Northwoodコア版Pentium 4プロセッサをその心臓部に組み込んだマシンがどれだけのパフォーマンスアップを図れるかを調査するこの企画。前編では、Pentium 4-2.0AGHzを用いて、オーバークロック研究室としては初めてのPentium 4マシンを完成させた。そしてコア電圧などは各々の規定値という条件のなかでどこまで高いクロックで動作するのか調べた結果は、既報の通りである。ただ、ベンチマークテストの結果を比較すると、あまり芳しくない結果となってしまった。

●コア電圧を高くしてオーバークロックにチャレンジ

	オーバークロック研究室で初めて組み立てたPentium 4マシン。性格はおとなしいがメモリの好き嫌いはとても激しい

　「もっと上がって欲しかった」。前編で規定電圧におけるベンチマークテストの結果を得た時の感想である。ただしテストでは1個のPentium 4-2.0AGHzを調べた結果であり、市販されているPentium 4-2.0AGHz全てが同じ耐性とは限らない。CPUのオーバークロック耐性は生産ロットによって左右されると考えられているが、規定コア電圧でのオーバークロック耐性がより高いほど有利であることは言うまでもない。この結果は1つのデータとして参考にしていただき、読者には素晴らしいオーバークロック耐性を示すCPUが入手できる事を祈るばかりだ。

　さて、とにかくこのPentium 4-2.0AGHzを使ってベスト・パフォーマンスを導き出さねばならない。まずはセオリー通りにコア電圧を高く操作し、どこまで動作するのか調べてみた。コア電圧操作は、GA-8IRXPに標準で装備されている機能を活用する。セット可能な範囲は1.10V〜1.85Vで0.025Vステップで用意されており、まず規定コア電圧より0.05V高い1.550Vを設定。そしてFSB設定クロックを順次高めつつ、ベンチマークテスト代わりにSuperπで104万桁を計算させた。なお、エラーあるいは動作困難となった場合には0.05Vステップで高くセットして行き、それぞれのコア電圧で動作可能なクロックを記録した。ただしCPUを痛めない配慮として上限は最高1.750Vまでとしている。またメモリエラーとの誤認を避けるため、メモリベースクロックは200MHzに設定。加えてアクセスタイミングはマザーボード側に委ね、こちら側からの操作はしない条件とした。結果は表1のグラフで示した通り、コア電圧のリミットとした1.750Vでは最高2.46GHzでの動作が確認され、23%アップのオーバークロック耐性を示した。

コア電圧対動作クロック(動作判定はSuperπ104万桁の計算完了具合)。縦軸の単位はGHz

　ただ、このテストにおいて高いFSB設定クロックをセットした条件で、OSの終了オプションから「再起動」を選択しシャットダウンした場合、再起動後にシステムが無反応となる症状が発生した。この場合、電源を一旦落として再度パワーオンとすれば正常に起動可能であるが、一連の動きとコア電圧の関係を追ってみるとその原因が理解できた。端的に言うと、リセット後のコア電圧はBIOS SETUPでセットしたコア電圧に至るまでしばらくの間はCPUの規定コア電圧を出力している。したがって、たとえ最高のコア電圧をBIOS SETUPでセットしていたとしても実装したCPUの規定コア電圧における動作限界クロックを超えたオーバークロック設定を施した場合に再起動が困難となるわけだ。一方、一旦電源を落として再度入れ直した場合にはBIOS SETUPでセットしたコア電圧が即刻出力されるのでオーバークロック設定であっても無難に起動するのである。この辺りは、BIOSのアップデートで改善されるものかどうか不明だが、メーカーには何らかの対策を期待しておきたい。なお、テストではこの症状が発生したことによってその時のコア電圧におけるCPUの動作限界とは判定せずコア電圧アップの要因とはしていない。

●秘密兵器投入

　コア電圧を高くした条件において、このCPUの動作可能な最高クロックは2.46GHzと判明したわけだが、はたしてどの程度のパフォーマンスを示すのかベンチマークテストを走らせて調べてみた。ただし、メモリベースクロックは200MHzのままとしてアクセスタイミングは「CAS Latency=2、Activate to Precharge delay=5、DRAM RAS to CAS Delay=2、DRAM RAS Precharge=2、DRAM Idle Timer=0」に該当するパラメータ(前編で“Special data”と名付けた数値)をチップセットのレジスターへ書き込んだ(チップセットのレジスターに関しては前編を参照のこと)。各ベンチマークテストの結果は文末のグラフを参照していただくとして、やはり気になるのがメモリベースクロックである。ここで266MHzベースに高くすればさらなるパフォーマンスアップが期待できるが、メモリクロックは328MHz近くまで上昇する計算となり、前編でメモリエラーとなった292.6MHzを超えてしまう。つまり、手持ちのメモリでは動作しそうにないクロック配分となってしまうのだ。

	PC2700 CL=2.5スペックDDRメモリ。ノンブランド品256MBの容量	メモリチップはNanya製NT5DS16M8AT-6を16枚実装する

　そこで秘密兵器ならぬニューカマーを登用することにした。それは、PC2700スペックのDDRメモリである。当然、i845D(マザーボード)はPC2700スペックのメモリをサポートしていないが、メモリそのもの耐性がより優れているならば高いメモリクロックとなる条件でも動作する可能性が高いと考えたからだ。今回のテストには、メモリチップにNanya製NT5DS16M8AT-6を実装した256MBのDIMMを使用する。まずは、前編でメモリエラーとなったFSB設定クロック110MHzを試してみた。

　当然、メモリベースクロックは266MHzにセットしメモリクロックは計算上292.6MHzでの動作を要求。前回はWindowsXPの起動途中でエラー表示ととともにシステムが停止したが、今度は無難にWindowsXPが起動した。試しに走らせたSuperπも無事に計算を完了することから、PC2100スペックのメモリとの違いが明確に感じられる。この調子でFSB設定クロックを高くしCPUの動作限界までついて来てくれたらしめたモノだ。しかし、アクセスタイミングを詰めた場合はどうだろうかと上述の"Special data"をチップセットに書き込んでSuperπを走らせてみたところ、10回目のループでエラーを表示し計算が中断する事態に。どうやら最速設定では無理があるようだ。そこでチップセットに書き込む数値をあれこれと策定してみたところ"Special data"より少し緩和させた「CAS Latency=2、Activate to Precharge delay=6、DRAM RAS to CAS Delay=2、DRAM RAS Precharge=3、DRAM Idle Timer=8」であればSuperπの計算が完了できるほど余裕ができることが判明。しかもFSB設定クロックを少し高くしてもついてこれそうな気配である。この条件でSuperπが計算可能な最高メモリクロックを調べてみると約310MHzであり、FSB設定クロックで言うところの116MHzに到達した。だがCPUの動作限界となる目標のFSB設定クロックには未だ届かない。

●メモリ電圧を高くしてみる

	GA-8IRXPに標準で装備されたDIMM電圧設定画面。規定電圧に＋0.3Vまで昇圧可能だ

　メモリベースクロックを266MHzにセットした場合の動作は、PC2700スペックDIMMを使用することである程度の改善が見られたものの、CPUの限界をドライブするところまで到達しなかった。ならばとメモリ電圧を高くしてさらなるオーバークロックを試みる。言ってみればこれが最後の切り札だ。ありがたいことに、GA-8IRXPは規定メモリ電圧に対して最高＋0.3V(0.1Vステップ)のメモリ電圧が設定可能である。目標のクロックまであともう少しだ。ここは一気に＋0.3Vをセット。その結果、先のテストで突き当たったメモリクロック310MHzの壁を突破し325MHzの動作を実現するに至った。メモリクロックだとたかだか15MHzのアップではあるが、これはFSB設定クロックで言うと122MHzに到達しておりCPUは2.44GHzで動作していることから、概ね目標値に相当するクロックと言っていいだろう。

　このようにあの手この手を駆使した結果、266MHzのメモリベースクロックでCPUをフルにドライブできる準備が整った。おそらくこのシステムにおけるベスト・パフォーマンスが得られるハズだ。その結果は各ベンチマークスコアの表を参照していただくとして、今回のターゲートとなっているライバルマシン(AthlonXP)のデータ、特に3D関連についてはビデオカードのグレードが異なっている。さらにOSも違うことから改めて同じ条件でベンチマークテストを実施した。したがってそれぞれのスコアはそのまま比較できる値であることを付け加えておく。

テスト条件一覧表

　さて、ベンチマークテストの結果を比較してみると当初、圧倒的に開きがあったSuperπの計算時間であるが、こちらの表から、テスト4の計算時間はAthlonXP1800＋に相当しており、テスト5の条件ではAthlonXP1900＋より速い数値となっている。しかしAthlonXP1500＋をオーバークロック状態で動作させた場合に比較すると、やはり1ラップ以上の遅れ(時間にして5秒)をとってしまう。この辺りは、整数演算が得意なAthlonXPに歩があるようだが、ウカウカとはしていれない状況かも知れない。一方、3D系ベンチマークテストの結果をみるとPentium4は先の整数演算での遅れを取り返すかのごとくAthlonXPのベストスコアを抑え、特に3D mark 2001では顕著な差をもたらしている。

　これらの結果からNorthwoodコア版Pentium4はライバルマシン(AthlonXPシステム)のパフォーマンスに十分わたりあえる素質があると言えるだろう。無論、個体差によって各々のクロックマージンに余裕があればもはやAthlonXPは道を譲らなければならない。ただ、「あともう少しクロックが上がってくれたら…」。今回はそんな印象を抱いたオーバークロックテストであった。

●ベンチマーク結果

Superπ

3D mark2000 Rev1.1

3D mark2001

• フェイス (http://www.faith-go.co.jp/)

◎注意
メーカーが定めた周波数以上の動作は、CPUやメモリを含めてその他の関連機器を破損したり、寿命を縮める可能性があります。また、各電圧を高く設定する場合においても同様のリスクがあり、それらの結果によるいかなる損害についても、筆者およびAkiba2GO!編集部、製造メーカー、販売店はその責を負いません。オーバークロック設定・改造・BIOSの書き替え等は自己の責任において行って下さい。なお、この記事中の内容は筆者の環境でテストした結果であり、記事中の結果を筆者およびAkiba2GO!編集部が保証するものではありません。この記事についての個別のご質問・お問い合わせにお答えすることはできませんので、あらかじめご了承ください。

【筆者プロフィール】鈴池 和久氏。オーバークロック歴は1995年登場のTritonチップセットの頃から。マザーボードの回路解析やハンダごてを使ってオーバークロック改造を施すのが得意。1998年出版の「パソコン改造スーパーテクニック」を初めPC改造に関する著書を複数執筆。現在は当ページのオーバークロック研究室コラム記事を執筆中。ハンドル名は「ＫＡＺ’」。1957年生まれ大阪府在住。