ProcesadoresTutoriales

Underclock: qué es y para qué sirve

El underclock es otro gran desconocido para muchos usuarios. Su «hermano», el overclock, siempre acapara todas las atenciones. Sin embargo, en muchas situaciones interesaría realizar esta otra práctica que también aporta beneficios en tu sistema. Por eso, aquí te mostraremos qué es y para qué sirve este proceso.

¿Qué es el overclock? ¿Qué es el overvolt?

oc procesador pata negra

Overclock

La práctica de la sobreaceleración u overclocking, al igual que el underclocking está bastante poco explotada y más relegada a entusiastas o usuarios finales que desean fardar de equipo. Pocos la realizan, sobre todo tras la llegada de tecnologías como Intel Tubo Boost y AMD Turbo Core, que pueden aumentar la frecuencia hasta un tope solo cuando el sistema lo requiera.

Insisto, al ser una práctica en la que se fuerza o altera la frecuencia de un chip para que funcione por encima de la frecuencia de reloj que el fabricante ha tipificado, éste puede perder la garantía. Por eso se suele realizar en chips más antiguos en los que se desee extender su vida algo más antes de cambiar de equipo o para ciertos usuarios que quieren tener un chip de mayor frecuencia habiendo pagado un menor coste por cada Mhz.

A menor voltaje de alimentación, menor potencia disipada y menor temperatura generada. El calor es lo que más limita la frecuencia y por tanto también podrá aumentarse… Pero si se sube la frecuencia, también sería interesante tirar de la tensión para no toparnos con un chip inestable, echando por alto lo anterior. Esto se hace necesario para mantener la estabilidad del chip. Te vuelvo a recordar que a medida que aumenta el número de conmutaciones de un transistor, se requiere más voltaje.

Por eso, para hacerlo bien, deberíamos subir la frecuencia, el voltaje y equipar a nuestro chip de un excelente sistema de refrigeración, si es líquida mejor. Evitando dañar físicamente el chip por un voltaje demasiado elevado o por un sobrecalentamiento extremo (Véase Efecto Joule).

Los chips con tecnologías de fabricación de substratos avanzados (SOI, SON, SOS, etc.) se prestan mejor a la prácticas de sobreaceleración. Se debe a que toda aquella tecnología que ayude a reducir el goteo o leakage, afecta positivamente a la velocidad de conmutación de los transistores y por tanto pueden conseguirse frecuencias de reloj mayores manteniendo la estabilidad. Igual que ocurre cuando una misma microarquitectura sin cambios drásticos se pasa de fabricar de una tecnología de fabricación a otra. Al reducir la distancia entre fuente y drenador, aumenta la velocidad de conmutación entre estados lógicos del transistor y por tanto se puede trabajar a mayor frecuencia sin problemas.

También debes saber que cuando se diseña un chip, se estima un rango de frecuencias permisible para un tipo de proceso de fabricación, además de un voltaje al que se debe alimentar para un número de transistores dado. Una vez estudiado, se puede calcular el calor generado por el circuito y el tipo de refrigeración necesario para que se mantenga por debajo de los 70-75ºC.

Por eso, si sobre aceleramos el chip hasta un/a frecuencia/voltaje que el fabricante no haya marcado como válida/o, podemos generar un calor que achicharre el chip, a no ser que integremos una mejor unidad de refrigeración. Además, sabemos los daños generados por la frecuencia (calor, electro-migración,…) y que el fabricante ha tenido en cuenta para que el chip supere el tiempo de garantía con creces y no pillarse los dedos. Pero si lo sobre aceleramos, el periodo de vida útil bajará y el envejecimiento del circuito aumentará debido al mayor desgaste.

Si superamos los valores del régimen nominal, podemos pensar en que hemos tenido la suerte de haber adquirido uno de esos chips que pudieron superar el test a 3Ghz, o custodiar la temperatura y el voltaje en valores buenos para mantenerlo estable aun superando el valor nominal. Como no podemos saber si nos ha tocado o no un chip «bueno», tenemos que hacer lo segundo.

Si aumentamos el voltaje y disminuimos la temperatura, el retraso de puerta se reduce hasta en un 10% tope. Por ejemplo, podemos realizar overclocking con una mejora de hasta un 10% (moderado) o hasta un 5% (leve), por encima de esto, el chip podría dejar de funcionar. Pero aun no excediéndonos de esos valores, deberemos hacer malabares para bajar la temperatura y subir el voltaje en el mismo porcentaje.

En ningún caso debemos acelerar el chip más de un 20% de su frecuencia nominal si no cambiamos la refrigeración y aunque lo hagamos, no siempre es bueno pasarnos.

Overvolt

Al igual que el undervolting, existe una práctica contraria llamada overvolting y que consiste en subir el voltaje de un chip. Esto incrementa la temperatura, por lo que no deberías descuidarla en caso de practicarlo.

El incremento del voltaje no mejora el rendimiento del sistema, pero sí que mejora la estabilidad al mejorar la velocidad de conmutación (por aceleración de los electrones, recuerda que le voltaje es la velocidad que dichas partículas llevan por un conductor) de los transistores del chip y por tanto reduciendo los retrasos.

Igualmente reduce el ruido considerablemente, ya que se incrementa la diferencia entre el voltaje del valor lógico 1 y el 0, haciendo más difícil que las pequeñas fluctuaciones en la señal de alimentación lleven a confundir un estado con otro. Aunque parezca que un chip es estable y no se producen fallos lógicos, puede que estén ocurriendo sin detectarlos y generar errores en los datos guardados o perdida de ellos.

Por esto se puede realizar si, tras bajar el voltaje o haber realizado un overclocking (una subida de frecuencia demandará más voltaje o intensidad de corriente), el sistema no es estable (se bloquea, reinicia o aparecen las famosas BSOD o Kernel Panic). Con un chute de voltios se podría llegar a corregir y estimular al chip, siempre que no te excedas y crees efectos colaterales, debido a la temperatura, que sean aun peores. Aunque si preguntas a un fabricante, tal vez te recomiende mejor subir la intensidad en vez de la tensión. Pero nadie lo hace por la dificultad que implica incrementar la intensidad de corriente.

Es decir, el overvloting puede ser una buena medicina para reparar los problemas de inestabilidad creados por un overclocking o volver hacia atrás en un undervolting fallido.

Igual que con el overclocking, debes proceder prudentemente para no freír el circuito. Avanza siempre de poco en poco y comprueba que la temperatura no supera el máximo permitido y que el sistema es funcional. Puedes optar por configurar el VID para ir incrementando el voltaje en pasos de por ejemplo 5mV (0.005v).

Si la temperatura generada supera los 70ºC deberías pensar en volver atrás o adquirir una refrigeración mejor, incluso un sistema de refrigeración líquida si fuese necesario. El overvolting también se verá reflejado en la factura de la luz, ya que aumenta el consumo.

Por último y no por ello menos importante, el incremento de voltaje produce una aceleración de los electrones y puede romper más fácilmente la capa de dieléctrico de puerta, dejando inservibles a los transistores. Por eso se deben extremar las precauciones al subir el voltaje si no quieres ir reuniendo presupuesto para adquirir un nuevo chip.

¿Qué es el underclock y el undervolt?

Intel

Undervolt

El undervolting trata de bajar el voltaje (Vcore) al que trabaja un chip pero sin que ello requiera necesariamente de una bajada de rendimiento. Se puede reducir de forma segura el voltaje y conseguir paliar los efectos adversos de los que hemos hablado e incluso hacer durar la batería unas cuantas horas más, si se tratase de un equipo portátil. También se verán otros beneficios indirectos, como una bajada de la actividad del ventilador y un menor ruido de éste.
Recuerda que si el chip se calienta demasiado, el undervolting es incluso más recomendable que adquirir un nuevo sistema de refrigeración (sobre todo si es un portátil o dispositivo móvil que poco puedes hacer en cuanto a refrigeración). Al practicarlo, se pueden conseguir bajar hasta 10ºC la temperatura, lo cual no es nada despreciable.

Pero no todo son ventajas. Al reducir el voltaje de alimentación, también lo hace el voltaje de referencia, es decir, el valor que se toma para el estado lógico alto (1) y se hace más próximo al de GND o tierra (estado lógico bajo o 0). Esto hace que sea más vulnerable a una pequeña fluctuación generada por el ruido eléctrico, causando errores lógicos.

Además ese ruido no solo lleva implicado errores, sino que también conlleva un incremento de las posibilidades de padecer un BSOD (Blue Screen of Death), es decir, uno de esos pantallazos azules famosos en Microsoft Windows o un “Kernel Panic” (FreeBSD, GNU/Linux, Mac OS X, Solaris, Hurd,…) si el sistema operativo es Unix® o Unix-like

Por esto, el ruido eléctrico es lo que más afecta a la reducción de voltaje y al que más atención hay que prestar cuando se va a realizar un undervolting. Pero si se realiza el undervolting acompañado de un underclocking, el ruido producido por las interferencias de las señales entre interconexiones vecinas disminuirá al hacerlo la frecuencia. Con lo cual, si bajamos el voltaje es recomendable bajar también la frecuencia.

La conclusión es que si el porcentaje de severidad del underclocking es superior al undervolting, conseguiremos más ahorro energético y menor calentamiento (menor flujo de corriente por sus interconexiones, por tanto menor estrés térmico y mayor duración). Además, si no nos pasamos con la bajada de voltaje, el circuito será suficientemente estable y no nos tendremos que preocupar por el ruido, ni por los retrasos producidos por la bajada de velocidad de en la conmutación de los transistores.

Underclock

A diferencia del undervloting, en el unverclocking (a veces llamado downclocking o desaceleración) se manipula el multiplicador para modificar la frecuencia o incluso la frecuencia del bus principal de la CPU. En todo caso se asemeja en cuanto a beneficios al undervolting, pero tiene una naturaleza totalmente distinta.

La desaceleración trae consigo un incremento de la vida útil del chip debido a que se estresa menos, una bajada del riesgo de electromigración y mejorar la refrigeración. Pero para ello hay que sacrificar algo de rendimiento debido a que estamos bajando la frecuencia de reloj del chip.
Para realizarlo se necesitan las mismas herramientas que para el undervolting, overclocking, etc. Todas estas prácticas son muy similares y solo varían en si se está manipulando el la frecuencia o el voltaje, tanto al alza como a la baja.

La reducción de frecuencia no trae consigo problemas ligados, tan solo el pequeño hándicap de cuanto rendimiento sacrificar. Eso sí, asegúrate de no bajar tanto la frecuencia que el sistema operativo y los programas dejen de funcionar por falta de rendimiento. Deberías estudiar antes el software que empleas y sus requisitos para saber hasta donde puedes llegar.

Ventajas y desventajas del underclock/underbolt & overclock/overvolt

En cuanto a las ventajas y desventajas de estas prácticas, están:

  • Underclocking:
    • Ventajas:
      • Más bajas temperaturas de funcionamiento.
      • Menor consumo energético.
      • Mayor estabilidad.
      • Más vida útil.
    • Desventajas:
      • Menor rendimiento.
  • Overclocking:
    • Ventajas:
      • Más rendimiento.
    • Desventajas:
      • Mayor consumo de energía.
      • Mayor temperatura.
      • Más inestabilidad.
      • Menor vida útil.

Seguramente te estés preguntando si en la actualidad, con el dinamismo que tiene la frecuencia con el throttling y los modo Turbo, ¿Tiene sentido el overclocking o el underclocking?

Isaac Romero Torres

Más de una década trabajando en el ámbito de la investigación sobre arquitecturas y microarquitecturas de CPUs, de la electrónica, la lógica digital, de los sistemas operativos Unix (con los que trabajé como asesor para algunas empresas), programación de MCUs, PLCs, hacking, etc.
Los datos de carácter personal que nos facilite mediante este formulario quedarán registrados en un fichero de Miguel Ángel Navas Carrera, con la finalidad de gestionar los comentarios que realizas en este blog. La legitimación se realiza a través del consentimiento del interesado. Si no se acepta no podrás comentar en este blog. Puedes consultar Política de privacidad. Puede ejercitar los derechos de acceso, rectificación, cancelación y oposición en info@profesionalreview.com
Botón volver arriba