中級クロックアップ

初級クロックアップでは、ジャンパスイッチの変更によるごく簡単なクロックアップについて説明しました。しかし、これだけでは大幅なクロックアップは望めませんし、安定動作するとも限りません。さらなるクロックアップを図るには、いくつかのポイントがあります。

冷却能力を強化する。
パソコンを構成する電子素子は温度が低い方が能力を発揮できます（やはり電気抵抗が減るからでしょうか）。昔の映画に出てくる大型コンピュータは零下何十度に保たれていたでしょう？実際の話、CPUは熱が高くなりすぎると熱暴走しますし、メモリやチップセット、ビデオカードも温度が低い方が安定した動作が期待できます。パソコンの冷却能力向上はクロックアップのために最も重要な要素といえます。
電源の安定化を図る
パソコンに使われている電源は一般的に品質が悪く、ノイズが多く含まれています。また、電源容量が小さいパソコンに多くの拡張カード、ハードディスクを増設すると、余裕が無くなり、ハードディスクがブートするときなどに電圧変動が生じて、CPUが誤作動する原因になったりします。
供給電圧を強化する
クロックアップすることにより、当然波形の間隔が狭まり、誤動作の可能性が高まります。ですが、CPUなど電子素子に与える電圧を上げれば、電気のON/OFFの違いが大きくなりますから波形を誤認する可能性が減り、さらなるクロックアップに耐える可能性があります。といっても素子には定格があり、それを超えると素子破壊、性能劣化など深刻なダメージを被る危険もあります。例えばPentium Classic(P54C)は定格3.3Vでしたが、クロックアップするのに最適な電圧は3.9V前後だったといわれています。ただし、電圧を上げるとCPUをはじめ各素子の発熱も増すので、ノーマルのときに比べて発熱対策の必要性がさらに高まります。

１．冷却能力の強化

近頃のパソコンでは、CPUその他にヒートシンクや空冷ファンが取付けられており、CPUの発する熱を放出しやすくしています(メーカ製PCを使ってケースを開けたことない人は知らないかも)。とはいえ、メーカーとしてもあまりコストをかけられませんから、あくまでも「規定通りに動作しているときの熱を放出するファン」でしかありません。ですから、冷却能力を高めるために、まずは「より大きく効率の良いCPUクーラーを装着すべし」です。秋葉原のショップあたりでも、「SANYO製CPUクーラー」などは良く冷えると評判です。少なくとも、もともと付いていたヒートシンクよりは安心でしょう。また、マザー改造（あるいは規定外の設定を持つマザー）によって外部クロックを規定外に上げている場合には、チップセットやメモリ、グラフィックカード上のチップにも付けるといいかもしれません。

このような空冷システムでも十分だと思いますが、より冷却能力を高めるために、マニアな人々が好んで使うものに「ペルチェ素子」があります。「ペルチェ素子」というのはTE素子とも呼ばれる代物で、電流を流すと熱を一定方向に移動させる性質があり、２つの面の間に温度差を作り出す素子なのです。強力なものを利用すると電子冷蔵庫まで作れるらしいです。

ペルチェはうまく使えば、かなり冷却力がありますが、扱いが結構難しいようです。「熱を移動させる」のだからCPUを冷却する能力が高いというのは、逆を言えばヒートシンクを暖めるということです。ペルチェは「温度差を作り出す」のですから、ヒートシンクが暖まってしまうと冷却効果が低くなってしまいます。 CPUから奪った熱とペルチェ自身が発する熱を放出しきる為には、巨大なヒートシンク、強力なファンが必要で、冷却能力を満たすために水冷化されることも珍しいことではありません。

そんなこんなで、ようやく排熱がうまくいったと思ったら、今度は冷え過ぎて結露することもあります。こいつは非常に深刻な問題で、下手すると結露でショートし、大事なCPUだけじゃなくマザーボード等まで駄目になってしまいます。この問題を完全に回避するには、CPU温度を監視して充分に低い場合にはそれ以上冷えないようペルチェに供給する電圧を変化させる仕組みが必要で、これがいわゆる「ペルコン」(ペルチェ・コントローラ)です。

秋葉原のパーツショップ等で時々ペルチェクーラーが販売されていますが、ろくなものがありません(一般論です。特定の製品を中傷するものではありません)。元々吸熱量の小さい素子を用いているか、あるいは結露でクレームがつくのを恐れて電圧を低くしているのでしょう。

私もいろいろと実験して、SANYO製のPentiumPro用大型ヒートシンク＆ファンを少々加工して固定し、秋葉原の秋月電子通商で\2,000-で販売していたMax吸熱量80Wのペルチェ素子を組み合わせた簡易ペルチェ冷却を試したことがありますが5V程度の電圧が限度でした。本格的にペルチェを生かすにはよほど巨大なヒートシンク＆ファンか、水冷化が必要といえるでしょうね。

ちなみにペルチェ素子は吸熱面と放熱面がありますので、吸熱側をCPUサイドに、放熱側をヒートシンクに向けて装着しないと冷却どころか、熱暴走誘発ユニットになってしまうので注意しましょう。そのほかにも取り付ける際のコツがあります。

☆ポイント☆

ヒートシンクとペルチェ素子は熱伝導性両面テープ等でぴったりと貼り合わせる
ペルチェ素子とCPUは熱伝導性シリコングリスを薄く塗り、しっかりと密着させる
（ヒートシンクをCPUに取り付ける際に、少しでも隙間があると冷却能力が大きく落ちてしまうため）
小さなサーミスタのついた温度計を入手して、CPU温度をモニターすると冷却状況のチェックができて便利
（強力なペルチェ素子は場合によっては、CPUを気温以下まで下げてしまい、結露が生じることがあるため）
できるだけ大型のヒートシンク、ファンを用いる
（ペルチェ素子の放出する熱を十分に排出できないと最悪の場合、素子が溶ける）
市販クーラーでは下図のようにファンは吸い込み方向が多いが、NIFTYのエクステンダーフォーラムの実験等では、吸出し方式の方が効果が高いらしい。

追伸1: 上の図には書いてませんが強力なペルチェを使う場合は、CPUとペルチェの間に「バッファ板」を入れた方が良いでしょう。バッファ板は文字通り「板」でして、具体的には厚さ5mm～10mm程度のアルミや銅の板です。PCの電源を切ったと同時にペルチェへ電流が流れなくなるので、熱を奪ってくれるものが突然無くなってしまったCPUは自身の発熱＋ペルチェの熱で急激に温度上昇してしまう危険があるのです。で、間に熱を吸収してくれるモノを挟もうというわけです。
追伸2: CPUの冷却をどんなに工夫したとしても、ケース内の空気がうまく排出できないと中に熱がこもってしまいます。ケース自体の排熱が十分でなければ、ただケース内の暑い空気をかき混ぜるだけで、全く冷却の役目を果たしません。ケースに背面の排気ファンしかない場合は、フロントファン(前面側に付ける吸気ファン)をつけるのも手です。初期のATXでは電源のファンが吸い込み式だったため、ケース内の空気の流れが悪かったようです(後に吐き出し式が一般的になりました)。また、複数の拡張カードを差したり、ハードディスクを何台も内蔵していると、フラットケーブルや各種コネクタがゴチャゴチャして、これまた空気の流れを悪くします。配線にも気を使うのが通な人のやり方です。

☆ソフトウェアでCPU冷却？☆

このCPUIdleはAndreas Goetz氏作のユーティリティで、Windows95/98上でCPUをソフト的に冷却します！

通常、PCの電源が入っている時でも、CPUは常に活動しているわけではありません。キーボードやマウスの入力、ハードディスクなどの外部機器からの入出力要求（割込み）が来るまでの間は、単なる待ち時間にすぎません。 LINUXやWindowsNTではこの待ち状態(Idle)のとき、CPUに「HALT命令」を送り、CPUを一時停止状態にします（割込みが入ると直ちに復帰。ハードウェアで処理されるので、パフォーマンスにもほとんど影響を与えません）。 HALT状態のCPUはなにせ停止しているもんですから、かなり発熱が抑えられます。特にHALT時に節電モードに入るCyrixやAMDのCPUでは、Intel系CPUよりもさらにこの効果が高いのです。ところがなぜかWindows95では、このようなマネができません。 Microsoftは「Windows98ではサポートする」といっているようですが、現在のβ版にはないようです(結局、ACPIモードでなら利くらしい)。

このCPUIdleは、最も低いプライオリティでひたすらHALT命令を実行するプログラム（多分）ということなんでしょう（現にシステムモニターでみると、常にCPU稼働率が100%にみえる）。付属のドキュメントによれば、AMD K6でも７度以上CPU温度を下げる効果が確認されているようです。

これが本当なら、こんなにオイシイ話はありません。私もさっそく実験したところ...、おぉ！確かにWindowsを起動後、放っておくと温度がジワジワ下がっていくではありませんか！通常よりも電圧を高くしている私のK6で、完全空冷なのに気温+5℃程度とはかなりグッドです。お？また温度が上がっていく？あ、スクリーンセーバが動き出したせいか。なるほど、CPU稼働率が高くなると効果が薄くなるのは当然ですね。平均的にはノーマル－5℃ぐらいでしょうか。

HDBENCHなどでテストしてみても、確かにパフォーマンスへの影響はほとんどなさそうです。こいつは「買い」だ！

２．電源の安定化

☆外部AC電源、ケースの電源☆

これはあまり説明はいらないですね。容量の大きい電源を用いて、フィルター付きのコンセントを使い、アースもきちんとしましょう。 3Pのグランド付きACコンセントがあるなら、その方がいいですね。

また、パソコンを接続しているコンセントには他の電気機器をつなげない方がベターです。とくに、ドライヤーとか交流モーターを用いているものはヤメましょう。

ちなみに、ハードディスクを何台もタコ足でつないでいると、起動時に同時にモーターがまわるために一時的に電圧不足に陥り、暴走することもあります。電気を多く消費する機器はできるだけ別々の内部電源コネクタから電気をとる方がいいでしょう。また、電源コネクタをタコ足にしなくてはならないぐらい内部機器が増えてしまったら、電源の容量アップをするべきです。

私の場合は、APCのBK Officeというサージ抑制のフィルターが付いていて、コンセントも複数付いている簡易無停電電源を使用しています。外側は結構イケてると思うのですが、中の電源ユニットは最初から付いていた250Wのものです。そろそろ電源ももう少し強力なものに変えたいところですが、そうするとATX化を図りたくなるし、そうなるとケースも買わなきゃ...。難しいところですね。

☆マザーボード上の電源☆

PCのマザーボード上では12Vや5V、3.3V、はたまた最近のCPUコアでは2.1Vなど様々な電圧が供給されています。これらの電圧を変換して生成するレギュレータには、エリミネータ型とスイッチング型があります。後者には変換効率が高い、発熱が少ない、外部の電源変動の影響を受けにくいなどのメリットがあるので、できればこのタイプの電源を搭載したマザーボードを選ぶべきでしょう。電源が不安定ではPCの安定動作はおぼつきません。まして電圧を定格以上に上げたりすれば、なおさらです。

３．CPUへの供給電圧の強化

最も簡単な電圧の強化法は、マザーボードのジャンパを変えるだけです。 Pentium Classic（P54C, P54CS）の場合定格は3.3Vですが、市販のマザーボードでは3.6V(VRE)設定ができるものが多いです。 VREにした方が電圧がやや上がるので、その方がよいかもしれません。

しかし、電圧を上げると素子の発熱も増すので、冷却能力の強化とセットでやる必要があります。また、CPUだけでなくチップセットやキャッシュメモリなど発熱の多いところには冷却対策をほどこすとより安心です。私もチップセットにはヒートシンクを取り付けています。

それ以上の電圧アップには、マザーボードの改造が必要です。このあたりの話は上級クロックアップその２でとりあげます。

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