Overclock: come spremere al massimo la Cpu

di Davide Piumetti

L’overclock, ovvero l’incremento delle frequenze di funzionamento dei chip elettronici oltre le normali specifiche, è una pratica che affonda le proprie radici nelle prime generazioni dei moderni microprocessori. Da sempre infatti sia Amd sia Intel (i due maggiori colossi del settore) una volta progettata e realizzata una nuova architettura producono un’intera linea di processori identici variandone soltanto la frequenza di funzionamento in ragione del mercato. Per esempio, l’intera linea di chip Intel Core i7 3xxx, oppure Amd FX, è costruita sul medesimo wafer di silicio. I processori derivati sono poi verificati e impostati a funzionare a una ben specifica frequenza di clock. In base alle rese produttive e alla maturità  del processo tecnologico, i produttori ottengono processori più o meno tolleranti alle alte frequenze; a questo punto impostano i migliori a operare a valori elevati (marchiandoli dunque come top di gamma) e identificano gli altri come modelli di fascia inferiore. Un processore Core i5 2500 è identico a un Core i5 2300, solo che il primo è impostato per lavorare a 3,3 GHz, mentre il secondo a “soli” 2,8 GHz.

In realtà  i miglioramenti ottenuti con le tecnologie produttive più recenti permettono ai produttori di ottenere un’elevata uniformità  nella produzione delle Cpu, riuscendo virtualmente a costruire solamente processori che possono funzionare alle frequenze dei top di gamma. Le richieste del mercato impongono però loro di vendere processori potenzialmente adatti a operare a frequenze elevate come prodotti di fascia media o bassa. Negli anni passati la pratica dell’overclock nacque proprio per trarre beneficio da questo fatto; gli appassionati a conoscenza di tutto ciò potevano acquistare processori di fascia bassa a prezzi irrisori e, modificandone i parametri operativi, trovarsi ad avere una Cpu equivalente alle migliori in commercio con una spesa potenzialmente inferiore anche di 10 volte.

I produttori hanno lasciato per molto tempo campo libero a questi appassionati, permettendo loro di modificare i processori in modo da costruire sistemi molto veloci a un prezzo contenuto. In molti casi si superavano in prestazioni anche i modelli top di gamma, semplicemente continuando a incrementare la frequenza di funzionamento della Cpu fino al proprio limite reale, solitamente ben oltre quello fissato dai costruttori. La continua corsa tecnologica tra Amd e Intel, volta alla produzione di Cpu sempre più prestanti, ha da qualche anno attinto a tale risorsa, introducendo il concetto dell’overclock dinamico tramite la tecnologia Turbo. Grazie a essa l’overclock dei processori Intel e Amd è ormai divenuto comune e presente sulla grande maggioranza dei sistemi commercializzati negli ultimi anni. Sfruttando le potenzialità  delle nuove tecnologie produttive è stato infatti possibile programmare sistemi automatici in grado di incrementare a richiesta le frequenze operative dei core in base alle necessità  istantanee, effettuando di conseguenza un overclock dinamico che ha contribuito a migliorare le prestazioni di tutti i processori moderni e incrementare notevolmente la versatilità  delle Cpu di stampo notebook.

Fissata una soglia naturale di frequenza e un consumo massimo del processore le tecnologie Turbo dei produttori quando richiesto possono innalzare dinamicamente la velocità  di clock oltre quella base fino al raggiungimento della soglia massima di consumo o temperatura.

L’implementazione di tali tecnologie ha imposto ai produttori di bloccare la normale pratica dell’overclock su questi modelli, per non interferire sulle tecnologie automatiche. Se da un lato gli utenti guadagnano in prestazioni grazie a questi automatismi si è inizialmente persa la possibilità  di modificare manualmente i parametri per ottenere qualcosa di più. Consci anche di questo problema da qualche anno Amd e Intel hanno sul mercato delle versioni di Cpu pensate nello specifico per l’overclock, in modo da permettere a tutti gli utenti di raggiungere frequenze e prestazioni molto superiori alla norma. Queste versioni costano normalmente poche decine di euro in più rispetto ai modelli normali, ma permettono di ottenere risultati di tutt’altro livello.

La frequenza di funzionamento

Iniziamo con il dire che il parametro fondamentale che si modifica con l’overclock è la frequenza del processore. Gli altri parametri chiave per definire il suo livello prestazionale, come il numero di core, la cache presente e le tecnologie avanzate come l’hyperthreading non entrano a far parte del discorso qui affrontato. Ogni processore integra un numero ben definito e immutabile di elementi di quel tipo, che non possono essere semplicemente modificati tramite software. La frequenza operativa invece sì.

Quando abbiamo a che fare con le Cpu moderne ci troviamo di solito a valutare la frequenza nell’intorno dei 3.000 MHz. Questa velocità  di clock propria dei transistor interni alle Cpu deriva però da due fattori ben distinti: frequenza base e moltiplicatore. Tutti i moderni sistemi hanno infatti una frequenza base di 100 o 200 MHz, mentre i microprocessori integrano al loro interno un moltiplicatore che innalza la frequenza di funzionamento di un numero predefinito di volte. Solitamente i modelli Amd utilizzano un bus a 200 MHz, mentre quelli Intel a 100 MHz. Un processore Amd da 3 GHz avrà  di conseguenza una frequenza base di 200 MHz e moltiplicatore 15X, mentre un modello Intel da 3,5 GHz avrà  100 MHz di base e moltiplicatore fissato a 35X. Questo elemento è solitamente variabile a passi di 0,5X per Amd o 1X per Intel, garantendo una granularità  in ogni caso di 100 MHz.

Di conseguenza è immediato immaginare come si possa aumentare la frequenza di lavoro del processore tramite due diverse strade: alzare il bus di sistema o il moltiplicatore di frequenza. Se fino a qualche anno fa l’incremento del bus era preferito, al giorno d’oggi ci si trova di fronte ad alcune grandi limitazioni sotto questo punto di vista. Da questo elemento derivano infatti, tramite divisori o moltiplicatori di frequenza, la maggior parte degli elementi della scheda madre, e innalzare questo valore può portare immediatamente a instabilità  notevoli. Soprattutto il controller di memoria integrato nelle Cpu Intel e Amd delle ultime generazioni risente negativamente dell’incremento del bus di sistema fuori specifica. Per l’overclock si preferisce dunque andare ad operare sul moltiplicatore di frequenza.

Amd e Intel hanno a listino alcuni modelli particolari, i processori Black Edition nel primo caso e K nel secondo, dotati di un moltiplicatore di frequenza completamente sbloccato e modificabile a piacere dall’utente. Gli altri modelli hanno solitamente il moltiplicatore fissato a un tetto massimo e modificabile solo verso il basso, vanificando i normali tentativi di overclock. Alcune schede madri particolarmente evolute hanno però la particolarità  di poter scavalcare il limite imposto dai produttori per il moltiplicatore, permettendo un agevole incremento delle frequenze operative anche in questo caso.

Nel seguito vogliamo mostrarvi come è possibile incrementare frequenza e prestazioni con i processori Intel e Amd, valutando passo passo come agire e come configurare la scheda madre per agire in tutta sicurezza.

Prerequisiti

Prima di iniziare a discutere su come e dove mettere mano per incrementare la frequenza del processore dobbiamo parlare dei prerequisiti. Ci sono infatti delle nozioni di base necessarie per il processo, e dei termini che possono risultare oscuri ai neofiti del settore. A fianco trovate una tabella contenente gli acronimi più diffusi che potreste trovare nel Bios (o Efi) della scheda madre, e che potete consultare quando non trovate il termine che noi qui indicheremo quasi sempre per esteso.

È inoltre fondamentale conoscere le impostazioni di base del proprio processore, in modo da sapere dove e in che modo intervenire nella modifica dei parametri più importanti. Oltre alla frequenza di base è infatti necessario sapere quale sia il moltiplicatore utilizzato (nei moderni processori, con quasi tutti gli Amd con bus a 200 MHz e Intel a 100 MHz è semplicemente la frequenza di clock diviso 200 o 100) e quale sia la tensione operativa base della Cpu. (…)

Estratto dell’articolo pubblicato sul numero 256 luglio 2012