Übertakten: bleibender Schaden?

Ich hatte immer den Eindruck, dass das Übertakten einer CPU (für einen PC oder einen Mikrocontroller) eine schlechte Sache ist. Sie betreiben das Gerät im Wesentlichen außerhalb der Herstellerspezifikationen, was bedeutet, dass das Gerät möglicherweise nicht wie vorgesehen funktioniert. Es kann schneller gehen, aber es besteht die Gefahr eines unberechenbaren Verhaltens.

Ich verstehe, dass die Antwort auf Übertakten / Nicht-Übertakten eine philosophische ist, abhängig davon, wie viel Risiko Sie mit Ihren Geräten eingehen möchten. Aber,

Welche dauerhaften Schäden können durch Übertakten einer CPU verursacht werden?

(Hinweis: Ich frage dies, weil einige meiner Freunde Gamerz sind und denken, Roxors Soxors zu übertakten ... und aus irgendeinem Grund brechen ihre Computer danach mit Bluescreens und dann werde ich angerufen, und ich möchte, dass etwas Munition verwendet wird dass ich nicht so oft Probleme mit potenziell flockiger Hardware beheben muss ...)

Ich habe fast jeden Computer (außer Laptops) übertaktet, den ich jemals besessen habe, nur um Kosten zu sparen und Matlab-Sims nicht den ganzen Tag in Anspruch zu nehmen.

Übertakten wie beim Erhöhen der Taktrate oder des Multiplikators sollte moderne CPUs nicht beschädigen. Die thermische Abschaltung in der CPU sollte früh genug ausgelöst werden, um Schäden zu vermeiden. Ältere CPUs hatten keinen so robusten Wärmeschutz.

Wenn Sie verschiedene Spannungen anheben, um noch schneller zu laufen, können Sie die CPU versehentlich dauerhaft beschädigen. Es ist gut, die vom CPU-Hersteller angegebenen maximalen Spannungsspezifikationen einzuhalten.

Abhängig von Ihrem Nutzungsmodell kann das Übertakten zu einer verkürzten Lebensdauer führen. Dies ist wirklich nur eine Funktion der CPU-Temperatur. Je heißer sie ist, desto kürzer ist die Lebensdauer. Wenn die CPU rund um die Uhr am Rande ihrer TDP-Bewertung läuft, würde ich nicht erwarten, dass sie 10 Jahre hält.

Sie betreiben das Gerät im Allgemeinen nicht außerhalb seiner Designspezifikationen, solange Sie innerhalb der angegebenen Spannungspegel bleiben. Da ein Design konkretisiert wird, werden die Produktionsausbeuten immer besser und Teile, die auf 2,6 GHz gruppiert sind, sind sehr oft in der Lage und werden für viel höhere Geschwindigkeiten getestet. Sie werden nur auf das untere Ende gruppiert, um die höhere Marktnachfrage für dieses Segment zu befriedigen.

Derzeit wird auf einem Core i7 920 mit 4,1 GHz und Luftkühlung getippt (vorausgesetzt, es handelt sich um einen massiven Kühlkörper und 2 140-mm-Lüfter). D0-Schritt, ein neuerer Schritt, der viel höhere Geschwindigkeiten als die älteren Schritte erreichen kann. Ich habe tatsächlich einen 12-Stunden-Prime95-Test mit 4,25 GHz durchgeführt, aber alles, was höher war, führte zu Fehlern und ich wollte die Versorgungsspannungen nicht mehr erhöhen, also zog ich mich ein wenig zurück, um für etwas Headroom auf 4,1 zu kommen. Sie müssen auch Änderungen der Umgebungstemperatur berücksichtigen, wenn Ihr Raum nicht klimatisiert ist.

EDIT für Sheepsimulator:

Die Auswirkung auf den RAM hängt von der Architektur ab, über die Sie sprechen, und von den Funktionen, die das Motherboard bietet.

Zum Beispiel in der Core i7-Architektur:

In der Core i7-Architektur haben Sie 1 Basistakt, der über 4 verschiedene Multiplikatoren die Takte für den CPU-Kern, den "Uncore", den QPI und den RAM generiert.

Bei einigen CPU-Modellen haben diese Multiplikatoren begrenzte Bereiche, aber der Schlüssel zu Ihrer Frage: Wenn Sie das System übertakten, drehen Sie normalerweise den Basistakt auf, was auch den RAM-Takt erhöht. Sie können jedoch den RAM-Takt-Multiplikator reduzieren, um Lagerbestände zu erhalten, oder wenn Sie dies wünschen, sehr nahe an den RAM-Geschwindigkeiten des Lagerbestands. Der Core i7 920 verwendet standardmäßig DDR3-1066 RAM, aber DDR3-1600 ist fast der gleiche Preis, so dass die meisten Leute den schnelleren RAM kaufen und den RAM-Multiplikator anpassen, um die 1600-Bewertung zu erreichen. Sie haben auch die Kontrolle über die RAM-Spannung auf guten Motherboards, sodass Sie die Möglichkeit haben, den RAM zu überspannen / zu takten, wenn Sie dies wünschen.

In einigen älteren Architekturen gab es eine eingeschränkte oder keine Kontrolle über den RAM-Takt-Multiplikator, was bedeuten könnte, dass Sie einen schnelleren RAM benötigen, um einen bestimmten CPU-Takt zu erreichen.

Hauptsächlich ist es ein thermisches Problem. Elektromigration kann den Chip aufgrund von zu viel Strom beschädigen.

Dies erinnert mich an einen großartigen kleinen Artikel mit dem Titel The Zen of Overclocking von Bob Colwell , dem Chefarchitekten der IA-32 für die Intel Pentium Pro to Pentium 4-Prozessoren.

Leider ist das Dokument nicht für die breite Öffentlichkeit zugänglich, sollte aber Mitgliedern der IEEE Computer Society und vielen / den meisten Universitätsnetzwerken zur Verfügung stehen. Es wurde ursprünglich in der Zeitschrift Computer , März 2004 (Band 37, Nr. 3), S. 9-12, veröffentlicht.

Ein paar kurze Zitate:

Zusammenfassung : Übertakten ist ein großes, unkontrolliertes Experiment im Systembetrieb, das besser als der schlechteste Fall ist.

... Diese Ausgabe von Computer [Magazinausgabe] beleuchtet das, was ich als "besser als der schlechteste Fall" bezeichne. Bei normalem Worst-Case-Design ist jedes Computersystem ein Konglomerat von Komponenten, die innerhalb von Frequenzen, Versorgungsspannungen und Temperaturbereichen arbeiten, die so eingestellt wurden, dass sie gleichzeitig Worst-Case-Werte jeder einzelnen Komponente berücksichtigen. (Moderne CPUs machen das nicht mehr so, aber sie haben es einmal gemacht, und es ist am einfachsten, sich das Worst-Case-Design so vorzustellen.) ...

... Vergleichen Sie den Ansatz der Overclocker mit der technischen Herausforderung, mit der Intel und AMD konfrontiert sind. Beachten Sie zunächst, dass diese Herausforderung nicht nur die Kehrseite der Münze des Overclockers ist. Chiphersteller müssen Dutzende oder Hunderte Millionen Chips entwickeln und produzieren. Overclocker sorgen sich nur um einen. Hersteller müssen sich ein quantifizierbares Zuverlässigkeitsziel setzen, und nein, es ist nie "Null Fehler, niemals". Das wäre ein unerreichbares - und nicht sehr produktives - Ziel, da das Erreichen dieses Ziels das Vermeiden kosmischer Strahlen erfordern würde. Selbst auf Meereshöhe würde dies mehr Meter Beton erfordern, als jeder Laptop-Käufer attraktiv finden wird. Und selbst dann würde der Beton nur die Chancen verbessern. Es würde ein statistisches Spiel bleiben. ...

Fazit

Wenn Sie Ihre Zähne nicht mit Zahnseide behandeln, verrotten sie nicht unbedingt. Die überwiegende Mehrheit der Autofahrten beinhaltet keine Metallbiegung. Warum also Sicherheitsgurte anlegen? Und warum nicht rauchen? Nicht alle Raucher bekommen Krebs. Oder Sie könnten den Kompromiss von Oscar London übernehmen: "Wenn Sie rauchen, warum sollten Sie sich die Mühe machen, einen Sicherheitsgurt anzulegen?" Und einige Rockmusiker aus den 1960er Jahren leben noch. Vielleicht sind all diese Drogen wirklich nützlich und wirken als eine Art Konservierungsmittel. Ich bin Ingenieur und lebe in einer statistischen Welt. Ich gehe mit den Chancen.

Was die Einzelheiten betrifft, ob Übertakten bleibende Schäden verursachen kann? Ja, insbesondere wenn sich die Lithographietechnologie bei der Herstellung von Chips im kleineren Maßstab (z. B. 35 Nanometer) verbessert, nimmt auch die Dicke des Isolators / Oxids ab. Dies bedeutet, dass diese immer dünnere Barriere aufgrund von Hochspannung oder Verschlechterung versagen kann. Die zugehörige Marge für akzeptable Fehler nimmt also ab (oder die Marge für Fehler steigt).

Ich glaube, dass MOSFET-Transistoren immer noch für das CPU-Design verwendet werden. Wenn Sie sich also einige der Schwierigkeiten bei der Reduzierung der MOSFET-Größe ansehen, können Sie andere potenzielle Probleme hervorheben, die durch Übertakten verursacht werden können. Auf Systemebene kann das Übertakten auch interne / kanalübergreifende EMI / RFI innerhalb des CPU-Chips oder eines der anderen Subsysteme (z. B. RAM-Bus) verursachen und das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) derart reduzieren, dass mechanisch oder Externe EMI / RFI sind nicht länger tolerierbar und führen zu zufälligen Fehlern auf den digitalen Bussen.

Und fürs Protokoll: Ich habe Prozessoren durch dummes Übertakten und schlechte Wärmeableitung beschädigt . Über die Theorie hinaus ist es also tatsächlich möglich.