Overclocking

En informatique , l'overclocking est la pratique consistant à augmenter la fréquence d'horloge d'un ordinateur pour dépasser celle certifiée par le fabricant. Généralement, la tension de fonctionnement est également augmentée pour maintenir la stabilité opérationnelle d'un composant à des vitesses accélérées. Les dispositifs à semi-conducteurs fonctionnant à des fréquences et des tensions plus élevées augmentent la consommation d'énergie et la chaleur. Un appareil overclocké peut ne pas être fiable ou tomber en panne complètement si la charge thermique supplémentaire n'est pas supprimée ou si les composants d'alimentation ne peuvent pas répondre aux demandes de puissance accrues. De nombreuses garanties d'appareils stipulent que l'overclocking ou la sur-spécification annule toute garantie, mais certains fabricants autorisent l'overclocking à condition qu'il soit effectué (relativement) en toute sécurité.

L'objectif de l'overclocking est d'augmenter la vitesse de fonctionnement d'un composant donné. Normalement, sur les systèmes modernes, l'objectif de l'overclocking est d'augmenter les performances d'une puce ou d'un sous-système majeur, comme le processeur principal ou le contrôleur graphique, mais d'autres composants, comme la mémoire système ( RAM ) ou les bus système (généralement sur la carte mère ), sont généralement impliqués. Les compromis sont une augmentation de la consommation d'énergie (chaleur), du bruit du ventilateur (refroidissement) et une durée de vie réduite des composants ciblés. La plupart des composants sont conçus avec une marge de sécurité pour faire face aux conditions de fonctionnement hors du contrôle du fabricant ; les exemples sont la température ambiante et les fluctuations de la tension de fonctionnement. Les techniques d'overclocking en général visent à échanger cette marge de sécurité en réglant l'appareil pour qu'il fonctionne dans la partie supérieure de la marge, sachant que la température et la tension doivent être surveillées et contrôlées plus strictement par l'utilisateur. Par exemple, la température de fonctionnement devrait être contrôlée plus strictement avec un refroidissement accru, car le composant sera moins tolérant aux températures accrues à des vitesses plus élevées. La tension de fonctionnement de base peut également être augmentée pour compenser les chutes de tension inattendues et pour renforcer les signaux de signalisation et de synchronisation, car les excursions à basse tension sont plus susceptibles de provoquer des dysfonctionnements à des vitesses de fonctionnement plus élevées.

Bien que la plupart des appareils modernes soient assez tolérants à l'overclocking, tous les appareils ont des limites finies. En général, pour une tension donnée, la plupart des composants auront une vitesse maximale « stable » à laquelle ils fonctionnent toujours correctement. Au-delà de cette vitesse, l'appareil commence à donner des résultats incorrects, ce qui peut entraîner des dysfonctionnements et un comportement sporadique dans tout système qui en dépend. Alors que dans le contexte d'un PC, le résultat habituel est un crash du système, des erreurs plus subtiles peuvent passer inaperçues, ce qui, sur une période suffisamment longue, peut donner des surprises désagréables telles que la corruption des données (résultats mal calculés, ou pire, écriture incorrecte sur le stockage ) ou la défaillance du système uniquement pendant certaines tâches spécifiques (une utilisation générale comme la navigation sur Internet et le traitement de texte semble correcte, mais toute application nécessitant des graphiques avancés fait planter le système. Il peut également y avoir un risque d'endommagement du matériel lui-même).

À ce stade, une augmentation de la tension de fonctionnement d'un composant peut permettre une plus grande marge de manœuvre pour de nouvelles augmentations de la vitesse d'horloge, mais cette augmentation de la tension peut également augmenter considérablement la production de chaleur et réduire encore davantage la durée de vie. À un moment donné, une limite sera imposée par la capacité à fournir à l'appareil une puissance suffisante, la capacité de l'utilisateur à refroidir le composant et la tolérance de tension maximale de l'appareil avant qu'il ne subisse une défaillance destructrice . Une utilisation excessive de la tension ou un refroidissement inadéquat peuvent rapidement dégrader les performances d'un appareil jusqu'au point de défaillance, voire, dans les cas extrêmes, le détruire complètement .

La vitesse gagnée par l'overclocking dépend en grande partie des applications et des charges de travail exécutées sur le système, ainsi que des composants overclockés par l'utilisateur ; des tests de performance à des fins différentes sont publiés.

À l’inverse, l’objectif principal de l’underclocking est de réduire la consommation d’énergie et la génération de chaleur qui en résulte d’un appareil, les compromis étant des vitesses d’horloge inférieures et des réductions de performances. La réduction des besoins de refroidissement nécessaires pour maintenir le matériel à une température de fonctionnement donnée présente des avantages indirects tels que la réduction du nombre et de la vitesse des ventilateurs pour permettre un fonctionnement plus silencieux et, dans les appareils mobiles, l’augmentation de la durée de vie de la batterie par charge. Certains fabricants sous-cadencent les composants des équipements alimentés par batterie pour améliorer la durée de vie de la batterie ou mettent en œuvre des systèmes qui détectent lorsqu’un appareil fonctionne sous batterie et réduisent la fréquence d’horloge.

L'underclocking et l'undervolting seraient tentés sur un système de bureau pour le faire fonctionner silencieusement (comme pour un centre de divertissement à domicile) tout en offrant potentiellement des performances supérieures à celles actuellement offertes par les offres de processeurs basse tension. Cela utiliserait une pièce à « tension standard » et tenterait de fonctionner avec des tensions plus basses (tout en essayant de conserver les vitesses de bureau) pour atteindre un objectif de performances/bruit acceptable pour la construction. Cela était également intéressant car l'utilisation d'un processeur à « tension standard » dans une application à « basse tension » évitait de payer le supplément de prix traditionnel pour une version basse tension officiellement certifiée . Cependant, comme pour l'overclocking, il n'y a aucune garantie de succès, et le temps passé par le constructeur à rechercher des combinaisons système/processeur données et surtout le temps et l'ennui d'effectuer de nombreuses itérations de tests de stabilité doivent être pris en compte. L'utilité de l'underclocking (comme pour l'overclocking) est déterminée par les offres de processeurs, les prix et la disponibilité au moment précis de la construction. L'underclocking est également parfois utilisé lors du dépannage .

L'overclocking est devenu plus accessible, les fabricants de cartes mères l'offrant comme une fonctionnalité marketing sur leurs gammes de produits grand public. Cependant, cette pratique est davantage adoptée par les passionnés que par les utilisateurs professionnels, car l'overclocking comporte un risque de réduction de la fiabilité, de la précision et d'endommagement des données et de l'équipement. De plus, la plupart des garanties et contrats de service des fabricants ne couvrent pas les composants overclockés ni les dommages accidentels causés par leur utilisation. Bien que l'overclocking puisse toujours être une option pour augmenter la capacité informatique personnelle, et donc la productivité du flux de travail pour les utilisateurs professionnels, l'importance de tester minutieusement la stabilité des composants avant de les utiliser dans un environnement de production ne peut être surestimée.

L'overclocking présente plusieurs avantages pour les passionnés. Il permet de tester des composants à des vitesses qui ne sont pas actuellement proposées par le fabricant, ou à des vitesses proposées officiellement uniquement sur des versions spécialisées et plus chères du produit. Une tendance générale dans l'industrie informatique est que les nouvelles technologies ont tendance à faire leurs débuts sur le marché haut de gamme en premier, puis à se propager plus tard sur le marché des performances et du grand public. Si le composant haut de gamme ne diffère que par une vitesse d'horloge accrue, un passionné peut tenter d'overclocker un composant grand public pour simuler l'offre haut de gamme. Cela peut donner un aperçu des performances des technologies à venir avant qu'elles ne soient officiellement disponibles sur le marché grand public, ce qui peut être particulièrement utile pour les autres utilisateurs qui se demandent s'ils doivent planifier à l'avance l'achat ou la mise à niveau vers la nouvelle fonctionnalité lors de sa sortie officielle.

Certains amateurs aiment construire, régler et « hot roder » leurs systèmes dans des compétitions de benchmarking compétitives, en rivalisant avec d'autres utilisateurs partageant les mêmes idées pour obtenir des scores élevés dans des suites de benchmarking informatique standardisées. D'autres achèteront un modèle à bas prix d'un composant d'une gamme de produits donnée et tenteront d'overclocker cette pièce pour égaler les performances d'origine d'un modèle plus cher. Une autre approche consiste à overclocker des composants plus anciens pour tenter de suivre le rythme des exigences croissantes du système et de prolonger la durée de vie utile de la pièce plus ancienne ou au moins de retarder l'achat de nouveau matériel uniquement pour des raisons de performances. Une autre raison d'overclocker des équipements plus anciens est que même si l'overclocking sollicite l'équipement au point de le faire tomber en panne plus tôt, il n'y a pas beaucoup de pertes car il est déjà déprécié et aurait dû être remplacé dans tous les cas.

Techniquement, tout composant qui utilise une horloge pour synchroniser ses opérations internes peut être overclocké. Cependant, la plupart des efforts pour les composants informatiques se concentrent sur des composants spécifiques, tels que les processeurs (également appelés CPU), les cartes vidéo , les chipsets de carte mère et la RAM . La plupart des processeurs modernes obtiennent leur vitesse de fonctionnement effective en multipliant une horloge de base (vitesse du bus du processeur) par un multiplicateur interne au processeur (le multiplicateur du CPU ) pour atteindre leur vitesse finale.

Les processeurs d'ordinateur sont généralement overclockés en manipulant le multiplicateur du processeur si cette option est disponible, mais le processeur et d'autres composants peuvent également être overclockés en augmentant la vitesse de base de l' horloge du bus . Certains systèmes permettent un réglage supplémentaire d'autres horloges (comme une horloge système ) qui influencent la vitesse de l'horloge du bus qui, elle aussi, est multipliée par le processeur pour permettre des ajustements plus précis de la vitesse finale du processeur.

La plupart des systèmes OEM n'exposent pas à l'utilisateur les réglages nécessaires pour modifier la vitesse d'horloge ou la tension du processeur dans le BIOS de la carte mère OEM, ce qui empêche l'overclocking (pour des raisons de garantie et de support). Le même processeur installé sur une carte mère différente offrant des réglages permettra à l'utilisateur de les modifier.

Tout composant donné cessera de fonctionner de manière fiable au-delà d'une certaine vitesse d'horloge. Les composants présenteront généralement un comportement de dysfonctionnement ou une autre indication de stabilité compromise qui alerte l'utilisateur qu'une vitesse donnée n'est pas stable, mais il existe toujours une possibilité qu'un composant tombe en panne de manière permanente sans avertissement, même si les tensions sont maintenues dans certaines valeurs de sécurité prédéterminées. La vitesse maximale est déterminée en overclockant jusqu'au point de première instabilité, puis en acceptant le dernier réglage stable plus lent. Les composants ne sont garantis de fonctionner correctement que jusqu'à leurs valeurs nominales ; au-delà, différents échantillons peuvent avoir un potentiel d'overclocking différent. Le point final d'un overclock donné est déterminé par des paramètres tels que les multiplicateurs CPU disponibles, les diviseurs de bus, les tensions ; la capacité de l'utilisateur à gérer les charges thermiques, les techniques de refroidissement ; et plusieurs autres facteurs des appareils individuels eux-mêmes tels que l'horloge des semi-conducteurs et les tolérances thermiques, l'interaction avec d'autres composants et le reste du système.

Plusieurs éléments doivent être pris en compte lors de l'overclocking. Le premier est de s'assurer que le composant est alimenté avec une puissance adéquate à une tension suffisante pour fonctionner à la nouvelle fréquence d'horloge . Une alimentation avec des paramètres incorrects ou une tension excessive peut endommager définitivement un composant.

Dans un environnement de production professionnel, l'overclocking n'est utilisé que lorsque l'augmentation de la vitesse justifie le coût de l'assistance technique requise, la fiabilité éventuellement réduite, l'effet consécutif sur les contrats de maintenance et les garanties, et la consommation d'énergie plus élevée. Si une vitesse plus élevée est requise, il est souvent moins cher, tous coûts confondus, d'acheter du matériel plus rapide.

Tous les circuits électroniques produisent de la chaleur générée par le mouvement du courant électrique. Lorsque les fréquences d'horloge dans les circuits numériques et la tension appliquée augmentent, la chaleur générée par les composants fonctionnant à des niveaux de performance plus élevés augmente également. La relation entre les fréquences d'horloge et la puissance de conception thermique (TDP) est linéaire. Cependant, il existe une limite à la fréquence maximale qui est appelée « mur ». Pour surmonter ce problème, les overclockeurs augmentent la tension de la puce pour augmenter le potentiel d'overclocking. La tension augmente considérablement la consommation d'énergie et par conséquent la génération de chaleur (proportionnellement au carré de la tension dans un circuit linéaire, par exemple) ; cela nécessite plus de refroidissement pour éviter d'endommager le matériel par surchauffe. De plus, certains circuits numériques ralentissent à des températures élevées en raison de changements dans les caractéristiques des dispositifs MOSFET . Inversement, l'overclockeur peut décider de diminuer la tension de la puce pendant l'overclocking (un processus connu sous le nom de sous-tension), pour réduire les émissions de chaleur tout en gardant les performances optimales.

Les systèmes de refroidissement standard sont conçus pour la quantité d'énergie produite pendant une utilisation non overclockée ; les circuits overclockés peuvent nécessiter un refroidissement plus important, par exemple par des ventilateurs puissants , des dissipateurs thermiques plus grands , des caloducs et un refroidissement par eau . La masse, la forme et le matériau influencent tous la capacité d'un dissipateur thermique à dissiper la chaleur. Les dissipateurs thermiques efficaces sont souvent entièrement fabriqués en cuivre , qui a une conductivité thermique élevée , mais qui est cher. L'aluminium est plus largement utilisé ; il a de bonnes caractéristiques thermiques, bien que moins bonnes que le cuivre, et est nettement moins cher. Les matériaux moins chers comme l'acier n'ont pas de bonnes caractéristiques thermiques. Des caloducs peuvent être utilisés pour améliorer la conductivité. De nombreux dissipateurs thermiques combinent deux ou plusieurs matériaux pour obtenir un équilibre entre performances et coût.

Le refroidissement par eau transporte la chaleur perdue vers un radiateur . Les dispositifs de refroidissement thermoélectriques qui refroidissent en utilisant l' effet Peltier peuvent aider avec les processeurs à puissance thermique nominale (TDP) élevée fabriqués par Intel et AMD au début du XXIe siècle. Les dispositifs de refroidissement thermoélectriques créent des différences de température entre deux plaques en faisant passer un courant électrique à travers les plaques. Cette méthode de refroidissement est très efficace, mais génère elle-même une chaleur importante ailleurs qui doit être évacuée, souvent par un dissipateur thermique à convection ou un système de refroidissement par eau .

D'autres méthodes de refroidissement sont la convection forcée et le refroidissement par transition de phase qui est utilisé dans les réfrigérateurs et peut être adapté à l'utilisation sur ordinateur. L'azote liquide , l'hélium liquide et la glace sèche sont utilisés comme liquides de refroidissement dans les cas extrêmes, comme les tentatives d'établissement de records ou les expériences ponctuelles plutôt que pour refroidir un système quotidien. En juin 2006, IBM et le Georgia Institute of Technology ont annoncé conjointement un nouveau record de fréquence d'horloge de puce à base de silicium (la fréquence à laquelle un transistor peut être commuté, pas la fréquence d'horloge du processeur ) au-dessus de 500 GHz, ce qui a été réalisé en refroidissant la puce à 4,5 K (−268,6 °C ; −451,6 °F ) à l'aide d'hélium liquide. Établi en novembre 2012, le record mondial de fréquence du processeur est de 9008,82 MHz en décembre 2022. Ces méthodes extrêmes sont généralement peu pratiques à long terme, car elles nécessitent de remplir les réservoirs de liquide de refroidissement vaporisant et de la condensation peut se former sur les composants refroidis. De plus, les transistors à effet de champ à grille de jonction (JFET) à base de silicium se dégradent à des températures inférieures à 100 K (−173 °C ; −280 °F) et finissent par cesser de fonctionner ou par « geler » à 40 K (−233 °C ; −388 °F) puisque le silicium cesse d'être semi-conducteur, donc l'utilisation de liquides de refroidissement extrêmement froids peut provoquer la défaillance des appareils. Le chalumeau est utilisé pour augmenter temporairement la température afin de résoudre les problèmes de sur-refroidissement lorsque cela n'est pas souhaitable.

Le refroidissement par immersion, utilisé par le supercalculateur Cray-2 , consiste à immerger une partie du système informatique directement dans un liquide réfrigéré qui est conducteur thermiquement mais a une faible conductivité électrique . L'avantage de cette technique est qu'aucune condensation ne peut se former sur les composants. Un bon liquide d'immersion est le Fluorinert fabriqué par 3M , qui est cher. Une autre option est l'huile minérale , mais les impuretés telles que celles présentes dans l'eau peuvent la rendre conductrice d'électricité.

Les amateurs d'overclocking ont utilisé un mélange de glace sèche et d'un solvant à faible point de congélation, comme l'acétone ou l'alcool isopropylique . Ce bain de refroidissement , souvent utilisé dans les laboratoires, permet d'atteindre une température de −78 °C (−108 °F). Cependant, cette pratique est déconseillée en raison de ses risques pour la sécurité ; les solvants sont inflammables et volatils, et la glace sèche peut provoquer des engelures (par contact avec la peau exposée) et une suffocation (en raison du volume important de dioxyde de carbone généré lors de sa sublime).

Un composant overclocké peut fonctionner de manière incorrecte en dehors des conditions de fonctionnement recommandées par le fabricant, ce qui peut entraîner une instabilité du système. Un autre risque est la corruption silencieuse des données par des erreurs non détectées. De telles pannes peuvent ne jamais être correctement diagnostiquées et peuvent plutôt être attribuées à tort à des bugs logiciels dans les applications, les pilotes de périphériques ou le système d'exploitation. L'utilisation overclockée peut endommager de manière permanente les composants suffisamment pour les faire mal fonctionner (même dans des conditions de fonctionnement normales) sans les rendre totalement inutilisables.

Une étude de terrain à grande échelle réalisée en 2011 sur les pannes matérielles provoquant un crash système sur les PC et les ordinateurs portables grand public a montré une augmentation de quatre à vingt fois (selon le fabricant du processeur) des pannes système dues à une défaillance du processeur pour les ordinateurs overclockés sur une période de huit mois.

En général, les overclockeurs affirment que les tests peuvent garantir qu'un système overclocké est stable et fonctionne correctement. Bien que des outils logiciels soient disponibles pour tester la stabilité du matériel, il est généralement impossible pour un particulier de tester en profondeur la fonctionnalité d'un processeur. Obtenir une bonne couverture des pannes nécessite un immense effort d'ingénierie ; même avec toutes les ressources dédiées à la validation par les fabricants, les composants défectueux et même les défauts de conception ne sont pas toujours détectés.

Un « test de stress » particulier ne peut vérifier que la fonctionnalité de la séquence d'instructions spécifique utilisée en combinaison avec les données et ne peut pas détecter les défauts dans ces opérations. Par exemple, une opération arithmétique peut produire le résultat correct mais des indicateurs incorrects ; si les indicateurs ne sont pas vérifiés, l'erreur ne sera pas détectée.

Pour compliquer encore les choses, dans les technologies de processus telles que le silicium sur isolant (SOI), les dispositifs présentent une hystérésis : les performances d'un circuit sont affectées par les événements du passé, de sorte que sans tests soigneusement ciblés, il est possible qu'une séquence particulière de changements d'état fonctionne à des taux overclockés dans une situation mais pas dans une autre, même si la tension et la température sont les mêmes. Souvent, un système overclocké qui réussit les tests de stress subit des instabilités dans d'autres programmes.

Dans les cercles d'overclocking, les « tests de stress » ou « tests de torture » sont utilisés pour vérifier le bon fonctionnement d'un composant. Ces charges de travail sont sélectionnées car elles exercent une charge très élevée sur le composant d'intérêt (par exemple, une application graphiquement intensive pour tester des cartes vidéo ou différentes applications mathématiques intensives pour tester des processeurs généraux). Les tests de stress les plus populaires incluent Prime95 , Superpi , OCCT, AIDA64 , Linpack (via les interfaces graphiques LinX et IntelBurnTest ), SiSoftware Sandra, BOINC , Intel Thermal Analysis Tool et Memtest86 . L'espoir est que tout problème de correction fonctionnelle du composant overclocké se manifestera au cours de ces tests, et si aucune erreur n'est détectée pendant le test, le composant est alors considéré comme « stable ». Étant donné que la couverture des pannes est importante dans les tests de stabilité , les tests sont souvent exécutés pendant de longues périodes, des heures ou même des jours. Un ordinateur overclocké est parfois décrit à l'aide du nombre d'heures et du programme de stabilité utilisé, comme « prime 12 heures stable ».

L'overclockabilité est en partie due aux aspects économiques des processus de fabrication des processeurs et d'autres composants. Dans de nombreux cas, les composants sont fabriqués selon le même processus et testés après fabrication pour déterminer leurs valeurs nominales maximales réelles. Les composants sont ensuite marqués d'une valeur nominale choisie en fonction des besoins du marché du fabricant de semi-conducteurs. Si le rendement de fabrication est élevé, il se peut que davantage de composants de valeur nominale supérieure que nécessaire soient produits et que le fabricant marque et vende des composants plus performants comme étant de valeur nominale inférieure pour des raisons de marketing. Dans certains cas, la valeur nominale maximale réelle du composant peut même dépasser la valeur nominale la plus élevée vendue. De nombreux appareils vendus avec une valeur nominale inférieure peuvent se comporter à tous égards comme des appareils de valeur nominale supérieure, alors que dans le pire des cas, le fonctionnement avec la valeur nominale supérieure peut être plus problématique.

Il est à noter que des fréquences plus élevées doivent toujours entraîner une plus grande production de chaleur perdue, car les semi-conducteurs réglés sur une fréquence élevée doivent se décharger vers la terre plus souvent. Dans certains cas, cela signifie que le principal inconvénient de la partie overclockée est une dissipation de chaleur bien plus importante que les maximums publiés par le fabricant. L'architecte Pentium Bob Colwell qualifie l'overclocking d'« expérience incontrôlée dans un système fonctionnant mieux que dans le pire des cas ».

Les tests de performance sont utilisés pour évaluer les performances et peuvent devenir une sorte de « sport » dans lequel les utilisateurs se disputent les meilleurs scores. Comme indiqué ci-dessus, la stabilité et l'exactitude fonctionnelle peuvent être compromises lors de l'overclocking, et les résultats significatifs des tests de performance dépendent de l'exécution correcte du test. Pour cette raison, les scores de test de performance peuvent être qualifiés de notes de stabilité et d'exactitude (par exemple, un overclockeur peut signaler un score, notant que le test de performance ne s'exécute jusqu'à son terme qu'une fois sur cinq, ou que des signes d'exécution incorrecte tels que la corruption de l'affichage sont visibles pendant l'exécution du test de performance). Un test de stabilité largement utilisé est Prime95, qui dispose d'une vérification des erreurs intégrée qui échoue si l'ordinateur est instable.

En se basant uniquement sur les scores des tests de performance, il peut être difficile d'évaluer la différence que l'overclocking apporte aux performances globales d'un ordinateur. Par exemple, certains tests de performance ne testent qu'un seul aspect du système, comme la bande passante mémoire , sans prendre en compte la manière dont des fréquences d'horloge plus élevées dans ce domaine amélioreront les performances du système dans son ensemble. Hormis pour les applications exigeantes telles que l'encodage vidéo, les bases de données à forte demande et le calcul scientifique , la bande passante mémoire n'est généralement pas un goulot d'étranglement , de sorte qu'une augmentation importante de la bande passante mémoire peut passer inaperçue pour un utilisateur en fonction des applications utilisées. D'autres tests de performance, comme 3DMark , tentent de reproduire les conditions de jeu.

L'overclocking est parfois proposé comme un service ou une fonctionnalité légitime pour les consommateurs, dans lequel un fabricant ou un détaillant teste la capacité d'overclocking des processeurs, de la mémoire, des cartes vidéo et d'autres produits matériels. Plusieurs fabricants de cartes vidéo proposent désormais des versions overclockées en usine de leurs accélérateurs graphiques, accompagnées d'une garantie, généralement à un prix intermédiaire entre celui du produit standard et celui d'un produit non overclocké aux performances supérieures.

On suppose que les fabricants mettent en œuvre des mécanismes de prévention de l'overclocking tels que le verrouillage du multiplicateur du processeur pour empêcher les utilisateurs d'acheter des articles moins chers et de les overclocker. Ces mesures sont parfois présentées comme un avantage de protection du consommateur , mais sont souvent critiquées par les acheteurs.

De nombreuses cartes mères sont vendues et annoncées avec des fonctionnalités étendues d'overclocking implémentées dans le matériel et contrôlées par les paramètres du BIOS .

Le verrouillage du multiplicateur de processeur est le processus de réglage permanent du multiplicateur d'horloge d' un processeur . Les processeurs AMD sont déverrouillés dans les premières éditions d'un modèle et verrouillés dans les éditions ultérieures, mais presque tous les processeurs Intel sont verrouillés et les modèles récents sont très résistants au déverrouillage pour empêcher l'overclocking par les utilisateurs. AMD livre des processeurs déverrouillés avec ses Opteron , FX , toutes les puces de bureau Ryzen (à l'exception des variantes 3D) et sa gamme Black Series, tandis qu'Intel utilise les surnoms « Extreme Edition » et « K-Series ». Intel propose généralement un ou deux processeurs Extreme Edition sur le marché ainsi que des processeurs des séries X et K analogues à la Black Edition d'AMD. AMD propose la majorité de sa gamme de bureau en Black Edition.

Les utilisateurs déverrouillent généralement les processeurs pour permettre l'overclocking, mais parfois pour permettre l'underclocking afin de maintenir la vitesse du bus frontal (sur les processeurs plus anciens) compatible avec certaines cartes mères. Le déverrouillage invalide généralement la garantie du fabricant et des erreurs peuvent paralyser ou détruire un processeur. Le verrouillage du multiplicateur d'horloge d'une puce n'empêche pas nécessairement les utilisateurs d'overclocker, car la vitesse du bus frontal ou du multiplicateur PCI (sur les processeurs plus récents) peut toujours être modifiée pour augmenter les performances. Les processeurs AMD Athlon et Athlon XP sont généralement déverrouillés en connectant des ponts ( points en forme de cavalier ) sur le dessus du processeur avec de la peinture conductrice ou une mine de crayon . D'autres modèles de processeurs peuvent nécessiter des procédures différentes.

L'augmentation des horloges du bus frontal ou du northbridge/PCI peut overclocker les processeurs verrouillés, mais cela désynchronise de nombreuses fréquences système, car les fréquences de la RAM et du PCI sont également modifiées.

L'une des méthodes les plus simples pour déverrouiller les anciens processeurs AMD Athlon XP était appelée la méthode de modification des broches , car il était possible de déverrouiller le processeur sans modifier de manière permanente les ponts. Un utilisateur pouvait simplement insérer un fil (ou plus pour un nouveau multiplicateur/Vcore) dans le socket pour déverrouiller le processeur. Plus récemment cependant, notamment avec l'architecture Skylake d'Intel, Intel a eu un bug avec les processeurs Skylake (Core de 6e génération) où l'horloge de base pouvait être augmentée au-delà de 102,7 MHz, mais la fonctionnalité de certaines fonctionnalités ne fonctionnait pas. Intel avait l'intention de bloquer l'overclocking de l'horloge de base (BCLK) des processeurs verrouillés lors de la conception de l'architecture Skylake pour empêcher les consommateurs d'acheter des composants moins chers et d'overclocker à des hauteurs inédites (puisque le BCLK du processeur n'était plus lié aux bus PCI), mais pour le LGA1151, les processeurs "Skylake" de 6e génération pouvaient être overclockés au-delà de 102,7 MHz (ce qui était la limite prévue par Intel, et a été plus tard imposée par des mises à jour ultérieures du BIOS). Tous les autres processeurs déverrouillés de LGA1151 et v2 (y compris les 7e, 8e et 9e générations) et BGA1440 permettent l'overclocking BCLK (tant que l'OEM le permet), tandis que tous les autres processeurs verrouillés de 7e, 8e et 9e générations n'étaient pas capables de dépasser 102,7 MHz. La 10e génération, cependant, pouvait atteindre 103 MHz sur le BCLK.

• Des performances supérieures dans les jeux, l'encodage/décodage, le montage vidéo et les tâches système sans frais monétaires directs supplémentaires, mais avec une consommation électrique et une production thermique accrues.
• Optimisation du système : certains systèmes présentent des « goulots d'étranglement », où un petit overclocking d'un composant peut aider à exploiter tout le potentiel d'un autre composant à un pourcentage plus élevé que lorsque seul le matériel limitant lui-même est overclocké. Par exemple : de nombreuses cartes mères équipées de processeurs AMD Athlon 64 limitent la fréquence d'horloge de quatre unités de RAM à 333 MHz . Cependant, les performances de la mémoire sont calculées en divisant la fréquence d'horloge du processeur (qui est un nombre de base multiplié par un multiplicateur de processeur , par exemple 1,8 GHz correspond très probablement à 9 × 200 MHz) par un entier fixe tel qu'à une fréquence d'horloge standard, la RAM fonctionnerait à une fréquence d'horloge proche de 333 MHz. En manipulant les éléments de réglage de la fréquence d'horloge du processeur (généralement en ajustant le multiplicateur), il est souvent possible d'overclocker légèrement le processeur, de l'ordre de 5 à 10 %, et d'obtenir une petite augmentation de la fréquence d'horloge de la RAM et/ou une réduction des temps de latence de la RAM.
• Il peut être moins cher d’acheter un composant moins performant et de l’overclocker à la fréquence d’horloge d’un composant plus cher.
• Prolonger la durée de vie pratique des équipements anciens ou obsolètes.

• Des fréquences d'horloge et des tensions plus élevées augmentent la consommation d'énergie , ce qui accroît également le coût de l'électricité et la production de chaleur . La chaleur supplémentaire augmente la température de l'air ambiant dans le boîtier du système, ce qui peut affecter d'autres composants. L'air chaud expulsé du boîtier réchauffe la pièce dans laquelle il se trouve.
• Bruit des ventilateurs : les ventilateurs hautes performances fonctionnant à la vitesse maximale utilisée pour le degré de refroidissement requis d'une machine overclockée peuvent être bruyants, certains produisant 50 dB ou plus de bruit. Lorsqu'un refroidissement maximal n'est pas nécessaire, dans n'importe quel équipement, les vitesses des ventilateurs peuvent être réduites en dessous du maximum : il a été constaté que le bruit des ventilateurs est à peu près proportionnel à la cinquième puissance de la vitesse du ventilateur ; la réduction de moitié de la vitesse réduit le bruit d'environ 15 dB. Le bruit des ventilateurs peut être réduit par des améliorations de conception, par exemple avec des pales optimisées aérodynamiquement pour un flux d'air plus fluide, réduisant le bruit à environ 20 dB à environ 1 mètre ou des ventilateurs plus grands tournant plus lentement, qui produisent moins de bruit que des ventilateurs plus petits et plus rapides avec le même flux d'air. L'isolation acoustique à l'intérieur du boîtier, par exemple de la mousse acoustique, peut réduire le bruit. Des méthodes de refroidissement supplémentaires qui n'utilisent pas de ventilateurs peuvent être utilisées, telles que le refroidissement par liquide et par changement de phase.
• Un ordinateur overclocké peut devenir peu fiable . Par exemple : Microsoft Windows peut sembler fonctionner sans problème, mais lorsqu'il est réinstallé ou mis à niveau, des messages d'erreur peuvent s'afficher, tels qu'une « erreur de copie de fichier » lors de l'installation de Windows. L'installation d'un système d'exploitation étant très gourmande en mémoire, des erreurs de décodage peuvent se produire lors de l'extraction des fichiers.
• La durée de vie des composants semi-conducteurs peut être réduite par l’augmentation des tensions et de la chaleur.
• Les garanties peuvent être annulées par l'overclocking.

• L'augmentation de la fréquence de fonctionnement d'un composant augmente généralement sa puissance thermique de manière linéaire, tandis qu'une augmentation de la tension entraîne généralement une augmentation quadratique de la puissance thermique. Des tensions excessives ou un refroidissement inapproprié peuvent entraîner une augmentation de la température de la puce à des niveaux dangereux, entraînant l'endommagement ou la destruction de la puce.
• Les méthodes de refroidissement exotiques utilisées pour faciliter l'overclocking, comme le refroidissement par eau, sont plus susceptibles de provoquer des dommages en cas de dysfonctionnement. Les méthodes de refroidissement sous-ambiantes telles que le refroidissement par changement de phase ou l'azote liquide provoqueront de la condensation d'eau , ce qui entraînera des dommages électriques si elle n'est pas contrôlée ; certaines méthodes incluent l'utilisation de gommes malaxées ou de serviettes d'atelier pour récupérer la condensation.

L'overclocking des composants ne peut être bénéfique que si le composant se trouve sur le chemin critique d'un processus, s'il constitue un goulot d'étranglement. Si l'accès au disque ou la vitesse d'une connexion Internet limite la vitesse d'un processus, il est peu probable qu'une augmentation de 20 % de la vitesse du processeur soit remarquée. Cependant, il existe certains scénarios dans lesquels l'augmentation de la vitesse d'horloge d'un processeur permet en fait de lire et d'écrire plus rapidement sur un SSD. L'overclocking d'un processeur ne bénéficiera pas sensiblement à un jeu lorsque les performances d'une carte graphique constituent le « goulot d'étranglement » du jeu.

Tout comme les ajustements dynamiques essentiels à la gestion des réseaux pour gérer le flux de données et éviter les goulots d'étranglement, l'overclocking du matériel informatique nécessite une surveillance et des adaptations continues pour maintenir la stabilité et les performances du système. Dans les systèmes de réseau hautes performances, des chercheurs comme Åkerblom et al. (2023) ont développé des méthodes adaptatives telles que l'échantillonnage de Thompson pour optimiser les réponses du système dans des conditions variables, analogues aux technologies utilisées dans l'overclocking comme les ajustements de tension en temps réel et les systèmes de refroidissement adaptatifs. Ces technologies sont essentielles pour gérer les demandes supplémentaires de chaleur et d'énergie imposées par les composants overclockés, garantissant que le matériel fonctionne dans des limites de température et de tension sûres pour éviter les dommages et prolonger la durée de vie des composants[1].

Les cartes graphiques peuvent également être overclockées. Il existe des utilitaires pour y parvenir, tels que Precision d' EVGA , RivaTuner , AMD Overdrive (sur les cartes AMD uniquement), MSI Afterburner, Zotac Firestorm et le mode PEG Link sur les cartes mères Asus . L'overclocking d'un GPU entraîne souvent une augmentation marquée des performances dans les benchmarks synthétiques, généralement reflétée dans les performances du jeu. Il est parfois possible de voir qu'une carte graphique est poussée au-delà de ses limites avant qu'aucun dommage permanent ne soit causé en observant des artefacts à l'écran ou des plantages système inattendus. Il est courant de rencontrer l'un de ces problèmes lors de l'overclocking des cartes graphiques ; les deux symptômes en même temps signifient généralement que la carte est sévèrement poussée au-delà de ses limites de chaleur, de fréquence d'horloge et/ou de tension, mais s'ils sont observés lorsqu'elle n'est pas overclockée, ils indiquent une carte défectueuse. Après un redémarrage, les paramètres vidéo sont réinitialisés aux valeurs standard stockées dans le micrologiciel de la carte graphique et la fréquence d'horloge maximale de cette carte spécifique est désormais déduite.

Certains overclockeurs utilisent un potentiomètre sur la carte graphique pour régler manuellement la tension (ce qui annule généralement la garantie). Cela permet des réglages plus précis, car les logiciels d'overclocking pour cartes graphiques ne peuvent pas aller plus loin. Des augmentations de tension excessives peuvent endommager ou détruire des composants de la carte graphique ou la carte graphique elle-même (en pratique).

Le flashage et le déverrouillage peuvent être utilisés pour améliorer les performances d'une carte vidéo , sans overclocking technique (mais c'est beaucoup plus risqué que l'overclocking uniquement via un logiciel).

Le flashage consiste à utiliser le firmware d'une autre carte avec le même cœur (ou parfois un firmware similaire) et compatible, ce qui en fait effectivement une carte de modèle supérieur ; cela peut être difficile et peut être irréversible. Parfois,il est possible de trouver un logiciel autonome pour modifier les fichiers du firmware, par exemple NiBiTor (les séries GeForce 6/7 sont bien considérées à cet égard), sans utiliser de firmware pour une carte vidéo de meilleur modèle. Par exemple, les cartes vidéo avec accélérateurs 3D (la plupart, en 2011 ) ont deux réglages de tension et de fréquence d'horloge , un pour la 2D et un pour la 3D, mais ont été conçues pour fonctionner avec trois niveaux de tension, le troisième étant quelque part entre les deux susmentionnés, servant de solution de secours lorsque la carte surchauffe ou de phase intermédiaire lors du passage du mode de fonctionnement 2D au mode 3D. Par conséquent, il pourrait être judicieux de définir cette phase intermédiaire avant un overclocking « sérieux », en particulier en raison de cette capacité de secours ; la carte peut descendre jusqu'à cette fréquence d'horloge , réduisant de quelques pour cent (ou parfois de quelques dizaines, selon le réglage) son efficacité et son refroidissement, sans sortir du mode 3D (et revenir ensuite aux paramètres d'horloge et de tension hautes performances souhaités).

Certaines cartes ont des capacités qui ne sont pas directement liées à l'overclocking. Par exemple, la GeForce 6600GT (saveur AGP) de Nvidia dispose d'un moniteur de température utilisé en interne par la carte, invisible pour l'utilisateur si le firmware standard est utilisé. La modification du firmware peut afficher un onglet « Température ».

Le déverrouillage fait référence à l'activation de pipelines ou de shaders de pixels supplémentaires . Les cartes 6800LE , 6800GS et 6800 ( modèles AGP uniquement) ont été parmi les premières à bénéficier du déverrouillage. Bien que ces modèles disposent de 8 ou 12 pipelines activés, ils partagent le même cœur GPU 16x6 qu'un 6800GT ou Ultra, mais les pipelines et les shaders au-delà de ceux spécifiés sont désactivés ; le GPU peut être entièrement fonctionnel ou peut avoir été trouvé avec des défauts qui n'affectent pas le fonctionnement à la spécification inférieure. Les GPU jugés entièrement fonctionnels peuvent être déverrouillés avec succès, bien qu'il ne soit pas possible d'être sûr qu'il existe des défauts non découverts ; dans le pire des cas, la carte peut devenir définitivement inutilisable .