BUSES SECUNDARIOS DE ALTA FRECUENCIABus frontal El bus frontal es el sistema de transmisión de datos que conecta al procesador con el resto de los componentes de la PC. Cuanto mayor es el bus frontal, transmite más cantidad de información en menor tiempo.
Introducción
El overclocking es una técnica que permite aumentar el rendimiento de algunos componentes del PC mediante el aumento de las frecuencias de trabajo de dichos componentes. El overclocking permite un aumento de rendimiento y es una técnica sencilla de usar pero que tiene algunas claves importantes para poderlo hacer de forma segura y de forma eficiente. El overclocking a diferencia de como se piensa no es algo que nos deba costar una inversión adicional y se puede realizar con todo tipo de ordenadores por barato que este sea. La única diferencia de usar unas piezas mas avanzadas que otras son los niveles de overclocking que conseguiremos.
El overclocking no es algo de ahora.
El PC desde sus inicios funciona con un reloj interno que es susceptible de modificación. En los tiempos del 486 se inicia el sistema de reloj interno mediante el uso de un bus frontal y un multiplicador interno. Es entonces cuando se empieza a iniciar la tendencia del overclocking. Las herramientas eran limitadas pero mediante los famosos jumperes de la placa base podíamos hacer ciertas modificaciones al bus o a los multiplicadores del procesador. Desde aquel entonces la técnica de overclocking no se ha modificado, se ha avanzado en ello y ahora es mucho mas sencillo, pero la base sigue siendo la misma.
Es ya entrados en los tiempos del Pentium 2 de slots y en los celeron de socket 370 cuando el overclocking empieza a tener notable auge entre los aficionados al PC. Es por aquel entonces cuando aun los procesadores Intel venían liberados de multiplicador, no ya en los socket 370 pero si hasta algunos Pentium 2 de slot. Los chipsets de la época también eran bastante mas maleables que los hasta ahora existentes y algunas placas base se empiezan a preparar con mas configuraciones de jumpers.
Pero cuando se facilita el acceso al overclocking de forma generalizada, rápida y cómoda, es cuando Abit introduce la BH6, la primera placa base para Slot1 con configuración de bus frontal y otras opciones a través de la bios. Desde aquí se confirma la revolución de una tendencia "underground" que ha conseguido que todos nos planteemos o hagamos a diaria overclocking a nuestros procesadores. Ahora cualquier placa base del mercado, por barata que sea, incorpora en mayor o menor medida estas opciones de personalización en bios y disponen de sistemas de protección que evita que nos pasemos en nuestras configuraciones. La técnica que vamos a enseñaros sigue siendo la misma pero como ven los medios han cambiado.
Las formas de overclocking
Como ya hemos comentado la frecuencia de un procesador viene definida por su bus frontal y por el multiplicador interno. Cualquier modificación en ambos parámetros hará cambiar la frecuencia de trabajo del procesador, su frecuencia real, que es la frecuencia interna del procesador. El aumento de multiplicador tiene ventajas evidentes, sobretodo en el pasado, ya que no requiere que modifiquemos ninguno de los otros buses secundarios que dependen del bus frontal. Aumentamos la frecuencia sin que ninguno de los otros componentes se vean afectados, solo el procesador se ve modificado.
Solo hay un problema. En procesadores Intel desde los tiempos del Pentium 2 y salvo versiones Extreme Edition y versiones de ingeniero no hay opción a modificar el multiplicador, no positivamente (subirlo) ya que algunos micros en algunas placas base Asus si que permitían reducir en una unidad el multiplicador interno del procesador. El caso de AMD es si cabe ahora mas dramático ya que no hay un solo procesador que permita el cambio de multiplicador positivo ni tan siquiera los modelos más caros.
Solo nos queda por tanto la opción de subir el bus si queremos aumentar la frecuencia de trabajo de nuestro procesador. Subir el bus frontal corre a cargo de la placa base y de la capacidad de dos componentes de la misma, el generador de reloj y el propio chipset de la placa base. Ahora estamos acostumbrados a ver placas base, desde las mas económicas, donde las opciones de aumento o cambio del bus son prácticamente milimétricas pero hace tiempo esto no existía y los cambios eran bruscos y solían llevar consigo problemas añadidos. Fue ABIT, una vez más, quien introdujo el primer generador de reloj capaz de ajustarse de Mhz en MHz. Pero el generador de reloj no es más que un instrumento con mayor o menor capacidad, el que luego tiene que hacerse cargo del aumento de velocidad es el chipset de la placa base y dependiendo de su calidad y potencial los resultados podrán ser mejores o peores.
La importancia de los buses secundarios
El bus frontal aumenta la velocidad de proceso interna de nuestro procesador pero también afecta a otros buses fundamentales para la estabilidad del sistema. Todos los buses secundarios dependen de una manera u otra del bus frontal del procesador. El AGP, el PCI, la memoria, los PCI Express....todos dependen del bus frontal del ordenador. Son siempre múltiplos o divisores de este bus y por tanto si aumentamos la velocidad de este bus las frecuencias de estos buses aumentan de forma proporcional. Ahora casi todas las placas disponen de bloqueadores de frecuencia para estos buses, por lo menos para los mas delicados como el del serial ATA o el PCI express pero antiguamente había que saber lidiar con este problemas y usar frecuencias de overclocking donde supiéramos que activábamos un divisor mas grande para mantener a los buses secundarios en su lugar.
Así hasta los tiempos del Pentium 3 se buscaban los modelos de 66 o 100Mhz y se seleccionaban placas base que se sabia que a cierta frecuencia metían un divisor mayor para el AGP y el bus PCI para mantener la estabilidad. Un ejemplo muy llamativo de esto que os digo eran los procesadores Pentium 2 donde la gente se pegaba por los modelos de 66MHz de bus frontal como el 266o el 300MHz ya que se sabia que el chipset BX soportaba un bus de 100MHz activando un divisor de 3 para el PCI y manteniendo por tanto los buses secundarios en su lugar que era 33MHz para el PCI y 66MHz para el AGP. Si subíamos a 100MHz teníamos un aumento del 33% de la potencia del procesador y no teníamos ningún efecto secundario. Aun con estas pegas los que buscábamos niveles mas elevados buscábamos tarjetas que soportaran mayores frecuencias que las estándar como las nvidia y las tarjetas de sonido de Creative. Aun así el riesgo era grande porque el bus de datos de los discos duros también se veía afectado y si te pasabas conseguirías una bonita corrupción de datos y un disco duro inservible.
A la llegada del Serial ATA el problema se acrecentó ya que el serial ATA con tan solo un MHz mas de frecuencia se convierte en inviable. Desde entonces los fabricantes de placas introdujeron los divisores seleccionables y luego mas tarde el bloqueo completo de estos buses a cierta frecuencia. El problema del bus PCI o de los discos duros esta ahora erradicado en casi cualquier placa actual pero la memoria siempre seguirá dependiendo, por lo menos de momento, del bus frontal del ordenador.
El bus de comunicación con la memoria no es otro que el bus frontal del procesador, se usan buses de diferentes capacidades y divisores intermedios para controlarla pero a dia de hoy no hay ninguna placa que controle de forma independiente ambas frecuencias. Sin embargo los divisores seleccionables en bios permiten controlar la frecuencia de las mismas sobretodo cuando aumentamos mucho la frecuencia del bus frontal. Muchos overclockers gastan cientos de euros en memorias capaces de alcanzar altas frecuencias pero esto no deja de ser un extra que podemos obviar si queremos resultados elevados de rendimiento sin tener que gastar ni un duro mas de lo que gastaríamos en nuestro pc aunque no quisiéramos hacer overclocking.
Ya hemos visto que el centro de cualquier overclocking no es el procesador, es la placa base. La placa base debe darnos seguridad, funciones y capacidad, sin ella no hay nada que hacer. Como ya he dicho cualquier placa actual esta mas preparada que la mejor de las placas de overclocking de hace unos años pero aun así sigue siendo el elemento mas importante. La memoria es, de facto, un elemento secundario que puede ofrecernos un puntito mas de rendimiento si la mantenemos sincronía con el bus del procesador pero al fin y al cabo es un elemento secundario.
Un punto muy importante es la disipación. El procesador cuanta mas frecuencia interna mas consumo de energía requiere y también mas vatios de calor genera. Si aumentamos mucho la frecuencia el aumento de temperatura será notable. Con esto no quiero decir que para hacer overclocking necesitemos un disipador de 60€ o un kit de refrigeración liquida, todo dependerá de hasta donde queramos llegar o de hasta donde nuestro procesador nos deje llegar.
El overclocking es un 10% experiencia, un 20% paciencia y un 70% suerte. Cada procesador es diferente, puede compartir con otros un proceso de fabricación, e incluso salir de la misma oblea pero cada uno de se comportara de una forma diferente y una serie que parezca fantástica puede obsequiarnos con un procesador muy limitado y una serie mala puede regalarnos un procesador fuera de serie. Aquí podemos seguirnos por la experiencia de otros usuarios pero al final solo nos quedara la suerte y como ya digo en el tema del overclocking es fundamental. Podemos tener las mejores piezas que si el procesador no quiere subir no subirá.
En cuanto a los procesadores todos los micros son susceptibles de hacer overclocking en ellos. Si buscamos algo especial deberemos mirar sobretodo las prestaciones que buscamos del procesador y también su combinación de bus y multiplicador que mas se ajusta a nuestras necesidades. Un procesador con mucho bus pero poco multiplicador nos limitará mucho el aumento de frecuencias ya que necesitaremos un gran aumento del bus frontal para poder alcanzar cotas interesantes. Por otro lado un procesador con mucho multiplicador y poco bus, como por ejemplo el Pentium D 805 que tiene un bus de 133MHz reales y un multiplicador de 20x, hace que con la mas mínima subida las frecuencias reales se disparen. Lo mejor es buscar un equilibrio. Actualmente lo ideal, según el bus de 200MHz que se maneja actualmente en casi todos los procesadores y mirando también mucho de cara al Core 2 Duo y al AM2, lo ideal seria un multiplicador de 12x y un bus frontal de fabrica de 200MHz. Con esta combinación podemos llegar a overclockings extremos muy sorprendentes.
Aumentar las frecuencias de cualquier componente lleva al consumo de mayor energía y por tanto a la generación de mas calor. Cuando consumimos mas energía podemos requerir mas corriente para mantener alimentado el procesador en estas nuevas condiciones. Cuanta corriente pasemos por los transistores del procesador mas calor generarán estos y por tanto mas capacidad de disipación necesitaremos. Dentro de esta combinación de factores: velocidad, corriente y energía a disipar, debemos encontrar el equilibrio para que nuestro procesador corra todo lo posible dentro de nuestras posibilidades de disipación y dentro de nuestras necesidades.
Algo debe quedaros claro y es que cuando aumentamos la frecuencia de trabajo del procesador, cuando subimos su voltaje y cuando aumentamos el calor que este produce estamos acortando su vida útil y si hacemos las cosas sin el debido cuidado, si nos saltamos las propias barreras que el procesador nos va marcando y no tenemos paciencia con un proceso que solo se rige mediante prueba y error, entonces podemos dañar nuestro procesador de forma irremediable. En toda mi experiencia haciendo overclocking a todo tipo de procesador jamás he visto un solo micro estropeado por el propio proceso pero si por cosas ajenas al mismo como disipadores mal montados, fugas de agua en sistema de refrigeración, mal aislamiento del procesador o placa en sistema de refrigeración bajo cero....en estos casos no fue el overclocking quien daño el procesador u otros componentes, fue sin duda la mala manipulación de los mismos.
La variable preponderante en esta ecuación de equilibrio entre voltaje, disipación y velocidad es sin duda la disipación. Los componentes electrónicos agradecen las temperaturas mas reducidas posibles, funcionan mejor así, pero en los procesadores actuales la generación de calor es muy alta. Aunque parece que se vuelve al camino de la eficiencia por vatio de calor generado lo que es a día de hoy la temperatura es un factor fundamental. Por eso, como habéis podido ver en estas mismas paginas, cuando usamos un sistema que es capaz de dejar el procesador a temperaturas bajo cero las frecuencias que se alcanzan suelen ser en torno al 70% de overclocking cuando con un disipador convencional el limite suele rondar el 30%. Sabiendo esto es cuando debemos valorar si nos compensa gastarnos un dineral en un buen sistema de refrigeración o simplemente usar lo que tenemos para ganar todo lo posible a nuestra maquina sin tener que gastarnos ni un solo duro más.
El proceso de verificar la estabilidad y el aumento de rendimiento.
Esto depende de nuestras necesidades, de nuestra forma de ver el overclocking y también de nuestro procesador. Lo normal es que ejecutemos una o varias tareas que usen el 100% de la CPU para estresarla durante largos periodos de tiempo y así asegurarnos de el procesador responderá antes las situaciones mas extremas de uso. Podemos usar test sintéticos como prime o programas 3D como 3Dmark, etc. Si nuestro procesador es de doble núcleo seria interesante que sometiéramos todo el procesador a estrés ejecutando diferentes aplicaciones en cada uno de los núcleos para que ambos trabajen al 100%.
Mi opinión personal a este respecto es que debemos probar el procesador con aquellas aplicaciones y procesos que vayamos a usar normalmente. Si lo que hacemos con el Pc es jugar lo mejor es que juguemos si lo usamos para crear video u otro tipo de contenidos multimedia la mejor prueba es trabajar con ello. Siempre podemos además combinar un poquito de estas dos técnicas para lograr un resultado ponderado. El caso es que el overclocking no debe suponer un problema de estabilidad. Por sacar 100Mhz mas no debemos en ningún caso jugar con la estabilidad del sistema porque lo que ganaremos por un lado lo perderemos por el otro.
Hacer overclocking en maquinas que no van a aprovechar ese aumento de rendimiento tiene poco sentido, para usar un office no necesitamos que el celeron de 2800 pase a 3800, de hecho nosotros devolveremos esta máquina a su estado normal tras finalizar las pruebas, pero nos sirve como ejemplo de lo que se puede llegar a hacer con las herramientas básicas actuales. El overclocking solo se aprovechará si utilizamos tareas que requerían mucho rendimiento de CPU y yo casi diría que es algo exclusivamente aprovechable para juegos y alguna otra tarea muy especificas.
Algunos resultados
Hemos realizado alguna prueba comparativa de rendimiento para que puedan ver la diferencia de rendimiento que logramos con un nivel de overclocking como este que llega hasta el 35%. Una de estas pruebas es el conocido SuperPI pero en esta ocasión no veran tiempos record pero si los tiempos comparados de este mismo procesador sin el overclocking y con el overclocking.
La diferencia de rendimiento alcanza mas del 60%, toda una ganancia para este celeron pero no deja de ser anecdótico ya que los records actuales andan sobre los 15s en procesadores Conroe y merom, que aun no se comercializan, y con overclocking extremo.
BUS DE MEMORIA
CÓMO FUNCIONA LA MEMORIA CON EL PROCESADOR
Anteriormente ya hablamos de la forma en que la memoria mantiene información en un lugar donde el CPU puede obtenerla rápidamente. Veamos este proceso con más detalle.
El CPU con frecuencia se conoce como el cerebro de la computadora. Este es el lugar
donde se realizan todas las acciones de la computadora.
El conjunto de chips soporta el CPU. Generalmente contiene varios "controladores" que controlan la forma en que viaja la información entre el procesador y otros componentes en el sistema. Algunos sistemas tienen más de un conjunto de chips.
El controlador de memoria es parte del conjunto de chips y este controlador establece el flujo de información entre la memoria y el CPU.
Un bus es una ruta de datos en una computadora, el cual consiste de varios cables en paralelo a los que están conectados al CPU, la memoria y todos los dispositivos de entrada/salida. El diseño del bus o la arquitectura del bus determina cuántos y qué tan rápido se pueden mover los datos a lo largo de la tarjeta madre. Hay distintas clases de buses en el sistema, dependiendo de las velocidades que se requieran para los componentes en particular.
El bus de memoria va del controlador de la memoria a los sockets de memoria de la computadora. Los sistemas más nuevos tienen una arquitectura de bus de memoria en el que el bus frontal (FSB) va del CPU a la memoria principal y el bus inverso (BSB), el cual va del controlador de la memoria a la memoria caché L2.
VELOCIDAD DE LA MEMORIA
Cuando el CPU necesita información de la memoria, éste envía una solicitud que se administra en el controlador de memoria. El controlador de memoria envía la solicitud de la memoria e informa al CPU cuando la información estará disponible para leerla. Este ciclo completo, que va del CPU al controlador de la memoria y de ahí a la memoria y de regreso al CPU, puede variar en longitud de acuerdo con la velocidad de la memoria, así como de otros factores tales como la velocidad del bus.
La velocidad de la memoria a veces se mide en megahertz (MHz), o en términos de tiempo de acceso, el tiempo real requerido para generar datos, medido en nano segundos (ns). Ya sea que se mida en megahertz o nano segundos, la velocidad de la memoria indica la rapidez con la que el módulo de memoria puede generar una solicitud una vez que la recibe.
TIEMPO DE ACCESO (NANO SEGUNDOS)
El tiempo de acceso se mide desde el momento en que el módulo de memoria recibe una solicitud de datos hasta el momento en que esos datos están disponibles. Los chips y los módulos de memoria se utilizan para marcarse con tiempos de acceso que van de 80ns a 50ns. Con las mediciones de tiempo de acceso (es decir, las mediciones en nano segundos), un número inferior indica velocidades más altas.
En este ejemplo, el controlador de la memoria solicita datos de la memoria y la memoria reacciona a la solicitud en 70ns. El CPU recibe los datos en aproximadamente 125ns.Así, el tiempo total desde que el CPU hace la primera solicitud de información hasta que la recibe puede ser de hasta 195ns cuando se utiliza un módulo de memoria de 70ns. Esto es debido a que toma tiempo para que el controlador de memoria administre el flujo de información y la información necesita viajar del módulo de memoria al CPU en el bus.
MEGAHERTZ (MHZ)
Comenzando con la tecnología DRAM sincrónica, los chips de memoria tienen la capacidad de sincronizarse ellos mismos con el reloj del sistema de la computadora, haciendo más fácil la medición de la velocidad en megahertz o millones de ciclos por segundo. Debido a que esta es la misma forma en que se mide la velocidad en el resto del sistema, se hace mucho más fácil comparar las velocidades de los distintos componentes y sincronizar sus funciones. Para entender mejor la velocidad, es importante entender el reloj del sistema.
RELOJ DEL SISTEMA
Un reloj del sistema reside en la tarjeta madre. Éste envía una señal a todos los componentes de la computadora en ritmo, como un metrónomo. Generalmente, este ritmo se genera como una onda cuadrada, como la siguiente:
Sin embargo, en realidad la señal de reloj real, cuando se ve con un osciloscopio, se ve más como el ejemplo que se da a continuación.
Cada onda en esta señal mide un ciclo de reloj. Si el reloj del sistema funciona a 100MHZ, esto significa que hay 100 millones de ciclos del reloj en un segundo. Cada acción en la computadora se marca con un tiempo mediante estos ciclos del reloj y para realizarse, cada acción toma cierto número de ciclos del reloj. Cuando se procesa una solicitud de la memoria, por ejemplo, el controlador de la memoria puede informar al procesador que los datos requeridos llegarán en seis ciclos de reloj.
Es posible que el CPU y otros dispositivos funcionen más rápido o más lento que el reloj del sistema. Los componentes de distintas velocidades requieren un factor de multiplicación o un factor de división para sincronizarlos. Por ejemplo, cuando un reloj del sistema de 100MHZ interactúa con un CPU de 400MHZ, cada dispositivo entiende que cada ciclo de reloj del sistema es igual a cuatro ciclos de reloj del CPU; éstos utilizan un factor de cuatro para sincronizar sus acciones.
Mucha gente asume que la velocidad del procesador es la velocidad de la computadora. Sin embargo, la mayor parte del tiempo, el bus del sistema y otros componentes funcionan a distintas velocidades.
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