Ép xung bộ xử lý

Một dạng khác của việc nâng cấp bộ xử lý là đặt tốc độ bộ xử lý cao hơn tốc độ trên con chip, điều này gọi là ép xung (overcloking).

Trong nhiều trường hợp, bạn có thể thực hiện vượt xung bởi vì Intel, AMD và các bộ xử lý khác thường xây dựng mức an toàn cho tốc độ. Do vậy, một con chip 3GHz có thể trong thực tế đạt tốc độ 3.5GHz hay nhiều hơn nhưng thay vì vậy chỉ chạy ở tốc độ thấp hơn của nó. Bằng cách ép xung, bạn đang sử dụng mức độ này và chạy con chip gần với tốc độ tối đa thực của nó. Nếu bạn đang vận hành thoải mái với những thiết lập hệ thống của bạn và bạn có đủ điều kiện và khả năng chịu bất kỳ hậu quả tiềm tàng nào, ép xung có thể cho phép hệ thống của bạn đạt tốc độ lên 10%-20% hay nhiều hơn.

Những điều cần biết về ép xung

Ép xung thường áp dụng đối với bộ xử lý, nhưng cũng có thể áp dụng cho những thành phần khác trong hệ thống, bao gồm bộ nhớ, các card video, các tốc độ bus w…

Khi chip chạy nhanh hơn, nó nóng hơn, nên những nâng cấp và những thay đổi cách làm mát thường đi chung với vượt xung. Các hệ thống chạy mát thì ổn định và đáng tin cậy, nên nếu bạn không làm vượt xung hệ thống, việc đảm bảo máy tính chạy mát là thiết yếu cho hoạt động không sự cố. Nhiều hệ thống không được thiết kế chính xác hay cấu hình cho làm mát tối ưu ở các tốc độ tiêu chuẩn sẽ kém nhiều khi bị vượt xung.

Các vượt xung PC tồn tại đối với những hệ thống PC IBM 4.77MHz đầu tiên và AT 6MHz của đầu những năm 1980. Thực tế, IBM thực hiện vượt xung AT dễ dàng do bộ dao động tinh thể thạch anh điều khiển tốc độ bộ xử lý được lắp vào ổ cắm. Bạn có thể dùng tinh thể thạch anh thay thế nhanh hơn khoảng một đô-la và dễ dàng cắm nó vào. Và có thể dễ dàng tìm kiếm các hướng dẫn bao hàm cách thể hiện sự sửa đổi này một cách chi tiết, cho một hệ thống nhanh hơn 1.5 lần nó khởi động. Những hệ thống hiện đại cho phép vượt xung mà không thay thế bất kỳ thành phần nào nhờ những chip định thời gian có thể lập trình và những tùy chọn BIOS Setup dễ dàng thay đổi và đơn giản.

Bộ dao động tinh thể thạch anh

Để hiểu về vượt xung, bạn cần biết các tốc độ hệ thống máy tính được điều khiển như thế nào. Thành phần chính điều khiển tốc độ máy tính là một bộ dao động tinh thể thạch anh. Thạch anh là silic dioxide (SĨ02) trong dạng kết tinh. Oxy và silic là những thành phần phổ biến nhất trên trái đất (cát và đá hầu hết là silic dioxide), các chip máy tính được làm chủ yếu từ silic. Thạch anh là vật liệu trong suốt, cứng với mật độ 2649 kg/m3 (1.531 oz/in3) và nhiệt độ nỐng chảy 1750°c (3,182°F). Thạch anh giòn dễ vỡ nhưng với một chút tính đàn hồi có lẽ là thuộc tính hữu ích nhất.

Trong dạng kết tinh, thạch anh được dùng để tạo ra những xung tín hiệu chắc và đều đặn để kiểm soát các mạch điện, tương tự cách một máy nhịp dùng để điều chỉnh âm nhạc. Bộ dao động tinh thể thạch anh được sử dụng bởi vì chúng áp điện, được xác định như có một sự chính xác phát sinh điện áp khi chịu một ứng suất cơ học. Ngược lại cũng đúng, thạch anh tạo ra ứng suất cơ học hay sự di chuyển khi chịu một điện áp. Sự áp điện được khám phá đầu tiên bởi Pierre và Jacques Curie năm 1880, nó là tính năng thiết yếu của thạch anh làm nó hữu ích trong các mạch điện.

Sự áp điện vận hành theo hai cách, nghĩa là điện áp được phát sinh khi bẻ cong một tinh thể, tương tự như vậy tác động điện áp vào một tinh thể, nó bẻ cong (co rút, nở ra hay vặn xoắn) trong một kiểu tương tự. Mặc dù tinh thể khá giòn dễ vỡ trong tự nhiên, nó vẫn đãn hồi, bất kỳ hướng biến dạng nào như thế để bật trở lại và kế tiếp xảy ra lần nữa, cộng hưởng hay rung động tại tần số tự nhiên chừng nào mà điện áp hiện diện. Khá giống một một âm thoa hay các ống trong cây đãn organ, tần số cộng hưởng tự nhiên tùy thuộc vào kích cỡ và dạng của tinh thể. Nói chung, càng nhỏ hơn và mảnh hơn, nó càng rung động nhanh hơn.

Sự chuyển động cực kỳ nhỏ, 68 nanometer (hàng tỷ của một mét) cho một centimeter, trong một tinh thể thông thường chi vài nguyên tử về chiều dài. Mặc dù sự chuyển động rất nhỏ, nó cũng khá nhanh, nghĩa là các lực cực lớn có thể được phát sinh. Cho thí dụ, tăng tốc bề mặt của một tinh thể 50MHz có thể vượt quá năm triệu lần trọng lực.

Các thiết bị cộng hưởng tinh thể được làm từ những phiến thạch anh được cưa từ tinh thể thạch anh thô. Những phiến thô này được cắt thành những miếng vuông và đặt vào những đĩa phẳng gọi là những blank. Đĩa càng nhỏ, tần số cộng hưởng càng cao; tuy nhiên, có những hạn chế như các đĩa được tạo ra mảnh như thế nào trước khi chúng bể. Hạn chế phía trên cho các thiết bị cộng hưởng chế độ chủ yếu ước lượng 50MHz. Tại tần số này, các đĩa là tờ giấy mỏng và thường rất dễ vỡ để cưỡng lại sự nghiền thêm nữa. Cũng vậy, các tinh thể tần số cao hơn có thể đạt được bằng cách dùng các họa âm của tần số chủ yếu, kết quả là các tinh thể lên tới 200MHz hay nhiều hơn. Thậm chí những tần số cao hơn có thể đạt được bằng cách dùng những mạch nhạc cụ điện tử tần số, dùng một tần số được phát sinh từ tinh thể nền cung cấp cho mạch kế tiếp tạo ra nhiều tần số mà có thể mở rộng đến dãy gigahertz hay terahertz. Thực tê, những mạch nhạc cụ điện tứ tần số trên nền tinh thể thường tạo ra những tốc độ hoạt động cao của các PC hiện đại.

Các gói tinh thể, cũng như hình dạng các bộ dao động tinh thể thạch anh bên trong các gói, có thể thay đổi. Những gói này thường là kim loại có dạng hình trụ hay hình chữ nhật, nhưng chúng cũng có thể ờ các dạng khác hay được cấu tạo bằng nhựa hay những vật liệu khác. Những mảnh thạch anh bên trong gói thường ở dạng đĩa, nhưng chúng cũng có dạng giống như một âm thoa trong một số ví dụ. 

Phần lớn tinh thể dùng miếng thạch anh dạng đĩa như một thiết bị cộng hưởng. Đĩa này được chứa trong một khu vực được tạo mỗi trường chân không bị dán nhãn kín mít. Đĩa thạch anh bên trong có các điện cực trên mỗi cạnh, cho phép một điện áp được tác động lên đĩa.

Walter G. Cady là người đầu tiên dùng bộ dao động tinh thể thạch anh để điều khiển một mạch máy tạo dao động điện tử năm 1921. Ông công bố kết quả năm 1922, dẫn đến sự phát triển của đồng hồ được điều khiển bởi tinh thể đầu tiên được làm bởi Warren A. Marrison năm 927. Ngày nay, tất cả máy tính hiện đại đều có những máy dao động và đồng hồ bên trong, một số dùng điều khiển tốc độ bus và bộ xử lý và tối thiểu phải có một cái cho đồng hồ thời gian ngày tiêu chuẩn (time-of-day clock). Hi vọng bài viết đã cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích về thủ thuật ép xung bộ xử lý.