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Guide Overclocking AMD Athlon & Duron Socket A
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Publié le Samedi 14 Avril 2001 par Alan Safranionek

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Page 1 - Introduction, Duron et Athlon, Coefficient

Du Slot au Socket ...

Suivant le chemin emprunté par Intel un an auparavant, AMD a intégré le cache de second niveau de son processeur de septième génération, l´Athlon, au sein même du core. De par la présence d´une seule et unique puce, le format Slot (qui était nécessaire lors de l´usage de puces de cache externes au core) ne se justifie donc plus. Le surplus de bande passante que permet cette intégration semble donc marquer la fin de ce format Slot chez les constructeurs, plus coûteux et devenu inutile.

Duron et Athlon

Afin de proposer une alternative à la gamme Intel composée des Pentium III et Celeron, AMD décline aujourd´hui sa gamme de CPU Socket A en deux modèles : l´Athlon et le Duron. Même si ces deux processeurs sont tous les deux basés sur l´architecture K7 et utilisent un bus EV6 d´origine Alpha, ils diffèrent des premiers Athlon apparus en 1999 par le type et la quantité de cache qu´ils embarquent. En effet, l´Athlon Socket A possède 256ko de cache de second niveau (en sus des 128ko de cache L1 liés à l´architecture K7), et le Duron 64ko. Si cela peut paraître assez peu, remarquons que ce cache fonctionne à la pleine vitesse du processeur et non pas à 1/2, 2/5 ou 1/3 de sa vitesse comme ce fût le cas pour les 512ko des Athlon Slot A. De plus ce cache de second niveau est de type exclusif et non-associatif, ainsi les informations du cache L1 ne nécessitent pas d´être dupliquées dans le cache L2. Ce cache plus petit mais néanmoins bien plus rapide permet aux Duron et Athlon Socket A d´offrir respectivement des performances à peine inférieures et supérieures à celle des Athlon Slot A, même si le gain obtenu par cette intégration est bien inférieur à celui obtenu par Intel lors du passage au cache on-die sur les P3-E.

L´Athlon Socket A (nom de code Thunderbird) emploie, pour la première fois sur un processeur x86, une technologie de gravure 0.18µ avec interconnexions en cuivre, sortie de la flambant neuve usine allemande de Dresden. Cependant, les Thunderbird ne profitent pas tous de cette nouvelle technologie. Ceux-ci sont, en effet, conjointement gravés dans cette nouvelle unité de fabrication mais aussi à Austin (Texas) ou l´on utilise la plus classique technologie aluminium 0.18µ. Les AMD Duron quant à eux sont exclusivement gravés à Austin en technologie aluminium. Cependant, cette dernière doit répondre à une très forte demande en Duron, et on peut affirmer sans trop de risques, qu’aujourd’hui, la quasi totalité des Athlon est fabriquée à Dresden et possèdent des interconnexions cuivre.

On se souvient que sur les Athlon de première génération, c´était souvent les puces de cache de second niveau qui limitaient l´overclocking. Le potentiel d´overclocking du core quant à lui, n´avait rien à envier à celui des opposants d’Intel. Même si atteindre des fréquences supérieures à 1 Ghz pouvait s´avérer difficile du fait d´un dégagement calorifique et d´une consommation électrique très largement supérieure à la concurrence, on peut dire qu´intrinsèquement, les core des Athlon AMD supportaient bien mieux et bien plus facilement les très hautes fréquences. Les Duron/Thunderbird étant basés sur le même core auquel on a simplement ajouté le cache de second niveau semblaient donc promettre de belles perspectives d´overclocking.

Modification du coefficient

Comme toujours il y´a deux possibilités d´overclocking : augmenter la fréquence du FSB, ou augmenter le coefficient multiplicateur. A l’image de ce qui s’était passé chez Intel, l’overclocking par augmentation du FSB n’est devenu sérieusement envisageable qu’au moment de la sortie de chipsets supportant officiellement les processeurs avec FSB de 133 Mhz. En effet, les premières versions du chipset le plus répandu pour plate-forme Socket A, le KT133 de VIA, ne supportaient officiellement que les Athlon à FSB de 100Mhz (DDR). Leur marge d’overclocking était assez réduite, et il était assez exceptionnel de dépasser 110Mhz sur la plupart des cartes mère (hormis l’Abit KT7 qui permettait parfois d’atteindre 120Mhz). Cette situation obligea la majorité des power user en quête de Mhz à changer le coefficient multiplicateur du CPU… cependant AMD a instauré un blocage de ce coefficient, mais qui peut être contourné.

L´architecture K7 prévoit que le coefficient multiplicateur utilisé est défini en externe lors de la procédure de Boot. Comme on s´en souvient, sur l´Athlon Slot A, celui-ci était modifiable, soit en changeant la combinaison de résistances prévues à cet effet sur la carte processeur, ou en utilisant une carte dédiée sur le connecteur prévu sur le processeur.

De la même manière, sur les CPU Socket A, celui-ci est défini par la carte mère. Lors du Boot, le CPU envoie une combinaison binaire par les broches FID à la carte mère. Cette combinaison est définie par l´état des 4 ponts L6 présents sur le CPU (ayant le même rôle que les résistances des modèles Slot A). Les ponts L6 servent donc à l´identification du CPU. Le CPU alors "identifié", le pont Nord du chipset crée le signal d´initialisation SIP. Mais voilà, exactement comme cela se passait avec l´emploi de cartes dédiées sur Slot A (Gold Finger Device), certains constructeurs de cartes mères (Asus en premier avec l´A7V, puis Abit avec la KT7) proposent d´intercepter le signal d´identification sortant par les pins FID et ainsi de le « truquer », d´en forcer un autre. Le pont Nord alors "bluffé", définit le coefficient multiplicateur correspondant à l´identification truquée du CPU lors de l´initialisation. Ce coefficient multiplicateur est envoyé au processeur par les pins BP_FID.

Aujourd’hui, la grande majorité des cartes mère permettent d’altérer ce coefficient multiplicateur, soit par une série de switchs ou directement via le Bios.

Attention cependant, votre CPU doit avoir ses ponts L1 liés, sans quoi, il sera impossible de modifier ce coefficient. En effet, dans un second temps, AMD a décidé de les couper, ce qui rend toute modification de coefficient impossible.

Il suffit simplement de reconnecter ces ponts L1 un à un pour contourner cette protection, au moyen d´un stylo à encre conductrice ou plus simplement d´un crayon à papier. Utilisez une pointe très fine et évitez absolument de court-circuiter deux ponts voisins.

Etant donné que les ponts L1 ne sont utilisés qu´au démarrage et que l´intensité du courant les traversant est assez faible, le graphite des mines de crayon a papier devrait en effet suffire pour assurer la connexion des ponts pendants quelques centaines de boot. Dans le pire des cas, il suffira de refaire les connexions quand elles ne seront plus actives (un coup de gomme et c´est reparti). Reste que si vous n´êtes pas à 200 Frs près, les connexions faites avec un crayon à encre conductrice, que l´on trouve dans les boutiques d´électronique, seront bien plus fiables, et surtout définitives. Si l’opération s’avère infructueuse, essayez de gratter ou poncer légèrement ces ponts qui sont parfois recouverts d’une sorte de vernis « invisible ». Si vous avez bien effectué la manipulation, vous devez pouvoir changer le coefficient multiplicateur de votre CPU. Il n’existe pas de CPU bloqués. Si celui-ci refuse obstinément de changer de coefficient, c’est que vous avez mal lié les ponts. Réitérez l’opération.

Si votre carte ne possède de dispositifs de sélection de coefficient multiplicateur et que vous n’avez pas peur de perdre les 500FF de votre Duron, il reste possible d´intervenir directement sur les ponts du CPU... mais cette méthode est très fortement déconseillée car elle annule la garantie et est très difficile à mettre en œuvre de par la solidité importante de ces ponts. Cependant si vous restez décidés, je vous conseille de lire cet article sur l´overclocking par altération directe des ponts. La difficulté réside à la fois dans la coupure des ponts (le perçage est nécessaire), et dans leur re-connexion (il faut utiliser un stylo à encre conductrice). Le voltage est pour sa part défini par les ponts L7, mais celui-ci peut néanmoins être modifié par jumpers et Bios sur bien des cartes. Il est limité à 1.85v et aucune carte mère en proposera plus. Néanmoins, le voltage obtenu est souvent supérieur d’environ 5% à celui sélectionné et il arrive souvent d’observer des voltages d’environ 1.89-1.91v lorsque vous sélectionnez un voltage de base de 1.85v.

Page 2 - FSB, OC Duron, OC Athlon et Ventilation

Augmentation du FSB

Depuis l’apparition de chipsets gérant le bus 133 Mhz (DDR) en natif et des CPU associés, il devient tout à fait envisageable de n’utiliser que l’augmentation de FSB. Au delà des 33% d’overclocking acquis pour les CPU à FSB 100 MHz (DDR), la plupart des chipsets de cette génération ´266Mhz´ supportent très bien des fréquences de bus de 145, 150 Mhz voir parfois, 160Mhz ou plus. L’augmentation de FSB amène, à fréquence égale, bien plus de performances que celle du coefficient, ce, grâce à la bande passante mémoire qui augmente proportionnellement. Tant que vous n’êtes pas obligés de ralentir les timings mémoire et que votre matériel supporte le FSB imposé, cherchez toujours à utiliser le FSB le plus haut possible, préférez faire fonctionner un processeur en 6*150 plutôt qu’en 9*100. Le gain de performances peut s’élever à plus de 10% et c’est un moyen simple de redonner un second souffle à un processeur limité en capacités d’overclocking.

Orientez vous donc vers une carte mère gérant le bus 133 Mhz en natif, comme celles basées sur le VIA KT133A ou des solutions à base de mémoire DDR qui gèrent toutes le bus 266Mhz.

Overclocking du Duron

Le voltage d´origine du Duron est de 1.5v ce qui laisse une marge assez conséquente. Grâce à la technologie éprouvée des interconnections aluminium sur les K7, la grande majorité des Duron s´overclockent au minimum entre 900 et 950 Mhz, avec la plupart du temps un voltage de 1.75 à 1.85V. Il sera cependant assez difficile de dépasser 1.05Ghz. Voici à titre informatif les overclockings que l´on peut espérer atteindre avec les différents Duron :

Overclocking de l´Athlon Socket A (Thunderbird)

Les capacités d´overclocking du Thunderbird sont quant à elles assez variables. D’une part, à cause du cache L2 plus gourmand et des fréquences plus élevées, le Thunderbird est alimenté en 1.75v ce qui laisse une marge de manœuvre bien moins importante, et surtout des modèles Aluminium peu overclockables cohabitent avec des Cuivre très overclockables. Il n’existe aucun moyen de reconnaître un core Cuivre d’un Alu mais il y’a fort peu de chances que vous tombiez sur un modèle Alu lors de l’achat d’un modèle d’une vitesse supérieure à 950 MHz. Sachez aussi que si l’augmentation de voltage d’un core Alu profite beaucoup à l’overclocking, les core Cuivre y sont bien moins sensibles voire pas du tout. Vous pourrez souvent réduire le voltage afin de réduire le dégagement calorifique, et ce, même à vitesse overclockée.

Un autre facteur important est la série de fabrication des cores processeur. Désignée par les quatre premières lettres de la deuxième ligne du numéro de série du processeur, il est très révélateur de la capacité d’overclocking de votre processeur. Cependant, il n’existe pas de base qui référence toutes ces références, mais sachez par exemple, que les séries AXIA sont très overclockables. Un AXIA 1 Ghz tournera par exemple sans difficultés à 1.40 Ghz et au delà dans la plupart des cas.

Une ventilation en conséquence ...

Pour finir ne négligez pas l´énorme dissipation calorifique de ces CPU. En passant du Slot au Socket, AMD a aussi réduit la taille moyenne des dissipateurs de moitié, sans pour autant réduire le dégagement thermique de ses processeurs. Avec 54W de dégagement thermique, le Thunderbird à 1Ghz nécessite un dissipateur conséquent et efficace. Avec des interconnexions Alu et une surface de contact bien plus petite, leurs petits frères Duron n’en sont pas moins complexes à refroidir. Des systèmes populaires tels que les Chrome ORB sont absolument incapables de dissiper une telle quantité de chaleur. Par conséquent orientez vous vers des solutions étudiées spécifiquement pour ces processeurs, et ne visez jamais un bas de gamme si votre but se situe au delà du Gigahertz. De plus, l´épaisseur du CPU étant plus importante que celle des homologues Intel, certains dissipateurs risquent d´endommager le CPU en produisant une pression trop élevée sur celui-ci... auquel cas celui-ci ne passera pas en garantie. A titre d´information, vous trouverez sur cette page une liste des systèmes de ventilation recommandés par AMD pour ses processeurs, et sur celle-ci notre dernier comparatif de dissipateurs Socket. Bien entendu, pour les overclockings les plus importants des systèmes avancés basés sur des plaques à effets peltiers et/ou un refroidissement liquide peuvent être envisagés.