CPU の過小電圧とは何ですか? 詳しく解説

公開: 2023-12-31
コンテンツ
  • CPU の低電圧化について
  • CPU電圧の基礎
  • 電圧はCPUのパフォーマンスにどう影響しますか
  • CPU の電圧不足
  • 不足電圧のリスク
    • 何よりもまず
    • CPU を手動で低電圧化する
    • BIOS での Intel CPU の電圧不足
    • BIOS での AMD CPU の低電圧化
    • ソフトウェアツールを使用したCPUの低電圧化
    • Intel XTU による CPU の低電圧化
    • AMD Ryzen Master による CPU の低電圧化
    • ThrottleStop による CPU の低電圧化
  • まとめ
  • 結論
    • CPU の電圧不足はラップトップのバッテリー寿命にどのような影響を与えますか?
    • 電圧が不足していると、CPU またはコンピューターの保証が無効になりますか?
    • アンダーボルティングとオーバークロックはどのように異なりますか?
    • CPU の電圧が不足するとパフォーマンスが低下しますか?
CPU の過小電圧とは何ですか?詳しく解説

これを読んでいるということは、CPU が過熱寸前で、冷却する方法を探している可能性があります。 CPU の電圧不足もその 1 つであり、それについてすべて説明するためにここにいます。

お気に入りの AAA シューティング ゲームをプレイし、人生を最大限に楽しんでいるとき、突然 PC またはラップトップのファンが轟音を立て始め、 FPSが低下し、その後コンピューターの電源がオフになることを想像してください。 怖いですね。 これらはすべてオーバーヒートの兆候であり、CPU が投入されたタスクに追いつけず、CPU 自体を保護するためにスロットルに頼らざるを得なくなることを意味します。

CPU の過熱は珍しいことではなく、それを防ぐ方法は数多くあります。 この記事では、 CPU の電圧不足という 1 つの特定の解決策に焦点を当てます。 しかし、電圧不足とは何でしょうか? CPU の電圧不足は安全ですか? 心配しないでください。このガイドでは、 CPU の低電圧化の方法を検討し、CPU 電圧の重要性を学び、安全上の懸念に対処します。

CPU の低電圧化について

CPU アンダーボルティングとは、プロセッサに供給される電圧を意図的にデフォルト設定よりも低くすることを意味します。 CPU に供給される電圧は、CPU のパフォーマンスにとって重要な要素であり、消費電力と発熱の両方に影響します。 アンダーボルティングは通常、電力効率と熱管理の間のバランスを達成するために使用されます。

では、 CPU の電圧が不足すると何が起こるのでしょうか? 一般に、ゲームやビデオ編集などのリソースを大量に消費するタスク中にプロセッサの温度を下げることができます。 また、ファンの動作が少し静かになり、バッテリー寿命がわずかに延びることもあります。 ただし、それには代償が伴います。

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後のセクションでは、 CPU の低電圧化の利点とリスクについて説明しますが、最初に電圧が CPU のパフォーマンスにどのような影響を与えるかを学びましょう。

CPU電圧の基礎

CPU 電圧とは、プロセッサが機能するためにプロセッサに提供される電位を指します。 これは、壁のコンセントからの電力を、CPU などのコンピュータ内のさまざまなコンポーネントに必要なさまざまな電圧に変換する電源ユニットから供給されます。 その後、マザーボードは CPU に適切な電圧を分配し、CPU が正しく動作することを保証します。

通常、CPU は 0.8 ～ 1.4 V 以内の電圧で動作しますが、モデルやメーカーによって異なります。

CPU メーカーは純正 CPU 電圧の数値を直接提供していませんが、インテルの公式代表者は、第 13 世代インテル Core プロセッサーの推奨コア電圧は1.2 ～ 1.5V であり、最大動作電圧は 1.72V であると示しています。

AMD Ryzen 7000 シリーズ プロセッサは高電圧にさらされやすいようで、 CPU が焼き切れるというインシデントがいくつか確認された後、この状況により MSI、ASUS、およびその他のマザーボード ベンダーはCPU チップセットの電圧を1.3V に制限することを余儀なくされました。それを増やす能力をロックします。

電圧はCPUのパフォーマンスにどう影響しますか

簡単に言えば、電圧が高いほど性能が向上します。 しかし、詳しく見てみましょう。 電圧を変更するときに影響を受ける主な CPU パラメータは次のとおりです。

  • クロック周波数と速度: 電圧は CPU のクロック周波数と速度に直接影響します。一般に、電圧が高いほど CPU がより高いクロック速度で動作できるようになり、演算処理が高速化されます。
  • 消費電力: 一般に、電圧が増加すると消費電力も増加します。CPU は高電圧で動作するためにより多くのエネルギーを必要とするため、全体的な電力使用量が増加します。
  • 発熱: 電圧が高くなると消費電力が増加するだけでなく、発熱も大きくなります。過熱を防ぐためには、それを管理することが重要です。
  • 安定性と信頼性: 電圧が高くても低くても、不安定になり、CPU の信頼性が低下し、極端な場合にはハードウェアが損傷する可能性があります。

他のすべてのケースと同様に、適切なバランスをとることが重要です。 CPU 電圧の重要事項を学習したので、次はCPU を低電圧にする方法を見てみましょう。

CPU の電圧不足

CPU の電圧不足とは、安定した動作が可能なレベルまで CPU 電圧を下げることを意味します。 このプロセスには、電圧、性能、発熱の間のスイートスポットを見つけることが含まれます。 考え方は、消費電力とプロセッサ温度を下げて同じパフォーマンス レベルを維持することです。

ただし、すべての CPU が電圧不足に対して同様に応答するわけではありません。 電圧不足になる前に考慮すべき点がいくつかあります。

  • CPU の熱設計電力 (TDP) を考慮してください。これは、冷却システムが処理できるように設計されている最大熱量を示します。 電圧不足により熱を低減できますが、冷却ソリューションが残りの熱出力を適切に管理できることを確認することが重要です。
  • CPU メーカーが指定する電圧制限を理解します。 これらの制限を下回ると、CPU が不安定になったり、損傷したりする可能性があります。 メーカーが定義した安全な動作範囲内にとどまることが重要です。
  • CPU が異なれば、特定の低電圧化ツールや方法に対する反応も異なる場合があります。 以下で説明するツールを調べて、CPU モデルに最適なものを選択してください。
  • 電圧不足になる前に、現在の BIOS 設定をバックアップすることをお勧めします。 これにより、電圧不足による不安定性や問題が発生した場合に、元の構成に戻すことができます。

さて、何を考慮すべきかはわかりましたが、 Undervolting は舞台裏で何をしているのでしょうか? それを理解しましょう。

CPU は電子信号を切り替えて増幅するトランジスタで構成されており、電圧の変化は CPU の動作に直接影響します。 トランジスタにはしきい値電圧があり、それを下回るとトランジスタは確実に動作しません。 とはいえ、 CPU の電圧不足はスイッチング速度、トランジスタ動作の信頼性、安定性に影響を及ぼし、システムのフリーズ、途切れ、クラッシュを引き起こす可能性があります。

CPU トランジスタは、中央処理装置 (CPU) 内に配置され、電子信号を増幅したりオンまたはオフに切り替えたりして制御する小型の半導体コンポーネントです。 それらの性能は電圧の変化に依存し、信頼性の高い動作のためには特定のしきい値電圧が必要です。 これらのトランジスタは論理演算を実行して電気の流れを調整し、コンピュータが計算を実行してコマンドを実行できるようにします。

このことから、不足電圧に関連する潜在的なリスクを注意深く検討することが重要であることがわかります。

不足電圧のリスク

CPU の低電圧化には潜在的な利点がある一方、すでに説明したリスクに加えて、次のような特定のリスクも伴います。

  • データの損失または破損: 電圧不足によってシステムが不安定になると、データの損失または破損が発生する可能性があります。重要な操作中に予期しないクラッシュが発生すると、ファイルの書き込みが不完全になったり、データの整合性に影響を与えるその他の問題が発生したりする可能性があります。
  • アプリケーションおよび OS のエラー: 電圧不足により、アプリケーションまたはオペレーティング システム内でエラーが発生する可能性があります。一部のソフトウェアは CPU パフォーマンスの変化に敏感であり、電圧不足により予期しない動作や誤動作が発生する可能性があります。
  • パフォーマンスの低下: 電圧不足により、CPU パフォーマンスが低下する可能性があります。プロセスが遅くなり、システム全体の応答性と速度に影響が出る可能性があります。
  • ハードウェアの損傷: メーカー指定の制限を下回る電圧不足では、ハードウェアが損傷する可能性があります。メーカーが推奨する電圧よりも低い電圧で動作させると、CPU の信頼性が低下したり誤動作したりする可能性があります。
  • 保証の無効化:電圧不足により、 CPU またはコンピュータのメーカーが提供する保証が無効になる場合があります。電圧設定を変更すると、特にハードウェアの問題が発生した場合、保証が除外される可能性があります。
  • 互換性の問題: 一部のアプリケーションまたはハードウェア コンポーネントは、電圧低下後に正しく機能しなくなる可能性があります。特に特定の CPU パフォーマンス特性に依存するソフトウェアまたはデバイスでは、互換性の問題が発生する可能性があります。

あらゆるリスクを念頭に置き、電圧不足に頼る前に、CPU 過熱の原因を調査し、換気の問題、高い周囲温度、バックグラウンド プロセスの過負荷を除外する必要があります。

ここで、それらを除外し、リスクを比較検討し、アンダーボルティングを使用することに決めたと仮定して、手動で行う方法と、専用のソフトウェア ツールを利用する方法を検討してみましょう。

何よりもまず

何よりもまず、ベンチマーク ツールと監視ツールを準備する必要があります。 前者は CPU を徹底的にテストし、後者は CPU のパフォーマンス数値を確認して、電圧不足が電圧に影響を与え、温度を下げるだけであることを確認します。

HWiNFOまたはその他の同様のハードウェア監視プログラムと、 Cinebenchまたはその他のベンチマーク ツールを必ずダウンロードしてください。 全部揃っていますか？ 次に行うことは次のとおりです。

  • HWiNFO を実行し、[センサー] セクションに移動します。
  • 「コアクロック」と「コア温度」の行を見つけます。 これらは、不足電圧後に監視される 2 つの主な値です。 CPU の製造元 (Intel または AMD) を覚えておいてください。これは後で必要になります。

  • Cinebench を実行し、HWiNFO センサー ウィンドウを開いたままにして、ベンチマーク中の変化を監視します。
  • 「CPU (マルチコア)」の横にある「開始」を押します。

このアクションにより、ベンチマーク テストが開始され、CPU のパフォーマンスと発熱のピーク使用率がテストされます。 しばらく時間がかかるので、リラックスして作業を進めてください。

ピーク時のコアクロックとコア温度の値を記憶または書き留めて、 CPU の電圧不足後の値と比較して、効果があるかどうかを確認します。 理想的には、コアクロック数は同じままで、コア温度の数値はわずかに低下するはずです。

注:電圧設定を変更した後、ベンチマーク中にシステムがクラッシュした場合は、CPU にリソースを大量に消費するタスクを実行するのに十分な電力が供給されていないことを意味します。この場合、すべてが正常に動作するレベルまで電圧を上げて、最後に行った変更を元に戻す必要があります。

CPU を手動で低電圧化する

低電圧化は簡単な作業ではないため、特にBIOSで手動で行うように設定している場合は、ある程度の努力をする準備をしてください。 電圧を少しずつ下げて、毎回システムのパフォーマンスをテストする必要があります。 とはいえ、 BIOS インターフェイスでCPU の電圧を下げると、一部のアプリよりも詳細に制御できるようになりますが、より徹底的なアプローチが必要になります。

テストを実行してプロセッサーのパフォーマンスと温度の数値がわかったので、 BIOS でCPU の電圧を下げる方法を見てみましょう。

BIOS での Intel CPU の電圧不足

以下の手順は MSI マザーボードの所有者に関連するため、詳細は若干異なる場合がありますが、考え方はすべてのメーカーで同じです。 BIOS で Intel CPU の電圧を低くする方法は次のとおりです。

  • PC またはラップトップを再起動し、F2、F10、または Delete キーを使用して BIOS にアクセスします。
  • 詳細モードに切り替えて、OC セクションに移動します。
  • CPU 電圧または CPU Vcor​​e 設定を見つけます。 マザーボードのブランドによって異なる場合があります。
  • それが見つかったら、0.020V ～ 0.030V (または 20 ～ 30mV) の小さな減少から始めます。
  • Windows を起動し、上記の手順に従ってベンチマークを再度実行して安定性をテストします。
  • 電力使用量と温度の削減を確認するために、HWiNFO でセンサーの読み取り値を記録することを忘れないでください。
  • 温度と消費電力の目標を達成するまで、電圧を徐々に下げ続けます。

画像: TechSpot

BIOS での AMD CPU の低電圧化

CPU メーカーが AMD の場合、手動で簡単に低電圧化を可能にする便利なツールがあります。 ここではギガバイトのマザーボードを使用してそれを行う方法を説明するので、手順はメーカーごとに異なる可能性がありますが、考え方は同じです。 BIOS で AMD CPU を低電圧にする方法は次のとおりです。

  • コンピューターを再起動し、起動中に関連するキー (通常は Del、F2、または F10) を押して BIOS/UEFI 設定を入力します。
  • 詳細モードに切り替えて、「調整」セクションに移動します。
  • 特に以前にCPU をオーバークロックしたことがある場合は、すべての設定がデフォルトに戻っていることを確認してください。
  • 「Precision Boost Overdrive」設定を見つけます。 「詳細」に設定します。
  • 次に、「PBO 制限」を見つけて「無効」に設定します。
  • BIOS メニューで「Curve Optimizer」オプションを探します。
  • 「カーブオプティマイザー」を「すべてのコア」に設定します。 これにより、不足電圧調整がすべての CPU コアに確実に実装されます。
  • 「All Core Curve Optimizer Sign」オプションを「Negative」に設定します。 これにより、CPU に電圧を下げるように指示されます。
  • 「All Core Curve Optimizer Magnitude」設定では、オフセットを 10 に設定し、好みやシステムの安定性に基づいて最大 30 まで徐々に増加させることができます。
  • 変更を保存して BIOS を終了します。 Windows を起動し、ベンチマークを実行して安定性をテストします。
  • 繰り返しになりますが、電力使用量と温度の削減を確認するために、HWiNFO でセンサーの読み取り値を記録することを忘れないでください。
  • 最適な結果が得られるまで「All Core Curve Optimizer Magnitude」を調整し続けます。

画像: maketecheasyer.com

全体として、手動によるCPU アンダーボルティングは、効率とパフォーマンスの間のスイート スポットを見つけるまで設定を微調整し、安定性テストを実行し、システムの動作を監視するのに時間と労力がかかるため、長い反復プロセスとなります。 ここで、プロセスを少し簡単にする、アンダーボルティング用の特殊なソフトウェアを調べてみましょう。

ソフトウェアツールを使用したCPUの低電圧化

手動によるアンダーボルティングには、コンピューターに関する深い知識と高度なスキルが必要であり、非常に疲れる可能性があることがわかりました。 幸いなことに、オーバークロックとアンダーボルティングを簡素化するソフトウェア ツールが多数あります。 このセクションでは、CPU メーカーのプログラムとサードパーティのソリューションについて説明します。

Intel XTU による CPU の低電圧化

Intel プロセッサーを使用している場合は、電圧などのハードウェア設定を調整するために特別に設計されたIntel Extreme Tuning Utility (Intel XTU) を使用できます。 ただし、このオプションは、K シリーズおよび X シリーズ プロセッサの所有者のみが利用できます。 そうしないと、調整オプションがグレー表示される場合があります。

Intel XTU を使用してCPU の電圧を下げる方法は次のとおりです。

  • ユーティリティをダウンロードしてインストールします。
  • Intel XTUを起動し、「Advanced Tuning」タブに移動します。
  • 内蔵ベンチマーク テストを実行して、CPU のピーク クロック周波数と温度の値を確認します。 ウィンドウの下部の「プロセッサーコア周波数」と「パッケージ温度」にそれぞれ表示されます。
  • 「Advanced Tuning」で「Core」をクリックし、「Core Voltage Offset」を見つけます。
  • 小さな調整から始めます (-0.020V または 20mV など)。
  • ベンチマークを再度実行して安定性をテストし、値を記録します。
  • 最適な温度とパフォーマンスのバランスが見つかるまで、変更を加えるたびに少しずつ調整し、システムをテストし続けます。

ユーザーフレンドリーなインターフェイスを備えた Intel XTU は、 CPU の電圧不足に対する適切なソリューションであると思われます。 ただし、ロックされた Intel CPU または AMD プロセッサを所有している人には適していません。 ここで、AMD プロセッサの所有者が CPU の電圧をどのように低く抑えることができるかを見てみましょう。

AMD Ryzen Master によるCPU の低電圧化

AMD プロセッサをお持ちの場合は、 AMD Ryzen Master を使用してCPU をオーバークロックおよびアンダーボルト化することができます。 BIOS と同様に、簡単に電圧オフセットを可能にする便利な「Curve Optimizer」ツールがあります。 ただし、この機能は Ryzen 5000 シリーズ以降でのみ利用可能です。

いつものように、事前にベンチマーク テストを実行し、プロセス中の CPU のピーク クロック速度と温度の値を記録することを忘れないでください。

ここで、Ryzen Master で AMD CPU の電圧を下げる方法を次に示します。

  • ユーティリティをダウンロードしてインストールします。
  • AMD Ryzen Masterを起動し、「Curve Optimizer」タブに移動します。
  • 「カーブオプティマイザーモード」を「すべてのコア」に設定します。
  • ここで、「最適化の開始」を押して自動カーブ最適化を選択するか、コア値を手動で変更することができます。
  • オフセットを 10 ずつ変更し、最大 30 まで徐々に増やすことができます。変更を適用するたびにベンチマークを実行して、システムの安定性をテストすることを忘れないでください。

画像: maketecheasyer.com

これは Ryzen 5000+ シリーズ CPU でのみ機能しますが、AMD プロセッサの古いモデルの所有者は動揺する必要はありません。 CPUの電圧を下げる簡単な方法もあります。 Ryzen Master では、直接的な低電圧化も可能です。 やるべきことは次のとおりです。

  • ベンチマークを実行し、CPU のピーク クロック速度と温度の値を記録します。
  • AMD Ryzen Masterを起動し、コントロールモードを「手動」に切り替えます。
  • 「CPU 電圧 (ボルト)」セクションを見つけます。
  • 電圧を調整します。 小さな調整から始めます (-0.020V または 20mV など)。
  • ベンチマークを再度実行して、安定性とパフォーマンスをテストします。
  • 希望の結果が得られるまで電圧を調整し続けます。

画像: amd.com

プロセッサーのメーカーが提供するソフトウェアを使用してCPU を低電圧にする方法がわかったので、サードパーティのアプリを使用してそれを行うもう 1 つの方法を見てみましょう。

ThrottleStop による CPU の低電圧化

ThrottleStop は、電圧とクロック速度を監視および調整するために設計された小さなアプリです。 このプログラムは主に Intel プロセッサを対象としているため、ロックされた Intel CPU を使用している人にとっては実行可能なソリューションです。 ただし、AMD プロセッサでも動作する場合があります。 このアプリを使用してCPU の電圧を下げる方法は次のとおりです。

  • ThrottleStop をダウンロードして解凍し、実行します。
  • ベンチマークを実行し、CPU のピーク クロック速度と温度の値を記録します。
  • アプリ起動画面で「Speed Shift EPP」を有効にします。 これにより、Intel プロセッサはワークロードに基づいて電圧とクロック周波数を最適化できます。
  • 右下のボタンから「FIVR」をクリックします。
  • 「FIVR コントロール」で「CPU コア」を選択します。
  • 「調整可能な電圧のロックを解除」にチェックを入れ、その下の「適応」ラジオボタンを選択します。
  • 「オフセット電圧」の下のスライダーを左にドラッグして、最大電圧を下げます。 いつものように、可能な限り低い調整から始めます。
  • 変更を行った後、右下隅にある「OK – 電圧をすぐに保存する」を選択します。
  • 「適用」をクリックし、「OK」をクリックします。
  • ベンチマークを実行して安定性を確認します。
  • クラッシュが発生しない場合は、このプロセスを段階的に繰り返すことができます。
  • 最適なバランスが見つかったら、「CPU キャッシュ」と「Intel GPU」についても同じ手順を繰り返します。
  • プロセスの各調整後は、システムの安定性を確認することを忘れないでください。

ご覧のとおり、ThrottleStop は非常に使いやすいですが、電圧とトレッドを変更するリスクを慎重に理解することが重要です。

まとめ

上記の内容を要約して、 CPU の電圧低下の長所と短所を指摘しましょう。

長所:

  • 電圧不足により CPU 温度が低下し、発熱が減少します。
  • 電圧を下げると消費電力が減り、ラップトップのバッテリー寿命が延びる可能性があります。
  • CPU が冷却されると、特にアクティブな冷却を備えたシステムでは、ファンの動作が静かになる場合があります。

短所:

  • 電圧が不足するとシステムが不安定になり、クラッシュやフリーズが発生する可能性があります。
  • 不安定な低電圧により、予期しないシステム障害が発生したときにデータの損失や破損が発生する可能性があります。
  • 電圧不足は CPU パフォーマンスの低下につながり、システム全体の速度に影響を与える可能性があります。
  • 電圧不足により、特にハードウェアの問題が発生した場合、保証が無効になる可能性があります。

電圧不足は過熱を防ぐ解決策にはなりますが、完全な解決策ではありません。 PC またはラップトップの過熱を防ぐそれほど極端ではない方法があるため、不足電圧に頼る前にメリットとリスクを慎重に比較し、最初に他のソリューションに目を向けることを検討する必要があります。

これを使用することに決めた場合は、安定性を徹底的にテストし、メーカーが推奨する電圧制限内に収まるようにしてください。

結論

この記事では、「 CPU の低電圧化とは何ですか?」という質問に答える、低電圧化に関する包括的なガイドを提供しました。 そしてそれを実行する方法を検討します。 セキュリティ上の懸念に触れ、CPU 電圧の基本を学習したので、プロセスの背後にある全体像を理解できるようになります。

オーバーヒートの考えられる原因をすべて除外し、他の冷却ソリューションを試しても効果がなかった場合にのみ、 CPU の低電圧化に頼ることをお勧めします。 CPU 電圧を変更するとコンピュータがクラッシュし、CPU とコンピュータの保証が無効になる可能性があるため、電圧不足のリスクを明確に理解する必要があります。

よくある質問

CPU の電圧不足はラップトップのバッテリー寿命にどのような影響を与えますか?

実際のところ、 CPU の電圧を低くすると、消費電力が低下するため、バッテリー寿命がわずかに長くなる可能性があります。 また、「ラップトップの CPU の電圧が不足してもバッテリーにとって安全ですか?」と疑問に思うかもしれません。 答えは「はい」です。 ただし、この利点は電圧不足による欠点によって相殺される可能性があります。

電圧が不足していると、CPU またはコンピューターの保証が無効になりますか?

はい、そうなります。 ハードウェアに損傷があり、CPU の電圧またはクロック周波数を変更しようとしたことがサービス センターの専門家によって証明された場合、保証が無効になる可能性があります。 これは、Intel XTU または AMD Ryzen Master をインストールする際のエンド ユーザー契約にも反映されます。

アンダーボルティングとオーバークロックはどのように異なりますか?

アンダーボルティングでは、要求の厳しいタスク中に電圧を下げて CPU 温度を下げる必要があります。一方、オーバークロックでは、クロック速度を上げて CPU パフォーマンスを向上させます。 一般に、アンダーボルティングはオーバークロックの逆です。

CPU の電圧が不足するとパフォーマンスが低下しますか?

必ずしも。 ただし、電圧をわずかに下げるだけではプロセッサの生産性に目に見える影響はないかもしれませんが、より大きな変化は CPU のパフォーマンスを低下させ、システムの不具合やクラッシュを引き起こす可能性があります。