속닥속닥

CPU 오버클럭

이전 (링크)오버클러킹 가이드 - 메모리 편에서 이야기했던 IMC(멤컨)의 수율이 각기 다르듯, IA 코어의 수율 또한 다르다.

또한, IMC의 수율과 상/하위 모델과의 수율 관계와 CPU IA/Cache 수율 관계도 매우 유사하다. (i9 > i7 > i5 순으로 고수율 확률이 높음)

1. CPU 오버클러킹의 개념과 특성

[그림 1] CPU-Z 상에서 확인 가능한 Bus Speed(BCLK), IA Multiplier (배수), NB Frequency (Uncore 클럭)

인텔 링버스 아키텍처 기반 CPU의 구조

[그림 2] 인텔 링버스 아키텍처 - i5-10600K Diagram (출처: Techpowerup)

샌디브릿지 이후 코멧레이크까지, 아홉 세대에 걸쳐 계속 사용된 인텔의 링버스 아키텍쳐에 대해 간단히 알아보고 넘어간다.

링버스 아키텍쳐의 가장 큰 이점은 IMC와 Core가 하나의 링버스에 Tied-up 되어 있기 때문에 메모리 접근 레이턴시가 매우 낮은 편이라는 것이다.

링버스는 베이스 클럭(BCLK, Bus Speed)으로 작동하며 각 코어 및 SA, GT를 동기화한다. 각 파트는 배수(Multiplier)를 곱해 서로 다른속도로 작동된다.

1) IA Core (산술연산 코어)

CPU가 실질적으로 연산을 수행하는 부분이다.

오버클럭된 PC에서 "52배수", "50배수" 라고 지칭하는 것이 해당 부분의 배수이다.

2) Uncore (언코어; 코어가 아닌 부분의 지칭)

IA Core와 GT Core가 아닌 모든 부분을 Uncore라고 지칭한다.

Uncore에는 대표적으로 IMC(멤컨)과 DDR4 PHY, L3 캐시가 있다.

주로 "47캐시, 캐쉬배수"라고 이야기하는 부분이 해당 부분의 배수를 지칭하는 것이다.

 3) GT Core (내장 그래픽 코어)

내장 그래픽 프로세서가 탑재된 부분이다.

Power Limit (PL)과 전력 제한 해제

[그림 3] Intel Power Limit - Intel 9th Generation (출처: anandtech)

2. CPU 오버클러킹을 하는 여러가지 방법 (Methodologies)

Multiplier(배수) O.C

배수 오버클러킹은 우리가 흔히 이용하는 오버클러킹 방식이다. 베이스클럭을 건드리지 않고 배수를 조정하여 목표 클럭을 달성하는 방법이다.

CPU-Z 상에서 나타나는 Multiplier가 현재 배수를 가리킨다.

BIOS 상에서 배수 값을 설정하여 오버클러킹을 진행하면 된다.

Core Ratio와 Cache/Uncore Ratio가 있는데, Core Ratio의 경우 연산부의 배수이고 Cache/Uncore Ratio의 경우는 L3캐시 및 언코어의 배수이다.

코어 수율과 언코어의 수율은 별개이나, 한 Die 내에 같이 패키징 되기 때문에 코어 수율과 언코어 수율이 비슷한 편이다.

코어수율이 좋은 경우 낮은 전압 대비 Core Ratio가 높게 올라갈 수 있으며, 언코어의 수율이 좋은 경우 메모리 오버클러킹 능력이 탁월하다는 특징이 있다.

방법으로는 Core/Uncore Ratio를 설정하고 Core Voltage를 수동 모드(Fixed, Override Mode)로 설정하여 목표한 클럭에 맞는 전압값을 찾는다.

이 과정에서 램 오버클러킹이 먼저 설정된 경우 VCCSA와 VCCIO 전압의 추가 인가가 필요할 수 있다.

전압 값을 찾는 방법은 일반적으로 Prime95 AVX 혹은 non-AVX로 찾으면 되는데, 램 오버클러킹을 통해 타이트한 램타이밍 설정이 완료되었다면 LinX 0.9.7을 이용하여 전압값을 찾을 수 있다.

스트레스 테스트를 통해 전압값을 찾을 때 주의할 점은 쿨링 퍼포먼스를 최상으로 유지시켜야 한다는 것이다.

실사용의 경우에는 LinX나 Prime95의 극한의 스트레스 테스팅 부하량에 비해 많아야 75%정도 선의 사용률을 보인다.

그러나 극한으로 테스트 하는 이유는 오류 발생률을 최소화하기 위함이며, 이를 낮추기 위해서는 전압의 보다 미세한 튜닝이 필요하다.

정확한 튜닝을 위해서는 온도 등 테스트에 영향을 줄 수 있는 변인요소를 최대한 제거해야 한다.

ASUS 보드에서 XMP 1 모드를 적용할 시 자동으로 약 0.55MHz 가량의 BCLK 오버클러킹이 들어간다. ASUS보드를 통해 오버클러킹 하려는 경우 AI Overclocking 부분을 Manual 로 설정하고 BCLK를 100.00으로 설정해 주어야 한다.

BCLK(베이스 클럭) O.C

BCLK를 이용한 오버클러킹은 링버스의 클럭을 높여 낮은 배수에서도 높은 클럭을 달성하게 하는 오버클러킹 방식이다.

린필드 이전 시스템에서 거의 FSB(Front Side Bus) 오버클러킹을 진행했다면, 샌디브릿지 이후 실사용을 위한 BCLK 오버클러킹은 거의 하지 않는 편이다.

전용 유틸리티(Auto FSB 등)를 통해 적정한 값을 찾아야 하므로 OC 레코드를 세울 때 오버클러커들이 많이 이용한다.

높은 BCLK에서 안정적이려면 여러가지 전압 및 옵션 튜닝이 필요한데 배수를 이용한 오버클러킹보다 등한시되는 이유 중 하나이기도 하다.

오버클러킹 경험이 생긴다면 내용을 추가할 예정이다.

3. 무엇을 사야 하는가?

CPU

용도에 맞는 원하는 CPU 라인업 중 K 프로세서를 구매하면 된다.

9600K, 9700K, 9900K, 10600K, 10700K, 10850K, 10900K ...

단, i9 - i7 - i5 순으로 고수율 확률이 높으니 참고하면 좋다. (10850K의 경우 10900K보다 낮은 수율의 제품)

메인보드

CPU와 메모리 오버클러킹 모두 진행한다는 가정 하에 아래 제품들을 추천한다.

9세대

ASUS: 막시무스 에이펙스 / 히어로

MSI: 게이밍 엣지 ITX / 에이스 / 갓라이크

ASROCK: 팬텀 게이밍 ITX / Taichi

GIGABYTE: 추천 안함

10세대

ASUS: 막시무스 에이펙스 / 히어로 / 익스트림 / 터프

MSI: 유니파이 ITX / 유니파이 / 갓라이크 / 게이밍엣지

GIGABYTE: 어로스 울트라 ITX / 익스트림 / 마스터

ASROCK: 추천 안함

PSU (파워서플라이)

그래픽카드의 전력소모율을 고려하여 500W 이상의 정격 출력을 지원하는 파워 서플라이 중 출력이 일정한 제품을 고르면 된다.

가장 하이엔드는 시소닉 프라임이며, 그 이하는 파워 3대장 (시소닉 / 델타 / 에너맥스)과 FSP 등 유명 제조사 제품 중 OEM이 아닌것을 고르면 된다.

4. CPU 오버클러킹시 알아두면 좋은 노하우

램 오버클러킹 이후 CPU 오버클러킹을 진행할 때의 VCCSA와 VCCIO의 튜닝

VCCIO의 경우 Cache 배수가 올라갈수록 추가적인 인가가 필요할 수 있고, VCCSA의 경우는 CPU IMC의 수율에 고정값을 띤다.

(설명추가 예정)

VCC Sense와 Die Sense, Socket Sense

VCC Sense(MSI)와 Die Sense(ASUS)의 경우는 Substrate를 지나 Die에서 측정되는 전압의 세기이다. 

Socket Sense의 경우 Super I/O 모듈을 이용하여 측정하는 방식인데, 이 방식은 Traditional 한 방식으로 오차가 있을 수 있다.

반면 Die Sense의 경우 PWM Controller에서 출력되는 실 전압을 측정하는 것으로 매우 정확하다고 한다. 

[그림 4] Die/VCC Sense VS. Socket Sense (출처: Actually Hardcore Overclocking)

Socket Sense가 부정확하다고 하는 이유는 소켓과 PCB에서 약 1밀리옴의 저항이 발생하는데, 100A를 인가하게 되면 0.1V의 전압 하강이 일어나게 된다.

그러므로 실 인가전압을 정확하게 계측하는 데에는 VCC/Die Sense를 이용하는 것을 권장한다.

혹시 추가해주셨으면 하는 내용이 있다면 알려주시고 질문도 환영합니다. ^^