Jay의 속성 강의 제 2화 (2부) - CPU 오버클럭 한 큐에 끝내기

오늘 CPU 오버클럭 한 큐에 끝내기 2부에서는

오버클럭과 전압과의 관계에 관하여

알아볼까 합니다.

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앞의 강의에서

CPU는 '1'을 출력하기 위해

전압을 높이고

'0'을 출력하기 위해

전압을 낮춘다고 말씀드렸습니다.

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5v를 기준으로 예를 들자면

5v가 인가된다면 '1'을 출력하고

0v가 인가된다면 '0'을 출력하는 그림이

가장 이상적인 그림일 것입니다.

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위에서의 예와 같이 소위 전압이 '칼'처럼

딱 5v, 0v 인가된다면

위의 그래프와 같이 아무 걱정 할 것이 없습니다.

0v 일 때 '0'출력하고 5v 일 때 '1'출력하고

최종적으로 CPU는 011001010을 출력하겠죠

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하지만 전기 펄스가 발생하는 원리는

'매우' 아날로그 적이기 때문에

0v~5v 또는 그 이상 어느 값이(0.2v, 0.5v, 4.5v 등등)

출력되어도 이상할 것이 없습니다.

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문제는 여기서부터 시작됩니다.

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CPU에 있는 트랜지스터가

0v에서 '0'만을 5v에서 '1'만을 출력한다면

위의 그래프와 같이 입력이 되었을 때

과연 어떠한 결과를 출력을 하게 될까요?

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중간중간 어중간한 값들을 인식하지 못하고

논리 연산 수행이 불가능해 오류가 발생할 것입니다.

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때문에 트랜지스터들은 '역치'라는 값을 두어

철두철미하게 0v을 '0'으로

5v '1'로 인식하지 않고

0v 주변의 값을 '0'으로

5v 주변의 값을 '1'로 출력하도록 설계되어있습니다.

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위 그림과 같이

4v 이상은 '1'로 1v 이하는 '0'로 출력하는 식이죠

그럼 의도했던 바와 같이 011001010이

출력 될 것입니다.

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여기서 좋은 칩은 바로 이 역치 설계가 잘 되어있어

노이즈가 포함되고 불완전한 펄스가 주입되어도

0과 1을 잘 구분하는 칩이라고 할 수 있습니다.

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자 이제 공장에서 갓 나온 칩의 기본 동작 클럭에서

0.2v 4.2v 0.8v 5.0v 4.5v 0.9v의

전압 값을 입력받는다고 가정해 봅시다.

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설계된 역치 범위에 따라서 이 칩은 010110을

출력하게 될 것입니다.

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이제 이 칩을 기본 동작 속도보다

2배 빠르게 오버클럭 해봅시다.

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기본 동작 클럭일 때

0.2v 4.2v 0.8v 5.0v 4.5v 0.9v의 펄스가

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오버클럭을 적용하니

클럭의 속도는 2배 향상되었지만

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기본 동작 클럭일 때

0.2v 4.2v 0.8v 5.0v 4.5v 0.9v의 펄스가

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0v 쪽의 신호가 +0.2v

5v 쪽의 신호가 -0.3v 되어

최종적으로 펄스가

0.4v 3.9v 1.0v 4.7v 4.2v 1.1v로 변했습니다.

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출력하는 값은 0?011? 을 출력하여

오류를 발생하게 되겠죠?!!

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이것이 우리가 흔히 오버클럭 적용 후

블루 스크린이나

오류를 발생하게 되는 이유입니다.

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이처럼 클럭이 높아졌을 때

클럭이 높아질수록 전압의 펄스 신호가

0v 또는 5v에 가깝게 출력되는 비율은 떨어지게 됩니다.

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쉽게 예를 들어 우리가 로프 운동을 할 때

천천히 로프를 위아래로 흔들면

진폭을 크게 만드는 것은 그리 어렵지 않습니다.

하지만 로프를 빠르게 흔들면 흔들수록

로프의 고점과 저점의 폭을 유지하는 것은

상당히 힘이 듭니다.

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전기적 신호의 펄스도 마찬가지라고 보시면 됩니다.

클럭이 높아질수록 펄스의 고점은 낮아지고

저점은 높아집니다.

즉 펄스가 무뎌지는 것이죠.

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이것을 해결하기 위해

우리는 오버클럭 시 전압을 더 인가하여

역치 값을 끌어올리는 방법을 사용합니다.

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전압을 더 줘서 역치 값을 끌어올린다는 것이

무엇을 의미하는지 자세히 한번 알아보겠습니다.

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기본 동작 클럭 시

0.2v 4.2v 0.8v 5.0v 4.5v 0.9v

오버클럭 시

0.4v 3.9v 1.0v 4.7v 4.2v 1.1v

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여기서 전압을 높여 5v 일 때 '1'을

출력하도록 되어있는 것을

1v 높여 6v 일 때 '1'을 출력하도록 하도록 하면

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0.4v 4.9v 1.0v 5.7v 5.2v 1.1v

이런 식으로 펄스가 구성될 것입니다.

(신호가 '1'을 의도했을 경우 1v씩 상승)

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전압이 상승된 만큼

역치 값도 상승되어

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'0'을 출력하는 역치 값은

1이하에서 1.5v 이하로

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'1'을 출력하는 역치 값은

4v 이상에서 4.5v 이상으로

변경되었다고 가정한다면

위와 같은 그래프를 출력하게 될 것이고

이는 오버클럭의 성공을 의미합니다.

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여기까지 해서 오버클럭과 전압과의 관계에 관한

설명을 모두 마치고

다음 시간부터는 본격적으로

CPU 오버클럭을 진행해 보도록 하겠습니다.

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궁금하신 사항은 언제든지 댓글로 남겨주시면

답변드리겠습니다.

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그럼 다음 시간에 실제 CPU 오버클럭 방법으로

찾아뵙겠습니다.

 

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