オーバークロック

コンピューティングにおいて、オーバークロックとは、コンピュータのクロック速度を製造元が認定した速度以上に上げることです。通常、加速速度でもコンポーネントの動作安定性を維持するために、動作電圧も増加します。半導体デバイスは、より高い周波数と電圧で動作するため、消費電力と熱が増加します。^[1]オーバークロックされたデバイスは、追加の熱負荷が除去されない場合、または電力供給コンポーネントが増加電力需要に対応できない場合、信頼性が低下したり、完全に故障したりする可能性があります。多くのデバイスの保証では、オーバークロックまたはオーバースペック^[2]は保証を無効にすると規定されていますが、一部の製造元では、（比較的）安全に行われる限りオーバークロックを許可しています。^[要出典]

オーバークロックの目的は、特定のコンポーネントの動作速度を上げることです。^[3]通常、現代のシステムでは、オーバークロックの目標は、メインプロセッサやグラフィックコントローラなどの主要なチップまたはサブシステムのパフォーマンスを向上させることですが、システムメモリ（RAM）やシステムバス（通常はマザーボード上）などの他のコンポーネントも一般的に関係しています。トレードオフは、消費電力（熱）の増加、ファンノイズ（冷却）、および対象コンポーネントの寿命の短縮です。ほとんどのコンポーネントは、メーカーの制御外の動作条件に対処するために安全マージンを持って設計されています。例としては、周囲温度や動作電圧の変動があります。オーバークロック技術は一般に、温度と電圧はユーザーがより厳密に監視および制御する必要があることを理解した上で、デバイスをマージンの高い側で動作するように設定することで、この安全マージンとトレードオフすることを目的としています。例としては、部品は高速での温度上昇に耐えられなくなるため、冷却を強化すると動作温度をより厳密に制御する必要があることが挙げられます。また、低電圧逸脱により高速動作時に誤動作が発生する可能性が高くなるため、予期しない電圧降下を補正し、信号およびタイミング信号を強化するために、基本動作電圧を増加する場合もあります。

最近のデバイスのほとんどはオーバークロックにかなり寛容ですが、すべてのデバイスには限界があります。一般的に、特定の電圧に対して、ほとんどのパーツは正常に動作する最大の「安定した」速度を持っています。この速度を超えると、デバイスは誤った結果を出し始め、それに依存するシステムで誤動作や散発的な動作を引き起こす可能性があります。PC のコンテキストでは、通常はシステム クラッシュが発生しますが、より微妙なエラーが検出されない可能性があり、長い時間経過すると、データ破損(計算結果が誤っている、またはストレージへの書き込みが誤っている) や、特定のタスク中にのみシステムが機能しなくなる (インターネットの閲覧やワード プロセッサなどの一般的な使用では問題ないように見えますが、高度なグラフィックスを必要とするアプリケーションではシステムがクラッシュします。ハードウェア自体が損傷する可能性もあります) などの不快な驚きをもたらす可能性があります。

この時点で、部品の動作電圧を上げると、クロック速度をさらに上げる余裕が生まれますが、電圧を上げると発熱量が大幅に増加し、寿命がさらに短くなる可能性もあります。ある時点で、デバイスに十分な電力を供給する能力、ユーザーが部品を冷却する能力、デバイス自体の最大電圧許容値によって、破壊的な故障に至る前に制限が課せられます。電圧を過度に使用したり、冷却が不十分だと、デバイスのパフォーマンスが急速に低下して故障したり、極端な場合には完全に破壊されたりする可能性があります。

オーバークロックによって得られる速度は、システムで実行されるアプリケーションとワークロード、およびユーザーがオーバークロックするコンポーネントによって大きく異なります。さまざまな目的のベンチマークが公開されています。

逆に、アンダークロックの主な目的は、消費電力とそれに伴うデバイスの発熱を減らすことですが、その代償としてクロック速度が低下し、パフォーマンスが低下します。ハードウェアを所定の動作温度に保つために必要な冷却要件を減らすと、ファンの数と速度を下げて静かに動作できるようにしたり、モバイル デバイスでは 1 回の充電あたりのバッテリ寿命を延ばしたりするなど、連鎖的なメリットがあります。一部のメーカーは、バッテリ駆動機器のコンポーネントをアンダークロックしてバッテリ寿命を延ばしたり、デバイスがバッテリ電源で動作していることを検出してクロック周波数を下げるシステムを実装したりしています。

デスクトップ システムのクロック ダウンと電圧低下は、低電圧プロセッサ製品で現在提供されているものよりも高いパフォーマンスを提供しながら、静かに動作するようにするために (ホーム エンターテイメント センターなど) デスクトップ システムで試みられます。この方法では、「標準電圧」部品を使用し、より低い電圧で動作させ (デスクトップの速度を維持しながら)、ビルドの許容可能なパフォーマンス/ノイズ ターゲットを満たすようにします。これは、「標準電圧」プロセッサを「低電圧」アプリケーションで使用することで、公式に認定された低電圧バージョンに従来の価格プレミアムを支払う必要がないため、魅力的でもあります。ただし、オーバークロックと同様に、成功の保証はなく、特定のシステム/プロセッサの組み合わせを調査するビルダーの時間、特に安定性テストを何度も繰り返し実行する時間と退屈さを考慮する必要があります。アンダークロック (オーバークロックと同様に) の有用性は、ビルドの特定の時点でのプロセッサ製品、価格、および可用性によって決まります。アンダークロックは、トラブルシューティング時にも使用されることがあります。

マザーボード メーカーが主力製品ラインのマーケティング機能としてオーバークロックを提供しているため、オーバークロックはより身近なものになっています。しかし、オーバークロックは信頼性や精度の低下、データや機器の損傷のリスクを伴うため、プロ ユーザーよりも愛好家の間で人気があります。さらに、ほとんどのメーカー保証やサービス契約では、オーバークロックされたコンポーネントや、その使用によって生じた偶発的な損傷はカバーされません。オーバークロックは、個人のコンピューティング能力を高め、プロ ユーザーのワークフローの生産性を向上させるためのオプションですが、コンポーネントを生産環境に導入する前に、コンポーネントの安定性を徹底的にテストすることの重要性は、いくら強調してもし過ぎることはありません。

オーバークロックは、オーバークロック愛好家にとっていくつかの魅力があります。オーバークロックでは、メーカーが現在提供していない速度、または製品のより高価な専用バージョンでのみ公式に提供されている速度でコンポーネントをテストできます。コンピューティング業界の一般的な傾向として、新しいテクノロジは最初にハイエンド市場でデビューし、その後、パフォーマンスおよびメインストリーム市場に徐々に浸透する傾向があります。ハイエンドの部品がクロック速度の増加のみで異なる場合、愛好家はメインストリームの部品をオーバークロックして、ハイエンドの製品をシミュレートすることができます。これにより、将来のテクノロジがメインストリーム市場で正式に利用可能になる前に、そのテクノロジのパフォーマンスを把握できます。これは、新しい機能が正式にリリースされたときに購入またはアップグレードする計画を立てるべきかどうかを検討している他のユーザーにとって特に役立ちます。

趣味人の中には、ベンチマーク競技会で自分のシステムを構築、調整、および「ホットロッド」することを楽しむ人もいます。これは、標準化されたコンピュータベンチマークスイートで他の志を同じくするユーザーと高得点を競うものです。また、特定の製品ラインのコンポーネントの低価格モデルを購入し、そのパーツをオーバークロックして、より高価なモデルの標準パフォーマンスに匹敵するようにしようとする人もいます。別のアプローチは、古いコンポーネントをオーバークロックして、高まるシステム要件に対応し、古いパーツの耐用年数を延ばすか、少なくともパフォーマンス上の理由だけで新しいハードウェアの購入を遅らせることです。古い機器をオーバークロックするもう 1 つの理由は、オーバークロックによって機器が以前に故障するほどストレスがかかったとしても、すでに減価償却されているため、損失はほとんどなく、いずれにしても交換する必要があったためです。^[4]

技術的には、タイマー (またはクロック) を使用して内部操作を同期するコンポーネントであれば、すべてオーバークロックできます。ただし、コンピューター コンポーネントに関する取り組みのほとんどは、プロセッサ(CPU)、ビデオ カード、マザーボード チップセット、RAMなどの特定のコンポーネントに焦点を当てています。最新のプロセッサのほとんどは、ベース クロック (プロセッサ バス速度) にプロセッサ内の内部乗数 ( CPU 乗数) を掛けて、実際の動作速度を算出し、最終速度を達成します。

コンピュータ プロセッサは、通常、 CPU 乗数を操作してオーバークロックされます(そのオプションが使用可能な場合)。ただし、プロセッサとその他のコンポーネントは、バス クロックの基本速度を上げることによってオーバークロックすることもできます。一部のシステムでは、バス クロック速度に影響を与えるその他のクロック (システム クロックなど) をさらに調整でき、その速度もプロセッサによって乗算され、最終的なプロセッサ速度をより細かく調整できます。

ほとんどのOEM システムでは、OEM のマザーボードの BIOS でプロセッサのクロック速度や電圧を変更するために必要な調整がユーザーに公開されていないため、オーバークロックは不可能です (保証とサポート上の理由により)。調整機能を備えた別のマザーボードに同じプロセッサがインストールされている場合は、ユーザーが変更できます。

特定のクロック速度を超えると、どのコンポーネントも最終的には確実に動作しなくなります。コンポーネントは通常、何らかの誤動作や安定性の低下の兆候を示し、特定の速度が安定していないことをユーザーに警告しますが、電圧が事前に決定された安全な値内に維持されていても、コンポーネントが警告なしに永久に故障する可能性は常にあります。最大速度は、最初の不安定なポイントまでオーバークロックし、次に最後の安定した低速設定を受け入れることで決定されます。コンポーネントは定格値までしか正しく動作することが保証されていません。それを超えると、サンプルによってオーバークロックの可能性が異なる場合があります。特定のオーバークロックのエンドポイントは、使用可能な CPU 乗数、バス ディバイダ、電圧、ユーザーの熱負荷管理能力、冷却技術、および半導体クロックと熱許容度、他のコンポーネントやシステムの残りの部分との相互作用など、個々のデバイス自体のいくつかの他の要因などのパラメータによって決定されます。

オーバークロックを行う際には、考慮すべき点がいくつかあります。まず、新しいクロック レートで動作するのに十分な電圧で、コンポーネントに適切な電力が供給されていることを確認します。不適切な設定で電力を供給したり、過剰な電圧を適用したりすると、コンポーネントが永久に損傷する可能性があります。

プロフェッショナルな制作環境では、オーバークロックは、速度の向上が、必要な専門家のサポートのコスト、信頼性の低下の可能性、保守契約や保証への影響、および消費電力の増加を正当化できる場合にのみ使用される可能性があります。より高速な速度が必要な場合は、すべてのコストを考慮すると、より高速なハードウェアを購入する方が安くなることがよくあります。

すべての電子回路は、電流の動きによって熱を発生します。デジタル回路のクロック周波数と印加電圧が増加すると、より高いパフォーマンス レベルで動作するコンポーネントによって生成される熱も増加します。クロック周波数と熱設計電力(TDP) の関係は線形です。ただし、最大周波数には「壁」と呼ばれる制限があります。この問題を克服するために、オーバークロッカーはチップ電圧を上げてオーバークロックの可能性を高めます。電圧によって消費電力が増加し、その結果、発熱が大幅に増加します (たとえば、線形回路では電圧の 2 乗に比例します)。そのため、過熱によるハードウェアの損傷を回避するには、より多くの冷却が必要になります。さらに、一部のデジタル回路は、MOSFETデバイスの特性の変化により、高温で速度が低下します。逆に、オーバークロッカーは、パフォーマンスを最適に保ちながら熱放出を減らすために、オーバークロック中にチップ電圧を下げることを決定する場合があります(アンダーボルティングと呼ばれるプロセス)。

標準の冷却システムは、オーバークロックされていない使用時に生成される電力量に合わせて設計されています。オーバークロックされた回路では、強力なファン、大型のヒートシンク、ヒートパイプ、水冷などによるさらなる冷却が必要になる場合があります。質量、形状、材料はすべて、ヒートシンクの熱放散能力に影響します。効率的なヒートシンクは、熱伝導率が高いものの高価である銅のみで作られていることがよくあります。 ^[5]アルミニウムはより広く使用されており、銅ほどではありませんが熱特性は良好で、大幅に安価です。スチールなどの安価な材料は熱特性が良くありません。ヒートパイプを使用すると伝導性を向上させることができます。多くのヒートシンクは、性能とコストのバランスをとるために2つ以上の材料を組み合わせています。^[5]

水冷は廃熱をラジエーターに運びます。ペルチェ効果を利用して冷却する熱電冷却装置は、21 世紀初頭に Intel と AMD が製造した高熱設計電力(TDP) プロセッサに役立ちます。熱電冷却装置は、プレートに電流を流すことで 2 つのプレート間に温度差を作ります。この冷却方法は非常に効果的ですが、それ自体が他の場所でかなりの熱を発生するため、対流式ヒートシンクまたは水冷システムによってその熱を逃がす必要があります。

その他の冷却方法としては、強制対流と相転移冷却があり、冷蔵庫で使用されており、コンピュータでの使用にも適応できます。液体窒素、液体ヘリウム、ドライアイスは、日常的なシステムの冷却ではなく、記録更新の試みや単発の実験などの極端な場合^[6]に冷却剤として使用されます 。2006年6月、 IBMとジョージア工科大学は共同で、液体ヘリウムを使用してチップを4.5 K（-268.6  °C、-451.6  °F ）に冷却することで、500 GHzを超えるシリコンベースのチップクロックレート（トランジスタを切り替えることができるレートであり、CPUクロックレートではありません^[7] ）の新しい記録を発表しました。^[8] 2012年11月に記録されたCPU周波数の世界記録は、2022年12月時点で9008.82MHzです。^[9]これらの極端な方法は、蒸発する冷却剤のリザーバーを補充する必要があり、冷却されたコンポーネントに結露が発生する可能性があるため、長期的には一般的に非実用的です。^[6]さらに、シリコンベースの接合ゲート電界効果トランジスタ（JFET）は、約100 K（-173 °C、-280 °F）以下の温度で劣化し、最終的にはシリコンが半導体ではなくなるため、40 K（-233 °C、-388 °F）で機能しなくなるか「凍結」します。^[10]そのため、極端に冷たい冷却剤を使用すると、デバイスが故障する可能性があります。望ましくない場合、一時的に温度を上げて過冷却の問題を回避するために、バーナーが使用されます。 ^{[11] [12]}

Cray-2 スーパーコンピュータで使用されている浸漬冷却では、コンピュータシステムの一部を、熱伝導性はあるものの電気伝導性が低い冷却液体に直接沈めます。この技術の利点は、コンポーネントに結露が発生しないことです。^[13]浸漬に適した液体は3M製のフロリナートですが、高価です。別の選択肢は鉱油ですが、水に含まれる不純物によって電気を伝導する可能性があります。^[13]

アマチュアのオーバークロック愛好家は、ドライアイスとアセトンやイソプロピルアルコールなどの凝固点の低い溶剤の混合物を使用してきました。^[14]この冷却槽は実験室でよく使用され、-78 °C（-108 °F）の温度に達します。^[15]ただし、この方法は安全上のリスクがあるため推奨されていません。溶剤は可燃性で揮発性があり、ドライアイスは凍傷（露出した皮膚に触れると）や窒息（昇華時に大量の二酸化炭素が発生するため）を引き起こす可能性があります。

オーバークロックされたコンポーネントは、製造元が推奨する動作条件の外で動作するため、正しく機能せず、システムが不安定になる可能性があります。また、検出されないエラーによるサイレントなデータ破損のリスクもあります。このような障害は正しく診断されず、アプリケーション、デバイス ドライバー、またはオペレーティング システムのソフトウェア バグが原因であると誤って判断される可能性があります。オーバークロックされた状態での使用は、コンポーネントに恒久的な損傷を与え、完全に使用できなくなるまでには至らないものの、(通常の動作条件下であっても) 誤動作を引き起こす可能性があります。

2011年に行われた、消費者向けPCやラップトップのシステムクラッシュを引き起こすハードウェア障害に関する大規模な現地調査では、オーバークロックされたコンピュータのCPU障害によるシステムクラッシュが8か月間で4～20倍（CPUメーカーによって異なる）増加したことが示されました。^[16]

一般的に、オーバークロッカーは、テストを行うことでオーバークロックされたシステムが安定しており、正しく機能していることを確認できると主張しています。ハードウェアの安定性をテストするためのソフトウェアツールはありますが、一般的に、個人がプロセッサの機能を徹底的にテストすることは不可能です。^[17]優れた障害カバレッジを達成するには、膨大なエンジニアリングの努力が必要です。メーカーが検証にすべてのリソースを費やしても、障害のあるコンポーネントや設計上の欠陥が常に検出されるとは限りません。

特定の「ストレス テスト」では、データと組み合わせて使用​​される特定の命令シーケンスの機能のみを検証でき、それらの操作の障害を検出できない場合があります。たとえば、算術演算では正しい結果が生成されても、フラグが不正確になる場合があります。フラグがチェックされない場合、エラーは検出されません。

さらに問題を複雑にしているのは、シリコン・オン・インシュレータ（SOI）などのプロセス技術では、デバイスにヒステリシスが現れることです。つまり、回路のパフォーマンスは過去の出来事によって影響を受けるため、注意深く的を絞ったテストを行わないと、電圧と温度が同じであっても、特定の状態変化のシーケンスが、ある状況ではオーバークロック速度で動作するが、別の状況では動作しない可能性があります。多くの場合、ストレステストに合格したオーバークロックシステムは、他のプログラムで不安定性を経験します。^[18]

オーバークロックの分野では、コンポーネントが正しく動作しているかどうかを確認するために「ストレス テスト」または「拷問テスト」が使用されます。これらのワークロードは、対象のコンポーネントに非常に高い負荷をかけるため選択されます (例: ビデオ カードをテストするためのグラフィック集約型アプリケーション、または一般的な CPU をテストするためのさまざまな数学集約型アプリケーション)。一般的なストレス テストには、Prime95、Superpi、OCCT、AIDA64、Linpack (LinX および IntelBurnTest GUI経由)、SiSoftware Sandra、BOINC、Intel Thermal Analysis Tool、およびMemtest86があります。オーバークロックされたコンポーネントの機能的正確性の問題がこれらのテスト中に明らかになり、テスト中にエラーが検出されない場合は、コンポーネントが「安定」していると判断されることが期待されます。安定性テストでは障害カバレッジが重要なため、テストは長時間、数時間、または数日間実行されることがよくあります。オーバークロックされたコンピューターは、「プライム 12 時間安定」のように、時間数と使用された安定性プログラムを使用して説明されることがあります。

オーバークロックの可能性は、CPU やその他のコンポーネントの製造プロセスの経済性によって部分的に生じます。多くの場合、コンポーネントは同じプロセスで製造され、製造後にテストされて実際の最大定格が決定されます。その後、コンポーネントには、半導体メーカーの市場ニーズによって選択された定格が付けられます。製造歩留まりが高い場合、必要以上に定格の高いコンポーネントが製造され、メーカーはマーケティング上の理由から、高性能なコンポーネントを定格の低いものとしてマークして販売することがあります。場合によっては、コンポーネントの実際の最大定格が、販売されている最高定格のコンポーネントを超えることもあります。低い定格で販売されている多くのデバイスは、あらゆる点で定格の高いデバイスと同じように動作しますが、最悪の場合、高い定格での動作の方が問題になることがあります。

特に、クロックが高いほど、半導体が高クロックに設定されている場合は、より頻繁に熱を地面に放出する必要があるため、廃熱の発生が大きくなる。場合によっては、オーバークロックされた部品の主な欠点は、メーカーが公表している最大値よりもはるかに多くの熱が放出されるということを意味する。Pentium の設計者Bob Colwell は、オーバークロックを「最悪の場合よりも良いシステム動作の無制御な実験」と呼んでいる。^[19]

ベンチマークはパフォーマンスを評価するために使用され、ユーザーが最高スコアを競う一種の「スポーツ」になることがあります。上で説明したように、オーバークロックを行うと安定性と機能の正確性が損なわれる可能性があり、意味のあるベンチマーク結果はベンチマークの正しい実行に依存します。このため、ベンチマーク スコアには安定性と正確性の注釈が付けられる場合があります (たとえば、オーバークロッカーは、ベンチマークが 5 回に 1 回しか完了しないことや、ベンチマークの実行中に表示の破損などの誤った実行の兆候が見られることを指摘してスコアを報告する場合があります)。広く使用されている安定性テストは Prime95 です。これには、コンピューターが不安定な場合は失敗する組み込みのエラー チェック機能があります。

ベンチマークスコアだけを使用すると、オーバークロックがコンピュータの全体的なパフォーマンスにどのような違いをもたらすかを判断するのは難しいかもしれません。たとえば、一部のベンチマークでは、メモリ帯域幅など、システムの 1 つの側面のみをテストし、この側面でのクロックレートを高くするとシステム全体のパフォーマンスがどのように向上するかを考慮していません。ビデオエ​​ンコーディング、高需要データベース、科学計算などの要求の厳しいアプリケーションを除けば、メモリ帯域幅は通常ボトルネックにならないため、使用するアプリケーションによっては、メモリ帯域幅が大幅に増加してもユーザーには気付かれない場合があります。3DMark などの他のベンチマークは、ゲームの状況を再現しようとします。

オーバークロックは、製造元または小売業者がプロセッサ、メモリ、ビデオ カード、およびその他のハードウェア製品のオーバークロック機能をテストする、消費者向けの正当なサービスまたは機能として提供されることがあります。現在、いくつかのビデオ カード製造元は、通常、標準製品とオーバークロックされていない高性能製品の中間の価格で、保証付きの工場でオーバークロックされたグラフィック アクセラレータ バージョンを提供しています。

メーカーは、ユーザーが低価格の製品を購入してオーバークロックするのを防ぐために、 CPU 乗数ロックなどのオーバークロック防止メカニズムを実装していると推測されています。これらの対策は、消費者保護のメリットとして宣伝されることもありますが、購入者から批判されることも少なくありません。

多くのマザーボードは、ハードウェアに実装され、 BIOS設定によって制御されるオーバークロックのための広範な機能を備えて販売され、宣伝されています。 ^[20]

CPU 乗数のロックは、CPUのクロック乗数を永続的に設定するプロセスです。AMD CPU は、モデルの初期のバージョンではロック解除され、後期のバージョンではロックされていますが、Intel CPU はほぼすべてロックされており、最近の^{[いつ? ]}モデルは、ユーザーによるオーバークロックを防止するため、ロック解除に対して非常に抵抗力があります。AMD は、Opteron、FX、すべてのRyzenデスクトップ チップ (3D バリアントを除く)、および Black Series ラインアップでロック解除された CPU を出荷していますが、Intel は「Extreme Edition」および「K シリーズ」という名称を使用しています。Intel は通常、AMD の Black Edition に類似した X シリーズおよび K シリーズ CPU に加えて、1 つまたは 2 つの Extreme Edition CPU を市場に提供しています。AMD は、デスクトップ レンジの大半を Black Edition にしています。

ユーザーは通常、オーバークロックを可能にするために CPU のロックを解除しますが、特定のマザーボードとのフロントサイド バス速度 (古い CPU の場合) の互換性を維持するためにアンダークロックを可能にすることもあります。ロックを解除すると通常、製造元の保証が無効になり、ミスによって CPU が機能しなくなったり破壊されたりすることがあります。チップのクロック乗数をロックしても、必ずしもオーバークロックができなくなるわけではありません。フロントサイド バスの速度や PCI 乗数 (新しい CPU の場合) を変更してパフォーマンスを向上させることができるためです。AMD AthlonおよびAthlon XP CPU は通常、CPU 上部のブリッジ (ジャンパーのようなポイント) を導電性ペイントまたは鉛筆の芯で接続することでロックを解除します。他の CPU モデルでは異なる手順が必要になる場合があります。

フロントサイドバスまたはノースブリッジ/PCI クロックを上げると、ロックされた CPU をオーバークロックできますが、RAM と PCI 周波数も変更されるため、多くのシステム周波数が同期しなくなります。

一般に信じられていることとは反対に、古い AMD Athlon XP CPU のロックを解除できると主張する「ピン モッド」方式は機能しません。LGA1151 および v2 (第 7 世代、第 8 世代、第 9 世代を含む) および BGA1440 の他のすべてのロック解除プロセッサでは、BCLK オーバークロックが可能です (OEM が許可する場合)。一方、第 7 世代、第 8 世代、第 9 世代の他のすべてのロックされたプロセッサでは、102.7 MHz を超えることはできませんでした。ただし、第 10 世代では、BCLK で 103 MHz ^{[21]に達することができました。}

• 追加の直接的な金銭的費用なしで、ゲーム、エンコード/デコード、ビデオ編集、システムタスクのパフォーマンスが向上しますが、電力消費と熱出力が増加します。
• システム最適化: 一部のシステムには「ボトルネック」があり、1 つのコンポーネントを少しオーバークロックすると、制限ハードウェア自体をオーバークロックした場合よりも、別のコンポーネントの潜在能力をより高い割合で実現するのに役立ちます。たとえば、AMD Athlon 64プロセッサを搭載した多くのマザーボードでは、4 つの RAM ユニットのクロック レートが 333 MHzに制限されています。ただし、メモリのパフォーマンスは、プロセッサ クロック レート (基本数に CPU乗数を掛けたもので、たとえば 1.8 GHz は 9×200 MHz である可能性が高い) を固定整数で割って計算されるため、ストック クロック レートでは、RAM は 333 MHz 近くのクロック レートで動作します。プロセッサ クロック レートの設定方法の要素を操作する (通常は乗数を調整する) と、プロセッサを 5 ～ 10% 程度オーバークロックして、RAM クロック レートを少し上げたり、RAM レイテンシ タイミングを短縮したりできることがよくあります。
• パフォーマンスの低いコンポーネントを購入し、それをより高価なコンポーネントのクロック レートにオーバークロックする方が安価になる場合があります。
• 古い機器や廃止された機器の実用耐用年数を延ばします。
• クロック レートを「オンザフライ」で変更できる方法を使用すると、汎用性が高まります。たとえば、現在大量の計算能力が必要なコンピューターをオーバークロックし、タスクが完了したら、またはコンピューターが熱くなりすぎ始めたら、通常のクロック レートに戻します。その後、温度が下がるのを待ってから、再度オーバークロックする、などです。

• クロック速度と電圧が高くなると、消費電力が増加し、電気代と発熱も増加します。余分な熱によってシステム ケース内の周囲温度が上昇し、他のコンポーネントに影響を及ぼす可能性があります。ケースから吹き出される熱い空気は、ケースがある部屋を暖めます。
• ファンの騒音: オーバークロックされたマシンの必要な冷却のために使用される最高速度で稼働する高性能ファンは騒音を発生することがあり、50  dB以上の騒音を発生するものもあります。最大の冷却が必要ない場合は、どの機器でもファン速度を最高速度以下に下げることができます。ファンの騒音はファン速度の5乗にほぼ比例することが分かっており、速度を半分にすると騒音は約15 dB減少します。^[22]ファンの騒音は設計の改善によって低減できます。たとえば、空気力学的に最適化されたブレードを使用してよりスムーズな空気の流れを実現し、約1メートルで騒音を約20 dBまで低減します^{[要出典]。}または、より低速で回転する大型ファンは、同じ空気の流れでも小型で高速なファンよりも騒音が少なくなります。ケース内の防音材、たとえば音響フォームによって騒音を低減できます。ファンを使用しない追加の冷却方法、たとえば液体冷却や相変化冷却を使用することもできます。
• オーバークロックされたコンピュータは信頼性が低下する可能性があります。たとえば、Microsoft Windowsは問題なく動作しているように見えますが、再インストールまたはアップグレードすると、Windowsセットアップ中に「ファイルコピーエラー」などのエラーメッセージが表示される場合があります。^[23]オペレーティングシステムのインストールには大量のメモリが必要になるため、ファイルの抽出時にデコードエラーが発生する可能性があります。
• 電圧と熱の増加により半導体部品の寿命が短くなる可能性があります。
• オーバークロックを行うと保証が無効になる場合があります。

• 部品の動作周波数を上げると、通常、熱出力は直線的に増加しますが、電圧を上げると、熱出力は二次的に増加します。^[24]過度の電圧や不適切な冷却により、チップの温度が危険なレベルまで上昇し、チップが損傷または破壊される可能性があります。
• オーバークロックを容易にするために使用される水冷などの特殊な冷却方法は、故障した場合に損傷を引き起こす可能性が高くなります。相変化冷却や液体窒素などの周囲温度以下の冷却方法は、水分の結露を引き起こし、制御しないと電気的損傷を引き起こします。結露をキャッチするために練り消しゴムやショップタオルを使用する方法もあります。

コンポーネントのオーバークロックは、コンポーネントがプロセスのクリティカル パス上にあり、ボトルネックになっている場合にのみ、顕著なメリットをもたらします。ディスク アクセスまたはインターネット接続の速度がプロセスの速度を制限する場合、プロセッサ速度が 20% 増加しても、ほとんど効果が現れません。ただし、プロセッサのクロック速度を上げると、SSD の読み取りと書き込みが実際に高速化されるシナリオもあります。グラフィック カードのパフォーマンスがゲームの「ボトルネック」になっている場合、CPU をオーバークロックしても、ゲームに顕著なメリットはもたらされません。

データフローを処理し、ボトルネックを防ぐためにネットワーク管理で不可欠な動的調整と同様に、コンピューターハードウェアのオーバークロックでは、システムの安定性とパフォーマンスを維持するために継続的な監視と適応が必要です。高性能ネットワークシステムでは、Åkerblomら(2023)などの研究者が、リアルタイム電圧調整や適応型冷却システムなどのオーバークロックで使用されるテクノロジーと同様に、さまざまな条件下でのシステム応答を最適化するために、Thompson Samplingなどの適応型手法を開発しました。これらのテクノロジーは、オーバークロックされたコンポーネントによって課される追加の熱と電力の需要を管理する上で重要であり、ハードウェアが安全な温度と電圧の制限内で動作して損傷を防ぎ、コンポーネントの寿命を延ばすことを保証します[1]。

グラフィックカードもオーバークロックできる。EVGAのPrecision、RivaTuner、AMD Overdrive（AMDカードのみ）、MSI Afterburner、Zotac Firestorm、AsusマザーボードのPEG Link Modeなど、これを実現するためのユーティリティがある。GPUをオーバークロックすると、合成ベンチマークでパフォーマンスが著しく向上することが多く、通常はゲームのパフォーマンスに反映される。^[25]画面上のアーティファクトや予期しないシステムクラッシュを観察することで、グラフィックカードが限界を超えていることが永久的な損傷を受ける前にわかることがある。グラフィックカードをオーバークロックすると、これらの問題のいずれかに遭遇するのはよくあることだ。両方の症状が同時に現れることは通常、カードが熱、クロックレート、電圧の限界を大幅に超えていることを意味するが、オーバークロックしていないときに見られる場合はカードに欠陥があることを示す。再起動後、ビデオ設定はグラフィックカードのファームウェアに保存されている標準値にリセットされ、その特定のカードの最大クロックレートが差し引かれる。

オーバークロッカーの中には、グラフィック カードにポテンショメータを取り付けて手動で電圧を調整する人もいます (通常は保証が無効になります)。グラフィック カードのオーバークロック ソフトウェアでは限界があるため、この方法を使用するとより細かい調整が可能になります。電圧が過度に上昇すると、グラフィック カードのコンポーネントまたはグラフィック カード全体が損傷または破壊される可能性があります (実際問題として)。

フラッシュとロック解除を使用すると、技術的にオーバークロックすることなく、ビデオ カードのパフォーマンスを向上させることができます(ただし、ソフトウェアのみでオーバークロックするよりもはるかにリスクが高くなります)。

フラッシュとは、同じ（または時には類似の）コアと互換性のあるファームウェアを持つ別のカードのファームウェアを使用して、実質的にそれをより上位のモデルのカードにすることです。これは困難な場合があり、元に戻せないこともあります。より上位のモデルのビデオカードのファームウェアを使用せずに、ファームウェア ファイルを変更するスタンドアロン ソフトウェアが見つかることもあります（NiBiTor など（GeForce 6/7 シリーズはこの点で高く評価されています）。たとえば、3D アクセラレータを備えたビデオ カード（2011 年時点ではほとんど^[update]）には、2D 用と 3D 用の 2 つの電圧とクロック レート設定がありますが、 3 つの電圧段階で動作するように設計されており、3 番目は前述の 2 つの中間のどこかにあり、カードが過熱したときのフォールバックとして、または 2D から 3D 操作モードに移行するときの中間段階として機能します。したがって、特にこのフォールバック機能のために、「本格的な」オーバークロックの前にこの中間段階を設定するのが賢明です。カードはこのクロック レートまで低下し、3D モードから外れることなく、効率と冷却を数パーセント (設定によっては数十パーセント) 低下させることができます (その後、必要な高性能クロックと電圧設定に戻ります)。

一部のカードには、オーバークロックに直接関係のない機能があります。たとえば、Nvidia のGeForce 6600GT (AGP フレーバー) には、カード内部で使用される温度モニターがありますが、標準ファームウェアを使用している場合はユーザーには見えません。ファームウェアを変更すると、「温度」タブが表示される場合があります。

ロック解除とは、追加のパイプラインやピクセル シェーダーを有効にすることです。6800LE、 6800GS、 6800 ( AGPモデルのみ)は、ロック解除の恩恵を受けた最初のカードの一部です。これらのモデルでは 8 本または 12 本のパイプが有効になっていますが、 6800GTや Ultra と同じ 16x6 GPUコアをしています。ただし、指定されたものを超えるパイプラインとシェーダーは無効になっています。GPU は完全に機能する場合もあれば、より低い仕様では動作に影響しない障害が見つかった場合もあります。完全に機能することが判明した GPU は正常にロック解除できますが、未発見の障害があるかどうかはわかりません。最悪の場合、カードが永久に使用できなくなる可能性があります。

注記

• コルウェル、ボブ( 2004 年 3 月)。「オーバークロックの禅」。コンピュータ。37 (3): 9– 12。doi :10.1109/ MC.2004.1273994。S2CID 21582410  。
• オーケルブロム、ニクラス。ホセイニ、ファゼレ・サダト。チェレガニ、モルテザ・ハギル（2023）。 「ミニマックス パスを介したネットワーク ボトルネックのオンライン学習」。機械学習。112 : 131–150.arXiv : 2109.08467。​​土井: 10.1007/s10994-022-06270-0。

Wikibook 「How To Build A Computer」には、最適化とオーバークロックに関するページがあります。

• ウィキメディア・コモンズのオーバークロック関連メディア
• 内部オーバークロック
• PC をオーバークロックする方法、WikiHow
• Apple iMac G4 メインロジックボードのオーバークロックガイド

• 過去 10 年間のすべての PC ハードウェアの OC データベース (アプリケーション、変更など)
• HWBOT: ワールドワイドオーバークロックリーグ – オーバークロック競技とデータ
• 包括的な CPU OC データベース
• Segunda Convencion Nacional de OC: オーバークロック エクストリーム by Imperio Gamer
• オーバークロック用ツール