16/01/2008

Dossier sur l'Overclocking

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CHAPITRE N° 1

 

HISTOIRE DE L’OVERCLOCKING

 

Avant d’ouvrir les festivités, un peu d’histoire sur l’OVERCLOCKING(1) nous fera le plus grand bien à tous. Même si la presse et les sites spécialisés restaient frileux sur ce sujet auparavant, un long chemin à été parcouru depuis et l’overclocking s’est maintenant très vite banalisé pour devenir une pratique courante voir même presque obligatoire tellement les fonctions du BIOS(2) et du matériel hardware la facilite. Il faut savoir que cette technique est très vieille, car pour rien vous cacher, l’overclocking fait même partie du métier de l’ingénieur.

 

En effet dans n’importe qu’elle laboratoire de mise au point de processeur, que ce soit chez INTEL(3) ou AMD(4), lorsqu’un nouveau prototype de puce est achevé, on commence à le faire fonctionner à la fréquence pour laquelle les ingénieurs l’ont conçus, ce qui à mon sens est logique. On test déjà si ça marche, ensuite si c’est le cas on passe à la seconde phase qui consiste à tester à l’extrême les limites du composant.

 

Pourquoi j’utilise le mot extrême ? C’est le mieux approprié. Voici comment sont testé les  échantillons avant d’être homologués par une fréquence de fonctionnement définitive. Ont les placés sur des cartes électroniques, un banc d’essai ou de tests, on augmente la fréquence par palier de plus en plus haut, jusqu’à ce que le composant grille littéralement. Attention, on parle ici d’overclocking volontaire, les ingénieurs d’INTEL et AMD n’ont pas nos préoccupations et peuvent brûler un ou plusieurs processeurs quand on en produit quelques dizaines de milliers.

 

On nomme cette opération l’échantillonnage, c'est-à-dire que l’on détermine la qualité de fabrication atteinte et envisagé pour la commercialisation de nouvelles fréquence plus rapides et mieux valorisées. Pour être plus clair, un nouveau processeur Core 2 Duo prévu pour tourner à 2,4 GHZ(5), doit au moins monter sur le banc de test à 2,6 GHz pour obtenir le certificat de conformité à la vente. Si ce n’est pas le cas, il sera ce que l’on nomme rétrogradé (rétrogradage) et sera certifié pour une fréquence inférieure, 2,2 GHz par exemple. Pour ceux qui peuvent atteindre les 3 GHz, la série sera estampillée par exemple pour être commercialisé à 2,8 GHz ou 2,7 GHZ. Une fois que la vitesse maximale atteinte est décidée, on doit échantillonner les processeurs, c'est-à-dire déterminer quelle étiquetage commercial sera opposée en fonction de la qualité obtenue sur une série donnée (2,0 GHz, 2,2 GHz, 2,4 GHz, 2,6 GHz….).

 

Pourquoi cette pratique ? Pour la simple raison, plus le processeur est rapide aux tests et plus il aura de valeur commerciale et sera vendu le plus cher possible. Un autre paramètre très important est à prendre en compte lors de ces tests, c’est celui de la fiabilité. INTEL ou AMD n’ont pas le droit à l’erreur lors du lancement dans le commerce d’un nouveau processeur, il doit bien être vendu et fonctionné pour la fréquence que les ingénieurs on déterminés précisément et cela sans faire planter votre machine à chaque instant. Je vois déjà une idée germer dans votre cerveau, mais alors dans tous les cas mon processeur va pouvoir fonctionner au dessus de la fréquence préconisée par le fabricant. Effectivement c’est bien la ou je voulais en venir sur cette marge, mais cela fera l’objet d’un chapitre plus loin dans ce dossier nous en sommes pas encore la.                  

 

DETERMINATION DU TERME OVERCLOCKING

 

Pour débuter notre étude et notre apprentissage, décortiquons précisément le terme Overclocking. C’est un mot anglo-saxon qui est parfaitement traduisible en français. Over-clocking = dépassement d’horloge et la définition la plus couramment utilisée chez nous est dépassement de fréquence et parfois sur-fréquençage. En ce qui me concerne pour cet imposant dossier, j’utiliserais le mot overclocking beaucoup plus court et simple. Comme beaucoup le pense peut être, l’overclocking n’a pas été inventé par les français ; Ce sont les Américains et une poignée de Chinois qui ont exploré cette voie. C’est pour cette raison qu’ils ont donc fort logiquement généralisé l’usage d’un terme approprié à leur langage de travail ou d’expression.

 

Définissons maintenant la fonction de l’overclocking. Cela consiste à faire fonctionner un composant plus rapidement que sa vitesse d’origine préconisée et fixée par le fondeur (fondeur est le mot pour désigner un concepteur de microprocesseurs). Comme j’ai décidé de rester le plus clair possible pour ce dossier, je dirais simplement, l’overclocking c’est l’art ou l’expérience d’utiliser un microprocesseur vendu pour une vitesse donnée et de le faire fonctionner à une vitesse plus rapide.

 

POURQUOI CA FONCTIONNE ?     

   

Je m’explique : INTEL ou AMD prépare un processeur de nouvelle génération. Pour sa réalisation, une nouvelle fabrique (pour le Core 2 Duo INTEL a créé une nouvelle usine en Arizona, la Fab32) extrêmement coûteuse devra être conçue spécialement dédiée à son nouveau modèle. Cette nouvelle série, sans exception, sera conçue sur la même chaîne, aussi bien le processeur Core 2 Duo cadencé à 2.4 GHz, 2,6 GHz ou 2,8 GHz.

 

Ils bénéficieront donc tous à l’identique du même procédé de fabrication, seul des améliorations dont les tests extrêmes en dépendent vont permettre d’améliorer le procédé de finalisation afin de passer le palier de la fréquences supérieur, car la fabrication repose en grande partie sur la loi de la physique. On peut alors se poser la question, êtes vous certain d’avoir acquis un processeur pour la fréquence pour laquelle il a été certifiée. La réponse est oui et non, puisque INTEL et AMD ont l’obligation de vendrent des processeurs qui fonctionnement à la bonne vitesse et ceci sans aucune marge d’erreur. C’est pour cette raison qu’un CPU à presque toujours une marge de potentielle à l’overclocking.

 

En effet si vous acheté par exemple le processeur Core 2 Duo 2,6 GHz de la gamme énumérée si dessus, INTEL et dans l’obligation pour garantir que son processeur tourne sans encombre à 2,6 GHz de l’avoir testé avec une fréquence supérieure et stable qui va se situer entre 2,7 GHz et 2,8 GHz. Si ce n’est pas le cas il sera retrogradé et vendu et marqué 2,4 GHz. Voici la réponse à la question de pourquoi l’overclocking fonctionne systématiquement.

 

Cette marge indispensable sur la fréquence de fonctionnement pour INTEL ou AMD est obligatoire, il n’y aucune options dans la réalisation d’un processeur pour les deux fondeurs et la fabrique n’a le droit à aucune marge d’erreur. Attention ! Comme on le verra plus loin certains processeurs sont plus doués que d’autres à l’overclocking à la sortie de chaîne.

 

Donc à retenir quand vous acheté un processeur il sera toujours capable grâce à cette marge de sécurité de fonctionner plus rapidement pour la vitesse qu’il a été certifiée et qu’il existe encore bien d’autres facteurs que l’on étudiera plus loin dans ce dossier et qui favorise largement l’overclocking. Vous voyez on a tout juste commencé ce passionnant dossier et votre processeur à déjà gagné une bonne poignée de MHZ(6).

 

POURQUOI FAIRE ?

 

Premier cas : Reprenons les trois processeurs Core 2 Duo énumérés comme exemple ci-dessus qui correspond exactement à ma configuration actuelle. Le Core 2 Duo 2,4 GHz coûte aux alentours de 190 € suivant les revendeurs et le modèle supérieur 2,6 GHz 240 €. Pourquoi dépenser plus sachant que le Core 2 Duo 2,4 Ghz pourra fonctionner à 2,6 GHz sans encombre en appliquant ce qui correspond à un petit overckloking dynamique à 2,6 GHz et cerise sur le gâteau, il a de forte chance d’atteindre la fréquence d’un Core 2 duo 2,8 GHz à 320 € et cela en gardant le VENTIRAD(7) (on nomme Ventirad le couple dissipateur plus ventilateur utilisé pour dissiper le dégagement de chaleur du CPU) d’origine fourni en kit avec la boite. Encore un chapitre très important qui sera développé un peu plus loin : Le refroidissement.

 

Second cas : Votre PC commence à devenir poussif, vous venez d’acquérir un jeu de dernière génération, vous avez overcloké votre carte graphique mais sa ne suffit pas pour faire tourner votre jeu de façon fluide dont certains calculs 3D sont toujours dépendant du processeur. Deux solutions s’offrent à vous, soit vous investissez dans une nouvelle machine ou un upgrade, soit vos finances ne sont pas au beau fixe et vous optez pour la seconde solution la moins coûteuse, orverclocker votre Athlon d’ancienne génération en investissant juste dans un nouveau ventirad plus efficace.

 

Troisième cas : Vous décidez d’expérimenter l’overclocking, car il faut garder à l’esprit, que l’overclocking est avant tout une expérience et qu'il existe une part de risques et de piège à eviter. Tout au fil de ce dossier on démontrera que ce n’est pas toujours une science exacte et que de nombreux paramètres dépendent de la physique. Avant de commencer vous devez déterminer les fréquences du  processeur et du chipset qui anime votre machine, son potentiel en overclocking, les possibilités de réglages qu’offre le BIOS de votre carte mère, la faculté de votre mémoire RAM à monter en fréquence et surtout il va falloir exploiter toutes les ressources sur Internet sur le sujet pour mener correctement votre première expérience.

 

Comme vous allez pouvoir le constater la réussite d’un overclocking dépend de nombreux paramètres, des limites acceptables des composants électroniques de votre matériel et de leur qualité. Il faut s’armer de patience et procéder calmement pas à pas et en cas de doute demander de l’aide à un proche qui à déjà pratiquer cette expérience.

 

1er ETAPE L’ANALYSE

 

C’est aujourd’hui que vous allez faire vos premiers pas dans ce monde inconnu qui est l’overclocking. Nous allons apprendre avec la complicité de l’excellente application CPU-Z dans sa dernière version 1.43 à déterminer à qu’elles fréquences s’échange vos données, la vitesse et le marque de vos barrettes mémoires, le modèle de votre processeur, sa fréquence, son nom de code, le spécimen de votre jeu de chipset et encore toute une montagne de renseignement afin de mener à bien votre premier overclocking.

 

Vous devrez toujours avoir sur la main cet incontournable logiciel qui reconnais tous les processeurs ainsi que ceux de dernière génération grâce à une mise à jour constante de son développeur. Première étape le téléchargement de CPU-Z en cliquant sur ce lien : http://www.cpuid.com/cpuz.php Pour information CPU-Z dispose de la certification CPU-Z VALIDATOR, c'est-à-dire qu'il est autorisé à valider et certifier les fréquences des overclocking. C’est à cette adresse : http://valid.x86-secret.com/ Maintenant que vous disposez de votre couteau suisse, je vais vous expliquer comment vous en servir.

 

Une fois le téléchargement effectué, rien de plus simple, il suffit de décompresser l’archive au format ZIP, et l’application est déjà prête à l’emploi, il n’y a aucune installation à exécuter, il suffit de double cliquer sur l’icône cpuzico

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ONGLET CPU : Une fois exécutée vous allez pouvoir récupérer les données fondamentales de votre machine. Le premier onglet d’information qui apparaît lors de son lancement est celui nommé CPU, comme vous pouvez le voir sur la photo ci-dessus les premier champ indique le nom de votre processeur (dans l’exemple Intel Core 2 Extreme QX6700), en dessous son nom de code (dans l’exemple Kentsfield), ensuite le nom de son support (dans l’exemple socket LGA 775), la technologie de gravure (dans l’exemple finesse de gravure 65 nanomètres), sa spécification (dans l’exemple Intel® Core™ 2 Quad CPU pur quatre Core, fréquence réelle @2,66GHz), puis le famille des processeurs auquel il appartient (dans notre exemple famille de génération 6 de la famille étendue , modèle F de la famille étendue et le Stepping 7 qui spécifie le design de son enveloppe), la seconde ligne est du même acabit dans l’exemple le paramètre très important à noter, est la révision du Core (dans l’exemple B3), une indication très importante pour l’overclocking qui correspond au numéro de révision de la fabrication du processeur. La ligne nommée instructions indique qu’elles sont les instructions SIMD(8) intégrées au processeur, leurs classifications et leurs fonctions, sa n’a pas beaucoup d’intérêt lors d’un overclocking dans notre exemple (MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3) qui sont des instructions permettant d’accélérer les applications multimédia qui les prennent en compte et la référence (EM64T) indique que ce processeur peut prendre en charge les systèmes d’exploitations utilisants les instructions 64 bits. Core Speed 1600 MHz (dans l’exemple correspond à la fréquence actuelle de fonctionnement en mode économie d’énergie), Multiplier X6 et de 6-10 (vous donne le quotient multiplicateur actuel interne du BUS et le quotient maximum 10), BUS Speed c’est sa vitesse réelle interne (dans notre exemple 266 MHZ), Rated FSB (Freqency System Bus ici 1066 MHz), qui contrairement au BUS est la vitesse de communication par le bus entre le processeur et le chipset, chez INTEL sa technologie est en Quad Pump c'est-à-dire 266 MHz x 4 = 1066 MHz, on dit aussi Quad DDR. La partie de droite concerne les différentes mémoires caches intégrées au cœur de la puce. Dans notre exemple (L1 Data 4 x 32 KBytes) quantité de données que le cache L1 peut stocker, (L1  Code 4 x 32 KBytes) quantité d’instructions que le cache L1 peut stocker. Pour le terme Kilobyte voir le dico KBytes supplément. Level L2 pour cache L2 ou niveau deux, (dans notre exemple 2 x 4096 KBytes) ou 2 x 4 Mo = 8 Mo, est la mémoire cache de second niveau, quand le cache L1 est plein, c’est le cache L2 qui sera sollicité et si celui-ci est complet, le stockage passera vers la mémoire RAM et ainsi de suite, si la mémoire RAM est pleine, les données seront stockés sur le disque dur en mode virtuel. On suit une logique imparable, pour que le PC soit le plus réactif possible. On sollicite en premier la mémoire la plus rapide en décroissant vers la plus lente. Dernier paramètre, (sélection Processor #1, Core 4, Threads 4) cela veut dire que l’on a entre les mains 1 processeur intégrant 4 Core ou cœur pouvant exécuter 4 processus ou taches indépendantes dans un même laps de temps. On vient de terminer la première explication de l’onglet CPU, une explication un peu longue, mais nécessaire pour le suite de notre expérience.

AVANT DE COMMENCER, LES DANGERS DE L’OVERCLOCKING          

Dans toutes expériences le risque zéro n’existe pas et pour le minimiser nous allons décomposer les précautions à prendre et étudier l’invisible de ce qui se passe lors d’un overclocking. Lors de l’augmentation de la fréquence d’un composant, la principale problématique à gérer est la chaleur. Donc votre priorité sera le refroidissement, parce que les composants électroniques détestent la chaleur, plus le processeur sera haut en température et plus il ralentit, plus il est refroidit et plus il va vite. Si vous refroidissez votre processeur en changeant le ventirad d’origine par un ventirad haut de gamme tout en cuivre par exemple, sans même pratiquer d’overclocking, ces performances augmenteront naturellement. Voila pourquoi un overclocking est dépendant de la physique, c’est la loi de l’électronique, de la physique et dans notre dossier il sera souvent question de refroidissement. Vous allez voir un peu plus loin qu’il existe toute une batterie de solutions pour grappiller des degrés et contourner ces lois.

Pour percer le mystère de l’invisible, nous allons devoir passer par la physique. Je vais tenter de rester le plus simple possible. Comme on a pu le constater, les grands principes de l’overclocking passe par la maîtrise du refroidissement. Afin de bien saisir l’importance de la réduction de la chaleur, examinons les phénomènes physiques qui vont se produire au cœur même du processeur qui se traduise par une émission de chaleur lorsque que l’on overclocke un composant électronique.

Les microprocesseurs qui équipent nos PC sont de type CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Pour faire simple c’est la technique de fabrication de composants électrique faible consommation. Plus sérieusement, le terme CMOS désigne par extension une famille de composants électroniques à faible consommation électrique. L’adjectif Complementary provient qu’un étage de sortie des ces circuits intégrés (en autres les processeurs) est composé d’un ensemble de transistors à effet de champ N et P nommés MOFSET placé de manière symétrique, réalisant chacun la même fonction. Du fait de leur caractéristique de fonctionnement inversée, un transistor est passant alors que l'autre est bloquant. C’est le langage du processeur, le binaire, et pour bien comprendre tous ces mécanismes il est important et indispensable de relire et de faire une pose sur mes deux dossiers sur ce sujet que je reposte ci-dessous avant de continuer ce chapitre sur les dangers de l'overclockingPour info on en distingue deux sortes de ces composants électroniques :

 

Composant actif : qui est composant électronique capable d’augmenter la puissance d’un signal d’une tension, d’un courant ou les deux à la fois. Sont classé dans cette catégorie les transistors et les circuits intégrés.

Composant passif : à l’inverse d’augmenter la puissance du signal, dans la plupart des cas il s’agit de la diminuer, donc dans réduire sa puissance, souvent par ce que l’on nomme l'effet de JOULE(9). Sont classé dans cette catégorie les résistances, les condensateurs, bobines et les filtres passifs.      

 

Le premier : Le transistor des processeurs comment sa fonctionne

 

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Comment vous parler tous les jours de CPU sans vous expliquer la nature et le fonctionnement de la pièce maîtresse qui se chiffre par millions : le transistor. Le transistor MOS pour (Metal Oxyde Semiconductor) a la particularité de se composer d’un barreau de semiconducteur dopé P ou N sur lequel on fait croître par épitaxie une mince couche d’isolant, (silice) laquelle est surmontée d’une électrode métallique. Les composants MOS chauffent peu, c’est pour cette raison que les puces acceptent un très grand nombre de transistors.

 

Pour ce qui est de l’histoire, la première description du transistor IGFET (Insulated Gate Field Effect Transistor) a été réalisée en 1926 (Lilienfield). La première fabrication date de 1960 (Kaghn et Attala). Le Transistor (MOSFET en anglais Metal Oxyde Semiconductor Field Effect Transistor) en français (Transistor à Effet de Champ (à grille) Métal-Oxyde) a sa grille isolée du canal par une couche de dioxyde de silicium. Le transistor MOFSET trouve ses applications dans les circuits intégrés logiques (voir algèbre de Boole fonctions logiques pour les matheux), mémoires, microprocesseurs et en particulier avec la technologie CMOS(1). Il est aussi employé dans l'électronique de puissance comme dans les alimentations à découpage, variateurs de vitesse etc... Il possède quatre électrodes représentés sur la (photo en haut a gauche de l’article) :

 

La source : c’est le point de départ des porteurs = EMETTEUR.

Le Drain : c’est le point des collectes des porteurs = COLLECTEUR.

La Gate : c’est la grille = COURANT.

Le Body : c’est le Substrat = BASE.

 

Simplement comment sa fonctionne un transistor.

 

Un transistor fonctionne comme un interrupteur. Quand le COURANT électrique qui circule dans la BASE est faible, le COURANT de l’ÉMETTEUR ne peut atteindre le COLLECTEUR : l’interrupteur est en position « OUVERT » (en haut). Si le COURANT de la BASE est plus fort (en bas) le COURANT de l’ÉMETTEUR peut passer dans le COLLECTEUR, et l’interrupteur est en position « FERMÉ ». C’est ce que l’on nomme le table de vérité.

 

Une table de vérité est un tableau qui représente des entrées en colonne et des états BINAIRE(2) 0 et 1, FAUX ou VRAI, ÉTEINT ou ALLUMÉ. Une sortie, également représentée sous forme de colonne, est la résultante des états d'entrée, elle-même exprimée sous forme d'état binaire. C’est le seul langage que peut décrypter le processeur, le LANGAGE BINAIRE1, (un) est l’entier naturel suivant zéro et précédent 2. 0 (zéro) est l’entier naturel précédent 1. A savoir quand mathématique un entier naturel aussi appelé nombre naturel est un nombre ENTIER et POSITIF, comme 0, 1, 2, 3, 4, 5... 12, 512, 2 x 10. Il s'agit donc de nombres qui permettent de compter les objets quand ils sont en quantité discrète ; par exemple, les doigts, les feuilles d'un arbre. Ils ne permettent pas de mesurer des quantités continues comme une longueur, un volume ou une masse.

 

Conclusion de cet article

 

Il faut retenir de cet article :

 

1) Que les transistors des processeurs sont des composants électroniques microscopiques capables d’amplifier un courant électrique ou d’agir comme interrupteurs, ou plus communément de relais. Ces relais comme on a pu le voir sont dits « OUVERT » ou « FERMÉ » alors quand réalité ils ne sont jamais complètement fermés puisqu’il y a en permanence du courant dans le système. La seule certitude que l’on peut leurs attribuer, c’est qu’ils ont deux états bien distincts, ils sont donc aptent à manier l’unique langue que l’ordinateur comprenne : celle des nombres binaires.

 

2) Que le système binaire s’articule en une succession de 0 et de 1, et ce langage qui peu paraître de prime abord limité en termes de combinaisons, est plus que nécessaire et suffisant, c’est même la charpente de toute la civilisation informatique.

 

3) Qu'un faible voltage appliqué a un transistor est perçu comme un 0, un fort voltage  comme un 1, et que dans cette configuration le transistor devient l’équivalent d’un chiffre binaire, ou bit, qui est l’unité de base de l’informatique.  

 

Le second : Le langage binaire 0 et 1

Comme on a pu le voir précédemment le seul langage que peut interpréter le processeur est le langage binaire et qu’il est architecturé autour du 0 et du 1 et on a du faire des correspondances entre le langage écrit humain et ce langage binaire. Vous en en conviendrez que de discuter avec des 0 et des 1 avec votre ordinateur est impossible. Pour ce faire on utilise une entité de 8 bits en mesure de langage (8 bits est égal a 1 octet) qui permet de représenter 2 à la puissance 8, soit 256 combinaisons différentes. En math sur les exposants, 2 à la puissance 8 est égale (2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 = 256 deux et 8 fois un facteur).

Il faut donc retenir très clairement que l’unité de base de la mémoire de l’ordinateur est l’octet, ou nombre binaire de 8 bits. Que le langage binaire est uniquement composé de 1 et de 2 et ces nombre sont écrit en base 2.

C’est avec ces 256 combinaisons que l’on représente les caractères, chiffres et symboles pour pouvoir écrire à l’aide de son clavier. Ces combinaisons on données lieu a des standards d’encodage de caractères comme l’EBCDIC ou ASCII. Concrètement voici comment sa se passe, quand vous tapez la lettre « » au clavier celui-ci retransmet à l’ordinateur une information sur 1 octet ou 8 bit qui correspond au code binaire du caractère tapé. Je m’explique :

 

Dans le code international ASCII, la lettre « a » est encodée dans le seul langage que comprend le processeur le langage binaire des 0 et des 1 et sur un 1 octet qui se compose de 8 bits, la lettre « a » sera donc encodée par 10010111 soit 8 bits = 1 Octet. Une fois que l’ordinateur l’a interprété, il retransmet à la carte vidéo une autre information qui va représenter le caractère à l’écran sous forme de points noirs que l’on nomme dans le jargon informatique : Le pixel. Conclusion lorsque vous frappez la lettre « a » au clavier, c’est le résultat de centaines de milliers d’opération élémentaires qui sont effectuées à votre insu.

 

Ce qu’il faut retenir c’est que l’ordinateur à donc un « vocabulaire » composé de deux lettres qui s’écrivent avec « 0 et 1 » et que l’on aurait pu choisir par exemple « A et B » mais seul l’encodage doit se faire en langage binaire pour les nombres, les caractères, les instructions, les points de couleurs (pixels), les images, etc.….     Je ne vais pas rentrer dans des explications mathématiques ennuyeuses, mais si toutefois vous êtes intéressés(e) de savoir comment on obtient le résultat des chiffres binaires CLIQUEZ ! sur ce lien pour en savoir plus :http://membres.lycos.fr/iespjmonnet/informatique.htm

 

Pour information voici la correspondance de quelques tailles et mesures informatique :

1 Bit (est la contraction de Binary Digit), il ne peut prendre que deux valeurs 0 ou 1.  1 Octet (ou en abrége O ou parfois B et en anglais pour Byte), vaut 8 bits.1 Ko (ou en abrégé KB), le kilo-octet, vaut exactement 1024 octets, soit 8192 bits.1 Mo (ou en abrégé MB), le méga-octets vaut 1024 ko, ou encore 1024x1024 octets soit un peu plus de 1 millions d’octets.1 Go (ou en abrégé GB), le giga-octets vaut 1024 Mo. 1 To (ou en abrégé TB), le téra-octets vaut 1024 Go ou environ 1 million de méga octets.

 

Après cet indispensable intermède sur le transistor et le binaire, un passage essentiel pour bien comprendre ce qui va suivre, revenons sur la description scientifique ce cet invisible. Lors d’un overclocking, les transistors qui sont le fondement principal du microprocesseur, comme on a pu le voir ci-dessus sont activés ou désactivés (état binaire 0 ou1) par l’action du courant électrique. Ce courant électrique circule sur du silicium, une substance qui comme tout  matériau offre une certaine limite à la résistance au passage de l’électricité, même si dans ce cas elle reste très élevée. Cette résistance est directement liée à la mobilité des électrons qui composent les matériaux. Pour être plus clair, la circulation électrique est une « éjection » d’électrons d’un atome à un autre. Exemple : Quand vous frotter deux corps granuleux l’un contre l’autre, ou bout d’un laps de temps ils vont s’échauffer mutuellement, si vous additionnez une substance comme de la graisse entre les deux de ces corps, ils vont beaucoup moins s’échauffer.

 

Figurez vous qu’avec l’électricité c’est la même chose. Plus le matériau est chaud, plus il résiste, et plus il résiste, plus le courant l’échauffe. Seule différence si comme dans notre exemple la « graisse » est le conducteur, elle va jouer le rôle de dissipation thermique afin d’évacuer la chaleur par n’importe qu’elle moyen. Vous comprenez sûrement un peu mieux maintenant l’importance du refroidissement et de la responsabilité importante que peut jouer le ventirad. Pour résumer, la résistance d’un conducteur qu’il soit métallique ou en silicium est donc plus importante chaque fois que l’on s’éloigne de sa température de résistance minimale. Cette température de résistance minimale porte un nom que vous avez peut être déjà entendu parlée : LA SUPRACONDUCTIVITÉ(10), c'est-à-dire la résistance nulle contre le passage de l’électricité. Voila c’est terminé vous pouvez vous détendre, ou bien relire ces deux paragraphes si le cœur vous en dit et si vous n’avez pas bien assimiler la chose, en tout cas en ce qui me concerne je ne compte pas m’aventurer plus profondément sur ce sujet qui pourrait vite dépasser mon domaine de compétence. La morale de cette histoire : Plus il fait froid plus sa va vite, plus il fait chaud plus ça ralentit et il faut en retenir, que ce phénomène est confirmé par les lois de la physique, que la mobilité des électrons  se trouve améliorés sous l’action du froid et ce qui circule dans un microprocesseur c’est de l’électricité qui résulte du mouvement des électrons.

 

UN DANGER PEU CONNUE L'ELECTROMIGRATION

 

Je me devais d’aborder ce sujet d’une extrême importance pour tous les mordus et passionnés d’overclocking, même occasionnels ou pour ceux désirant tenter cette expérience. Lorsque l’on augmente la fréquence du CPU au dessus de celle préconisée par le fondeur, il est très courant, voir indispensable après avoir atteint les limites acceptables de celui-ci d’avoir recours à l’augmentation de la tension électrique par palier afin de pouvoir encore grappiller de nombreux Mhz, mais surtout pour palier aux plantages et stabiliser le PC. Plus on augmente la fréquence d’un processeur et plus celui-ci a besoin de courant électrique pour être alimenté, cette montée de tension électrique va accentuer dans le temps l’électromigration et si elle trop conséquente peut détériorer irréversiblement votre processeur.

 

Vous devez savoir que si cette augmentation de voltage dépasse la tolérance admissible par votre processeur cela aura des conséquences néfastes pour votre CPU. L’auteur du livre sur l’overclocking Eric Chardon qui est un best seller explique très bien ce phénomène par cet exemple : Une ampoule électrique prévue pour fonctionner à 220 volts fonctionne souvent à 260 volts, mais dure moins longtemps, avec un processeur c’est pareil. A l’heure actuelle on ne connaît toujours pas les conséquences en termes de perte de durée de vie que subirait un processeur ovorclocké via une modification de voltage. C’est bien pour cela que l’on dit que l’overclocking n’est pas une science exacte et il faut la considérer comme une expérience avant tout.C’est quoi l’électromigration ?

 

Concrètement, c’est le déplacement des atomes dans un conducteur sous l’effet du passage d’un courant électrique. Contrairement à ce que l’on pourrait penser plus la gravure du processeur est fine et plus ce phénomène va s’accroître dans le temps.Comment sa détériore l’électromigration ? L’électromigration va détériorer le CPU dans le temps par le mouvement des atomes de métal conducteur qui finissent par se détacher des pistes sous l’effet de l’augmentation de la tension électrique. Donc plus la finesse de gravure d’un processeur est réduite et plus le risque est élevé, il suffit de quelques atomes qui se décrochent pour couper des pistes. Ces atomes qui se déplacent peuvent aussi engendrer des courts-circuits en se positionnant au mauvais endroit et griller partiellement ou définitivement le processeur.

 

Pourquoi je tenais à vous parler de l’électromigration ? Tout simplement qu’elle est très mal connue de la majorité des overclockeurs et pourtant ce n’est pas un fait à prendre à la légère. Elle a fait de très nombreux dégâts sur les processeurs dont la gamme de Pentium 4 au nom de code Northwood. C’est les adeptes qui pratiquent le rodage de leurs processeurs qui sont les plus touchés. Le rodage d’un CPU consiste à le faire fonctionner a 100% overcloké durant de longues périodes afin d’atteindre des fréquences extrêmes et dans ce cas on provoque volontairement l’électromigration. Quant au fait qu’il apporte des performances supplémentaires, il s’agit uniquement d’un facteur chance et sa revient un peu à jouer a la roulette russe. Garder à l’esprit que l’augmentation du voltage entraîne une augmentation de la température donc l’électromigration, alors ne négligé pas votre système de refroidissement pour y palier, optez pour le plus performant et efficace, voir même un WaterCooling (refroidissement par eau).

 

LES DEGRES DE L’OVERCLOCKING

 

Dernière étape indispensable de ce chapitre N°1 avant de passer à la pratique, les degrés de l’overclocking. J’entends par degrés l’échelle du niveau de l’overclocking que l’on va choisir et que je décomposerais en trois phases.

 

La première : L’overclocking modéré. Pratiquez par tous les débutants pour ces risques pratiquement nuls. Il ne dépasse généralement pas les 200 MHz supplémentaire et se contente la plupart du temps du VENTIRAD(7) d’origine. Aucun matériel hardware spécifique haut de gamme n’est requis, il suffit de passer par le BIOS(2) et de procéder a des changements de paramètres et suivre quelques règles élémentaires qui vous serons détaillés dans le second chapitre de ce dossier.

 

La seconde : L’overclocking moyen avec risques mesurés et calculés. Pratiquez par les initiés(e) et les passionnés(e), et vous allez vous rendre compte plus loin dans ce dossier que si j’ai placé un e à initié et passionné ce n’est pas pour rien, l’overclocking n’est pas pratiqué que par le genre masculins. Les choses deviennent déjà plus sérieuses, le matériel doit être adapté pour pouvoir atteindre la fréquence la plus élevée tout en gardant un PC stable. Il vous faudra choisir le processeur suivant sa date de mise sur le marché, choisir une carte mère de qualité avec des composants électroniques capable de supporter des voltages et des fréquences de BUS élevées, disposant d’un bon système de refroidissement du jeux de chipsets et surtout un BIOS intégrant des paramètres très fins et nombreux. Ce n’est pas tout il faudra prévoir un ventirad (cuivre conseillé et ventilateur 120mm, head pipes ou encore Watercooling) haut gamme pour un refroidissement optimale accompagné d’une pâte thermique de marque et des barrettes mémoires haut de gamme disposant d’une bonne marge de montée en fréquence. La ventilation du boîtier devra également être revue et l’alimentation changée pour une beaucoup plus puissante en Watts.

 

La troisième : L’overclocking extrême qui comporte de très gros risques. Pratiquez que par les cascadeurs de l’overclocking car j'ai des exemples de processeurs qui ont dépassés 8 GHz. Demande de très gros moyens financiers, est pratiqué dans le seul but de battre des records d’overclocking. Demande du matériel hardware de pointe très couteux accompagné presque toujours d’un système de refroidissement à l’azote liquide (-180 degrés) et d’une connaissance dans le domaine très pointues de la physiques et l’électronique. Il faut aussi être très bon bricoleur et disposer de beaucoup de temps et de patience. Un chapitre spécial sera consacré à ce type d’overclocking hors du commun. Je referme ce premier chapitre N°1 qui je l‘espère vous donnera envie de découvrir la suite.

 

A SUIVRE PROCHAINEMENT CHAPITRE N° 2……

 

DICTIONNAIRE DES DEFINITIONS

 

OVERCLOCKING(1) = Mot anglais que l’on pourrait traduire par dépassement d’horloge, aussi nommé « surcadencement », action d’appliquer un « surfréquençage ». Il a pour but d’obtenir des performances supérieures à moindre coût en augmentant un composant bas de gamme ou dépassé au delà des limites préconisées par les ingénieurs. Cette pratique est très répandue parmi les utilisateurs avertis et a tendance à se généraliser à tous les utilisateurs depuis quelques années.


 BIOS(2) = En anglais (Basic Input Output System), en français (Système Élémentaire d’Entrée et Sortie). C’est un ensemble de fonction, de programme contenu dans une mémoire morte (c'est-à-dire non volatile) que l’on nomme ROM (Read Only Memory) c'est-à-dire une mémoire intégrée à la carte mère qui ne s’efface pas lorsque l’ordinateur n’est plus alimenté en électricité. Le BIOS contient les informations au démarrage de l’ordinateur (la ROM contient des instructions ou microcode), c’est le lancement automatique du BIOS lors du démarrage qui va faire le lien et la détection entre le système d’exploitation donc le Software (Windows XP, Vista, 98, Linux etc.…) et le matériel de votre PC, donc le Hardware (jeu de chipsets, mémoire, disque dur, carte graphique, lecteur CD-ROM, CPU etc.…).


INTEL(3) = Signifie Integrated Electronics, il fait partie de l’un des plus grand fabricant de microprocesseurs. Sa société, Robert Noyce Building est basée à Santa Clara en Californie, Etats-Unis. La firme a donné naissance en 1970 au tout premier processeur au monde, l’Intel 4004. Il fonctionnait sur un registre de 4 bits et intégrait 2300 transistors. Un processeur destiné avant tout à des calculatrices commandé par le Japon. Voir au tout début de mon Blog mon premier article sur, Comment c’est arrivé ? Et Naissance du tout premier processeur en cliquant sur ce lien. http://histoire-du-micro-processeur.skynetblogs.be/?number=1&unit=days&date=20050624#1252925


AMD(4) = Fondée en 1969, AMD signifie Advanced Micro Devices et c’est une compagnie Américaine. AMD fut le premier à briser le monopole de son ancien partenaire Intel en créant ses propres processeurs l’AMD 286 et l’AMD 386 pour devenir donc fondeur (nom que l’on donne pour désigner un fabricant de processeurs). Ces premiers processeurs sont surtout au départ des clones des CPU du fondeur Intel. AMD va toutefois surprendre Intel en lançant un processeur identiquent, l’AMD 386DX40 qui va se montrer plus puissant et moins coûteux à fréquence égale. AMD va très vite devenir le second fondeur après Intel.


GHz(5) = Gigahertz = 1 milliard d’hertz. Unité de mesure de la puissance du processeur de l'ordinateur. On utilise également l'unité d'ordre de grandeur moins élevé : le Mégahertz pour mesurer cette puissance (1 GHz = 1000 Mhz). Pour les matheux c’est égal à 10 puissances 9.


MHz(6) = Le Mégahetz = 1 million d'hertz. Couramment utilisé comme mesure de la vitesse du Hardware. Le premier PC qui intégrait le microprocesseur 8086 fonctionnait à 4,77 Mhz. Pour un CPU de 1000 Mhz on passe dans ce cas, au Ghz ou Gigahertz. Pour les matheux c’est égal à 10 puissances 6. 


HERTZ (supplément) = Pour info le Hertz à pour symbole Hz et il est l’unité dérivée de fréquence du SI Système International. 1 Hertz et équivalent à une oscillation par seconde. Pour les matheux c’est égal à 10 puissances 0. Par exemple le courant alternatif domestique dispose d’un standard européen fixé à 50 Hz, cela signifie qui l'exécute 100 changements à la seconde, chaque borne est positive 50 fois et chaque borne négative 50 fois par seconde.


VENTIRAD(7) = Est l’ensemble de refroidissement du processeur constitué d’un ventilateur et d’un convecteur à ailettes de cuivre ou d’aluminium (que l’on nomme usuellement radiateur). Cet ensemble est destiné à être fixé sur le processeur par des clips ou par un système d’attache approprié afin dans extraire la chaleur ou watts dégagés lors des calculs intensif de celui-ci.


KBytes (supplémént) = En français Kilobyte est une mémoire d'ordinateur qui enregistre des bits qui sont des valeurs binaires faisant partie d'un système ne connaissant que deux états et représenté par les chiffres 0 et 1 (deux possibilités). Binaire = 2, donc la valeur s'exprime par 2 à la puissance 10. Une capacité de 1 Ko représente donc une capacité d'enregistrement de 1024 bytes.


SIMD(8) = en anglais Single Instruction Multiple Data, désigne un mode de fonctionnement des ordinateurs dotés de plusieurs unités de calcul fonctionnant en parallèle. Dans ce mode, la même instruction est appliquée simultanément à plusieurs données pour produire plusieurs résultats. On utilise cette abréviation par opposition à SISD (Single Instruction on Single Data), le fonctionnement traditionnel, et MIMD (Multiple Instructions on Multiple Data), le fonctionnement avec plusieurs processeurs indépendants. Les instructions SIMD ont été ajoutées aux processeurs modernes pour pouvoir améliorer la vitesse de traitement sur les calculs impliquant des nombres en virgules flottantes. Les instructions SIMD sont composées notamment des jeux d'instructions X86, MMX, 3DNow! SSE, SSE2, SSE3, SSSE3 et SSE4 depuis peu. Elles permettent d’accélérer directement en mode hardware le traitement du multimédia des applications qui sont programmées pour les prendre en charges.


JOULE(9) = Symbole J, a donnée son nom au physicien James Prescott Joule. Le joule est l’unité d’énergie du système international pour être plu précis le nom d’un effet de dissipation, l’effet de joule, une règle empirique de mesure de cette dissipation, la loi de joule. L’effet de joule ce caractérise par une conséquence thermique qui ce produit lors du passage d’un courant électrique dans tout matériau conducteur, à l’exception des supraconducteurs qui nécessitent cependant des conditions particulières. Pour les matheux l’unité de joule est équivalent à 1W.s  ou à 1 Nm, qui correspond au travail produit par une force de 1 Newton dont le point d’application se déplace de 1 mètre dans la direction de la force.


SUPRACONDUCTION(10) = Propriété des matériaux supraconducteurs (électrons). Matériau n'offrant absolument aucune résistance au passage du courant électrique. En réalité, cette propriété, la supraconduction, n'apparaît qu'à des températures assez basses (- 180°C pour donner une idée, mais cette valeur évolue et augmente vite) difficiles à obtenir et donc coûteuses, même si la température ne cesse de monter dans le domaine.

14:52 Écrit par CPU History-fr dans Informatique | Lien permanent | Commentaires (3) |  Facebook |

Commentaires

Vous avez fait un travail remarquable de synthèse sur l'overcloaking !

Il est vrai que l'on oublie que les machines peuvent être paramétrables.

Écrit par : Docteur Discount | 21/07/2013

Je vous approuve pour votre paragraphe. c'est un vrai état d'écriture. Poursuivez .

Écrit par : www.boitakados.fr | 01/08/2014

Je vous applaudis pour votre exercice. c'est un vrai exercice d'écriture. Développez


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