언더클럭(underclocking) 또는 다운클럭(downclocking)은 컴퓨터나 전자 회로의 타이밍 설정을 수정하여 지정된 클럭 속도보다 낮은 속도로 작동시키는 것을 의미한다. 오버클럭(overclocking)의 반대 개념으로, CPU와 GPU 등 하드웨어의 작동 클럭을 정규 클럭보다 낮추는 행위를 말한다.
정의와 목적
언더클럭은 컴퓨터의 전력 소비를 줄이고, 배터리 수명을 늘리며, 열 방출을 줄이는 데 주로 사용된다. 또한 시스템의 안정성, 수명/신뢰성 및 호환성을 높이는 효과가 있다. 언더클럭은 제조 공장에서 기본적으로 구현될 수도 있지만, 많은 경우 최종 사용자가 의도적으로 수행할 수 있다.
적용 대상
CPU 언더클럭
마이크로프로세서의 언더클럭은 일반적으로 열 방출 장치의 필요성을 줄이거나 전력 소비를 줄이는 것이 목적이다. 이를 통해 고열 환경에서 시스템 안정성을 높이거나, 더 낮은 공기 흐름(따라서 더 조용한) 냉각 팬으로 또는 팬 없이 시스템을 작동시킬 수 있다. 예를 들어, 일반적으로 3.4GHz로 클럭되는 프로세서를 2GHz로 언더클럭하면 팬 속도를 줄여도 안전하게 작동할 수 있다. 이는 필연적으로 시스템 성능의 일부 손실을 가져오지만, 성능 감소 비율은 종종 다른 병목 현상(하드 디스크, GPU, 디스크 컨트롤러, 네트워크 등)에 의해 성능이 제한되기 때문에 클럭 속도 감소 비율보다 작을 수 있다.
그래픽 카드
GPU의 언더클럭은 주로 열 출력 감소를 목표로 한다. 인터넷 브라우징이나 워드 프로세싱과 같은 일상적인 작업에서는 GPU를 더 낮은 클럭 속도로 작동시켜 카드가 더 낮은 온도에서 작동하고 팬 소음도 줄일 수 있다.
메모리
새롭고 빠른 RAM은 구형 시스템에 맞춰 언더클럭될 수 있으며, 특히 서로 다른 클럭 속도의 메모리 모듈이 함께 사용되는 PC에서 안정성 문제가 발생할 경우 필요할 수 있다.
자동 언더클럭 (동적 주파수 스케일링)
동적 주파수 스케일링(Dynamic Frequency Scaling)은 노트북 컴퓨터에서 매우 흔하며 데스크톱 컴퓨터에서도 일반화되었다. 노트북에서는 컴퓨터가 배터리로 작동할 때마다 프로세서가 자동으로 언더클럭되는 것이 일반적이다. 대표적인 기술로는 인텔의 스피드스텝(SpeedStep)과 AMD의 쿨 앤 콰이엇(Cool'n'Quiet) 및 파워나우!(PowerNow!)가 있다.
일부 프로세서는 과열로 인한 영구적 손상을 방지하기 위한 방어적 조치로 자동으로 언더클럭되기도 한다. 프로세서가 안전한 작동에 너무 높은 온도에 도달하면 열 제어 회로가 활성화되어 클럭 및 CPU 코어 전압을 자동으로 낮춘다.
장점
- 전력 소비 감소, 특히 언더볼팅(부품의 전압을 정격보다 낮추는 것)과 결합할 때 효과적이다. 예시로, 애슬론 XP 1700+ 프로세서를 1466MHz에서 1000MHz로 언더클럭하고 코어 전압을 1.75V에서 1.15V로 줄였을 때, 전력 소비가 약 66% 감소했으며 성능 감소는 약 26%에 그쳤다는 사례가 보고된 바 있다.
- 열 발생 감소
- 소음 감소: 냉각 팬 속도를 늦추거나 제거할 수 있기 때문
- 하드웨어 수명 연장
- 안정성 증가
- 배터리 수명 증가
- 오래된 애플리케이션과의 호환성 향상
- CPU 타이밍에 의존하는 매우 오래된 컴퓨터 게임의 적절한 성능 구현
구현 방법
언더클럭은 BIOS 또는 UEFI 설정을 통해 수동으로 수행하거나, 운영 체제의 전원 관리 기능이나 전용 소프트웨어를 통해 수행할 수 있다. 리눅스 커널에서는 CPU 주파수 변조를 위해 cpufreq를 지원하며, Windows에서는 전원 관리 계획의 고급 설정 내에서 언더클럭을 설정할 수 있다. 또한 인텔 스피드스텝이나 AMD 쿨 앤 콰이엇과 같은 기능을 사용하여 동적으로 수행할 수도 있다.
실제 적용 사례
- Eee PC의 초기 모델은 900MHz 인텔 셀러론 M 프로세서를 630MHz로 언더클럭하여 사용했다.
- 대부분의 스마트폰 및 PDA는 배터리 수명을 극대화하기 위해 더 강력한 프로세서를 언더클럭하여 사용하는 경우가 많다. 이러한 모바일 장치의 설계자들은 더 느린 프로세서가 더 낮은 클럭 속도에서 작동하는 더 강력한 프로세서보다 배터리 수명이 더 나쁘다는 것을 발견하기 때문이다.
