Jak na přetaktování - Úvod a vysvětlení základních pojmů | Kapitola 4
Seznam kapitol
Mnoho z vás se stále zabývá přetaktováním, a neustále se množí dotazy na toto téma. Je tedy na čase nabídnout vám podrobný návod pro začátečníky i pokročilejší uživatele, kde se dozvíte co a jak. Každá platforma se dočká svého vlastního průvodce, dnes se podívejte na úvodní článek a vysvětlení základních pojmů.
Nejprve je nutné pochopit základní principy napětí základní desky a napájení procesoru. Jak jistě víte, počítačový zdroj dodává do základní desky napětí 3,3V, 5V a 12V. Poslední napětí je pro nás nejdůležitější, z něj se odvozuje napájení procesoru (na starých deskách tomu tak nebylo, tam se procesor napájel z 5V větve). Už ze specifikace procesorů víme, že 12V je "trochu" moc na napájení CPU s voltáží kolem 1,3V. K tomu na desce slouží několikafázový (jednoduše řečeno) konvertor stejnosměrného napětí. Ten převádí oněch 12V na napětí stravitelné pro procesor skrze jednotku PWMIC (pulsně modulovaný obvod).
Schéma napájení procesoru zobrazuje obrázek (pro zvětšení klikněte). Veškeré parametry napájení, včetně všech napětí a úbytků na prvcích, jsou detailně specifikovány přímo Intelem a AMD. Kompletní specifikace je možné stáhnout na jejich stránkách, tam také najdete náš obrázek.
Na levé straně schématu je vidět řídící obvod celého napájení procesoru - PWM regulátor. Jak vypadá ve skutečnosti ukazuje fotografie. Tato součástka se ale nestará pouze o napájení procesoru, ale také o přísun energie čipsetu, pamětem a dalším komponentám. Na levných deskách ovšem podobný samostatný čip nehledejte, tam je PWM kontrolér integrován do čipu, který se stará i o přetaktování - bývá to většinou ITE IT8268R (také jej vidíte na fotografii).
PWM kontrolér se stará o synchronizaci fází PWM regulátorů a následně mosfetů. Regulátory jsou spínané vysokofrekvenčními pulsy, ty dále posílají požadavek již do napájecích mosfetů. Typický kompletní napájecí obvod vidíte na druhé fotografii. Úplně vlevo je "šváb" PWM regulátoru, ke každému náleží trojice mosfetů, trojice kondenzátorů a jedna cívka.
Pokud chcete jednoduše vědět, kolika fázové je napájení vaší desky - spočítejte si počet regulátorů nebo cívek. Ovšem představa, že čím více fázové bude napájení vaší desky, tím bude kvalitnější, je opět mýtus. Kvalitně provedené 5-ti fázové napájení s dobře spočítanými a osazenými prvky může být mnohdy lepší volbou než vyhypované 12-fázové napájení.
Takže nevěřte zaručeně "bombastickým" prohlášením výrobců, že mnohafázové napájení je lepší a lépe dokáže napájet vás CPU. Většinou to není pravdu a mnoho fází je tam jen proto, aby se mohlo velké množství odpínat a výrobce tvrdil, že šetří energii. Stejného efektu by bylo dosaženo právě redukováním fází, a bylo by to ještě úspornější. I na odpojených fázích je stále nějaká ztráta. Vše je omezeno napájecím konektorem, který na 12V dokáže dodat jen 25A. S více fázemi bude sice regulace napětí plynulejší a stabilnější, maximálního proudu 25A ale nejde dosáhnout ani se čtyřmi, stejně jako s šestnácti fázemi.
Vdroop a Vdrop
Představu o napájení procesorů již tedy na základní úrovni máme. Nejdříve si vysvětleme veličinu Vdroop - pokles napětí na napájecí části (Loadline) procesoru v zátěži. Viditelný dopad tohoto jevu na přímé napětí procesoru je zřejmý, projevuje se nižším napájecím napětím než je nastaveno v BIOSu, a hlavně velkým poklesem napětí při zátěži. Na oba poklesy napětí ale mají vliv jak Vdroop, tak i Vdrop. Nás ale zajímá nyní první veličina, ta není v žádném případě chybou desky ale regulérním dodržením specifikací Intelu a AMD. Ti totiž Vdroop u svých procesorů přímo specifikují a jedná se o funkci ochrany procesoru proti zničení.
PWM Regulátory jsou řízeny pulsy. Přesto, že je jejich frekvence velmi vysoká, není ovládání napájení CPU úplně lineární a souvislé - stále probíhá v pulsech (většinou analogově s frekvencí 340 KHz). Proto není možné, aby regulátory a poté ani mosfety zareagovaly okamžitě na změnu napětí a proudu - v případě náhle zatíženého (nebo naopak nevytížení) CPU. Pokud například budete mít počítač v klidu a zapnete nějaký náročný program (typicky Prime95), tak regulátory zareagují téměř okamžitě - ale nejsou schopné omezit možnou napěťovou špičku na napájecí části procesoru (Loadline). Ještě nebezpečnější je opačný případ, kdy z vysoké zátěže přejde skokem CPU do klidové fáze. Vdroop tedy uměle snižuje napájecí napětí, aby ani eventuální špička nepřesáhla maximální napětí procesoru (CPU VID) a nedošlo k jeho poškození.
Naopak VDrop je negativní vlastnost většiny základních desek. Jde o nežádoucí pokles napětí proti nastavenému v BIOSu. V každém elektrickém obvodě jsou ztráty, a zde se projeví úbytek právě snížením hladiny napájecího napětí.
Příklad: Nastavíme v BIOSu například 1.25V, a jak ukazuje náš obrázek - napětí procesoru bude díky VDrop o 0,04V nižší. Odchylka VDrop je způsobena elektrickými vlastnosti regulátorů a ztrátami v obvodu. U nejkvalitnějších desek je tato hodnota již téměř zanedbatelná, u levných je pokles napětí vyšší. Zde záleží na návrhu napájecího obvodu a kvalitě součástek, čím kvalitnější řešení tím stabilnější, přesnější napájení a menší VDrop. Od této snížené hodnoty napětí se ještě pod zátěží musí odečíst VDroop. To v našem modelovém případě činí v zátěži napětí o 0,06V nižší než je nastaveno v BIOSu.
Druhý obrázek ukazuje situaci, kdyby žádný VDrop ani VDRoop neexistoval. Jak je vidět při přechodech z klidu do zátěže a naopak, špička napětí a proudu velmi výrazně přesáhla základní napětí procesoru. Což by mohlo znamenat poškození i při nízkém základním napětí, ještě větší riziko představuje zvýšené napětí při přetaktování.
LoadLine Calibration
Ze všeho řečeného plyne, že VDrop je negativní vlastností velké většiny desek - kterou je nutné nějak odstranit a řešit, naopak VDroop je užitečná funkce k ochraně procesoru. Někdy bývají tyto obě vlastnosti spojovány a nebo špatně interpretovány. Kvůli špatné stabilitě po přetaktování prováděla velká skupina uživatelů na svých deskách takzvaný Vdrop mod. Ten spočívá ve snížení odporu některého rezistoru v obvodu, buď měkkou tužkou a nebo potenciometrem - a tím se dosáhlo zvýšení napětí procesoru v klidovém stavu i pod zátěží.
Na tuto skutečnost zareagoval jako první Asus, a přidal možnost ručně VDroop ovládat. Funkce se většinou nazývá Voltage Damper nebo LoadLine Calibration. Prvotní myšlenka byla pouze potlačit VDroop, pokus o úplnou eliminaci VDrop se ale zcela nepovedl, i když je již nižší než býval. Působení špiček a překmitů je na deskách Asus již omezeno jinak, a k poklesu napětí ani při zátěži již nedochází (alespoň to žádný monitorovací program neumí zaznamenat). Tuto funkci dnes nabízí všichni výrobci desek, a najdeme ji na všech dnes dostupných platformách. Název se ustálil na LoadLine Calibration.
První obrázek ukazuje situaci, kdy je Voltage Damper (Loadline Calibration) vypnutý. V BIOSu bylo nastaveno 1,45V. V klidovém stavu bylo napětí 1,48V. V zátěži poté kleslo na 1,36V - což znamená proti nastavené hodnotě v BIOSu rozdíl 0,09V.
Na druhém obrázku jsou funkce proti omezení poklesu napětí zapnuté. V BIOSu je opět nastaveno 1,45V. V klidu systém hlásí 1,50V a pod zátěží klesne napětí na 1,44V - což činí rozdíl proti nastavenému napětí v BIOSu 0,01V.
Využití?
Pokud pozorujete příliš vysoké poklesy napětí vašeho procesoru v zátěži, a má to negativní dopad na stabilitu (s nižším napětím padá třeba jedno jádro CPU) máte dvě možnosti. Buď vaše deska umožňuje zapnout potlačení snižování napětí v BIOSu, což mají ale pouze některé modely a nebo musíte zkrátka zvýšit základní napětí - aby při poklesu (který si předem změřte) bylo i v zátěži dostatečně vysoké. Zde ale narážíme na další vlastnost desek, které vám mnohdy neumožní až takové hodnoty napětí nastavit - je to jedna z dalších ochran CPU. Pro ty, co mají desku bez možnosti zapnout a vypnout omezování napětí, a zároveň nelze zvýšit VCore tak aby bylo dostatečně vysoké i v zátěži - zbývá pouze Vdrop mod.
Upozornění: Pokud provozujete střední nebo nízké přetaktování bez použití vysokých napětí procesoru, volby Voltage Damper, Loadline Calibration vypněte. Pokud jsou tyto technologie zapnuté je vytížení PWM kontroléru a PWM regulátorů velmi vysoká i při malé zátěži, a spotřeba systému je vyšší. Osobně nejprve systém přetaktuji bez zapnutí těchto voleb, a aktivuji je pouze v případě nestability ... většinou to ale není potřeba. Já tuto možnost nikdy nepoužívám, taktuji s povoleným VDroop.
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
