AMD Athlon 64 Overclocking Guide - Athlon64Overclocking-dieBasics

Produktionstechnisches - was ist Overclocking ?

Overclocking beschreibt das "Übertakten" der CPUs - also ein Betrieb oberhalb von den vom Hersteller garantierten Frequenzen. Dieser Vorgang ist möglich, weil der Prozessorhersteller immer einen gewissen Sicherheitsabstand zur maximalen Frequenz läßt - der Prozessor soll schließlich auch unter ungünstigen Umständen noch problemlos funktionieren, also auch, wenn er mit einem schlechteren Kühlkörper oder in heisser Umgebung laufen muß. Prozessoren werden auf einem Wafer produziert. Die Inneren sind immer die höherwertigen CPUs, diese werden von AMD auch als ihre Topmodelle wie Athlon 3400+ und höher genommen. Die äusseren Kerne werden niedriger getaktet, damit ein stabiler Betrieb auch bei Extremsituationen gewährleistet ist, zb. Athlon 2800+. 

Allerdings ist die heutige Produktion von Prozessoren meistens so ausgelegt, das eine bestimmte Frequenz erreicht wird - würden beispielsweise nur wenige CPUs tatsächlich auf 3400+ laufen, dann könnte AMD eventuell in Probleme kommen, derartige CPUs auf den Markt zu werfen. Also wird schon beim Design eines Prozessors darauf geachtet, das eine Zielfrequenz erreicht wird. Aus diesem Grund sind die kleineren Prozessormodelle schon immer für Overclocking-Versuche heiss begehrt gewesen, denn meistens sind sie kein "Ausschuß", weil sie höhere Frequenzen nicht schaffen, sondern eher ein Kompromiß für den Hersteller, nicht nur hochgetaktete CPUs auf den Markt zu bringen, sondern auch günstigere Modelle anzubieten.

Zudem kommt der Fakt hinzu, das die Hersteller oft viele CPUs selektieren, die theoretisch sehr viel höher takten könnten, aber die Hersteller wenige CPUs auf Lager haben, die nur niedrige Taktraten befriedigen können. Wenn nun die Nachfrage nach kleineren CPUs größer ist, als die Lagerkapazität, dann labelt der Hersteller einfach einen höheren CPU um - das sind dann sozusagen kleine Goldschätze für die Übertakter, die es zu finden gilt und deren "Steppings" bei den Händlern gesucht werden und im Internet diskutiert werden. Steppings sind dabei die Produktionsbezeichnungen, beim Athlon 64 erkennt man es zb. An der Endung AP, AR und AX. Die AX Steppings haben 512 kb Cache, damit wird einiges an Chipfläche gespart und weniger Wärme abgegeben. Damit schreit dieses Stepping regelrecht nach Übertakten.

 Wie wird ein Athlon 64 übertaktet?

1. durch den Referenztakt
2. durch den Multiplikator

Referenztakt :

Da beim Athlon 64 es keinen Frontside Bus im eigentlichen Sinne mehr gibt, da der Speichercontroller nun in der CPU sitzt, wird nicht mehr vom einem FSB, sondern von einem Referenztakt gesprochen. Dieser seperate Taktgeber beträgt werkseitig 200 Mhz, der Speichertakt wird von Multiplikatoren abgeleitet. Bei einigen Mainboards wird der Referenztakt mit "HTT-Link" gekennzeichnet, es existieren aber auch noch Einträge, die auf "CPU FSB" und andere Abkürzungen lauten. Unser CPU taktet mit 200 Mhz Referenztakt wie alle aktuellen AMD-Prozessoren und hat einen Multiplikator von 10. Daraus ergibt sich die Taktfrequenz von 2000 Mhz.

Nun werden sich einige fragen, warum hat er nur 2000 Mhz, obwohl in seiner Bezeichnung 3000+ steht. Ab dem Athlon XP wurde ein sogenanntes Rating von AMD eingeführt, was ursprünglich soviel bedeutet wie "so hoch müsste ein K7 Athlon Thunderbird 1400 getaktet sein, um diese Leistung zu erreichen". Der Athlon 64 und XP arbeitet pro Takt effizienter, als der Ur- Athlon, somit steigt auch die Effizienz bei höherer Taktung.

Allerdings hängt vom Referenztakt des Prozessors mehr ab als nur die Frequenz des Prozessors. Neben der Frequenz des Prozessors steigt jeweils linear die Geschwindigkeit des HT-Interfaces (Hypertransport) mit an. Dieser HT-Link besitzt jedoch unterschiedliche Teiler, somit kann dieses Nadelöhr beim Übertakten umgeangen werden. Des Weiteren steigt der Speichertakt mit an, jedoch sind auch hier über Teiler entsprechend niedrigere Frequenzen einstellbar, so dass der Speicher auch bei höherem CPU-Takt wieder ungefähr innerhalb der Richtlinien laufen kann. Finally hat der Referenztakt auch auswirkungen auf den AGP/PCI-Takt - hierfür haben neuere Mainboards jedoch einen PCI/AGP-Lock, so dass der Takt auch bei Anheben des Referenztaktes stabil bleibt.

Multiplikator:

Das Neue für AMD User ist die Tatsache, dass der Athlon 64 nur noch Multiplikatoren nach unten zulässt, nicht aber nach oben. AMD hat nun hier Intel nachgezogen und die Veränderung des Multiplikators deutlich eingeschränkt - aber mit einer Ausnahme. Der für das Cool´n Quiet notwendige nach unten veränderbare Multiplikator musste erhalten bleiben, sonst wäre diese Funktion undenkbar. Diese Sperre kann man zur Zeit nicht umgehen, da diese in den Prozessor integriert ist.

Damit wird jetzt der Referenztakt besonders zum Übertakten wichtig. Damit steigen auch die Anforderungen an das Mainboard und den verwendeten Speicher.

Obwohl der Referenztakt nicht mehr über die Northbridge geregelt wird und theoretisch damit eigentlich das Mainboard nicht mehr so wichtig wäre, so kann ein falsches Mainboard doch ziemlich für den Übertaktungserfolg mitschuldig sein. Wenn die Leiterbahnen vom CPU zum Speicher schlecht mit Spannung versorgt werden oder „falsch“ konstruiert sind, also ein entsprechendes "Rauschen" bei hohen Frequenzen mit übertragen wird, so kann es schon bei etwas höherem Referenztakt zu Instabilitäten des Systems führen. Es gibt noch weit mehr wichtige Dinge auf dem Board, die für ein stabiles übertaktetes System notwendig sind, wie beispielsweise Spannungswandler, Platinenlayout und vieles mehr. Weiterhin müssen die Optionen auch im Bios zu wählen sein - deshalb haben wir an einer späteren Stelle ein paar Mainboardempfehlungen zusammengestellt.

Was muss noch beachtet werden?

Die Erhöhung des Referenz- / HTT-Taktes muss

1. der Prozessor mitmachen aufgrund der resultierenden CPU-Frequenz,
2. der Speichercontroller / der Speicher muss ausreichend Spielraum nach oben hin haben und
3. das Mainboard muss entsprechende Bios Optionen und besonders gute Baugruppen besitzen.

Als Stolperfalle für hohe Taktraten wie 250 Mhz und mehr kann sich der HT-Link erweisen. Dieser ist die Verbindungsstelle zwischen CPU und der restlichen Komponenten, wie Northbridge, Grafikkarte und den verbundenen Geräten. Der HT-Link wird über Multiplikatoren geregelt, die von 1x bis 5x reichen. Dies errechnet sich dann aus 200Mhz Grundtakt x Multiplikator. Bei älteren Sockel 754-Mainboards sind dies z.B. 200 Mhz x 4 = 800 Mhz, bei neueren Boards mit 1000 Mhz HT-Link 200 Mhz x 5 = 1000 Mhz. Da dies eine Full-Duplex-Verbindung ist, können in beide Richtungen Daten transportiert werden, so ergibt sich ein Takt von 2x 800 Mhz = 1600 Mhz bzw. 2x 1000 Mhz = 2000 Mhz, den AMD oft für das Interface angibt.

Wenn nun der Prozessor Grundtakt auf 210 Mhz erhöht wird, so erhöht sich auch der HT-Link Grundtakt auf 210 Mhz x 4 = 840 Mhz. Da die meisten Boards auf 800 Mhz HT- Link spezifiziert sind, sollte man bei entsprechend hohem HTT Takt den Multiplikator des HT- Links heruntersetzen, damit man immer in der Region zwischen 800- 1000 Mhz bleibt, sonst gibt es unnötige Instabilitäten des Systems. Wie sich dies auswirkt, haben wir auf einer Extra-Seite dargestellt.

Bei älteren Boards mit nForce 3 150 und VIA K8T800 Chipsätzen und auch bei einigen neueren Modellen muss man beim Übertakten auf den PCI Takt aufpassen. Dieser ist nicht wie beim nForce 3 250 und VIA K8T800 Pro gelocked, sondern erhöht sich mit dem HT-Link-Takt. In diesem Fall muss man Teiler setzen, damit der PCI Takt in seinen Spezifikationen bleibt. Bei unserem Board, ausgestattet mit dem nForce 3 250 GB Chipsatz muss man keinen Teiler mehr setzen, da der PCI fest auf 33,33 Mhz eingestellt ist. Lediglich den AGP Takt kann man selbst von Hand auf 67 Mhz einstellen. Dies klappte auch ohne Probleme, diese Taktraten wurden auch bei hohem FSB stets eingehalten.

Alle Athlon 64 Boards bieten für den Speicher sogenannte Teiler. Damit kann man auch langsameren Speicher als DDR 400 fahren. Es kann auch DDR 333, 266 und 200 benutzt werden. Natürlich gibt es da Leistungseinbußen, deshalb ist es immer ratsam DDR 400 Ram zu benutzen. Allerdings bringen die Optionen die Möglichkeit, bei einem höheren Referenztakt den Speicher wieder innerhalb der Spezifikationen zu betreiben. Verwendet man beispielsweise die Einstellung "DDR333" bei einem Referenztakt von 240 Mhz, so läuft der Speicher wieder mit vorgesehenen 400 Mhz. Allerdings sind in den meisten fällen asynchrone Taktraten suboptimal. Auch dieses haben wir in den Benchmarks dargestellt, um zu schauen, welche Einstellung hier am effektivsten ist.

Kommen wir noch zu einem wichtigen Feature des Athlon 64, nämlich dem Cool ´n Quiet. Dieses taktet den Prozessor, wenn er nicht viel berechnen muss auf eine niedrigere Geschwindigkeit bei weniger Spannung. Sobald die Leistung des Prozessors wieder gebraucht wird, wird er wieder in den Ursprungstakt zurückgeholt. So sollte es theoretisch sein, aber in der Praxis sieht es oft anders aus, vor allem wenn übertaktet wird. Da passiert es schon mal, das der Prozessor auch wenn viel Leistung gebraucht wird, erst gar nicht wieder auf den Normaltakt geholt wird, sondern im Cool ´n Quiet Modus bleibt. Deswegen haben wir Cool ´n Quiet deaktiviert. Viele Mainboardhersteller deaktivieren zudem Cool´n´Quiet selbständig im Bios, wenn übertaktet wird.

Wie man sieht, müssen beim Übertakten des Athlon 64 einige Dinge beachtet werden, damit ein guter Erfolg ermöglicht wird.

Auf der nächsten Seite schauen wir uns ein weiteres wichtiges Detail an - die Verlustleistung des Prozessors.