciler 2'lik sayı sisteminin iki elemanı olan 0 ve 1 ile işlem görüyorlar. Hatta 0'ın kapalı, 1'in ise açık demek olduğunu da duymuşsunuzdur. Peki örneğin bir işlemci 0 ve 1'lerden nasıl haberdar oluyor?
Tabii ki voltaj değişimi sayesinde. 0, yani mantıksal düşük (logic low) ve 1 yani mantıksal yüksek (logic high) işlemciye voltaj değişimi aracılığıyla bildiriliyor. 0 ve 1 için iki adet voltaj değeri var. 1 için işlemcinin Vcore değeri, 0 için ise 0 Volt kullanılıyor. Örneğin s478 P4 Willamette'lerin Vcore değeri 1.75 V. Vcore'un bir diğer adı da Vcc. Mantıksal düşük, yani 0 değerini bildiren 0 V ise Vss olarak adlandırılıyor. Bu voltaj değerleri işlemcide teoride bir kare dalga yaratıyor.
Teorik kare dalga
Ancak pratikte işler böyle yürümüyor. Bir kez mantıksal yüksek değer için tam 1.75 V gitmesi o kadar da kolay değil. Hatta hardware monitoring özellikli anakartlarda Vcore değerine baktığınızda, voltajın zaman zaman oynadığını görürsünüz. Burada transistörlerin elektriksel özellikleri devreye giriyor. Bu elektriksel özellikler sayesinde voltaj konusunda bazı töleranslar doğuyor. Örneğin 1.675 V'un da mantıksal yüksek değer olarak algılanması gibi. Bu tölerans değerleri örneğin 1.75 V'luk bir Vcore değeri olan bir işlemci için 1.650 V-1.850V şeklinde gerçekleşiyor. Tölerans değerleri maddeye bağlı olarak Vcc 'nin %1 - %10'u arasında değişiyor. Bu tölerans aralığını artırmak ise mümkün değil, çünkü yukarıda söylediğimiz gibi tamamen maddenin elektriksel özelliklerinin sonucu. Tek yapılabilecek şey ise en uygun maddeyi bulup kullanmak. Buradan başka bir sonuca daha ulaşmak mümkün. Örneğin sözkonusu işlemciye 1.649 V giderse bu, mantıksal düşük değer, yani 0 olarak algılanacak, bu da çeşitli hatalara sebep olacak.
Mantıksal yüksek değer için tam 1.75 V gitmesinin o kadar kolay olmadığından, ve transistörlerin voltaj töleransından bahsettik. Bu durumda pratikte voltaj grafiğinin daha farklı olması gerekiyor.
Pratik kare dalga
Grafiğin alındığı devreye kare dalga gönderilmesine rağmen, yukarıda gördüğünüz gibi grafik, kare dalgaya pek benzemiyor. Bunun nedeni en düşük voltajdan en yüksek voltaja, ve aynı şekilde en yüksek voltajdan en düşük voltaja geçilirken zamana ihtiyaç duyulması. x ekseni de zamanı temsil ettiği için en düşük ve en yüksek değerler arasındaki geçişlerde eğim ortaya çıkıyor. Uç değerlere yaklaşırken de eğimlerin mutlak değerlerinde azalma sözkonusu.
Yukarıdaki grafiğin frekansını artırdığımızı düşünelim. Demin bir noktaya dikkat çekmiştim: Frekansı artırdığımızda grafiğin genliği (yani voltaj ekseninde maximum noktası ile minimum noktası arasındaki mesafesi) azalmıştı. Pratik kare dalga grafiğindeki eğrinin frekansını artırınca da yine eğrinin genliği azalacak.
Üstteki grafik aslında yine bir kare dalga grafiği. Ancak frekansı artırınca, kullandığım programdaki osiloskobun hassasiyetinin azlığından dolayı yukarıdaki şekli aldı, halbuki üstel fonksiyon görünümüne dönmesi gerekiyordu. Gördüğünüz gibi frekansı artırdıktan sonra eğrinin genliği o denli azaldı ki, en yüksek voltaj değeri, Vcc'nin tölerans aralığının dışında kaldı. Tölerans sınırı kesik çizgilerle gösteriliyor. Bu şu demek oluyor: Mantıksal yüksek değer (1) olarak algılanması gereken bütün değerler mantıksal düşük değer (0) olarak algılandı. Yani fatal bir hata oluştu. Bu da beraberinde sistemin kilitlenmesini getiriyor.
Peki niçin frekansı artırdığımızda voltajın genliği azalıyor, yani voltaj alması gerekenden daha düşük değerler alıyor? Mekanik fiziğiyle elektrik fiziği çoğu noktada örtüşürler. Dolayısıyla bu durumu mekanikten bir örnek vererek açıklayabiliriz. Belirtmekte fayda var, voltajın eş anlamlıları gerilim veya potansiyel farkı.
Salıncakta sallanan bir çocuk düşünün. Çocuk salıncakla hızlandıkça, yani yerden yükseldikçe dolayısıyla da yerle olan potansiyel farkı arttıkça daha az salınım yapar, başka bir deyişle 0 (durma) noktasından belli bir zaman aralığında daha az geçer. Yani yüksek potansiyel farkı düşük salınıma (frekans) neden olur. Ancak çocuk yavaşladıkça, dolayısıyla gerilimi azaldıkça, çocuk daha küçük ve daha sık salınımlar yapar, başka bir deyişle 0 (durma) noktasından belli bir zaman aralığında daha çok geçer. Bu durum fiziksel bir gerçekliktir. Bu fiziksel gerçeklik, işlemcide salınım yani frekans artırıldığı zaman daha düşük voltaj değerlerine ulaşmak şeklinde kendini gösterir.
Sorunumuzun çözümü artık netleşti. Eğer BIOS'tan ya da jumper/switch'ler aracılığıyla CPU'nun Vcore değerini yükseltirsek, bahsettiğimiz fatal hatayı gidermiş olacağız.
Grafikte, yaptığımız voltaj artırımını Vcc+ olarak görüyorsunuz. İşlemcimize giden voltajı artırmış olduk, ancak işlemcimizdeki kapılar (gate) maddesel ve mimari özelliklerinden dolayı hala 1.75 volt ve civarını mantıksal yüksek değer olarak algılıyorlar. Voltajı artırmamız, dalganın genliğinin işlemci tarafından tekrar algılanabilir düzeye çıkmasını sağladı, ve böylece frekans artırımı için gereken yüksek voltaj, fatal hataları, yani 1 olarak okunması gereken değerlerin 0 olarak okunmasını engellemiş oldu.