Apprendre à overclocker son processeur : Le tutoriel complet

Cette entrée fait partie d'une série de sur 11 dans la série L'Overclocking de son PC : le dossier

L'overclocking du CPU et processeur est un procédé qui vise à optimiser les performances du processeur en modifiant certains réglages du CPU (Central Processing Unit).
Vous augmentez la fréquence d'horloge du CPU qui pourra donc traiter plus de données avec au bout plus de puissance pour votre PC.
Pour les gamer, c'est potentiellement gagner quelques FPS.

Voici un guide et tutoriel complet pour apprendre à overclocker le processeur de son PC.

Apprendre à overclocker son processeur : Le guide complet

Qu'est-ce que et pourquoi overclocker son processeur

Les fabricants des processeurs des ordinateurs mettent en vente des PC avec des réglages qui ont pour objectif de fonctionner dans la plupart des situations et pour tout public.
Ainsi, il s'offrent une marge de sécurité pour assurer la fiabilité des composants hardware.

Ainsi, il est possible de modifier les réglages par défaut du CPU pour augmenter l'horloge du processeur.
Cela se traduit donc par une vitesse accrue du processeur qui va traiter plus de données : c'est l’overclocking du processeur.
Globalement donc, cela doit améliorer les performances du PC.

Le site anandtech a produit quelques mesures et comparatifs de l'apport de l'overlocking.
Par exemple sur Prime95, sans surprise, l'overclocking provoque une hausse de la la consommation électrique.

Comparatifs des performances de l'overclocking

Sur 7-zip la décompression d'un fichier est plus longue.

Comparatifs des performances de l'overclocking

Par contre dans les jeux, on obtient bien un gain de FPS.
Dans Civilization 6 avec des paramètres moyens à une résolution de 1920x1080, on obtient une augmentation totale d'environ 23% des performances des fréquences d'images moyennes.
Les tests montrent que les fréquences d'images du 99e centile s'améliorent de 30%, ce qui montre qu'un overclocking moyen sur les trois éléments peut si bien améliorer les performances dans un titre aussi lourd en CPU.

Comparatifs des performances de l'overclocking

Même résultat sur le jeu Total War Warhammer 2 avec une amélioration d'environ 10 FPS avec l'overclocking.

Comparatifs des performances de l'overclocking

Enfin la mise en place demande des connaissances hardware.

Apprendre l’overclocking de son processeur : la théorie

Comment fonctionne la fréquence d'horloge du processeur

L'overclocking se base sur deux facteurs : la fréquence du processeur et la tension (voltage).

La fréquence de l'horloge du processeur

La fréquence d’horloge s'exprime en hertz (Hz), par exemple un processeur Intel à 4,5 GHz.
C'est l'indicateur principale sur la vitesse de calcul et de puissance d'un processeur toutefois, il faut aussi prendre en compte le nombre de cœurs, le cache CPU et la consommation d'énergie.
Plus cette fréquence est élevée, plus votre processeur pourra effectuer de calcul rapidement.

Il existe plusieurs méthodes pour jouer sur la fréquence d'horloge du processeur.

Fréquence de base (BCLK)
Votre processeur fonctionne par cycle.
Au cours de chaque cycle, des milliards de transistors se trouvant à l'intérieur du processeur s'ouvrent et se ferment.
La fréquence de base, c'est le nombre de cycle par seconde exprimé en HZ.
En général pour un processeur, elle est 100 MHz.

La vitesse globale de votre processeur est calculée en multipliant la vitesse d'horloge de base (BCLK) par ce ratio. Par exemple, un BCLK de 100 MHz multiplié par un CPU Core ratio de 45 donnerait une vitesse CPU de 4 500 MHz, soit 4,5 GHz. Ce paramètre peut généralement être modifié pour chaque cœur ou pour l'ensemble des cœurs.

Multiplicateur ou CPU ratio. c'est un multiplicateur que l'on applique à la fréquence de base pour déterminer la fréquence d'horloge globale d'un processeur.
Par exemple, un multiplicateur CPU de 46 et une horloge de base de 100 MHz donnent une vitesse d'horloge de 4,6 GHz.

Le logiciel CPU-Z affiche très facilement toutes ces informations.

CPU-Z afficher les informations détaillées du processeur de votre PC

Le voltage et la tension

CPU Core Voltage ou VCore est le voltage ou tension fournit au processeur.
L'augmentation du CPU Core Voltage augmente la tension d'entrée de votre CPU, ce qui lui donne la marge d’énergie nécessaire pour fonctionner à des vitesses plus élevées.
Cela va par contre le faire chauffer beaucoup plus.

CPU Cache/Ring Ratio ajuste la fréquence de certaines parties du CPU, comme le cache et le contrôleur de mémoire.

CPU Cache/Ring Voltage est conçu pour augmenter la tension d'entrée du cache de votre CPU. Cela permet de stabiliser le surcadençage de votre processeur. Sur certaines plateformes, cette tension est liée au CPU core voltage et ne peut être modifiée séparément.

Overclocker son processeur sur un BIOS MSI

Pour le reste, cela se passe ici :

Quels sont les risques de l’overclocking ?

Augmenter la fréquence de votre processeur en l'overclocking nécessite d’augmenter la tension.
En effet, plus de puissance nécessite plus d'énergie.
Enfin au bout, le composant va nécessairement transférer cette énergie en chaleur.
Cela se nomme l’enveloppe thermique, ou TDP (Thermal Design Power). D'ailleurs on trouve la mesure par défaut dans les spécifications techniques du processeur.

Le premier risque est la surchauffe ce qui peut entraîner au final, une baisse de performances ou des instabilités systèmes.
La surchauffe dépend de plein d'éléments comme votre système de refroidissement, le type de boitier, la température de la pièce, etc.
Ainsi, réussir à overclocking votre PC dépend aussi beaucoup de tous ces éléments.
Si vous avez par exemple un ventirad de première gamme, vous allez certainement rencontrer des difficultés.

La surchauffe réduit aussi l'espérance de vie de vos composants électroniques.
C'est aussi pour cela qu'il faut garder un oeil aux températures du PC et trouver des valeurs d'overclocking qui couple gain de vitesse et surchauffe acceptable.

Enfin comme vous augmentez la tension, votre alimentation doit aussi suivre.
Mais c'est aussi le cas de votre carte mère qui doit aussi être capable de fournir celle-ci à votre processeur.
Une carte mère bas de gamme risque de ne pas tenir et cela va provoquer des plantages de votre PC.

C'est pour cela que les réglages d’overclocking de votre processeur dépend de la configuration matérielle de votre PC et est unique. C'est à vous de les trouver en effectuant des tests

Surchauffe et Thermal Throttling

Lorsque votre processeur atteint certaines températures élevées, le phénomène de Thermal Throttling se produit.
Il s'agit d'un mécanisme qui vise à baisser la fréquence du composant pour baisser la température.
Ainsi, si vous overclockez trop intensément ou si votre système de refroidissement ne suit pas, vous risquez d'être confronté à ce problème et au final avoir une baisse de performances.

Pour aider à éviter les surchauffes de votre PC afin que votre overclock tienne, suivez ce tutoriel :

Les étapes pour overclocker son processeur

1 - Mettre à jour le BIOS de son PC

Commencez par vous assurer que votre BIOS est à jour.
Cela peut corriger certaines bugs qui peuvent se produire lors des modifications des paramètres du CPU.

2 - Faire un benchmark de référence

Commencez tout d'abord par évaluer les performances de votre PC.
Les scores obtenus serviront de référence pour vérifier ensuite si l'overclocking apporte bien un gain de performances du PC.
Il existe des logiciels de benchmark comme CineBench, 3DMark, UserBenchmark :

N'hésitez pas à noter les scores de benchmark dans un tableur avec les réglages effectués.

3 - Overclocker son processeur

Ensuite vous pouvez passer à la pratique en suivant une des méthodes proposées dans le paragraphe suivant.
Utilisez des logiciels pour surveiller la température du PC comme HWInfo ou CPUID HWMonitor.
Puis on augmente les multiplicateurs et la tension par pas tout en testant la stabilité à chaque modification.
Le but est de trouver la limite, la valeur à partir de laquelle le PC plante.
On règle alors cette valeur en dessous.

4- Vérifier le résultat par un nouveau benchmark

Enfin, relancez un benchmark pour comparer les résultats et vérifier que vous avez bien de meilleurs performances du PC.

5 - Tester la stabilité de votre PC avec un stress test CPU

Enfin pour tester la stabilité du PC dans des conditions extrêmes, il existe des logiciels de stress test CPU.
Vous pouvez par exemple lancer un test d'une dizaine de minutes.

Si le PC ne plante pas alors poussez encore les réglages d’overclocking.
Par contre, si des écrans bleus et BSOD ou encore des redémarrages intempestifs de votre PC se produisent alors repassez à la valeur précédente.

Par exemple ci-dessous, un Intel i7-4790 à 3.60 GHz et max-turbo 4 GHz.

Overclock d'un processeur Intel i7

On peut le pousser à 4,2 GHz avec une température maximale de 83 degrés ce qi laisse encore de la mage.
Le score du benchmark est alors bien meilleur.

Overclock d'un processeur Intel i7

Comment overclocker son processeur

Trois méthodes existent pour overclocker son processeur.
Ce tutoriel et guide vous les détails.
Dans tous les cas, si cela n'est pas encore fait, il faut installer un logiciel de surveillance de la température comme HWInfo ou CPUID HWMonitor.

Overclock automatique

L'Overclock automatique est la façon la plus simple pour surcadencer votre processeur car il ne demande aucune connaissance technique profonde.
Le logiciel ou le BIOS s'occupe de tout et il vous suffit de l'activer.
Mais il faut savoir que les réglages sont plus larges pour assurer une stabilité maximale, ainsi les performances sont souvent moins bonnes qu'un overclock manuel.

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Certains BIOS proposent la fonction d'overclock automatique sinon on peut passer par des logiciels comme Intel Performance Maximizer (IPM), AMD Ryzen Master.
L'article suivant vous guide pour y parvenir :

Par le BIOS

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Sans passer par le BIOS avec Intel UTX et AMD Ryzen Master

Les deux fabricants de processeur AMD et Intel proposent chacun leur logiciel pour overclocker le processeur.

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Chez Intel, il s'agit d'Intel Extreme Tuning Utility dit Intel XTU.
En plus de modifier les réglages de votre processeur, il est aussi capable d'effectuer un benchmark et stress test.
L'article suivant vous guide pour l'utiliser.

Les réglages du processeur sur Intel Extreme Tuning Utility

Du côté d'AMD, il s'agit d'AMD Ryzen Master qui permet de modifier les réglages du processeur.
Il propose aussi une fonctionnalité d'overclocking automatique.
Pour un surcadencer son processeur Ryzen manuel avec AMD Ryzen Master :

  • Sélectionnez le profil 1
  • Activez le mode manuel et n'autorisez que la sélection des noyaux et le contrôle de tension à être inclus.
  • Connectez les cœurs - cliquez sur l'icône à côté du texte «CCD0» jusqu'à ce qu'il devienne vert (mode miroir, définit tous les cœurs à la même vitesse)
  • Si vous choisissez des CCX séparés - définissez C01 avec la valeur de la fréquence
  • Réglez la tension en augmentant un peu la valeur
  • Vérifiez la stabilité et ajustez par petites étapes
  • Appuyez sur Appliquer et tester
Les réglages du processeur sur Intel Extreme Tuning Utility pour AMD Ryzen Master

Liens

Le site propose aussi un tutoriel complet pour overclocker votre RAM

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