CPU 오버클럭 기본 개념 및 방법

오버클럭이란 시스템의 컴퓨팅 속도를 향상시키기 위해 의도적으로 클럭이라 불리우는 CPU의 작동 주파수를 원래 사양보다 높게 설정하는 것을 말합니다. 오버클럭으로 CPU의 작동 주파수가 높아지면 많은 양의 계산을 더 빠르게 수행할 수 있습니다.

오버클럭의 기본 개념

CPU에 부하가 걸려서 내부의 온도가 높아지면 에러가 생기거나 재부팅 됩니다. 이처럼 내부 온도가 높아지면 시스템 손상을 막기 위해 성능에 제한을 거는 것을 쓰로틀링 이라고 하는데요. 쓰로틀링 발생 직전까지 CPU 클럭 수를 높이는 것이 오버클럭의 핵심입니다.

오버클럭을 제대로 이해하려면 CPU에 모델명이 부여되는 방식을 알아야 합니다. AMD나 인텔에서 제조하는 CPU는 공정, 코어 수, 클럭 수에 따라 모델명을 부여 받는데요. 그 중 코어 수와 클럭 수는 제조과정에서 정해지지 않고 제조 후 테스트하는 과정에서 정해집니다.

예를 들어, 인텔 12세대 CPU 중 16개 코어 모두 잘 작동하고 클럭 수가 5.5GHz이상으로 측정되는 것은 i9-12900KS이 되고 그 보다 성능이 낮은 제품은 하위 모델이 되는 식입니다. 그래서 모델명이 같은 CPU라고 하더라도 성능에 차이가 있습니다.

오버클럭으로 높일 수 있는 성능의 범위를 수율이라고 하는데요. 각 제품 군별 최상위 모델은 수율이 높습니다. 각 제품 군의 CPU 중 상한선 이상의 클럭 수를 지원하는 모든 제품이 최상위 모델이 되기 때문입니다. 그래서 고가의 CPU일수록 오버클럭해서 쓰는 사람이 많습니다.

오버클럭의 핵심 요소

오버클럭에서 가장 핵심적인 값은 CPU Core Ratio (배율), CPU Core Voltage (전압), CPU Voltage-Load Line Calibration (LLC)입니다. CPU Core Ratio와 CPU Core Voltage는 CPU의 클럭 수를 높이는 역할을 하고 CPU Voltage-Load Line Calibration은 CPU에 걸리는 부하에 따라 전압을 조절하는 역할을 합니다.

1. CPU Core Ratio (배율)

CPU의 속도를 말합니다. 기본 클럭 속도(BCLK)에 배율을 곱하면 CPU의 속도가 됩니다. 예를 들어, 기본 클럭 속도가 100MHz이고 CPU Core Ratio가 45이면 CPU의 속도는 4.5GHz가 됩니다.

2. CPU Core Voltage (전압)

CPU에 공급되는 전압을 말합니다. 높이면 CPU에 공급되는 전압을 높이면CPU가 더 빠른 속도로 작동할 수 있습니다.

3. CPU Voltage-Load Line Calibration (LLC)

CPU에 과부하에 걸렸다가 갑자기 아이들 상태가 되면 순간 전압이 치솟고 높은 열이 발생해서 시스템이 손상될 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 CPU에 과부하가 걸렸을 때 CPU로 공급되는 전압을 일정하게 낮춰주는 기능이 LLC입니다.

오버클럭 하는 방법

1. 하드웨어 준비

오버클럭하기 위해서는 유닛의 주파수 체배기가 잠겨있지 않은 CPU가 있어야 합니다. AMD의 경우 거의 모든 라이젠 CPU가 오버클럭을 지원하고, 인텔의 경우 프로세서 이름 끝에 K 또는 X가 붙어 있는 CPU가 오버클럭을 지원합니다.

오버클럭을 지원하는 메인보드도 필요합니다. 오버클럭을 지원하는 메인보드는 CPU Core Ratio (배율), CPU Core Voltage (전압), CPU Voltage-Load Line Calibration (LLC) 등을 설정할 수 있는 기능을 기본적으로 지원합니다.

2. 성능 하한선 설정

하드웨어 준비 후 처음으로 해야 할 것은 시네벤치 (Cinebench) 등의 벤치마킹 프로그램으로 현재 시스템 성능을 측정하는 것입니다. 최초 시스템 성능을 측정하는 이유는 오버클럭하기 전에 모든 것이 제대로 작동하는지 검증하고 오버클럭의 효과를 비교하기 위한 하한선을 설정하기 위해서 입니다.

3. 성능 및 설정 조정

성능 하한선 설정을 마쳤다면 오버클럭을 시작해도 됩니다. 오버클럭은 CPU 배율과 전압을 조금씩 높여가는 방식으로 진행되는데요. 전압은 발열에 직접적인 영향을 주기 때문에 한 번에 조금 (+0.05V) 씩만 올리면서 테스트를 하는 것이 좋습니다.

오버클럭 시 CPU 전압은 1.4V를 넘지 않는 것이 좋고 CPU의 최대 온도는 100°C 미만, 평균 온도는 80°C 이하로 유지하는 것이 좋습니다. 오버클럭 하는 기본적인 순서는 아래와 같습니다.

• CPU Voltage-Load Line Calibration (LLC)를 Medium으로 설정
• CPU Core Ratio (배율)를 더 높게 설정
• 시스템 부팅을 시도
• 부팅 성공 시 벤치마크 툴로 테스트를 진행
  - CPU 최고 온도 90°C 이하 시 2)부터 반복
  - CPU 최고 온도 90°C 초과 시 오버클럭 종료
• 부팅 실패 시 CPU Core Voltage (전압)를 올리고 3)부터 반복

CPU 최고 온도가 100°C에 가깝게 나오면 CPU 성능을 한계까지 올린 것입니다. 여기에서 더 오버클럭 하려면 쿨링 성능이 좋은 케이스나 쿨러를 이용해서 CPU 온도를 낮출 수 있는 시스템 환경이 필요합니다.

CPU Voltage-Load Line Calibration (LLC)를 Extreme이나 Turbo로 설정하면 CPU에 과부하가 걸려도 공급되는 전압이 떨어지지 않아 CPU 성능이 최대치로 유지됩니다. 다만, CPU가 과열되면 쓰로틀링 현상이 생기고 시스템 손상이 발생할 수 있으므로 우수한 성능의 쿨링 시스템이 갖춰 졌을 때만 Extreme나 Turbo로 설정해야 합니다.

4. 안정화 테스트

오버클럭하고 나면 시스템이 불안정해져서 버벅임, 작동 중지, 블루 스크린 오류가 나타날 수 있습니다. 그래서 오버클럭에 성공했더라도 CPU 전압을 0.01V씩 낮춰가며 부하 테스트를 하는 것이 좋습니다. 테스트를 반복해서 오류가 생기지 않는 최소 전압을 찾은 후 실제 사용할 때는 전압을 0.01 ~ 0.02V 올려 사용하는 것이 좋습니다.

벤치마크 프로그램

1. 시네벤치

초고화질 이미지를 로딩하게 해서 CPU에 100%의 부하를 가하는 방식으로 테스트합니다. 오버클럭 시 CPU 최고 온도가 90°C 이하로 유지되는지, 클럭 수가 설정대로 유지되는지 확인하기 좋습니다.

2. 링스

오버클럭 후 시스템 안정성 확인을 위해 많이 쓰입니다. CPU의 성능을 극한까지 쥐어짜는 프로그램으로 유명합니다. 쿨링 시스템을 실사용 수준으로 갖추고 나서 사용하는 것이 좋습니다.

3. 3D 마크

CPU와 GPU의 부하 테스트할 수 있는 벤치마크 프로그램입니다. 게임과 관련된 시스템 성능을 테스트할 때 많이 쓰입니다.

지금까지 시스템의 컴퓨팅 속도를 향상시키기 위해 의도적으로 CPU의 작동 주파수를 원래 사양보다 높게 설정하는 오버클럭에 대해서 알아 봤는데요. 오버클럭은 CPU의 성능을 최대로 끌어낼 수 있다는 장점이 있지만 시스템을 손상시킬 수 있다는 단점도 있어서 기본 개념과 설정 방법을 숙지하고 난 후 시도하는 것이 좋습니다.

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