Разгон
Одним из самых популярных вариантов модификации, направленной на повышение бы
стродействия, конечно же, является разгон, который предполагает, что все или некоторые
компоненты ПК работают быстрее, чем предполагается в стандартном режиме. Чаще всего
разгону подвергается процессор, однако разгонять можно и другие компоненты, в частности
память, видеоадаптер, шины и т.д.
Первые эксперименты по разгону ПК проводились еще в начале 1980х годов во времена
первых IBM PC, процессор которых работал на частоте 4,77 МГц, затем они продолжились
после выхода систем AT, процессор которых работал на частоте 6 МГц. На самом деле компа
ния IBM значительно упростила разгон систем AT, так как кварцевый кристалл, с помощью
которого задавалась частота работы процессора, был установлен в разъеме. Поэтому можно
было приобрести более быстродействующий кристалл и установить его вместо исходного, что
позволяло повысить производительность системы в 1,5 раза. В современных системах можно
осуществлять разгон, обходясь без замены какихлибо компонентов системной платы, —
достаточно задать соответствующие параметры в BIOS Setup.
Кварцевые кристаллы
Чтобы понять, что же такое разгон, необходимо знать, от чего именно зависит скорость рабо
ты компьютерной системы. Основным компонентом в данном случае оказывается кварцевый
кристалл. Кварц — это диоксид кремния (SiO2) в кристаллической форме. Кислород и крем
ний — наиболее распространенные элементы на земле (песок и камни практически полностью
состоят из диоксида кремния), а компьютерные микросхемы изготавливаются преимуществен
но из кремния. Кварц — это твердый прозрачный материал с плотностью 2649 кг/м3, температу
ра плавления которого составляет 1 750 °C (3 182 °F). Кварц достаточно хрупок, однако неболь
шая доля эластичности все же присутствует. Это очень полезные характеристики.
В кристаллической форме кварц можно использовать для генерации регулярных импуль
сов, управляющих работой электрических цепей, подобно тому как для задания ритма музы
ки используется метроном. Кварцевые кристаллы используются потому, что являются пьезо
электрическими, т.е. кристалл может создавать напряжение под воздействием механической
силы, а также сжиматься и разжиматься под воздействием напряжения. Пьезоэлектричество
было открыто Пьером и Жаком Кюри в 1889 году; именно благодаря этому свойству кварце
вые кристаллы нашли применение в электрических схемах.
Итак, явление пьезоэлектричества состоит в том, что при скручивании, изгибе, деформа
ции и простом нажиме на кварцевый кристалл возникает небольшое напряжение. Данное
свойство используется сенсорами или датчиками для обнаружения давления или звуковых
волн. Например, в датчиках детонационного сгорания топлива, которые присутствуют прак
тически во всех автомобильных двигателях, используются кварцевые кристаллы, чувстви
тельные к вибрациям двигателя при сгорании топлива. Поскольку детонация может быстро
вывести двигатель из строя, компьютер управления двигателем использует данные, получен
ные от одного или нескольких датчиков, для изменения времени зажигания, что и предот
вращает повреждение двигателя. В некоторых микрофонах и звукоснимателях также исполь
зуются кварцевые кристаллы, для того чтобы преобразовать звуковые волны или движение
иглы в спиральном желобке в напряжение.
Пьезоэлектричество может проявлять себя двумя способами: или при деформации кри
сталла возникает напряжение, или прилагаемое напряжение приводит к деформации
кристалл. Хотя кристалл по своей природе является хрупким, он не лишен и некоторой эла
стичности, а значит, любая деформация может повторяться, следовательно, если прилагать
напряжение, деформация кристалла между двумя крайними положениями будет происходить
с определенной частотой. Как и у камертона или трубы органа, частота собственного резонан
са зависит от формы и размера кристалла: чем меньше и тоньше кристалл, тем выше его час
тота собственного резонанса.
Амплитуда колебаний очень мала, приблизительно 68 нанометров на сантиметр; длина
кристалла составляет всего несколько атомов. Однако при этом частота колебаний оказыва
ется чрезвычайно высокой, что означает возможность получения достаточно большой силы.
Например, при частоте 50 МГц получаемая сила в 5 млн. раз превышает силу тяжести.
Резонаторы изготавливаются из пластин кварца, который может быть как естественного,
так и искусственного происхождения. Разумеется, при производстве большинства кварцевых
кристаллов используется искусственный кварц. Полученные пластины разрезаются на квад
раты, углы которых закругляются, после чего они закрепляются на плоских дисках, которые
называются бланками. Чем тоньше диск, тем выше частота резонанса; однако существуют оп
ределенные ограничения, которые накладываются на минимально допустимую толщину дис
ка, поскольку в противном случае диск просто поломается. Для основной частоты резонато
ров предел составляет 50 МГц. При такой частоте толщина диска не больше толщины листа
бумаги, поэтому дальнейшее уменьшение толщины диска не имеет смысла. Однако при ис
пользовании гармоник основной частоты возможно создание кристаллов с частотой 200 МГц
и даже больше. При использовании синтезаторов частоты возможно достижение и более вы
соких значений; при этом основная частота умножается на определенный коэффициент,
История разгона
Как отмечалось выше, разгон появился вместе с первыми компьютерами. На протяжении
всей истории существования компьютеров были желающие во что бы то ни стало ускорить их
работу . Я занялся разгоном ПК еще в начале 1980х годов, используя для этого целый ряд
устройств, доступных на рынке. Самой простой системой для разгона оказался компьютер
IBM PC/AT, в котором кристалл генератора был вставлен в разъем. Также существовало две
версии моделей XT: в одной из них использовался кристалл с частотой 12 МГц, в другой —
с частотой 16 МГц. Частота генератора делилась на 2, в результате чего рабочая частота про
цессора составляла 6 и 8 МГц соответственно.
В те времена самым простым способом разгона было извлечение кристаллов с частотой 12
или 16 МГц и их замена кристаллами с частотой 1 или 20 МГц, что позволяло получить рабо
чую частоту процессора 9 или 10 МГц. В 1984 году я приобретал подобные кристаллы за
1 доллар в компании RadioShack; при этом сам процесс замены кристалла занимал пару се
кунд. Поэтому, обзаведясь компьютером с частотой процессора 6 МГц, я установил кристалл
с частотой 18 МГц, после чего частота процессора возросла до 8 МГц. Как видите, я смог по
высить производительность системы на 50%, заплатив всего 1 доллар. Я пробовал устанавли
вать и кристалл с частотой 20 МГц (что соответствует частоте процессора 10 МГц), однако
при этом система отказывалась загружаться, и мне пришлось снова установить кристалл
с частотой 18 МГц (что соответствует частоте процессора 9 МГц).
Развивая эту идею, многие компании выпустили генераторы плавной перестройки часто
ты; они подключались к кристаллу переменной частоты, который устанавливался вместо
стандартного кристалла с фиксированной частотой. При этом сзади системного блока закре
плялась управляющая панель, на ней располагался регулятор, вращая который можно было
изменять быстродействие системы. Наиболее сложным среди подобных устройств было
XCELX, которое позволяло увеличить частоту процессора в компьютерах IBM PC/AT с 6,5
до 12,7 МГц. Устройство XCELX, выпущенное в 1985 году, представлено на рис. 23.5.
Согласно инструкции частоту следовало увеличивать до тех пор, пока система не завис
нет, после чего требовалось уменьшить полученное значение на однодва деления шкалы.
Поэтому быстродействие каждого конкретного экземпляра компьютера в значительной мере
зависело от его компонентов.
Охлаждение
В компьютерах с быстродействующими процессорами могут возникать серьезные про
блемы, связанные с перегревом микросхем. Более быстродействующие процессоры потреб
ляют большую мощность и соответственно выделяют больше тепла. Для отвода тепла необхо
димо принимать дополнительные меры, поскольку встроенного вентилятора может оказаться
недостаточно.
Радиаторы
Для охлаждения процессора нужно приобрести дополнительный радиатор. В некоторых
случаях может потребоваться нестандартный радиатор с большей площадью поверхности
(с удлиненными ребрами).
Радиатор напоминает радиаторную решетку в машине, необходимую для отвода от двигате
ля избыточного тепла. Аналогичным образом радиатор помогает процессору избавиться от теп
ла, которое затем выводится за пределы системного корпуса. Радиатор создан на основе тепло
вого проводника (обычно металлического) для переноса тепла с процессора на ребра радиатора,
имеющие большую охладительную поверхность. Как и в автомобиле, эффективность радиатора
зависит от воздушного потока, без которого он не сможет отводить избыточное тепло. Для защи
ты от перегрева за радиатором автомобиля размещен вентилятор. Точно так же в корпусе ПК
установлен вентилятор, обдувающий радиатор и выводящий тепло за пределы корпуса. В неко
торых системах вполне достаточно вентилятора блока питания и специального радиатора; тем
не менее в большинстве случаев для дополнительного охлаждения над радиатором процессора
устанавливается вентилятор.
Продолжение следует....