• Neutech

Ylikellotus FAQ:n uusin versio käsittelee ylikellotukseen liittyviä asioita entistä enemmän yleiseltä kannalta. Ylikellotus FAQ yrittää auttaa lukijaa ymmärtämään perusasiat ylikellotuksesta ja siten antaa työkalut soveltaa niitä käytännössä.. Tarkempia ohjeita tiettyjen osien ylikellotukseen löytyy usein kyseisiin tuotteisiin keskittyneiltä keskustelupalstoilta tai erilaisten hakukoneiden kautta.

Uusitussa Ylikellotus FAQ:ssa tietyt osat ovat käytännössä samoja kuin vanhemmista versioissa, tietyt osiot on kirjoitettu alusta alkaen uudelleen ja joissakin tapauksissa vanhaa tekstiä on muokattu. Ylikellotus FAQ:n edellinen versio on luettavissa täällä.

Kirjoittaja ota mitään vastuuta oppaan tietojen oikeellisuudesta tai oppaan tietojen mukaan toimisen seurauksena rikkoontuvista osista. Ylikellotuksen suorittaminen osalle tarkoittaa usein osan takuun
menettämistä, joten varovaisuus on tarpeen.

OC0000 - Johdanto

Viimeksi päivitetty: 15.8.2007

Johdannossa yleistä asiaa komponenttien valmistukseen ja markkinointiin liittyen.

Prosessorien valmistuksesta ( Pätee tietyiltä osin myös näytönohjainpiireihin )

- Nykyisin suosituimmassa valmistustavassa prosessoriytimet valmistetaan piikiekolle. Yhdelle piikiekolle mahtuu monesti satoja tai kymmeniä prosessoriytimiä.

- Kiekolta leikataan ytimet irti, testataan, lisätään mahdolliset ulkoiset välimuistit, lisätään ytimen ympärille tarvittavat lisäosat ja monen vaiheen kautta saadaan valmis prosessori.

- Yleensä samalta piikiekolta löytyy "hyviä", "huonoja" sekä täysin toimimattomia prosessoriytimiä. Monissa tapauksissa kiekon reunalla sijaitsevat prosessorit ovat "huonompia" yksilöitä. Toimimattomat yksilöt hylätään tai niistä poistetaan/huononnetaan ominaisuuksia.

- Olennaista on se, että samalta piikiekolta saatujen prosessoriytimien laaduissa on eroja. Tämä tarkoittaa käytännössä sitä, että paremmat yksilöt kestävät korkeampia kellotaajuuksia kuin huonommat yksilöt samoissa olosuhteissa.

- Jossakin valmistusvaiheessa prosessori testataan ja siten voidaan tehdä melko pitkälti johtopäätökset kyseisen yksilön hyvyydestä. Eli kuinka korkealla kellotaajuudella sen voi olettaa toimivan tietyissä olosuhteissa.

- Siten on mahdollista, että saman rakenteen omaavat kaksi prosessoriyksilöä ovat samalta kiekolta, vaikka toista myydään huomattavasti kalliimmalla hinnalla ja kenties paremmin ominaisuuksin.

Prosessorien myynti kellotaajuudella XXX

- Käytännössä aina samaan rakenteeseen perustuvien prosessorien hinnat nousevat ylöspäin niiden (myynti)kellotaajuuden kasvaessa.

- Tämä ei läheskään aina päde, jos prosessoreissa on rakenteellisia eroja.

- Koska kahden samalta piikiekolta saadun prosessorin valmistus maksaa käytännössä saman verran (edellyttäen  että pakkaus ja muut asiat ovat yhtä kalliita suorittaa), valmistajan kannattaa joskus myydä prosessoria huonommin speksein (esim alhaisempi kellotaajuus ) kuin mihin kyseinen yksilö helposti pystyisi. Tässä tulee tietenkin rahallista tappiota, mutta jos vaihtoehtona on markkinaosuuden menettäminen tai muuta vastaavaa, se voi olla kokonaisuutena kannattavaa.

- Monissa tapauksissa prosessoria hidastetaan tarkoituksella. Erityisesti halpaprosessoreita pyritään hidastamaan tarkoituksella, jotta ne olisivat tarpeeksi paljon hitaampia kuin kalliimmat mallit (ja kuluttajat ostaisivat kalliimpia malleja).

- Kannattaa myös muistaa, että jotakuinkin tehokkaiden PC-yhteensopivien prosessorien markkinoita hallitsee tällä hetkellä kaksi yhtiötä; Intel ja AMD. Kyseisten yhtiöiden yhteenlaskettu markkinaosuus on yli 90 prosenttia.

Kellotaajuus

Ylikellotuksessa ehkä yleisimmin esiintyvä termi on kellotaajuus. Eri komponenttien yhteydessä kellotaajuudella on erilaisia vaikutuksia ja tietyssä mielessä myös määritelmiä. Hyvin karkeasti voidaan sanoa ylikellotuksen pohjautuvan komponenttien kellotaajuuksien nostamiseen koska komponentin kellotaajuutta nostettaessa sen toiminta teoriassa nopeutuu.

Miksi ylikellottaa?

Ylikellottamalla voidaan usein saada osat toimimaan nopeammin. Avainsana onkin nopeus, jos ylikellotuksessa ei saada nopeusetua verrattuna lähtötasoon, se on varsin turhaa ylikellotusta.

Viimeksi päivitetty: 1.5.2009

Tietokonepiirien lämmöntuotto on ollut ehkä ylikellottajan kannalta pahin ongelmakohta lähes aina. Ylikellottaja ei useinkaan voi vaikuttaa osan rakenteeseen ("osa on se mikä se on"), sen sijaan valitsemalla sopivan osan ylikellotusta varten, voi ylikellottaja saada huomattavasti vähemmän kuumenevan osan, joka usein ylikellottuu paremmin.

OC3100 - Lämmöntuotto ja lämpötilat; Lämmöntuottoon vaikuttavat tekijät

OC3200 - Lämmöntuotto ja lämpötilat; Lämmöntuoton arvioiminen

OC3300 - Lämmöntuotto ja lämpötilat; Lämpötilan mittaaminen

Tiettyihin asioihin, kuten useimpien prosessorien sisäiseen tekniikkaan, ylikellottaja voi vaikuttaa lähinnä hankkimalla sopivan osan. Siksi tässä osiossa tarkastellaan asioita joihin voi vaikuttaa osan valinnan yhteydessä tai kun osa on jo hankittu.

Prosessorin/näytönohjainpiirin/piirisarjan/ylikellotettavan osan valmistustekniikka

- Yleensä piirien valmistustekniikka ilmoitetaan lyhyesti nanometreinä tai mikrometreinä. Esim 0.09 mikrometriä/mikronia tai 90 nm eli 90 nanometriä. Yleensä parempi (=pienempi) valmistustekniikka vähentää lämmöntuottoa. Esim 0.045 mikronin tekniikalla valmistettu prosessori yleensä tuottaa vähemmän lämpöä kuin 0.065 mikronin tekniikalla valmistettu prosessori. Mittayksikkönä on usein johdinleveys, joskin tietyissä tapauksissa prosessorissa voi olla eri valmistustekniikalla valmistettuja kokonaisuuksia.

Prosessorin/näytönohjainpiirin/piirisarjan/ylikellotettavan osan koko

Periaatteessa suuremman lämpöä tuottavan alueen jäähdyttäminen on helpompaa kuin pienen, jos molempien lämmöntuotto on yhtä suuri. Silti osia valmistettaessa pieni koko on usein tavoitteena, joten harvoin osista tehdään suuria vain jotta niitä olisi helpompi jäähdyttää.

Prosessorin/näytönohjainpiirin/piirisarjan/ylikellotettavan osan transistorimäärä

Yleisesti ottaen suurempi transistorimäärä piirissä tarkoittaa suurempaa lämmöntuottoa. Tätä haittaa jota voi kompensoida paremmalla valmistustekniikalla. Käytännössä osien lämmöntuotto on ollut viime vuosina kasvussa, koska valmistustekniikan parantuessa myös transistorimäärät kasvavat. Monissa tapauksissa suuri transistorimäärä ei tuota lämpöä niin paljon kuin voisi päätellä. Esim prosessorien L-2 välimuistitransistorit tuottavat usein melkoisen vähän lämpöä suhteessa niiden määrään. Myös muistipiirit tuottavat usein melko vähän lämpöä transistorimääräänsä nähden.

Osalle syötettävä käyttöjännite

Jännitettä käsitelty tarkemmin osiossa #OC4000 - Jäähdytys ja lämmönsiirto.

Ylikellotuksessa kannattaa huomata ettei jännitteen nostamisen vaikutukset ole välttämättä lineaarisia. Eli lämmöntuotto voi kasvaa pienestäkin jännitteen nostosta hyvinkin jyrkästi. Tätä tapahtuu yleensä osan vakiojännitettä huomattavasti suuremmilla jännitteillä.

Piirin kellotaajuus

Piirin kellotaajuuden nostaminen kasvattaa lämmöntuottoa lähes poikkeuksetta.

Rasitustaso

Yleisesti ottaen, mitä enemmän laskutoimituksia tietokonepiiri suorittaa aikayksikköä kohden, sitä suurempi sen rasitustaso on. Suurempi rasitustaso vastaavasti tarkoittaa yleensä suurempaa lämmöntuottoa.

Yleisesti käytetty nimitys hyvin pienelle rasitukselle tai yleensäkin tilalle, jossa osa ei tee mitään erikoista, on Idle. Tämä termi tarkoittaa siis käytännössä sitä, että osaa ei kuormiteta tarkoituksella yhtään, mutta se on kuitenkin tarvittaessa heti toimintavalmis. Jos esim koneen käynnistyessä mennään BIOS:n ja ollaan tekemättä mitään, prosessori on käytännössä Idle-tilassa.

Vastaavalla tavalla käytetään rasituksesta termiä "Load", johon voidaan liittää erilaisia sanoja kuvaamaan sen suuruutta. Esim "Full Load" ("täysi rasitus"), "Light Load" (kevyt rasitus) jne.

Viimeksi päivitetty: 8.3.2009

Jännitteiden säätäminen on valmistajien kannalta helpohko tapa joko vähentää lämmöntuottoa tai auttaa osaa kestämään suurempia nopeuksia. Useissa tapauksissa loppukäyttäjä voi vastaavalla tavalla vaikuttaa osan ominaisuuksiin jännitettä säätämällä.

Valikko

OC5100 - Jännitteet; Periaate

OC5110 - Jännitteet; Vakiojännite

OC5200 - Jännitteet; Nostamisen hyödyt

OC5250 - Jännitteet; Nostamisen haitat

OC5100 - Jännitteet; Periaate

Ylikellottajan kannalta tärkeimmissä tietokoneosissa pätee pitkälti sama periaate. Osien suorituskyky on riippuvainen sähkösignaalien luotettavasta siirtymisestä paikasta toiseen. Nykyisissä tietokoneissa ei juuri ole käytössä suprajohdetekniikkaa (=sähkö siirtyy paikasta toiseen ilman vastusta), joten osa sähköstä muuttuu lämpöenergiaksi. Jotta saadaan sähkösignaali kulkemaan lähtöpisteestä loppupisteeseen, liian suuri osa sähkösignaalista ei saa muuttua lämmöksi.

OC5110 - Jännitteet; Vakiojännite

Osien valmistajat kertovat (="speksaavat") lähes poikkeuksetta myymilleen piireille ns. vakiojännitteen (eng esim Default Voltage). Vakiojännite on eräällä tavalla valmistajan lupaus; osan pitäisi toimia vakioasetuksilla kun käytössä on vakiojännite. Osa voi toimia vakiojännitettä pienemmälläkin jännitteellä, koska yleensä vakiojännite on suurempi kuin pienin toimintaan vaadittu jännite. Osissa on paljon yksilöllisiä eroja, joten vakiojännitettä ei kannata määritellä parhaiden yksilöiden mukaan. Jos tarkoitus ei ole ylikellottaa eikä alikellottaa, kannattaa yleensä käyttää vakiojännitettä. Ylikellottajan kannalta vakiojännite kertoo lähinnä tason josta jännitettä aletaan nostamaan.

OC5200 - Jännitteet; Nostamisen hyödyt

Syötettäessä osalle suurempaa jännitettä, sähkösignaalit pystyvät varmemmin kulkemaan lähtöpisteestä loppupisteeseen. Nykyisin suosituimmassa ylikellotustavassa osan kellotaajuutta nostetaan. Tämä taasen nostaa vaadittavien sähkösignaalien määrää ja laatua josta suorana seurauksena osalle täytyy syöttää suurempaa jännitettä. Täten jännitettä nostamalla osa saattaa kestää suurempaa kellotaajuutta. Pelkästä jännitteennostosta ei yleensä ole hyötyä, lisäksi kannattaa nostaa osan kellotaajuutta.

OC5250 - Jännitteet; Nostamisen haitat

Suorin seuraus osan käyttöjännitteen nostamisesta on osan lämmöntuoton suureneminen. Suurempi lämmöntuotto vaatii yleensä parempaa jäähdytystä ja lisäksi vaikeasti jäähdytettävien, eräänlaisten "hotspottien" (= "pieni alue osassa kuumenee huomattavasti enemmän kuin ympäröivät alueet"), määrä voi lisääntyä. Lisäksi jännitteen nostaminen saattaa huonontaa osan käyttöikää radikaalisti.  Huonoista puolista huolimatta käyttöjännitteen säätö on ylikellottajalle tärkeä työkalu.

Jos osalle syöttää korkeampaa käyttöjännitettä, osa useimmiten pystyy toimimaan suuremmalla nopeudella. Siten jännitteen nostaminen antaa mahdollisuuden virittää prosessoria / näytönohjainpiiriä / muisteja jne toimimaan nopeammin ja/tai suuremmalla kellotaajuudella. Tosin liian suuri jännitteen nostaminen voi aiheuttaa erinäisiä ongelmia, eli loputtomasti jännitteen nostaminen ei auta.

OC7300 - Useamman kuin yhden ytimen prosessorit; Dual Core -prosessorit yleisesti

OC7310 - Useamman kuin yhden ytimen prosessorit; Dual Core -prosessoreiden ylikellotus

OC7410 - Useamman kuin yhden ytimen prosessorit; Quad Core -prosessoreiden ylikellotus

- Hyper Threading hyödyntää suorituskyvyn suhteellisen vähän, koska prosessorin varsinaisten laskentayksiköiden määrä ei kasva. Yhden ytimen Hyper Threading-prosessori tunnistuu käyttöjärjestelmän puolelta kahdeksi fyysiseksi prosessoriksi (jos käyttöjärjestelmä ei ymmärrä HT:ta) tai yhdeksi fyysiseksi + yhdeksi loogiseksi prosessoriksi (jos käyttöjärjestelmä ymmärtää HT:ta).

- Jos prosessorissa on useita prosessoriytimiä, HT-prosessori tunnistuu vastaavasti ( 2*ytimien määrä ) fyysiseksi prosessoriksi (jos käyttöjärjestelmä ei ymmärrä HT:ta) tai ( 1* ytimien määrä ) fyysiseksi +  ( 1* ytimien määrä ) loogiseksi prosessoriksi (jos käyttöjärjestelmä ymmärtää HT:ta).

- Esim Dual Core HT; 2*2=4 fyysistä prosessoria (jos käyttöjärjestelmä ei ymmärrä HT:ta) tai 1*2=2 fyysistä + 1*2=2 loogista prosessoria(jos käyttöjärjestelmä ymmärtää HT:ta).

- Esim Quad Core HT: 4*2=8 fyysistä prosessoria (jos käyttöjärjestelmä ei ymmärrä HT:ta) tai 1*4=4 fyysistä + 1*4=4 loogista prosessoria(jos käyttöjärjestelmä ymmärtää HT:ta).

OC7210 - Useamman kuin yhden ytimen prosessorit; Hyper Threading-prosessoreiden ylikellotus

Hyper Threadingilla ei tiettävästi ole merkittävää vaikutusta prosessorin ylikellottuvuuteen. Hyper Threadingin disablointi (laittaminen pois päältä) voi kuitenkin joissakin tapauksissa auttaa prosessoria kestämään korkeampia kellotaajuuksia. Hyper Thrading -ominaisuuden pitäminen päällä myös lisää prosessorin lämmöntuottoa jossakin määrin.

OC7300 - Useamman kuin yhden ytimen prosessorit; Dual Core -prosessorit yleisesti

Dual Core-prosessoreilla tarkoitetaan prosessoreita, joissa on kaksi prosessoriydintä "yhdessä paketissa". Karkeasti sanottuna Dual Core-prosessori vastaa kahta yhden prosessoriytimen prosessoria, mutta tarvitsee vain yhden prosessorikannan. Verrattuna moniprosessoriratkaisuihin, muistiväyliä ja prosessoriväyliä on vain yksi kappale.

OC7310 - Useamman kuin yhden ytimen prosessorit; Dual Core -prosessoreiden ylikellotus

- Useimmissa prosessorisarjoissa (Pentium 4 -sarja, Core Duo -sarja, Core 2 Duo -sarja, Athlon64-sarja, Phenom-sarja) molempien prosessoriytimien pitää toimia samalla kellotaajuudella ja tässä tapauksessa "huonommin ylikellottuva" ydin rajoittaa ylikellottuvuutta.

- Monessa prosessorisarjassa (Pentium 4 -sarja, Core Duo -sarja, Core 2 Duo -sarja) prosessoriväylää kuluttaa myös muistiväylä. Siksi prosessoriväylä voi muodostua pahaksi rajoitteeksi jos myös muistia kuormitetaan.

- Kehittyneemmissä prosessoriväyläratkaisuissa (Athlon64-sarja, Phenom-sarja) prosessoriväylä ja muistiväylä ovat erilliset, jolloin prosessoriväylän ei pitäisi muodostua rajoitteeksi kovinkaan helposti.

OC7400 - Useamman kuin yhden ytimen prosessorit; Quad Core -prosessorit yleisesti

Quad Core -prosessoreilla tarkoitetaan prosessoreita, joissa on neljä prosessoriydintä "yhdessä paketissa". Karkeasti sanottuna Quad Core-prosessori vastaa neljää yhden prosessoriytimen prosessoria, mutta tarvitsee vain yhden prosessorikannan. Verrattuna moniprosessoriratkaisuihin, muistiväyliä ja prosessoriväyliä on vain yksi kappale.

OC7410 - Useamman kuin yhden ytimen prosessorit; Quad Core -prosessoreiden ylikellotus

- Intelin ensimmäisen Quad Core -sarjan (Core 2 Quad -sarja) prosessoreissa prosessoriväylää kuluttaa myös muistiväylä. Siksi prosessoriväylä voi muodostua pahaksi rajoitteeksi jos myös muistia kuormitetaan.

- Kehittyneemmissä prosessoriväyläratkaisuissa (Phenom-sarja, Phenom II-sarja, Core i7-sarja) prosessoriväylä ja muistiväylä ovat erilliset, jolloin prosessoriväylän ei pitäisi muodostua rajoitteeksi kovinkaan helposti.

- Tietyt prosessorisarjat (Phenom, Phenom II, vaativat myös AM2+ prosessorikannan) tukevat ytimien kellotaajuuksien säätöä toisistaan riippumatta. Kyseisissä prosessoreissa voi periaatteessa etsiä prosessoriytimistä parhaiten ja huonoimmin kellottuvat ja sitä kautta säätää prosessoriytimille eri kellotaajuudet.

OC10250 - FSB; Tehollinen väylätaajuus ja sen ongelmat

OC10300 - FSB: Intel

OC29000 - FSB: AMD

- FSB on "Single"-tyyppistä ("Single Data Rate" eli "SDR"), jos tietoa siirretään kerran kellojaksossa. 

Esimerkiksi kaikki Pentium, Pentium 2-, Pentium 3- ja ja K6-sarjan -pohjaiset prosessorit tukevat SDR-tiedonsiirtoa.

- FSB on "Dual"-, "Double"- tai "Duel" -tyyppistä ("Dual Data Rate" eli "DDR"), jos tietoa siirretään kaksi kertaa kellojaksossa. Täten periaatteessa väylän kellotaajuuden ja tiedonsiirtokyvyn voi kertoa kahdella.

Esimerkiksi kaikki Athlon- ja AthlonXP -pohjaiset prosessorit tukevat DDR-tiedonsiirtoa.

- FSB on "Quad"-tyyppistä ("Dual Data Rate" eli "QDR"), jos tietoa siirretään neljä kertaa kellojaksossa. Täten periaatteessa väylän kellotaajuuden ja tiedonsiirtokyvyn voi kertoa kahdella.

Esimerkiksi kaikki Pentium 4-, Pentium M-, Core- ja Core 2 -pohjaiset prosessorit tukevat QDR-tiedonsiirtoa.

100 MHz FSB: 64 bittiä ( 8 tavua ) * 100 MHz = 800 megatavua sekunnissa ( MB/s )

133 MHz FSB: 64 bittiä ( 8 tavua ) * 133 MHz  = 1064 megatavua sekunnissa ( MB/s )

Pentium 4 133 MHz FSB; 64 bittiä ( 8 tavua ) * 133 MHz * 4 = 4256 megatavua sekunnissa ( MB/s )

Pentium 4 200 MHz FSB; 64 bittiä ( 8 tavua ) * 200 MHz * 4 = 6400 megatavua sekunnissa ( MB/s )

Core 2 266 MHz FSB; 64 bittiä ( 8 tavua ) * 266 MHz * 4 = 8533 megatavua sekunnissa ( MB/s )

Core 2 333 MHz FSB; 64 bittiä ( 8 tavua ) * 333 MHz * 4 = 10656 megatavua sekunnissa ( MB/s )

Core i7 EE965; 3200 MHz * 2 (DDR-periaate) * 2 (16 bittiä) * 2 (kahteen suuntaan) = 25600 megatavua sekunnissa ( MB/s )
(ilmoitetaan myös muodossa 6.4 GT/s eli 6.4 gigaTransfer per second eli 6.4 "gigasiirtoa" sekunnissa)

133 MHz FSB: 64 bittiä ( 8 tavua ) * 2 * 133 MHz = 2133 megatavua sekunnissa ( MB/s )

166 MHz FSB: 64 bittiä ( 8 tavua ) * 2 * 166 MHz = 2666 megatavua sekunnissa ( MB/s )

Socket 754: HTT-kellotaajuus 200 MHz, kerroin 4;

200 MHz * 2 (DDR-periaate) * 2 (16 bittiä) * 4 (kerroin) * 2 (kahteen suuntaan) = 6400 MB/s

Socket 939/AM2: HTT-kellotaajuus 200 MHz, kerroin 5;

200 MHz * 2 (DDR-periaate) * 2 (16 bittiä) * 5 (kerroin) * 2 (kahteen suuntaan) = 8000 MB/s

Socket AM2+ prosessoreissa otettiin käyttöön suurempia kertoimia välillä 8-10. Emolevyt ilmeisesti tukevat alhaisempiakin kertoimia, mutta sillä ei ole kovinkaan suurta merkitystä.

Socket AM2+/Socket AM3: HTT-kellotaajuus 200 MHz, kerroin 8;

200 MHz * 2 (DDR-periaate) * 2 (16 bittiä) * 8 (kerroin) * 2 (kahteen suuntaan) = 12 800 MB/s

Socket AM2+/Socket AM3: HTT-kellotaajuus 200 MHz, kerroin 9;

200 MHz * 2 (DDR-periaate) * 2 (16 bittiä) * 9 (kerroin) * 2 (kahteen suuntaan) = 14 400 MB/s

Socket AM2+/Socket AM3: HTT-kellotaajuus 200 MHz, kerroin 10;

200 MHz * 2 (DDR-periaate) * 2 (16 bittiä) * 10 (kerroin) * 2 (kahteen suuntaan) = 16 000 MB/s

Socket AM2+/Socket AM3: HTT-kellotaajuus 200 MHz, kerroin 11;

200 MHz * 2 (DDR-periaate) * 2 (16 bittiä) * 11 (kerroin) * 2 (kahteen suuntaan) = 17 600 MB/s

Viimeksi päivitetty: 2.7.2009

Synonyymejä: Pullonkaula, pullonkaulat

Yleisellä tasolla tietokoneen hitain osa rajoittaa nopeutta ja hitain osa voi rajoittaa nopeuden tietylle tasolle vaikka muiden osien nopeutta kasvatettaisiin. Yleinen sanonta "yhtä hidas kuin heikoin lenkki" pätee asiassa varsin hyvin.

Valikko

OC50100 - Nopeutta rajoittavat asiat; Periaate

OC50200 - Nopeutta rajoittavat asiat; Teoreettinen laskentateho

OC50210 - Nopeutta rajoittavat asiat; Laskentatehon riittämättömyyteen perustuvat

OC50300 - Nopeutta rajoittavat asiat; Teoreettinen tiedonsiirtokyky

OC50310 - Nopeutta rajoittavat asiat; Tiedonsiirtokyvyn riittämättömyyteen perustuvat

OC50400 - Nopeutta rajoittavat asiat; Prosessori ja näytönohjain

OC50500 - Nopeutta rajoittavat asiat; Muistit ja prosessorin välimuistit

OC50600 - Nopeutta rajoittavat asiat; Muistimäärän riittävyys

OC50100 - Nopeutta rajoittavat asiat; Periaate

Optimaalisessa tapauksessa jokainen tietokoneen osa saavuttaa teoreettisen laskentatehonsa ja tässä tapauksessa tietokone toimii niin tehokkaasti kuin mahdollista. Käytännössä tämä on mahdotonta, koska osien nopeutta rajoittavat muut tekijät ja/tai osat. Rajoitukset voidaan karkeasti jakaa kahteen ryhmään; laskentatehon riittämättömyyteen perustuvat rajoitukset sekä tiedonsiirtokyvyn riittämättömyyteen perustuvat rajoitukset.

OC50200 - Nopeutta rajoittavat asiat; Teoreettinen laskentateho

Tietokoneosille ilmoitetaan usein teoreettinen laskentateho, joka yleensä saadaan suoraviivaisella laskutoimituksella. Esim tyyliin "osassa on X laskentayksikköä jotka pystyvät laskemaan Y laskutoimitusta sekunnissa ja täten teoreettinen laskentateho on X*Y = Z laskutoimitusta sekunnissa". Teoreettinen laskentateho saavutetaan hyvin harvoissa tapauksissa ja usein puhutaankin käytännön laskentatehosta, joka voidaan käytännössä saavuttaa.

OC50210 - Nopeutta rajoittavat asiat; Laskentatehon riittämättömyyteen perustuvat

Varsin usein tietyn osan laskentateho on riippuvainen muiden osien laskentatehosta. Jos tällaisessa tapauksessa hitain osa suoriutuu huomattavasti hitaammin omasta osuudestaan, myös nopeamman osan tehokkuus voi kärsiä koska se ei saa tietyssä ajassa laskettavaa niin paljoa kuin pystyisi laskemaan. Varsin usein yksi tämänkaltainen pullonkaula rajoittaa kokonaisnopeuden pullonkaulan tasolle. Monet tietokoneosat saadaan melko valmiina pakettina, joten esimerkiksi prosessorin sisäisen rakenteen pullonkaulan poistaminen kotikonstein on lähes mahdotonta.

Kansakielisellä esimerkillä kuvattuna tehtaan koneisto pystyy teoriassa valmistamaan 1000 tuotetta päivässä. Tuotantoketjun alkupäässä on kone joka valmistelee tuotteen seuraavaa konetta varten. Jos tämän koneen toimintanopeus puolitetaan, seuraava kone saa tuotteita valmisteltavaksi vain puolinopeudella, samoin seuraava ja täten koneiston koko kapasiteettia ei pystytä hyödyntämään.

OC50300 - Nopeutta rajoittavat asiat; Teoreettinen tiedonsiirtokyky

Kuten teoreettinen laskentateho, myös teoreettinen tiedonsiirtokyky voidaan usein laskea suoraviivaisella laskutoimituksella. Esim osan kellotaajuus on X MHz ja se siirtää tietoa Y tavua kellojaksoa kohden, täten teoreettinen tiedonsiirtokyky on X*Y = Z tavua sekunnissa. Myös teoreettinen tiedonsiirtokyky saavutetaan hyvin harvoissa tapauksissa ja usein puhutaankin käytännön tiedonsiirtokyvystä, joka voidaan käytännössä saavuttaa.

OC50310 - Nopeutta rajoittavat asiat; Tiedonsiirtokyvyn riittämättömyyteen perustuvat

Tiedonsiirron hitaus voi toimia vastaavanlaisena rajoitteena kuin laskentatehon riittämättömyys. Jos osat eivät saa laskettavaa niin nopeasti kuin ne voisivat laskea, niiden laskentateho pienenee. Tässä suhteessa erityisesti erlaisten muistien nopeus ja niiden määrä ovat ratkaisevia.

Esimerkkinä vaikkapa tapaus, jossa prosessoriväylän siirtokyky (välillä prosessori-piirisarja ) on paljon pienempi kuin muistin tiedonsiirtokyky (välillä muisti-piirisarja). Tässä tapauksessa prosessori ei saa niin paljoa laskettavaa muistista kuin muisti pystyisi antamaan.

OC50400 - Nopeutta rajoittavat asiat; Prosessori ja näytönohjain

Prosessori ja näytönohjain ovat hyvin ratkaisevassa roolissa monissa grafiikkasovelluksissa ja käytännössä aina joko prosessorin tai näytönohjaimen nopeus rajoittaa nopeutta. Tämän asian testaaminen on kohtalaisen helppoa; Jos prosessoritehoa lisätään esim ylikellottamalla ja nopeus ei kasva, todennäköisesti näytönohjain on rajoittava tekijä. Vastaavasti jos näytönohjaimen toimintaa nopeutetaan esim ylikellottamalla ja nopeus ei kasva, prosessori on todennäköisesti rajoittava tekijä.

Em. syistä johtuen, prosessorin nopeutta kannattaa grafiikkasovelluksissa testata mahdollisimman pienellä näyttötarkkuudella ja huonommilla grafiikka-asetuksilla (esim FSAA- ja AF-asetukset). Ja vastaavasti näytönohjaimia testattaessa mahdollisimman suurella näyttötarkkuudella ja paremmilla grafiikka-asetuksilla.

OC50500 - Nopeutta rajoittavat asiat; Muistit ja prosessorin välimuistit

Käsitelty tarkemmin osiossa #OC15000 - Prosessorien välimuistit + nopeusarviointi.

OC50600 - Nopeutta rajoittavat asiat; Muistimäärän riittävyys

Vaikka osaan liitetty muisti olisi tiedonsiirtokyvyltään nopeaa, se ei välttämättä auta paljoa jos osan tiedontallennukseen tarvitsema muistimäärä on liian pieni. Tällöin tietoa joudutaan joko

- Tallentamaan tietoa ja lukemaan tietoa pienissä erissä kerrallaan. Kuvainnollisena esimerkinä osa tarvitsee "tiedot" 1, 2 ja 3 jotka säilötään muistiin. Muistiin mahtuu kerrallaan kokonaan vain yksi kyseisistä tiedoista. Säilötään muistiin aluksi tieto 1 ja osa tiedosta 2. Jos vähän ajan kuluttua tietoa 1 ei tarvita kokonaisuudessaan, voidaan vapautuneeseen tilaan säilöä enemmän tietoa 2. Ja kun viimein tietoa 1 ja 2 ei enää muistissa tarvita, sinne voidaan säilöä tieto 3. Lisäongelmia tulee jos yksikään kyseisistä tiedoista ei kokonaisuudessaan mahdu muistiin. Silloin periaatteessa toimiva tapa on säilöä muistiin tarvittava määrä tiedosta, poistaa tietoa sitä mukaa kun sitä ei tarvita ja säilöä vapautuvaan tilaan lisää tietoa. Monet sovellukset eivät kuitenkaan edes toimi liian pienellä muistimäärällä.

Tällaisessa tapauksessa jatkuva tiedonhaku ja tallennus aiheuttaa suuren haitan suorituskyvylle.

- Tallentamaan tietoa muuhun vapaaseen muistiin. Tietokoneiden tapauksessa nopeaa muistia on yleensä merkittävästi vähemmän kuin hidasta, joten tässä tapauksessa suorituskykyhaittaa tulee hitaammasta tiedonhausta ja tallennuksesta. Yleinen esimerkki on ns. virtuaalimuisti jossa tietokoneen kovalevyä käytetään keskusmuistin apuna ja/tai sen loputtua. Keskusmuistiin verrattuna kovalevy on karkeasti sanottua 1000 kertaa hitaampi, joten suorituskyky heikkenee tässäkin tapauksessa paljon.

Tuulettimet ovat säilyttäneet asemansa tietokoneen jäähdytyksessä todella hyvin. Halpa hinta lienee suurimpia syitä.

OC51100 - Tuulettimet; Perustiedot

OC51110 - Tuulettimet; Koko

OC51120 - Tuulettimet; Ilmansiirtokyky

OC51130 - Tuulettimet; Äänitaso

OC51140 - Tuulettimet; Pyörimisnopeus

OC51201 - Tuulettimet; Toimintaperiaate

OC51202 - Tuulettimet; Toimintaperiaate pinnan jäähdytyksessä

OC51203 - Tuulettimet; Suurikokoisen tuulettimen edut

OC51300 - Tuulettimet; Imu ja puhallus

OC51310 - Tuulettimet; Puhallus

OC51320 - Tuulettimet; Imu

OC51330 - Tuulettimet; Imu vai puhallus parempi

OC51400 - Tuulettimet; Käyttöjännitteen laskeminen ja pyörimisnopeuden hidastaminen

OC51412 - OC51400 - Tuulettimet; Käyttöjännitteen laskeminen ja pyörimisnopeuden hidastaminen; Toteutus

OC51500 - Tuulettimet; Liittimet

OC51510 - Tuulettimet; 2-pin oheislaiteliitin

OC51511 - Tuulettimet; 4-pin oheislaiteliitin

OC51520 - Tuulettimet; 2-pin tuuletinliitin

OC51530 - Tuulettimet; 3-pin tuuletinliitin

OC51540 - Tuulettimet; 4-pin tuuletinliitin

OC51600 - Tuulettimet; Radiaalituulettimet

OC51610 - Tuulettimet; Radiaalituulettimien edut

OC51620 - Tuulettimet; Radiaalituulettimien haitat

OC51700 - Kotelotuuletus

OC51710 - Kotelotuuletus; Perusteet

OC51720 - Kotelotuuletus; Tuulettimien sijoitus

OC51730 - Kotelotuuletus; Kotelotuuletuksen ongelmakohtia

OC51731 - Kotelotuuletus; Ilmavirran esteellinen kulku

OC51732 - Kotelotuuletus; Lämmin ilma jää tiettyyn paikkaan kotelossa

OC51733 - Kotelotuuletus; Ilmavirta "ohittaa" jäähdytettävät komponentit

OC51100 - Tuulettimet; Perustiedot

Tuulettimista ilmoitetaan yleensä seuraavia teknisiä tietoja. Nimitykset saattavat vaihdella.

Koko ( pituus*leveys*korkeus ) - Esim 120*120*25 mm
Ilmansiirtokyky ( XX CFM; Cubic Feet Per Minute eli kuutiojalkaa minuutissa. ) - Esim 47,2 CFM
Äänitaso ( XX dB; Äänitaso desibeleinä ) - Esim 28 dB.
Pyörimisnopeus ( XXX RPM; Tuulettimen lapojen pyörimisnopeus muodossa kierrosta minuutissa ( Revolutions Per Minute )) - Esim 1600 RPM
Teho/virta ( X Wattia tai Y Ampeeria ) - Esim 1,3 W tai 0,1 A.
Laakerointi ( Liuku- tai kuula tms ) - Kirjoitetaan myöhemmin
Liitäntä ( 3-pin tai 4-pin yleensä ) - Esim 3-pin emolevyliitin tai 4-pin Oheislaiteliitin.

OC51110 - Tuulettimet; Koko

Tuulettimen koko vaikuttaa pitkälti ilmansiirtokykyyn ( "= Jäähdytysteho" ) jos pyörimisnopeus jne on rajoitettu. Tuulettimen pituus ja leveys ovat yleensä samat ja mitat ilmoitetaan lähes aina joko millimetreissä ( mm ) tai senttimetreissä ( cm ). Esimerkiksi "80 millinen tuuletin" tarkoittaa yleensä 80*80-millimetrin tuuletinta ja se voidaan sanoa myös muodossa 8*8 senttimetriä. Tuulettimen korkeus vaihtelee normaalisti pienemmissä rajoissa ja sillä ei yleensä ole yhtä paljoa merkitystä kuin leveydellä ja korkeudella.

OC51120 - Tuulettimet; Ilmansiirtokyky

Mitä enemmän tuuletin siirtää ilmaa, sitä tehokkaampi se teoriassa on. Eri asia, saadaanko kaikki ilmansiirtokyky hyödynnettyä. CFM-yksikkö tarkoittaa Cubic Feet Per Minute eli kuutiojalkaa minuutissa, kuten jo mainittiin. Kannattaa ottaa huomioon, että tuulettimessa tämä tarkoittaa koko tuulettimen siirtämää ilmamäärää joten jos täytyy jäähdyttää hyvin pientä pinta-alaa, niin suuri CFM ei välttämättä ole hyvä, jos ilmansiirtokyky jakautuu suurelle alueelle.

OC51130 - Tuulettimet; Äänitaso

Tuulettimien äänitaso ilmoitetaan usein desibeleinä ( dB ). Mittaustapoja ja olosuhteita + muita vastaavia tekijöitä on kuitenkin niin paljon, että arvojen vertailukelpoisuus on yleensä huono.

OC51140 - Tuulettimet; Pyörimisnopeus

Suurempi pyörimisnopeus tarkoittaa usein suurempaa ilmansiirtokykyä ja äänitasoa.

OC51201 - Tuulettimet; Toimintaperiaate

Perinteiset tuulettimet siirtävät ilmaa ja tästä seuraa pääasiassa kaksi vaikutusta; 1. Tuuletin siirtää ilmaa paikasta toiseen ja 2. Tuulettimen ilmavirta korvaa lämpimämmän (tai lämmenneen) ilman viileämmällä.

OC51202 - Tuulettimet; Toimintaperiaate pinnan jäähdytyksessä

Jos tuuletin puhaltaa jäähdytettävää pintaa kohti, niin sillä saavutetaan toinen tavoite; Tuulettimen ilmavirta korvaa pinnalla olevan lämpimän ilman viileämmällä ja tällä saavutetaan suuri parannus jäähdytystehoon. Toisaalta ilmavirran osuessa pintaan, sen nopeus heikkenee ja siten se ei siirrä tehokkaasti ilmaa paikasta toiseen. Tuulettimen imiessä ilmaa jäähdytettävästi pinnasta poispäin, se ei korvaa pinnalla olevaa lämmintä ilmaa viileämmällä. Sen sijaan se pystyy käyttämään kaiken ilmansiirtokykynsä lämpimän ilman siirtämiseen paikasta toiseen. Kts #OC51300 - Tuulettimet; Imu ja puhallus.

OC51203 - Tuulettimet; Suurikokoisen tuulettimen edut

Suurikokoinen tuuletin pysty siirtämään enemmän ilmaa kuin pienikokoinen tuuletin, jos ne pyörivät samalla nopeudella. Tästä syystä suurikokoinen tuuletin teoriassa mahdollistaa hiljaisemman jäähdytyksen kuin pieni tuuletin, jos äänitaso pidetään samana.

OC51300 - Tuulettimet; Imu ja puhallus

Tuulettimen lavat on usein muotoiltu siten, että tuuletin imee ilmaa toisesta suunnasta ja puhaltaa sitä toiseen suuntaan. Kääntämällä tuuletin akselinsa ympäri, imu- ja puhallussuunnat vaihtuvat. Jos tuulettimen lavat ovat "suorat", tuulettimen tarkoituksena lienee siirtää ilmaa sivusuunnassa ja siinä tapauksessa imu ja puhallus termeillä ei juuri ole merkitystä. Tässä osiossa oletetaan aina, että tuulettimen puhaltaessa ottoilma on viileämpää kuin puhallettava ilma ja että imettäessä ottoilma on lämpimämpää kuin puhallettava ilma.

OC51310 - Tuulettimet; Puhallus

Termillä "puhallus" tai vastaava ( Esim "tuuletin puhaltaa ilmaa siiliä kohti" ) tarkoitetaan yleisesti tuulettimen siirtävän ilmaa jäähdytettävää kohdetta kohti.

OC51320 - Tuulettimet; Imu

Termillä "imu" tai vastaava (esim "tuuletin imee ilmaa siilistä poispäin") tarkoitetaan yleisesti tuulettimen siirtävän ilmaa jäähdytettävästä kohteesta poispäin.

OC51330 - Tuulettimet; Imu vai puhallus parempi

Asia riippuu niin monesta tekijästä, että se on käytännössä pakko kokeilla tapauskohtaisesti. Yleissääntönä kannattaa yrittää ensimmäisenä puhallusta.

OC51400 - Tuulettimet; Käyttöjännitteen laskeminen ja pyörimisnopeuden hidastaminen

Tuulettimien yleisin käyttöjännite lienee +12V. Tuulettimien pyörimisnopeuden hidastaminen tehdäänkin useinmiten käyttöjännitettä laskemalla. Tämä pätee myös moniin laitteisiin, joissa tuulettimen pyörimisnopeutta vaihdetaan lämpötilan mukaan. Esimerkiksi monissa ATX-virtalähteissä on lämmön mukaan säätyvä tuuletin. Tuulettimen käyttöjännitteen laskiessa ja sen pyörimisnopeuden hidastuessa, tuulettimen melutaso pienenee mutta samalla myös ilmansiirtokyky pienenee. Periaatteessa käyttöjännitteen laskemisen yhteydessä voidaan siis puhua myös tuulettimen hiljentämisestä.

Kannattaa muistaa, että tuulettimen ilmansiirtokyvyn heikentyessä sen jäähdytysteho yleensä pienenee ja tämä taasen tarkoittaa usein jäähdytettävän osan suurempaa lämpenemistä.

OC51412 - Tuulettimet; Käyttöjännitteen laskeminen ja pyörimisnopeuden hidastaminen; Toteutus

Tuulettimen käyttöjännitteen laskemisessa helpoin tapa on käyttää erillistä tuuletinkontrolleria tai jännitteenalenninta. Se kytketään tuulettimen virransyötön ja tuulettimen väliin tai se voi toimia myös itse tuulettimen virransyöttäjänä. Toinen vaihtoehto on muokata tuulettimen virtaliitintä. Jos esim tuuletin ottaa virtansa Oheislaiteliittimestä ja liitintä muokataan siten, että tuulettimen virtaliitin ottaa virtansa +5V-johtimesta +12V-johtimen sijaan, tuuletin saa jännitettä 5 volttia 12 voltin sijasta. Asiasta käytetään usein nimitystä "kytkeä tuuletin viidelle voltille". Toinen mahdollinen tapa oheislaiteliittimen tapauksessa on "kytkeä seitsemälle voltille", asiaa ei tässä käydä läpi sen sisältämien turvallisuusriskien vuoksi. Koska tuuletinkontrollerien hinnat ovat nykyisin melko alhaiset ja on myös saatavilla myös adaptereita, joiden avulla saa oheislaiteliittimestä tehtyä useita tuuletinliittimiä, liittimien modifioiminen ei välttämättä ole suositeltavin vaihtoehto.

OC51500 - Tuulettimet; Liittimet

Tuulettimien liitäntätavoissa ja virransaannissa kaksipinninen liitin oli pitkään suosittu. Nykyisin nelipinninen liitin on saavuttanuo suosiota. Kannattaa huomata, että tuulettimissa punainen johdin tarkoittaa yleensä +12V-johdinta, toisin kuin esim ATX-virtalähteiden tapauksessa.

OC51510 - Tuulettimet; 2-pin oheislaiteliitin

Liitäntä vastaa Oheislaiteliitintä, mutta siitä on poistettu kaksi johdinta ( +5V/punainen ja toinen maa/musta ). Tässä tapauksessa tuuletin saa +12V jännitteen. Jos liitintä on muokattu, katso #OC51410 - Tuulettimet; Käyttöjännitteen laskeminen.

OC51511 - Tuulettimet; 4-pin oheislaiteliitin

Vastaa käytännössä Oheislaiteliitintä, mutta +5V-johtimia ei ole poistettu. Tässä tapauksessa kyseiset johtimet ovat usein turhia, vaikka ne löytyvät, niitä ei käytetä.

OC51520 - Tuulettimet; 2-pin tuuletinliitin

Perustason tuuletinliitin jossa on yksi virtajohdin ja yksi maajohdin.

Johdin 1; Punainen ( +12V )
Johdin 2; Musta ( Maa )

OC51530 - Tuulettimet; 3-pin tuuletinliitin

2-pin liittimeen pohjautuva ratkaisu, jossa kolmas johdin toimii kierroslukusensorina. Kyseisen johtimen avulla tuulettimen pyörimisnopeuden seuranta onnistuu helposti.

Johdin 1; Punainen ( +12V )
Johdin 2; Musta ( Maa )
Johdin 3; Keltainen ( Kierroslukusensori )

OC51540 - Tuulettimet; 4-pin tuuletinliitin

+12V-johtimen, maajohtimen ja kierroslukusensorin lisäksi neljättä johdinta käytetään tuulettimen pyörimisnopeuden säätämiseen. Tämän takia emolevy voi automaattisesti säätää tuulettimia systeemin lämpötilan muuttuessa. Esim jos systeemin lämpötila nousee, tuuletin voidaan säätää pyörimään nopeammin. 4-pin liitin on yhteensopiva 3-pin liittimen vastakappaleen kanssa, 4-johdin jää tällöin käyttämättä.

Johdin 1; Punainen ( +12V )
Johdin 2; Musta ( Maa )
Johdin 3; Keltainen ( Kierroslukusensori )
Johdin 4; Sininen ( Tuulettimen pyörimisnopeuden säätö )

OC51600 - Tuulettimet; Radiaalituulettimet

Radiaalituulettimiksi nimetyt tuulettimet eivät ole saaneet kovin suurta suosiota. Käydään lyhyesti läpi radiaalituulettimen edut ja haitat perinteisiin tuulettimiin nähden.

OC51610 - Tuulettimet; Radiaalituulettimien edut

- Radiaalituuletin pystyy tarjoamaan tasaisen ilmavirran koko tuulettimen leveydeltä, normaalissa tuulettimessa keskelle jää pieni alue johon tuulettimen ilmavirta ei osu.

- Radiaalituuletin tarjoaa melko hyvän tuuletustehon kapeassa koossa.

OC51620 - Tuulettimet; Radiaalituulettimien haitat

- Jos perinteinen tuuletin on pitkä ja leveä, radiaalituuletin on ennemminkin huomattavan paksu. Siten radiaalituulettimen soveltuvuus esim kotelotuulettimeksi on usein heikko.

OC51700 - Kotelotuuletus

Erillisten osien lisäksi, tuulettimia käytetään paljon kotelotuuletuksen apuna. Vesijäähdytys mahdollistaa melko helpon tavan johtaa lämpö kotelon sisältä kotelon ulkopuolelle. Sen käyttö on kuitenkin melko vähäistä ja siksi tuulettimet ovat kotelon jäähdyttämisessä pääosassa.

OC51710 - Kotelotuuletus; Perusteet

Kotelotuuletuksessa kannattaa aina muistaa erittäin yleinen fysiikan perusilmiö: lämmin ilma nousee ylöspäin. Tästä syystä lämmin ilma kannattaa poistaa ylhäältä ja koteloon ottaa viileää ilmaa alhaalta. ATX-koteloiden tapauksessa erittäin usein sisäänottoilma otetaan edestä alhaalta ja lämmin ilma poistetaan takaa ylhäältä. Jos kotelon rakenne sen sallii, muitakin ratkaisuja voi käyttää.

OC51720 - Kotelotuuletus; Tuulettimien sijoitus

Kuten #Kotelotuuletus: Perusteet -osiossa kerrottiin, lämmin ilma kannattaa usein poistaa ylhäältä ja takaa. Tästä syystä kotelon takaosaan sijoitettu tuuletin kannattaa asettaa imemään kotelosta lämmintä ilmaa pois. Samaten jos kotelon etuosassa on alhaalla tuuletinpaikka, kannattaa tämä tuuletin sijoittaa imemään kotelon ulkopuolelta viileää ilmaa koteloon. Kts #OC51300 - Tuulettimet; Imu ja puhallus. Jos tuuletinpaikkoja on useampia tai erikoisemmissa paikoissa, yleissääntönä kannattaa kaikki kotelon keskitasoa ylempänä ja keskitasoa taaempana olevat tuulettimet asettaa imemään kotelosta lämmintä ilmaa. Kotelon keskitasoa alempana ja keskitasoa edempänä olevat tuulettimet kannattaa vastaavasti asettaa imemään kotelon ulkopuolelta viileää ilmaa. Koteloita ja optimaalisia tuuletusratkaisuita on kuitenkin loputtomasti ja tätä asiaa käsitellään tarkemmin osiossa #OC51730 - Kotelotuuletus; Kotelotuuletuksen ongelmakohtia.

OC51730 - Kotelotuuletus; Kotelotuuletuksen ongelmakohtia

Koteloita ja niiden sisällä olevien komponenttien yhdistelmiä on loputtomasti. Lisäksi ilmavirran kulun selvittäminen on usein melko vaikeaa. Kaikkien mahdollisten asioiden läpikäyminen on mahdotonta, tässä kuitenkin kokoelma yleisimpiä ongelmakohtia.

OC51731 - Kotelotuuletus; Ilmavirran esteellinen kulku

Ilmavirran kulku kotelossa on optimaalisessa tapauksessa esteetöntä. Tähän ei käytännössä päästä ja siksi kannattaa pyrkiä saamaan ilmavirran kulku mahdollisimman esteettömäksi. Esimerkiksi kotelossa olevat ylimääräiset johdot, kaapelit jne ovat usein esteenä ilmavirralle. Ilmavirran kulku hidastuu ja samalla kotelotuuletuksen teho heikkenee.

OC51732 - Kotelotuuletus; Lämmin ilma jää tiettyyn paikkaan kotelossa

Lämpimän ilman jääminen tiettyyn kotelon osaan on usein hankalasti selvitettävä asia. Koska lämmin ilma nousee ylöspäin, erityisesti kotelon yläosaan voi muodostua lämmintä ilmaa sisältävä alue. Tämä voi nostaa tiettyjen osien lämpötilaa ratkaisevasti. Kotelotuuletuksen kannalta tällaiset alueet ovat erityisen ongelmallisia ja varsinkin virtalähteen takaosa on monissa koteloissa tällaiselle altis paikka.

Joissakin tapauksissa kotelotuuletuksen toimiessa huonosti, tuulettimet eivät poista lämmintä ilmaa kotelosta vaan "kierrättävät" sitä kotelon sisällä. Myös tämä saattaa melko ratkaisevasti nostaa jonkin osan lämpötilaa.

OC51733 - Kotelotuuletus; Ilmavirta "ohittaa" jäähdytettävät komponentit

Viimeksi päivitetty: 8.3.2009

Prosessorien välimuistit ovat erittäin ratkaisevia prosessorin nopeuden kannalta ja yksi hyvä tapa prosessorivalmistajan kannalta hidastaa prosessoria tarkoituksella (="myydä halpaprosessorina") on vaikuttaa sen välimuisteihin.

Valikko

OC52010 -  Prosessorien välimuistit; Yleistä

OC52110 -  Prosessorien välimuistit; Rekisterit

OC52120 -  Prosessorien välimuistit; L-0 välimuisti

OC52130 - Prosessorien välimuistit; L-1 välimuisti

OC52132 - Prosessorien välimuistit; L-1 välimuistin poikkeuksia

OC52140 - Prosessorien välimuistit; L-2 välimuisti

OC52150 - Prosessorien välimuistit; L-3 välimuisti

OC52200 - Prosessorien välimuistit; Tiedonsaannin nopeus

OC52300 - Prosessorien välimuistit; Nopeusvaikutus eri ohjelmistoissa

OC52310 - Prosessorien välimuistit; Liian huono L-2 välimuistiratkaisu

OC52320 - Prosessorien välimuistit; Liian huono keskusmuistiratkaisu

OC52010 -  Prosessorien välimuistit; Yleistä

Nykyiset prosessorit suorittavat paljon laskutoimituksia ja tarvitsevat jatkuvasti uutta laskettavaa pystyäkseen tarjoamaan hyvää suorituskykyä. Mitä nopeammin tietoa saadaan laskentayksiköille, sitä nopeammin prosessori pystyy laskemaan laskutoimituksia. Prosessorien sisäiset välimuistit on tarkoitettu tiedon nopeaan säilyttämiseen ja niistä saadaan tietoa nopeasti laskentayksiköille.

Välimuistien tapauksessa yleensä suurempi välimuistimäärä on parempi. Toisaalta usein pienet välimuistit ovat nopeampia kuin suurikokoisemmat.

OC52110 -  Prosessorien välimuistit; Rekisterit

Yleisellä tasolla rekistereihin säilötään tietoa, jota prosessorin laskentayksiköt tulevat tarvitsemaan ja prosessorin laskentayksiköt siirtävät lasketun tiedon rekistereiden kautta muuhun käyttöön. Rekisterit eivät varsinaisesti ole välimuisteja eikä niitä siinä yhteydessä mainostetakaan. Rekistereiden tapauksessa suurempi määrä on yleensä parempi.

OC52120 -  Prosessorien välimuistit; L-0 välimuisti

L-0 välimuistilla tarkoitettaneen tulevaisuudessa välimuistia, joka sijoitetaan hyvin lähelle rekistereitä. Tällä hetkellä lähinnä sitä lienee Pentium 4-prosessorien Trace Cache. 0-tason välimuistia ei tiettävästi ole kirjoitushetkellä käytössä yleisimmissä prosessoreissa.

OC52130 - Prosessorien välimuistit; L-1 välimuisti

L-1 välimuisti on erittäin ratkaiseva prosessorin nopeuden kannalta. Sitä pitäisi olla paljon ja sen pitäisi myös olla nopeaa. Näiden kahden asian yhdistäminen on melkoisen vaikeaa. Koska L-1 välimuisti on myös prosessorin "keskellä", sen koon kasvattaminen saattaa vaatia suurta prosessorin rakenteen uudelleensuunnittelua. Siksi L-1 välimuistin kokoa ei juurikaan muutella saman ytimen prosessoreissa vaan nopeusvaikutukset tehdään L-2 välimuistin avulla. L-1 välimuisti on usein jaettu "käsky"- (Instruction) ja "tieto"- (Data) välimuisteihin. Nämä lasketaan lähes poikkeuksetta yhteen ja ilmoitetaan saatu määrä L-1 välimuistin kokona. Esim 64 KB L-1 Data Cache + 64 KB L-1 Instruction Cache; L-1 välimuistin kooksi ilmoitetaan 128 KB.

OC52132 - Prosessorien välimuistit; L-1 välimuistin poikkeuksia

- Pentium 4-prosessoreissa L-2 Instruction Cachen "korvaa" Trace Cache ja siten Instruction Cachea ei ole.

OC52140 - Prosessorien välimuistit; L-2 välimuisti

"Toisen tason" välimuisti on käytännössä aina selvästi hitaampaa kuin L-1 välimuisti. Toisaalta se sijoitetaan lähes poikkeuksetta prosessorin varsinaisten laskentayksiköiden ulkopuolelle, jolloin sen kokoa on helppo kasvattaa tai pienentää. L-2 välimuisti on myöskin ratkaisevassa roolissa suorituskyvyn kannalta, joskin sen vaikutusta nopeuteen voi huomattavasti pienentää hyvällä L-1 välimuisti- ja/tai keskusmuistiratkaisulla.

OC52150 - Prosessorien välimuistit; L-3 välimuisti

Vaikka L-3 välimuisti on yleensä L-2 välimuistia hitaampaa, sitä on teoriassa varsin helppoa lisätä varsinaisen prosessoriytimen ulkopuolelle. Tämän takia L-3 välimuistin jakaminen usean prosessoriytimen kesken on teoriassa helppoa. Vaikka L-3 välimuisti on yleensä huomattavasti L-2 välimuistia hitaampaa, se on yleensä huomattavasti nopeampaa kuin keskusmuisti. Lisäksi L-3 välimuisti soveltuu teoriassa hyvin prosessoriytimien väliseen kommunikointiin.

OC52200 - Prosessorien välimuistit; Tiedonsaannin nopeus

Välimuistit ovat vain prosessorin kannalta tarkasteltuna tärkeässä roolissa. Kuitenkin prosessori ei pysty tietoa säilömään suuria määriä, eli tieto täytyy tuoda prosessorille jostakin. Tässä tapauksessa nopeus usein määräytyy ketjun hitaimman osan mukaan. Yleisesti ottaen "nopeusjärjestys" tiedonsaannissa menee jotakuinkin seuraavasti (npein ensin ).

Rekisterit - L-0 välimuisti - L-1 välimuisti - L-2 välimuisti - L-3 välimuisti - Keskusmuisti - Kovalevy - USB-muistitikut/nopea verkkoliitäntä/... - CD-/DVD-levy - 3,5 tuumainen korppu jne

Eli periaatteessa asennettaessa ohjelmaa CD-ROM levyltä, prosessorin nopeista välimuisteista ei usein ole liiemmin hyötyä, koska nopeuden ratkaisee pitkälti hitain osa (eli CD-asema).

OC52300 - Prosessorien välimuistit; Nopeusvaikutus eri ohjelmistoissa

Todellinen ikuisuuskysymys. Yksinkertaistettuna voi sanoa, että mitä enemmän ohjelmakoodi kuormittaa prosessorin välimuisteja, sitä enemmän prosessorin välimuisteista on hyötyä. Mutta mitkä ohjelmat sitten kuormittavat prosessorin välimuisteja ja kuinka paljon? Tähän tuskin kukaan pystyy vastaamaan pitävästi, koska erilaisia ohjelmistoja on miljoonia ja lisää tulee koko ajan. Tietyissä tapauksissa kahden prosessorin ainoa ero on L-2 välimuistin määrässä. Koska erilaiset ohjelmat kuormittavat välimuisteja eri tavalla, kyseisten prosessorien välinen suhteellinen nopeusero todennäköisesti vaihtelee käytettävästä ohjelmistosta riippuen.

Muutama esimerkki.

OC52310 - Prosessorien välimuistit; Liian huono L-2 välimuistiratkaisu

- Intel Celeron 266 ja 300 prosessoreissa ei ollut L-2 välimuistia ollenkaan. Yhdistettynä liian hitaaseen väylä+keskusmuistiratkaisuun, ratkaisu oli surkea. Korjaus tuli Celeron 300A-mallissa, jossa oli 128 kilotavua L-2 välimuistia. Se taasen oli liian hyvä, koska suorituskyky oli samaa tasoa huomattavasti kalliimman Pentium 2:n kanssa.

- AMD K6-2:n pätevät samat sanat kuin Intel Celeron 266 ja 300:n. L-2 välimuisti oli sijoitettu emolevylle, mutta se ei luonnollisesti ollut kovin nopea ratkaisu. Korjaus tuli AMD K6-3 mallissa jota seurasi pian uuteen rakenteeseen perustuva Athlon.

- Intel Celeron 1.7-2.8 GHz prosessoreissa pieni ja huonosti toteutettu L-2 välimuistiratkaisu laski suorituskykyä liikaa suhteessa kilpailijoiden tuotteisiin. Asiassa ei paljoa auttanut kohtalaisen hyvä prosessoriväylä, koska L-1 välimuisti myös rajoitti osaltaan tehokkaasti.

OC52320 - Prosessorien välimuistit; Liian huono keskusmuistiratkaisu

- Intel Pentium 3-prosessorien suurimpia ongelmia oli antiikkinen prosessoriväylä ja siten keskusmuistin suorituskyky, jota Coppermine-prosessorien ja myöhempien erinomainen L-2 välimuistiratkaisu ei täysin pystynyt paikkaamaan. Korjauksen toi Pentium 4 ja myöhemmin Pentium 3:n pitkälti perustuva Pentium M.

FAQ99900

Viimeksi päivitetty: 7.2.2010

Osuus, jossa yleisimmistä termeistä perusasioita.

Valikko

FAQ99910 - Kellotaajuus

FAQ99911 - FSB

FAQ99912 - SSE-käskykannat

FAQ99913 - L-1 välimuisti

FAQ99914 - L-2 välimuisti

FAQ99915 - Valmistustekniikka

FAQ99917 - Hyper Threading

FAQ99918 - Dual Channel

FAQ99919 - 64-bit

FAQ99920 - Tavu, bitti, B/s ja b/s

FAQ99922 - L-3 välimuisti

FAQ99930 - Single Core

FAQ99931 - Dual Core

FAQ99932 - Triple Core

FAQ99933 - Quad Core

FAQ99940 - Black Edition

FAQ99941 - Extreme Edition

FAQ99910 - Kellotaajuus

Prosessorin kellotaajuus, joka ilmaistaan useimmiten megahertseinä ( MHz ) tai gigahertseinä ( GHz ). Lisätietoa Ylikellotus FAQ.

FAQ99911 - FSB

Prosessorin väylätaajuus. Lisätietoa Ylikellotus FAQ.

FAQ99912 - SSE-käskykannat

Lisäkäskykantoja joita tukevia ohjelmistoja käytettäessä voi saada suurta suorituskykyetua. Lisätietoa Prosessoriopas: Intel.

FAQ99913 - L-1 välimuisti

Prosessorin paikallinen muisti, jolla on todella suuri vaikutus suorituskykyyn. Lisätietoa Ylikellotus FAQ.

FAQ99914 - L-2 välimuisti

Prosessorissa tai emolevyllä sijaitsevaa nopeaa muistia, joka on ratkaisevassa asemassa suorituskyvyn suhteen. Lisätietoa Ylikellotus FAQ.

FAQ99915 - Valmistustekniikka

Prosessorin valmistustekniikka, joka yleisesti tarkoittaa prosessorissa olevien johtimien leveyttä. Lisätietoa Ylikellotus FAQ.

FAQ99917 - Hyper Threading

Prosessorin moniajo-ominaisuuksia teoriassa parantava ominaisuus. Lisätietoa Ylikellotus FAQ.

FAQ99918 - Dual Channel

Kahden kanavan muistiratkaisu. Lisätietoa Osien yhteensopivuus.

FAQ99919 - 64-bit

Yleisesti ottaen tarkoittaa 64-bittiä. Opaskokonaisuuden yhteydessä 64-bittinen lisäkäskykanta. AMD:n prosessoreissa x86-64. Intelin prosessoreissa Intel 64. Lisätietoa Prosessoriopas: AMD.

FAQ99920 - Tavu, bitti, B/s ja b/s

Yleisesti ottaen tavu vastaa kahdeksaa bittiä. Eli 8 bittiä = 1 tavu.

Lista kymmenjärjestelmän etuliitteistä ( Yleisimmät )

Peta = 10^15
Tera = 10^12
Giga = 10^9 ( Voidaan lukea; Miljardi )
Mega = 10^6 ( Voidaan lukea; Miljoona )
Kilo = 10^3 ( Voidaan lukea; Tuhat )

Ei etuliitettä = 10^0 = 1

Milli = 10^-3 ( Voidaan lukea; Tuhannesosa )
Mikro = 10^-6 ( Voidaan lukea; Miljoonasosa )
Nano = 10^-9 ( Voidaan lukea; Miljardisosa )
Piko = 10^-12
Femto = 10^-15

B/s tarkoittaa yleisesti tavua sekunnissa ja b/s tarkoittaa yleisesti bittiä sekunnissa.

Edellämainittuja etuliitteitä voi yhdistää B/s- ja b/s-merkintoihin. Esim 9.4 GB/s.

FAQ99922 - L-3 välimuisti

Prosessorissa tai emolevyllä sijaitsevaa kohtalaisen nopeaa muistia, joka on tarkoitettu lähinnä avustamaan keskusmuistia nopeassa tiedonkäsittelyssä. Lisätietoa Ylikellotus FAQ.

FAQ99930 - Single Core

Prosessorissa on yksi prosessoriydin. Tämä päti lähes kaikkiin prosessoreihin ennen #Dual core -prosessorien julkaisua.

FAQ99931 - Dual Core

Prosessorissa on kaksi prosessoriydintä, eli ikään kuin kaksi prosessoria yhdessä paketissa. Lisätietoa Ylikellotus FAQ.

FAQ99932 - Triple Core

Prosessorissa on kolme prosessoriydintä. Triple core -prosessorit saattavat jäädä hyvinkin harvinaisiksi.

FAQ99933 - Quad Core

Prosessorissa on neljä prosessoriydintä, eli ikäänkuin neljä prosessoria yhdessä paketissa. Lisätietoa Ylikellotus FAQ.

FAQ99940 - Black Edition

AMD:n prosessoreissa usein esiintyvä termi (lyhennetään usein BE), jolla (kirjoitushetkellä) lähes poikkeusetta tarkoitetaan prosessoria jonka kerroin ei ole lukittu. Tämä helpottaa prosessorin ylikellottamista. Termillä halutaan myös joissakin tapauksissa ilmaista kyseessä olevan "huipputason" tuote.

FAQ99941 - Extreme Edition

x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x

• Käytetyt kannettavat