مفهوم اورکلاک

اورکلاک به بالابردن سرعت یک جزء به بیشتر از مشخصات تعیین شده توسط سازنده اطلاق میگردد. واژه کلاک برگرفته از "clock crystal" می‌باشد. این قطعه یک نوسانگر (oscillator) است که با آهنگ یکنواخت نوسان می‌کند و تمام فرکانس‌های بالاتر، از این جزء منتج می‌شوند. وسایل اولیه مستقیما با فرکانس این قطعه کار می‌کردند مثلا یک پردازنده 8 مگاهرتزی به یک نوسانگر 8 مگاهرتزی احتیاج داشت. اورکلاک پردازنده‌های اولیه به سادگی و منحصر به عوض کردن این قطعه بود. (مثلا تعویض یک نوسانگر 8 مگاهرتزی با یک نوسانگر 12 مگاهرتزی)

با پیچیده‌ترشدن کامپیوترها یک نوسانگر به تنهایی قادر به پشتیبانی از گذرگاه های مختلف با سرعتهای متفاوت نبود. با وجود اینکه استفاده از چند نوسانگر بر روی یک مادربرد امکان‌پذیر بود با این حال یک چیپ جدید به نام clock generator به کارگرفته شد. این مولفه سیگنال ساعت جدیدی را بر اساس مضارب و مخرج‌های خاصی از نوسانگر تولید می‌کند. clock generator های مدرن تنظیم فرکانس را در گامهای بسیار کوتاه پشتیبانی می‌کنند.

ظهور clock generator های قابل تنظیم، اورکلاک را بدون تغییر قطعات سخت‌افزاری امکان‌پذیر ساخت. پیشرفت‌های بعدی در بایوس و میان‌افزار (firmware) امکان تغییر سرعت وسایل را بدون استفاده از jumper ها فراهم ساخت.



مزایا و خطرات
اورکلاک به یک قطعه ارزان قیمت اجازه می‌دهد به سطح کارایی یک قطعه گران قیمت تر برسد....، یا یک قطعه باکیفیت به کارایی بالاتر از بهترین مدل‌ها برسد. یک پردازنده Pentium 4 با فرکانس 3.0 گیگاهرتز که به 3.4 گیگاهرتز اورکلاک شده، کارایی یکسان با پردازنده گرانتر Pentium 4 با فرکانس 3.4 گیگاهرتز داراست.

خطر ابتدایی اورکلاک، ناپایداری و امکان از بین رفتن داده‌ها است که به وسیله آزمایش‌های جامع و یافتن بالاترین فرکانس پایدار می‌توان بر آن غلبه کرد. این موضوع را Thomas Pabst موسس سایت Tom's Hardware به بهترین نحو خلاصه کرده است:

"هیچ کس قفل کردن و از کارافتادن سیستم را دوست ندارد ولی در محیط‌های کاری و تجاری جلوگیری از این ﻣﺴﺌله امری حیاتی تلقی می‌گردد. این که با اورکلاک احتمال از کار افتادن سیستم افزایش می‌یابد یک واقعیت است. اما این تنها یک احتمال است! اگر بعد از اورکلاک کردن اولین کاری که انجام می‌دهید نوشتن پایان‌نامه باشد، متعجب نشوید اگر از کار افتادن سیستم باعث از دست رفتن داده‌هایتان گردد. بعد از اتمام فرآیند اورکلاک، باید روی سیستم یک آزمایش سنگین و کامل را انجام دهید. اگر سیستم تمام آزمایشات را با موفقیت سپری کند، شما فقط در این موقع می‌توانید از یک اورکلاک موفق صحبت کنید و مطﻤﺌن باشید که همه چیز به خوبی عمل می‌کند."

برنامه مجانی Prime 95 (قسمت torture test) به یک برنامه استاندارد برای سنجش پایداری پردازنده مرکزی تبدیل شده است.

پراهمیت‌ترین خطر ثانویه اورکلاک صدمه دیدن سخت‌افزار است. اورکلاک بیشتر، به معنی احتمال خطر خرابی بیشتر قطعه است، اما ارزیابی میزان خطر چندان هم کار آسانی نیست. عوامل موثر در خرابی سخت‌افزار به ترتیب اهمیت از کوچک به بزرگ عبارتند از:

سرعت- مدارهای مجتمع طول عمری محدود دارند: هر عملیات به مقدار بی‌نهایت کوچک مدار را رو به زوال تدریجی (deterioration) می‌برد، بنابراین دوبرابرکردن تعداد چرخه بر ثانیه (فرکانس) می‌تواند طول عمر قطعه را به نصف کاهش دهد. این عامل معمولا به تنهایی قادر به خراب کردن یک قطعه قبل از منسوخ شدن نیست، ولی سرعت بالاتر منجر به تولید گرمای بیشتری نیز می‌شود.

گرما - با افزایش گرما مدارات با سرعت بیشتری رو به زوال می‌روند. گرما همچنین دشمن پایداری است، بطوریکه برای رسیدن به بالاترین سرعت پایدار باید دما را پایین نگه دارید.

ولتاژ - افزایش ولتاژ باعث تقویت قدرت سیگنال می‌شود که تاثیر فاحشی روی میزان قابلیت اورکلاک می‌گذارد. اما افزایش ولتاژ زوال تدریجی مدارها را بیشتر می‌کند. افزایش ولتاژ همچنین باعث تولید گرمای بیشتر می‌شود و بنابراین نیاز به خنک‌کننده‌های بهتر بیشتر احساس می‌شود.

زوال تدریجی مدارها به علت پدیده electromigration حادث می‌شود. باز هم Thomas Pabst در این مورد می گوید :

"electromigration روی تراشه سیلیکون پردازنده و در مناطقی که با دماهای بسیار بالا کار می‌کنند روی می‌دهد و می‌تواند باعث آسیب دایمی تراشه گردد. قبل از اینکه شروع به ترسیدن کنید باید به چند نکته پی ببرید. پردازنده های مرکزی برای کار در دماهایی بین -25 تا 80 درجه سانتیگراد طراحی شده‌اند. برای اینکه به یک ایده ذهنی برسید 80 درجه دمایی است که هیچ فردی قادر نیست بیشتر از 0.1 ثانیه لمس کند. من هیچ موقع به پردازنده‌ای در این دما برخورد نکردم. راههای بسیاری برای نگه داشتن دمای کیس زیر 50 درجه وجود دارد که احتمال نگه داشتن دمای پردازنده زیر 80 درجه را بیشتر می‌کند. electromigration به یکباره باعث صدمه دیدن پردازنده نمیگردد. electromigration فرایندی تدریجی است که کمابیش طول عمر پردازنده‌ای که در دماهای بالا کار میکند را کوتاه می‌کند. پردازنده‌های معمولی برای طول عمری 10 ساله طراحی شده‌اند. ولی با پیشرفت تکنولوژی هیچ شخصی از یک پردازنده 10 سال استفاده نمی‌کند. اگر می‌خواهید از آسیب electromigration در امان باشید تا آنجا که می‌توانید باید پردازنده را خنک نگه دارید. خنک‌سازی یک اصل اساسی در اورکلاک است. هرگز این نکته را فراموش نکنید!"