언더클럭킹(Underclocking)은, 역시 다운클럭킹(downclocking)으로 알려져 있으며, 지정된 것보다 더 낮은 클럭 율(clock rate)에서 실행되도록 컴퓨터 또는 전자 회로의 타이밍 설정을 수정합니다. 언더클럭킹은 컴퓨터의 전력 소비를 줄이고, 배터리 수명을 늘리고, 열 방출을 줄이기 위해 사용되고, 시스템의 안정성과 호환성(compatibility)을 역시 증가시킬 수 있습니다. 언더클럭킹은 공장에서 구현될 수 있지만, 많은 컴퓨터와 부품은 최종 사용자에 의해 언더클럭될 수 있습니다.
Types of underclocking
CPU underclocking
마이크로프로세서에 대해, 그 목적은 일반적으로 열 낭비 장치(heat dissipation devices)에 대한 필요성을 줄이거나 전력 소비(power consumption)를 줄이는 것이 목적입니다. 이것은 고열 환경에서 증가된 시스템 안정성을 제공할 수 있거나, 시스템을 더 낮은 공기-흐름 (따라서 더 조용한) 냉각 팬 또는 팬을 전혀 사용 없이 실행되도록 허용할 수 있습니다. 예를 들어, 보통 3.4 GHz에서 클럭되는 펜티엄 4 프로세서는 2 GHz로 "언더클럭될" 수 있고 그런-다음 낮은 팬 속도로 안전하게 실행될 수 있습니다. 이것은 변함없이 일부 시스템 성능을 희생시킵니다. 어쨌든, 비례적인 성능 감소는 보통 클럭 속도에서 비례적인 감소보다 적은데 왜냐하면 성능이 종종 다른 병목-현상: 하드 디스크, GPU, 디스크 제어기, 인터넷, 네트워크, 등에 의해 제한되기 때문입니다. 언더클럭킹은 장치의 에너지 요구를 낮추기 위한 동기식 회로의 타이밍의 변경을 참조합니다. 의도적인 언더클럭킹은 프로세서의 속도를 제한하는 것을 포함하며, 이것은 작동 속도에 영향을 줄 수 있지만, 다른 하드웨어 및 원하는 사용에 따라 장치의 성능을 현저하게 저하시킬 수도 있고 그렇지 않을 수도 있습니다.
많은 컴퓨터와 다른 장치가 언더클럭킹을 허용합니다. 제조업체는 여러 가지 이유로 언더클러킹 선택사항을 추가합니다. 언더클럭킹은 과도한 열 축적에 도움이 될 수 있는데, 왜냐하면 더 낮은 성능은 장치 내부에 많은 열이 발생하지 않기 때문입니다. 그것은 역시 장치를 실행하는 데 필요한 에너지 양을 줄일 수 있습니다. 랩톱 컴퓨터와 기타 배터리로 작동하는 장치는 배터리가 충전되는 것 없이 더 오래 사용할 수 있도록 종종 언더클럭킹 설정을 가집니다.
언더클러킹 특색을 제공하는 것 외에도, 제조업체는 기계의 효율성을 높이기 위해 기계의 능력을 제한하도록 선택할 수 있습니다. 감소된 명령 집합 컴퓨터 (RISC) 모델은 제조업체에 의해 더 적은 전력으로 작동하는 장치를 구축하는 데 도움이 될 수 있습니다.
Graphics cards
언더클럭킹은 그래픽 카드 프로세서의 GPU에서 역시 수행될 수 있으며, 보통 열 출력을 줄이는 것을 목표로 합니다. 예를 들어, 일상적인 작업 (예를 들어, 인터넷 브라우징과 워드 프로세싱)을 수행할 때 GPU를 더 낮은 클럭 율로 실행되도록 설정할 수 있으며, 따라서 카드를 더 낮은 온도에서 작동하고 따라서 더 낮은, 더 조용한 팬 속도를 허용합니다. GPU는 그런다음 게임과 같이 그래픽 집약적인 응용 프로그램에 대해 오버클럭될 수 있습니다. GPU를 언더클럭하는 것은 성능을 줄일 것이지만, 이 감소는 그래픽 집약적인 응용 프로그램을 제외하고는 눈에 띄지 않을 것입니다.
Memory underclocking
더 새롭고 더 빠른 RAM은 드물거나 단종된 메모리를 대체하기 위한 저렴한 방법으로 구형 시스템과 일치하기 위해 언더클럭될 수 있습니다. 이것은 특히 다른 클럭 속도의 여러 메모리 모듈을 갖는 PC에서, 더 높은 설정에서 안정성 문제가 발생하는 경우에 역시 필요할 수 있습니다. 만약 여러분이 PC 프로세서를 언더클럭하고, 클럭 인수 또는 배수 (프로세서와 메모리 클럭 속도 사이의 비율)를 변경하지 않으면, 그 메모리는 역시 언더클럭될 것입니다.
When used
동적 주파수 스케일링 (자동 언더클럭킹)은 랩톱 컴퓨터에서 매우 공통적이고 마찬가지로 데스크톱 컴퓨터에서 공통적이 되었습니다. 랩톱에서, 프로세서는 보통 컴퓨터가 배터리로 작동할 때마다 자동으로 언더클럭됩니다. 대부분의 최신 노트북과 데스크탑 프로세서 (AMD의 Cool'n'Quiet와 PowerNow!와 같은 절전 계획을 활용함)는, 머신 BIOS와 운영 시스템이 그것을 지원할 때, 가벼운 처리 부하 아래에서 자동으로 그것들을 언더클럭할 것입니다. 인텔은 역시 SpeedStep이라고 불리는 특색을 통해 수많은 프로세서에 이 방법을 역시 사용했습니다. SpeedStep은 Core 2 Duo 및 선택적 Pentium 모델과 같은 칩에 처음 등장했으며, 나중에 중급에서 고급형 Core i3, i5 및 i7 모델의 표준이 되었습니다.
일부 프로세서는 영구적인 손상을 일으킬 수 있는 과열을 방지하기 위해 방어 수단으로 자동으로 언더클럭됩니다. 그러한 프로세서가 안전한 작동을 위해 너무 높은 온도 수준에 도달할 때, 온도 제어 회로가 활성화되어, 온도가 안전한 수준으로 돌아올 때까지 클럭과 CPU 코어 전압을 자동으로 낮춥니다. 적절하게 냉각된 환경에서, 이 메커니즘이 (만약 있다면) 드물게 트리거되어야 합니다.
오버클러킹 경쟁에 대한 형식에서 비슷한 여러 다른 언더클럭킹 대회가 있지만, 목표는 가장 높은 컴퓨터와 반대로 가장 낮게 클럭된 컴퓨터를 사용하는 것입니다.
Advantages
- 특히 언더볼팅 (즉, 부품의 전압을 공칭 미만으로 감소하는 것)과 결합될 때, 감소된 전력 소비. 예를 들어, Athlon XP 1700+ 프로세서를 1466MHz에서 1000MHz로 언더클럭하고 코어 전압을 1.75V에서 1.15V로 줄임으로써, 컴퓨터 사용자는 전력 소비를 64.0에서 21.6W로, 즉 66%의 전력 감소로 줄이며, 오직 26% 성능 저하됩니다. 같은 것은 더 새로운 프로세서에 대해 참입니다: 단일-코어 Intel CPU는 20% 언더클럭될 때, PC의 성능은 49% 전력 감소와 함께 13% 감소했습니다.
일반적으로, 주파수 f와 전압 V에서 실행되는 정전용량 C를 갖는 CPU에 의해 소비되는 전력은 대략적으로 다음과 같습니다:
\(\quad\)\(P = C V^2 f.\)
- 전력 소비에 정확히 비례하는 감소된 열 발생.
- 냉각 팬이 느려지거나, 심지어 제거될 수 있기 때문에 적은 소음. 냉각 팬의 효율은 그것의 회전 속도에 비례하지만, 그것이 증가할수록 소음도 증가합니다.
- 더 긴 하드웨어 수명.
- 증가된 안정성.
- 증가된 배터리 수명.
- 오래된 응용과 함께 더 나은 호환성.
- CPU 타이밍에 의존하던 아주 오래된 컴퓨터 게임의 적절한 성능.
In practice
Linux
리눅스 커널은 CPU 주파수 변조를 지원합니다. 지원되는 프로세서에서, 이 특색에 접근을 얻기 위해 cpufreq를 사용하는 것은 시스템 관리자에게 CPU의 클럭 율에 걸쳐 제어의 다양한 수준을 제공합니다. 그 커널은 기본적으로 다섯 가버너: Conservative, Ondemand, Performance, Powersave 및 Userspace를 포함합니다. Conservative 및 Ondemand 가버너는 CPU 부하에 따라 클럭 율을 조정하지만, 각각 다른 알고리듬을 사용합니다. Ondemand 가버너는 CPU 부하에서 최대 주파수로 점프하고 CPU 유휴시 단계적으로 주파수를 감소시키지만, Conservative 가버너는 CPU 부하 시 단계적으로 주파수를 증가시키고 CPU 유휴시 최저 주파수로 점프합니다. Performance, Powersave 및 Userspace 가버너는 클럭 율을 정적으로 설정합니다: Performance은 사용 가능한 최고로, Powersave는 사용 가능한 최저로, 및 Userspace는 사용자에 의해 결정되고 제어되는 주파수로 설정합니다.
Windows
언더클럭킹은 BIOS 또는 Windows 응용 프로그램에서 수동으로 수행되거나, Intel의 SpeedStep 또는 AMD의 Cool'n'Quiet과 같은 특색을 사용하여 동적으로 수행될 수 있습니다. Windows 7 및 10에서, 언더클럭킹은 전원 관리 계획의 "고급" 설정 내에서 설정될 수 있습니다.
Asus Eee PC
Asus Eee PC의 이전 모델은 630 MHz로 언더클럭된 900 MHz Intel Celeron M 프로세서를 사용했습니다.
Mac OS X
언더클럭킹은 EFI에서 수행될 수 있습니다.
Smartphones and PDAs
Motorola Droid, Palm Pre, 및 Apple iPhone과 같은, 대부분의 스마트폰과 PDA는 배터리 수명을 최대화하기 위해 덜 강력한 프로세서의 전체 클럭킹보다 더 강력한 프로세서의 언더클럭킹을 사용합니다. 그러한 모바일 장치에 대해 설계자는 느린 프로세서가 낮은 클럭 율에서 더 강력한 프로세서보다 더 나쁜 배터리 수명을 제공함을 종종 발견합니다. 그것들은 프로세서의 와트 당 성능을 기준으로 프로세서를 선택합니다.
Performance
언더클럭된 머신의 성능은 종종 예상보다 더 나을 것입니다. 통상적인 데스크탑 사용 아래에서, CPU의 최대 전력이 거의 필요하지 않습니다. 심지어 시스템이 바쁠 때에도, 보통 메모리, 디스크, 또는 기타 장치에서 데이터를 기다리는 데 많은 시간이 소요됩니다. 그러한 장치는 훨씬 낮은 대역폭에서 작동하는 버스를 통해 CPU와 통신합니다. 일반적으로, CPU 배수 (따라서 CPU의 클럭 율)가 낮을수록, 성능이 버스의 성능에 가까워지고, 대기해야 할 시간이 줄어듭니다.