FSB e frequência da memória

Todos os processadores da Intel anteriores ao i7 utilizam o FSB (“Front-side bus”, ou barramento frontal) para a comunicação entre o processador e o chipset. Como o gerador de clock é conectado ao FSB (e não diretamente ao processador), é a frequência dele que determina a frequência na qual o processador vai operar. Aumentando o FSB, o clock do processador aumenta proporcionalmente.

No caso nos processadores da AMD a partir do Athlon 64, o FSB foi substituído por um link HyperTransport e a frequência do processador passou a ser definida por um clock de referência, assim como no Core i7 (onde o FSB foi substituído pelo QPI). De qualquer maneira, em ambos os casos o clock de referência tem a mesma função do clock do FSB, de forma que, na prática, pouca coisa muda.

O valor mostrado no setup é quase sempre o do clock real do FSB, e não a frequência efetiva, que é 4 vezes maior. Em um Pentium E, por exemplo, o FSB é de apenas 200 MHz; ao aumentá-lo para 220, você obtém um overclock de 10% e, ao aumentá-lo para 266 MHz (a mesma frequência utilizada pelos Core 2 Duo), o ganho já sobe para 33%:

A maioria das placas baseadas em chipsets P35 e P45 são capazes de trabalhar com o FSB a 333 MHz (1333 MHz de frequência efetiva) ou mais sem qualquer problema de estabilidade, o que garante uma boa margem.

A opção “CPU Clock Ratio” especifica o multiplicador, mas você só conseguirá fazer overclock através dele nos processadores Extreme Edition e Black Edition, que não são uma alternativa muito realista devido ao custo. Estes processadores são destinados justamente aos endinheirados, que querem o melhor desempenho possível, a qualquer custo. Simples mortais, como eu e você, fazem overclock pelo FSB. 🙂

Uma curiosidade é que, em quase todos os processadores atuais, o multiplicador é destravado para baixo (um pré-requisito para que o processador possa reduzir o clock quando está ocioso), o que permite que você use um FSB mais alto e um multiplicador mais baixo para combinar a frequência do processador com o multiplicador da memória, por exemplo.

Um dos grandes problemas em aumentar o FSB é que você aumenta junto o clock da memória. Em geral, os módulos de memória oferecem margens de overclock muito menores, o que faz com que eles se tornem o limitante muito antes do processador.

A solução é ajustar o clock da memória, reduzindo o multiplicador conforme aumenta o clock do FSB. Se você está usando módulos DDR2-800 e quer usar o FSB a 316 MHz, por exemplo, pode reduzir o multiplicador para 2.50x (o que vai resultar em 790 MHz, bem próximo da frequência original). Ao usar o FSB a 266 MHz você poderia setar o multiplicador para 3.00x e assim por diante:

É possível também combinar o overclock do processador com um pequeno overclock da memória para tentar extrair um pouco mais de desempenho, mas não espere um ganho considerável, já que os módulos DDR2 e DDR3 geralmente já operam bem próximo do limite. É possível, também, fazer com que os módulos operem a frequências mais altas ao usar tempos de acesso mais altos (e vice-versa), mas nesse caso você troca seis por meia-dúzia.

Em resumo, o desempenho da memória é mais importante em processadores com pouco cache L2 ou com um cache L2 lento (como os Pentium E 5xxx, que possuem apenas 2 MB de cache L2) e menos importante em processadores que possuem mais cache (como o Core 2 Duo E8400, com seus 6 MB de L2) ou que desfrutam de um barramento mais generoso, como no caso dos i7 com controladores triple-channel.

Na maioria das placas, é possível também setar a frequência do barramento PCI Express, mas ela afeta apenas a velocidade de comunicação entre os componentes (especialmente entre o processador e a placa de vídeo), sem ter um efeito direto sobre o desempenho. O melhor é simplesmente manter o PCI Express trabalhando o mais próximo possível dos 100 MHz, que é a frequência default.

Concluindo, temos o ajuste das tensões que acaba sendo um dos fatores mais importantes para atingir as frequências mais altas. Nas boas placas, você pode não apenas aumentar a tensão do processador, mas também as tensões da memória, do FSB, do chipset (GMCH) e do PCI Express:

Assim como no caso do processador, um pequeno aumento na tensão dos módulos de memória pode permitir o uso de frequências mais altas, permitindo que as memórias acompanhem o aumento na frequência do FSB sem que você precise reduzir o multiplicador, por exemplo. Entretanto, não é recomendável que você aumente a tensão mais do que 0.2V nos módulos DDR2 e mais do que 0.15V nos DDR3, caso contrário a vida útil dos módulos começa a entrar em risco.

Aumentar a tensão do FSB e do chipset pode ajudar a manter a placa-mãe estável ao utilizar um FSB muito alto (acima dos 340 ou 350 MHz), mas não é necessária em overclocks menos extremos, onde a frequência do FSB não ultrapasse os 333 MHz. Da mesma maneira, a tensão do PCI Express só deve ser aumentada caso você queira mexer na frequência do barramento.

Em muitas placas, além da opção de ajuste manual das tensões, você tem uma opção “Auto”. Como o nome sugere, ela permite que o BIOS ajuste automaticamente as tensões, aumentando os valores de acordo com as frequências exigidas:

Os fabricantes nem sempre são muito responsáveis com relação aos valores usados, tendendo a empregar aumentos exagerados nas tensões, de forma que a placa pareça ser melhor de overclock que as concorrentes. Estes aumentos exagerados abreviam a vida útil do processador; por isso, o melhor é ajustar manualmente as tensões, aumentando-as em pequenos incrementos.

A principal dica ao aumentar o FSB é também fazê-lo sempre em pequenos incrementos, testando a estabilidade do processador a cada passo. Com isso, você pode detectar que o processador está chegando perto do limite muito antes de ele começar a travar durante o POST ou durante o carregamento do sistema. Avance até o ponto em que o processador começa a apresentar instabilidade, aumente a tensão em 0.025V, avance mais um pouco e assim por diante, até chegar perto do limite.

Junto com os clocks e as tensões, outra opção importante no caso dos processadores Intel é a “CPU EIST Function”, que faz parte das configurações básicas. Ela controla o gerenciamento de energia do processador, permitindo que ele reduza a frequência de operação nos momentos de baixa atividade, economizando energia e reduzindo a dissipação de calor:

O EIST reduz drasticamente o consumo elétrico médio do processador (o que tem efeitos sobre a temperatura e o barulho), por isso é sempre desejável mantê-lo ativo. Entretanto, a variação no clock causa picos de demanda nos circuitos de regulagem de tensão, que acabam reduzindo a margem de overclock do processador.

Minha recomendação é que você mantenha o EIST ativado durante o uso normal do PC (usando um overclock mais leve) e desative-o apenas quando você precisar de um overclock mais extremo para jogar ou executar alguma tarefa especialmente pesada. Não é recomendável usar o PC com o EIST desativado o tempo todo, pois o pequeno ganho de desempenho não compensa o grande aumento no consumo elétrico e na dissipação de calor.

No caso dos processadores AMD temos o Cool’n’Quiet, que corresponde ao sistema de gerenciamento de energia usado pela AMD. Ele trabalha de maneira bem similar ao EIST e tem um efeito similar sobre o overclock e o consumo.

Complementando, temos as opções “CPU Enhanced Halt” (que permite que o processador entre nos estágios de mais baixo consumo, caso o EIST esteja ativado) e “CPU Thermal Monitor”, que permite desativar o sistema de segurança que reduz o clock do processador quando a temperatura atinge um valor limite. Com o Thermal Monitor desativado, o processador simplesmente esquenta até travar, o que não é muito saudável.

Outra dica é sempre usar uma instalação descartável do Windows, ou uma distribuição Linux live-CD em vez do sistema operacional principal durante a fase de testes, já que provavelmente você vai fazer a máquina travar várias vezes enquanto estiver testando os limites do processador. Deixe para usar o sistema principal apenas depois de ter certeza que chegou à configuração definitiva.

Tradicionalmente, quando você exagera no overclock, o processador passa a travar durante o POST, fazendo com que você precise precise limpar o CMOS para resetar a configuração e começar de novo. Você pode fazer isso de duas formas: através do jumper, ou removendo a bateria e usando uma moeda para fechar um curto entre os dois polos por 15 segundos.

Entretanto, a maioria das placas atuais oferecem sistemas de recuperação, que restauram o clock original do processador em caso de problemas, reduzindo muito o número de casos em que o reset do CMOS é necessário. Algumas placas chegam a oferecer botões de reset no painel traseiro para simplificar o processo:

Um boa fórmula para ter uma máquina estável, que pode ser usada continuamente sem problemas de estabilidade, é ir testando várias combinações de clock e tensões até chegar à frequência máxima na qual o processador se mantém estável e, em seguida, reduzir o clock em 5 ou 10% em relação a este teto. Com isso, você passa a trabalhar com uma margem confortável de segurança, similar à empregada pelos fabricantes.