אורי, קבל בשבילך

[קיפר סאתרלנד]

אורי, קבל בשבילך

את עקרונות האוברקלוק ניתן לתאר בצורה הבאה: דמיינו משולש שקודקודיו הינם: תדר, מתח וטמפרטורה, כאשר שינוי באחד מקודקודיו יגרום בהכרח לשינוי בקודקודים האחרים. לדוגמא, העלאת התדר תגרום לפליטת חום גדולה יותר, אשר אם לא תטופל על ידי גוף קירור ראוי, תגרום לירידה ביציבות הרכיב. תוספת מתח תשפר את היציבות, מה שיאפשר תדר גבוה יותר, אבל תגרום להגדלת פליטת החום בצורה משמעותית. מסכמה פשוטה זו ניתן להבין כי הטמפרטורה היא גורם מכריע אך היא רחוקה מלהיות הגורם היחידי. התדר המקסימלי אליו רכיב מסוים יכול להגיע תלוי בהרבה גורמים, ביניהם: איכות הסיליקון, איכות הרכיבים וה- PCB (ר"ת Printed Circuit Board - לוח מעגלים מודפס), יציבות המתח ועוד גורמים רבים הנשגבים מבינתו של בן התמותה הממוצע. כאשר מתקרבים לגבול היכולת של רכיב מסויים, דרישת המתח שלו עולה בצורה אקספוננציאלית ביחס להעלאת התדר, לכן ניתן להגיע לתדר המקסימלי של רכיב כלשהו רק על ידי איזון נכון בין מתח לטמפרטורה. אילו רכיבים ניתן להמהיר? התשובה לשאלה זו נעוצה בעובדה שכל השבבים בכלל, וכל המעבדים בפרט, אמנם נולדו שווים אך יש מביניהם שווים יותר ויש שווים פחות. רוב המעבדים אותם ניתן לרכוש בחנות המחשבים, בין אם אלו מעבדי אינטל ובין אם מעבדי AMD, מיוצרים פחות או יותר באותו תהליך - כמות מסוימת של מעבדים מיוצרת על גבי פיסת סיליקון הנקראת Wafer, כאשר כל המעבדים על גבי אותה פיסת סיליקון זהים לחלוטין והחלוקה שלהם לסוגים ומהירויות שונות מתבצעת בשלב מאוחר יותר. Wafer של מעבדי 'דותן' המעבדים הם למעשה המלבנים הקטנים הנמצאים לאורכו ולרוחבו של ה-Wafer הנראה בתמונה, ובעין בלתי מזוינת ניתן לראות כי לא קיים שום הבדל בין כל המעבדים על פיסת הסיליקון. יחד עם זאת, במבט מיקרוסקופי ניתן יהיה לראות כי חלק מהמעבדים יצאו ללא רבב, חלקם מעט פגומים ומיעוטם כלל לא שמישים. מיותר לציין כי כל חברה המייצרת מעבדים הייתה רוצה ש- 100% מהמעבדים שלה ייצאו מפס הייצור ללא כל פגם, אך מכיוון שהדבר אינו מעשי כל חברה מתכננת את השבבים שלה באופן שיהיו פשוטים לייצור עד כמה שניתן (על מנת שאחוז השבבים הפגומים יהיה כמה שיותר נמוך)

 

[קיפר סאתרלנד]

המשך

ואף מבצעת תהליכים שונים המאפשרים לה למכור את המעבדים הפחות טובים והפגומים חלקית. מהירותו הסופית של שבב כלשהו נקבעת לאחר סדרה ארוכה של בדיקות, הכוללות הפעלתו על גבי מכשירים מיוחדים הבודקים את התדר המקסימלי אליו הוא מסוגל להגיע בתנאים מינימליים (כלומר, לדוגמא, בטמפרטורת עבודה של 80 מעלות ובמתח המינימלי בו המעבד מסוגל לעבוד) ולרוב יצרניות המעבדים אף לוקחות מרווח בטחון מסוים על מנת להבטיח כי המעבד יפעל אצל הלקוח ללא רבב במהירות אשר הוגדרה במפעל. כל שבב שיוצא מהמפעל מוגדר לעבודה במהירות המקסימלית בה נמצא תקין, אך לפעמים ישנם מעבדים שנפגמו בצורה מהותית במהלך תהליך הייצור ולא ניתן לשווקם, גם לאחר הורדת המהירות שלהם. במקרים בהם הפגמים נוצרו במיקום ספציפי אחד על גבי השבב, ניתן פשוט "לנתק" את אותו אזור מיתר המעבד ולמכור את המעבד כגרסה חלשה יותר, במחיר נמוך. דוגמא לכך ניתן לראות במעבדי ה-Core 2 Duo של אינטל, אשר חלקם מגיעים עם זכרון מטמון קטן יותר מאשר הגרסאות הרגילות, וזאת עקב פגמים שנוצרו בתהליך הייצור באזור בו נמצא זכרון המטמון על גבי ליבת המעבד (מעבדים אלו נמכרים במחיר נמוך משמעותית מאשר המעבדים בעלי כמות הזכרון הסטנדרטית). התופעה בולטת אף יותר במעבדים גרפיים של כרטיסי מסך, כאשר רק קומץ מן המעבדים הללו יוצא מפס הייצור ללא פגמים ואילו ביתר המעבדים יש צורך לכבות חלק מצינורות העיבוד, למשל, על מנת להפוך את המעבד לשמיש. אופן הבדיקה של המעבדים במפעל הוא זה שלמעשה מאפשר לנו לבצע אוברקלוק - זאת מכיוון שבעוד שהחברות זהירות מאוד בקביעת המהירות הסופית של המעבד והן מסתמכות על עבודה בתנאים קיצוניים, המשתמש יכול ליצור תנאים טובים יותר ולכן גם לדחוף את המעבד רחוק יותר. על ידי שיפור תנאי העבודה של המעבד, למשל קירור טוב יותר ומתח גבוה יותר, ניתן לרוב להעלות את מהירות המעבד ולהגביר את ביצועיו. מושגים חשובים שיש לזכור במיוחד בהקשר של מעבדי CPU הם "סטפינג" (Stepping) ו"ליבה"; השמות Athlon64 , Pentium 4 , Core 2, המוכרים לכולנו, הם למעשה שמות שיווקיים המייצגים את משפחות המעבדים ולא מתייחסים למעבד ספציפי כלשהו.

 

[קיפר סאתרלנד]

המשך 2

המונח "ליבה" מתייחס לסוג ספציפי של מעבד, כאשר מעבדים בעלי ליבות שונות יכולים להיות שייכים לאותה משפחה, גם אם לשניהם תכונות שונות לחלוטין (לדוגמא, מעבדים המבוססים על ליבת Conroe שייכים למשפחת Core 2 Duo, כמו גם מעבדים המבוססים על ליבת Allendale). המונח "סטפינג" מתייחס לקוד המוטבע על המעבד (ניתן לראות אותו רק בבדיקה פיזית של המעבד, ולא דרך תוכנה כלשהי) המציין באיזה שבוע/אצווה יוצר המעבד, ובחלק מהמקרים אף מציין את את המתח הנומינלי ואת מכפלת התדר. על אף שזה נשמע לא סביר, ייתכנו הבדלים משמעותיים ביכולות האוברקלוקינג של מעבדים מאותו דגם שיוצרו בשבועות שונים. הקטע אמנם מתייחס ברובו למעבדים מרכזיים, CPU, אך הדבר תקף כמעט לכל שבב שהוא, לרבות שבבי זיכרונות ומעבדים גראפיים (GPU). עקרונות האוברקלוק בשבבים אלו הם זהים, רק אופן הביצוע משתנה מסוג שבב אחד למשנהו.

 

[קיפר סאתרלנד]

המשך 3

כפי שציינו קודם לכן, התדר של כל שבב מוגבל על ידי שני גורמים המשפיעים זה על זה: הטמפרטורה והמתח. על מנת להשיג תוצאות אוברקלוק טובות ככל האפשר, יש למצוא את האיזון הנכון בין המתח לטמפרטורה, כך שהשבב יקבל כמה שיותר מתח ועדיין לא יתחמם יתר על המידה, שכן טמפרטורה גבוהה מדי יוצרת הפרעות חשמליות בתוך המעבד המונעות מעבר תקין של האותות בתוך המעגל הפנימי של אותו שבב. למעשה, את מתח השבב ניתן לדמות למעין "ברז" המאפשר את העלאת התדר, מכיוון שהעלאת המתח מספקת לשבב יותר "כח" ולכן מאפשרת לו לפעול במהירות גבוהה יותר. העלייה בתדר אינה יכולה להיות אינסופית, שכן כל עליה בתדר גוררת בתורה עליה בטמפרטורה ולכן במתחים גבוהים במיוחד קיימת אף סכנה של שריפת הרכיב. על כן, העלאת המתח חייבת להתבצע באופן מבוקר ובקמצנות, וגם זאת אך ורק במקרים בהם הדבר נחוץ באמת. כאמור, על מנת להשיג תוצאות אוברקלוק טובות ככל האפשר, יש צורך לדאוג לכך שהרכיב לא יתחמם מעבר לטמפרטורה בה הוא מסוגל לפעול. הורדת הטמפרטורה של השבבים היא אחד האתגרים החשובים ביותר העומדים בפני מהנדסי יצרניות המעבדים, אם לא החשוב שבהם. הטמפרטורה היא תוצר לוואי בלתי נמנע של העליה בתדר המעבד, כאשר בתדרים גבוהים יותר זורם במעבד זרם גבוה יותר ובהתאם לחוק הפיזיקה הבסיסי, חוק אוהם, נוצר הספק חום על גבי המעבד. לכן, ניצבות בפנינו שתי ברירות: האחת - להוריד את תדר המעבד (נוגד את כל רעיון האוברקלוק) והשניה - להוריד את טמפרטורת המעבד בעזרת אמצעים חיצוניים. האוברקלוקרים (כינוי לאנשים המבצעים אוברקלוק) בוחרים במגוון רחב של שיטות על מנת להוריד את חום המעבד. הדרך הפשוטה והנפוצה ביותר היא על ידי שימוש בגוף קירור (Heat Sink), הידועה בשם "קירור אוויר". זוהי שיטה המבוססת על עקרון הגדלת שטח הפנים של המעבד על ידי הצמדה של צלעות מתכת לגוף המעבד - החום הנפלט מן המעבד נקלט על ידי צלעות המתכת, ואוויר הזורם ביניהן מאפשר את קירורן ופיזור החום בחלל האוויר. קיימות מגוון דרכים לשיפור שיטת קירור זו, כמו למשל חיבור מאוורר לצלעות הקירור (הדבר מאפשר זרימה מסיבית של אוויר קר בין צלעות המתכת), שילוב מספר מתכות שונות בצלעות הקירור (לדוגמא, אלומיניום ונחושת) בכדי לשפר את יעילותן ואף שימוש בטכנולוגיית ה-Heat Pipe . גוף קירור מבוסס Heat- Pipes‏

 

[קיפר סאתרלנד]

המשך 4

שיטת קירור יעילה נוספת (אך נפוצה פחות) היא בעזרת מים, והיא פועלת בדומה למערכת הקירור במכוניות. עקרון הפעולה שלה הוא כלהלן: על המעבד מורכב גוף קירור חלול המחובר למערכת סגורה בה זורמים מים (על ידי משאבה). החום הנקלט בגוף הקירור מן המעבד מועבר אל המים הזורמים במערכת, אשר חולפים בדרכם בתוך רדיאטור המקרר אותם ומפזר את החום בסביבה וחוזר חלילה. מחשב המקורר בעזרת קירור מים - מתוך גלרית המודינג של HWzone דרך נוספת, נדירה אף יותר, שואבת השראה ממכשיר ביתי שקדם להמצאת המחשב - המקרר. גם כאן מורכב על המעבד גוף קירור, אך הפעם זורם דרכו גז קר. הגז, אשר קולט את החום מגוף הקירור ומתעבה, עובר דרך רדיאטור שמקרר אותו ומפזר את החום ולאחר מכן דרך מדחס המחזיר אותו למצב הצבירה הקודם (כידוע, גז דחוס יותר הוא קר יותר), וחוזר חלילה. שיטת קירור זו נקראת Phase Cooling, עקב תהליך שינוי מצב הצבירה של הגז במערכת. מארז מחשב עם קירור גז מתוצרת חברת Asetek שיטת הקירור הנדירה ביותר לקירור המעבד דורשת שימוש בחומרים מיוחדים, כגון חנקן נוזלי (חומר שהטמפרטורה שלו, במצבו הטבעי, היא 198- מעלות צלסיוס) - אשר בא במגע עם המעבד ומקרר אותו לטמפרטורה נמוכה מאוד (הרבה מתחת לאפס). חומרים נוספים בהם ניתן להשתמש הם קרח יבש ואף קרח ביתי מהמקפיא, אך החסרון בשיטה זו הוא שיש צורך לחדש את החומר שמתאדה מהר מאוד ועצם ההתעסקות עצמה עם חומרים אלו, ללא ציוד וידע מתאימים, היא מסוכנת מאוד. יש לציין כי מלבד קירור האוויר הקלאסי, כל שיטות הקירור הן יקרות מאוד עד כדי כך שהאוברקלוק מאבד את הכדאיות שלו, בחישוב העלות מול התועלת. כמו כן, שיטת הקירור האחרונה (חנקן נוזלי/קרח יבש) משמשת בדרך כלל לקירור המעבד לזמן קצר ביותר (על מנת לקבוע שיא , למשל) ולא לאורך זמן. כעת, לאחר שהבנו את עקרונות האוברקלוק, הסיכונים הכרוכים בו והדרכים להמנע מהן, נוכל לעבור לדבר האמיתי - במהלך החודש הקרוב נפרסם מדריך מיוחד שיפרט כיצד לבצע אוברקלוק הן למעבדי AMD והן למעבדי אינטל. בינתיים, אתם מוזמנים להכנס למדור ה- OverClock Database שלנו, בו תוכלו להתרשם מהשגיהם של חברי הקהילה בהמהרת המעבדים שלהם ולקבל מושג ממשי יותר על מידת השיפור במהירות ובביצועים אליה ניתן להגיע באמצעות אוברקלוק מושכל ואיכותי.

 

[מעבד נתונים מהיר]

2 שאלות

א. כפי איך שהינך מסביר זה נראה שבעצם כל המעבדים הם אותו דבר, והמהירות שמשתפרות במעבדים זה רק בגלל שמצאו שיטת קירור, (ואני לא מדבר על הדגמים החדשים של CORE 2 DUO‎ כי שם זה פשוט 2 ליבות שעובדות במקביל), אז אם כך מה ההבדלים באמת בין סוגי המעבדים? ומה ההבדל ביןAMD לפנטיום? ב. כתבת להיכנס לאיזה מקום, מה הכתובת? בתודה מראש.

 

[קיפר סאתרלנד]

אני יענה לך מלמעלה

בעיקרון הם עובדים כל אחד בתצורה אחרת אני יתן לך דוגמא שני אנשים עושים תחרות אבל ההבדל בינהם הוא שכל שני צעדים שאחד עושה הראשון עושה את זה בצעד אחד. עכשיו אין זה מחיב שהגבוה שעושה את הצעד הגדול יותר ישיג את השני כי יכול להיות שכשבמהירות שהראשון עושה את הצעד שלו השני יעשה שלשה צעדים. אותו דבר כאן כל מעבד עובד בתצורת שעון אחרת ואכמ``ל

 

[מעבד נתונים מהיר]

תודה,

לאיפה שכתבת להיכנס זה אתר של מחשבים? א``כ מה הכתובת? או שלא הבנתי נכון? (בהמשך 4)

 

[קיפר סאתרלנד]

כן זה אתר של מחשבים