編集部内で引っ張りダコとなっているPentium4-2.80GHzをキャッチすることに成功。一気にオーバークロックだ！

　相変わらず熾烈な争奪戦を繰り広げているX86プロセッサー戦国絵巻だが、このレポートを読んでAthlon XP 2600＋がPentium 4-2.53GHzのパフォーマンスを押さえ込み「X86世界最速」の座を奪取したことを知った。ところが、その3日後に報じられたこちらのニュースでは、インテルが速攻、巻き返しに転じている。なんと、Pentium 4プロセッサの最高動作クロックを2.80GHzに更新したのである。そのPentium 4-2.80GHzの実力は、早くもこちらのページで公開され、Athlon XP-2600+の天下はPCショップのショーケースに登場するまで維持できなかったようだ。
　さて、オーバークロック研究室では、編集部内で引っ張りダコとなっているこのPentium 4-2.80GHzをまんまとキャッチすることに成功した。このプロセッサを規定のクロックで動作させる話は、上述のリンクページをご覧いただくとして、本ページでは、いきなりオーバークロックの世界へいざなうことにした。

●テスト環境と動作目標

	i845G搭載Socket478マザーボードAOpen製「AX4G PRO」
	PC3200(DDR400)CL=2.5スペックをうたう512MBのメモリを用意した

　今回の動作目標は、ズバリ！3.0GHzオーバーでの動作。このCPUは、Quad Pumped 533MHz版Pentium 4であることからFSB設定クロック133.3MHzの21倍速設定が規定されて2.8GHz動作を実現している。つまり、3.0GHzでの動作要求は、FSB設定クロックを143MHz以上に高くセットすればいいわけだ。なお、FSB設定クロックは、CPUと同時に入手したi845G搭載の「AX4G PRO」が備えているオーバークロック機能に委ねることとした。このマザーボードは、i845GマザーボードでありながらPC2700(DDR333)スペックのDDR SDRAMを独自にサポートする点が興味深く、選考理由の一因にもなった。おそらくメモリクロックは、FSB設定クロック＋33MHzの設定モードが存在するものと推測し、写真3のメモリ（PC3200 512MB）を用意した(このメモリに関してはこちらのレポートを参照)が、このうたい文句を鵜呑みにすれば、予定するオーバークロック動作には、余裕で追従してくるだろう。

	これがうわさの水冷装置「POSEIDON」だ。これまでにない充実したキット内容だが、果たしてその冷却性能は？

　そして、今回のテストのもう一つの目玉とも言うべきグッズを用意した。それは、こちらのレポートで紹介された市販の水冷装置冷却装置「POSEIDON」だ。実際に水冷キットを筆者が手にとってみた時の第一印象は「これで、ホンマに大丈夫？冷えるんかいな？」である。理由は、水冷ヘッド、ラジエーター、水タンクなど個々のパーツのキャパ(容量的な要素)が小さいと思ったからだ。ただ、よく考えてみると、この装置はペルチェ冷却用ではなくてCPU自体を直接冷却するタイプである。つまり、このまま素直に使用するならCPUを室温以下の温度に持ち込めない理屈ではあるが、結露しないというメリットもある。「使い方と目標次第では、常用水冷マシンがお手軽なコストで実現できる可能性を秘めている」と、前向きの興味が湧いてきた。

●Pentium4マシンに市販の水冷キットを組み付ける

	市販の水冷キットを組み付けたテストマシン。当然、プロセッサは、Pentium4-2.80GHzだ

　過去にこの手の水冷装置は、いくつか発売されている。しかし、過去の製品と比較すると水冷キットとしての充実度はそこそこ高く、取り扱い説明書に記載されたオリジナル用途の範囲で使用する限り(ユーザーが余計な事を企てない限り)必要と思われるパーツはほぼ揃っている。今回のテストマシンは、標準的なミドルタワーで構築したが、個々の冷却パーツを設置するスペースさえ確保できれば、ケース内部に水冷キットが全て収まってしまう仕様になっているようだ。

	CD-ROMドライブを追い出して水冷パソコンの象徴であるラジエーターを5インチベイに据え付けた

　水冷キットの組み付け作業は、まず最初に冷却水を循環させるポンプを貯水タンク内部に組み込んで密封し、電源プラグを取り付けてコンポーネント化する作業から開始した。次にラジエーター部を組み立てる。ここで重要な要素は、取り付けるファンの性能が直接冷却性能を左右することだ。CPUの発熱量によっては、強力なファンを必要とするのかも知れない。ただ、「騒音」とのかけひきもあってやたら暴風ファンが好ましいわけでもない。今回は、とりあえずキットに付属のファンを固定してみた。また、ケースの5インチベイを利用してラジエーターを仮固定しておき、ファンはケース内部から外部へ吹き付ける方向にセットした。この辺りの理由は、どちらかというと外観重視で、あまりにも冷却性能が低下するようなら、セッティングを変更するつもりである(ただ、5インチペイ3段抜きでないとラジエーター面積が確保できない)。ちなみに説明書では、ケース背面の排気ファン取り付けスペースにラジエーターを設置するよう記載されている。

	バラツキの問題なのか筆者の環境では、P4-478ソケットアダプターを加工しないと正しくセットできなかった。具体的には、リテールクーラーのクリップとアダプタの接点を多少削った。そこまでしないにしても、クリップが重い場合は慎重に固定したほうがいいだろう

　次に、最も簡単だと思えた水冷ヘッド(説明書は水冷ジャケット)の固定でつまずいた。キットには、SocketAやSocket370用の固定金具が付属するが、今回はSocket478なのでキットに付属のP4-478ソケットアダプターとPentium 4リテールBOX同梱のCPUクーラーに備わっているリテンションクリップを併用しなければならない(これは、Pentium4 2.80GHzをキャッチしたときにリテールCPUクーラーも一緒に確保したので問題はない)。そして、水冷ヘッドは、P4-478ソケットアダプターを介してリテンションクリップでCPUに押さえつける仕組みである。ところが、その水冷ヘッドを押さえつけるためにリテンションクリップのレバーをセットしようとしても、レバーが重くてセットできなかった。念のために水冷ヘッドとリテールCPUクーラーを入れ替えてリテンションクリップをセットしてみると少し重いが何とかセット可能である。
　この原因について「水冷ヘッド＋P4-478ソケットアダプターの厚みとリテールCPUクーラーの厚みが異なっている」と考えるのが自然だ。「もしかすると」と思って他のリテールCPUクーラー(Celeron 1.8GHz用)のリテンションクリップを用意した。そしてもう一度、水冷ヘッドとP4-478ソケットアダプターをCPUに組み付けて、そのリテンションクリップでセットしてみると、今度は、無難にセット可能だった。このことから、リテンションクリップにバラツキがあると思われる。再確認の意味でPentium 4-2.80GHzに付属していたリテンションクリップで再びセットしようとすると、やはりレバーが重い現象に変化はな無かった。これは、たまたま筆者のところだけで発生したのかも知れないが、無理にセットしようとしてリテンションクリップが破壊すると困るわけで「バラツキ」は勘弁して欲しいと思った(仕様変更なら仕方がないが)。

　こうして水冷ヘッドをなんとかCPUに固定できた。あとは、各部をシリコン製のチューブで配管するとひとまず完成だ。このとき、ニップル(チューブを差し込むツノ)にチューブを固定する際、無理をしてニップルを折ったり、潰したりしないように注意する。コツは、チューブの内側を少し湿らせて少しづつ慎重に押し込んでみるといいだろう

	いよいよ水冷装置に冷却水を注水する。水道水なら、空いたペットボトルを利用すると良い

　最後に貯水タンクの注水口から冷却水として蒸留水あるいは、水道水を注水する。水量は約800ccほどだが、何度かポンプを作動させて冷却水を先送りしながら補給するとよい。なお、水冷ヘッドとラジエーター内に可能な限りエアを介在させない事が重要であるが、貯水タンク内のエアだまりは、少しなら気にしないことにした。ここで水冷マシンにまつわる動作上の注意事項として、マシンを起動させると同時あるいは、その前に電動ポンプの電源を必ず投入することが最も重要だ。もしも、うっかり忘れたりするとCPUの命取りになりかねないポイントなので必ず、動作しているか目視点検すると良いだろう。

●CPUのオーバークロック耐性

	最初にPC HealthでCPUコア温度をチェックしてみる

　さて、テストマシンの準備も整ったところで、先ずはBIOSセットアップを呼び出してみる。最も気になるCPUコア温度を調べてみると34℃を表示していた。また、マザーボード上のセンサーは、システム温度として33℃を示している。ちなみにデジタル温度計は、マシン付近の温度を27℃と示しており、少々ケース内温度が高いようだ。ただ、CPUコア温度とシステム温度の相対温度を考えると、無負荷状態とは言えさほど悪くはない。むしろ温度差が少なくて冷却性能は良さそうに思えた。作業は、その他の設定項目を一通り済ませてOSのインストールを実行。この時は、全て規定の標準設定で実施した。インストール作業は、特に問題も発生せずいたって順調である。ビデオカードのドライバーやハードウェアーモニターそれにベンチマークテストの準備を整えてオーバークロックテストに備えた。

　再起動後、もう一度BIOSセットアップを呼び出した。いよいよオーバークロック動作を設定してみるのだ。BIOSセットアップのマニュアル操作でFSB設定クロックを規定より5MHz高い138MHzにセットしてみた。ところが、リセット後の再起動に何やら手間取っている様子でなかなかBIOS画面が表示されない。「えー！もうダメなの？このCPU」と諦めかけた時、ようやくモニターに画像が表示された。しかし、残念なことにセットしたFSB設定クロックで起動せず、規定の133.3MHzで立ち上がってきている。「おー！オーバークロックができない」。これには、少々まいった。「何か設定を誤ったか？」と方々を調べてみたが、特にミスはなさそうだ。結局、FSB設定クロックを1MHzステップでマニュアル操作することが許されないらしい。予めクロックジェネレーターに用意されている飛び飛びのFSB設定なら、設定可能である事が判明し、テストは、そちらを操作して何とか急場を凌ぐことになった。

　一時は、どうなることかと思ったが、ともかくオーバークロックテストの開始だ。ここで、改めてテストマシンのパーツ構成を表1に紹介しておくが、今回は、FSB設定クロックを思いのままに操れないのでアバウトな精度のデータしか取得できない。もし、機会があれば、改めて再調査したいと思うが、テスト結果が何かの参考になれば幸いだ。なお、BIOSのTableモードで選択できるFSB設定クロックは、表2に抜粋している。以下、この表に従ってCPUのオーバークロック耐性を調査した。

	【グラフ1】Pentium4-2.80GHzのオーバークロック耐性(水冷)

　では、グラフ1をみてほしい。最初に規定のコア電圧1.525Vにおいてどこまで高いクロックで動作するのか調べてみた(メモリのタイミングは、緩めておく)。その結果は、FSB設定クロック148MHzであればSuperπの計算が完了するが、そのひとつ上の152MHzでは、計算エラーとなってしまう。このことから、規定コア電圧1.525Vでの動作上限は、3.1GHzと定義し、双方の数値を基準値とした。従来のテスト方法では、次にコア電圧を一定間隔で高くセットし、どこまでFSB設定クロックを高くできるのかを調べてきたが、今回はFSB設定クロックをステップアップして、そのクロックで動作させるために必要なコア電圧はどれほどかを調査した。具体的には、次のFSB設定クロックとなる152MHz(3.19GHz)で無難に動作できるコア電圧を探った。そしてSuperπの計算が完了すると次のFSB設定クロックに高くするテストを繰り返した訳だ。
　結果的には、規定動作クロックの20％アップに相当する3.36GHz(FSB設定クロック160MHz)動作がコア電圧1.775Vで実現できたが、グラフに注目するとFSB設定クロック152MHz(コアクロック3.19GHz)の条件が最も効率よく動作している様子がうかがえた。また、更に高いクロックでは、比率より高いコア電圧を必要としており、効率としては低下する傾向にあることが改めて理解できた。

●水冷Pentium 4マシンの実力とまとめ

	【グラフ2】水冷キット対リテールファンの性能比較。CPUの動作クロックの違いを注視してほしい。室温は27℃だ

　Pentium4 2.80GHzの実力は十分理解できたが、果たしてこの水冷キットがどれだけオーバークロック動作に貢献しているのだろうか？少し気になったので調査してみた。
　まず、水冷装置からテストを開始する。テスト内容は、CPUに適度なオーバークロック動作をさせて発熱を促進するようにしCPU温度を監視した(Windows上からAX4G-PRO付属のHardware Monitor2で温度計測)。この時、あまり深く考えないでFSB設定クロック156MHz(コアクロック3.27GHz)とコア電圧1.70Vをセットしてみた。OS起動後、Superπ1677万桁を計算させ30秒毎にCPU温度を計測。その後、5分間の温度変化を記録した。次に水冷ヘッドを取り外してリーテールクーラーに組み替え、先ほどと同じ条件で起動させて温度変化を観察しようとした。ところが、Superπの計算途中でエラーを表示して止まってしまう事態に。仕方なくFSB設定クロックを152MHz(コアクロック3.19GHz)1.675Vに下げなくてはならなかった。既にこの時点で明確な差を感じてしまったが、数値的な比較も必要と考えて先と同様に5分間の温度変化をグラフ2に記録した。温度計測完了後、リーテールクーラーを取り外して再度、水冷ヘッドを装着し次のベンチマークテストに備えた。

　最後に実施した通例のベンチマークテストだが、その動作条件は表3に示した3通りにセットした。「テスト1」は、CPUは規定クロックで動作させるがメモリクロックとアクセスタイミングを最高速にした条件で、これを比較対照にして全てのベンチマークテストが完了するセッティング条件を「テスト2」とした(DDR333設定の378MHzも試しているが、アクセスタイミングを最遅設定に緩めてもOSが不安定だった)。そして参考値ではるがSuperπ104万桁のみ実行できた最高クロックの条件を「テスト3」としている。ちなみにそれぞれの条件におけるベンチマークテストの結果は、次ページにグラフで示した。

●まとめ

水冷キットについては、当初の見た目だけの予想に反する冷却性能を持っていた。特にリテールクーラーとの比較で起動直後のCPU温度は歴然とした差を示している。しかも、空冷だと3.19GHzで5分間動けば良いところだが、水冷だと3.27GHzで5分間動かしてもまだ余裕といった印象が強い。これは、久々に購入意欲が湧くアイテムだ。理由は、セッティング次第でパソコンケース内部に冷却パーツ全てが収まるうえに、一年中、結露の心配がない。つまりメンテナンス性に優れていて、少なくともリテールクーラーより高性能である。あるいは、工夫次第でキューブ型水冷パソコンも夢ではないからだ。※ただし、今回は短時間での動作であるため、例えばプラスチック製のタンクが設置部の違いによってどのように影響を受けるかなど、もう少し根気良く使用してみないと分からないだろう。

　そして本文冒頭で掲げた目標の3.0GHzをいとも簡単に達成したPentium 4-2.80GHzのオーバークロック耐性も素晴らしい。だが、単にオーバークロック率で言うと3.36GHz/2.80GHzの120%である。しかも3.36GHz動作は、水冷装置の冷却性能に助けられた公算が大きくリテールクーラーでは冷却テスト結果から推察して実現不可能なクロックだと考えられる。また、一部のベンチマークテストが動作するにとどまっている事も考慮すると、安定動作域は、もう少し下回ったところに落ちつくのだろう。ただし、データは、単に1個のプロセッサをサンプルにした結果にもとづいて数値を記載し判断しているに過ぎない。個体差は確実に存在しており、本データが全てとは限らないことを理解しておいていただこう。それと、DDR400をうたうメモリだが、その本来の性能は、チップセットの兼ね合いもあってハッキリしないと言うのが感想だ。ただ、DDR333(メモリクロック333MHz)の最速設定で安定動作するとは、512MBのDIMMとして立派な性能だと言えるだろう。もしも、DDR400をサポートするチップセット環境でテストできるなら、ぜひともその性能を追求してみたいと思った。最後にAOpen製AX4G PROのオーバークロック機能不全だが、テスト時に最新のBIOSへアップデートしており、そのBIOSリビジョンがR1.05a(BETA)と言うことで、どうやらベータ版BIOSの都合でFSB設定クロックの操作が実現できなかったようだ。この問題は、今後のBIOSリビジョンアップで改善されるものと思われる。メーカーには、ぜひとも素晴らしいBIOSを完成させて頂きたいと切に願うばかりだ。※R1.04というBIOSが7月11日付けでサイトにアップされているが、それで試しても1MHz動作は不可能であった。R1.00が5月20日にアップされており、リリースバージョンだが、これだと1MHz設定のマニュアル操作が可能のようだ。

●ベンチマークテスト

Superπ104万桁

3D Mark 2001SE

PC Mark 20002

◎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。