Hi,
das Thema komplett zu erläutern ist sehr aufwendig, aber ein paar Hinweise kann ich dir geben.
Auswirkungen der Takterhöhung:
Beim Speicher bewirkt die Takterhöhung eine höhere Bandbreite, sodass zwischen Speicher und GPU mehr Daten tranferiert werden können.
Bei der GPU bedeutet eine Takterhöhung hingegen, dass der Durchsatz an ausgeführten Befehlen erhöht wird. Dies steigert dann die Performance.
Sowohl bei Speicher als auch bei der GPU steigt die Temperatur durch Heraufsetzten der Taktrate. Da es sich bei Prozessoren um Widerstände mit Negativen Temperaturkoeffizient handelt (Heißleiter, vgl. z.B. Wikipedia) sinkt der Widerstand bei höherer Temperatur. Folglich erhöht sich der fließende Strom, wodurch die Verlustleistung erneut steigt (da P=U*I). Dieses setzt sich fort, bis ein stabilder "Arbeitspunkt" erreicht ist. Somit lässt sich durch eine Takterhöhung während des Betriebs eine Temperaturerhöhung feststellen, die nach einer e-Funktion bis auf einen Grenzwert ansteigt.
Taktratenmaximum
In einer GPU gibt es verschiedene Elemente, die parallel ablaufen. Dabei handelt es sich um Digitale, kombinatorische Schaltungen. Naturgegeben besitzten diese eine Verzögerungszeit. Damit ist die Zeit gemeint, die beim Anlegen eines Signals vergeht, bis das Ausgangssignal einer kombinatorischen Schaltung einen festen Wert annimmt. Die obere Schranke für die kleistmögliche Periodendauer ist nun Tmax = max{Verzögerungszeit_1, Verzögerungszeit_2, ..., Verzögerungszeit_n} aller mit dem Taktsignal versorgten, unabhängigen "Elemente". Die maximale Taktfrequenz ist damit f=1/Tmax. Daraus resultiert, dass sich die Frequenz nicht beliebig steigern lässt. Falls man die Frequenz trotzdem höher setzt, sind einzelne kombinatorische Elemente noch nicht fertig und es kommt zu "Fehlentscheidungen", was zu unvorhersehbaren Verhalten führt (Bildfehler bis hin zum Absturz).
Spannungserhöhung
Ein weiterer Grund, der höhere Taktraten verhindert, sind Taktflanken, die nicht völlig steil sind. Damit können nullen und einsen nicht mehr klar voneinander unterschieden werden, wenn die Taktrate zu hoch ist. Grund: Bei Erhöhung der Taktrate wird die Periodendauer kleiner. Damit wird das Signal nur noch zu einem "Huckel". Vergleiche dazu den Artikel Taktflanke auf Wikipedia. Da ist auch ein Bild, welches die nicht völlig steilen Taktflanken zeigt. Stelle dir vor, was passiert, wenn du den horizontal geraden Bereich innerhalb eines Taktes immer kleiner machst (dies passiert bei Takterhöhung).
Klarer werden die Signale wieder durch eine Spannungerhöhung (der Abstand zwischen "Low" und "High" wird größer). Somit kann man den Takt weiter erhöhen. Nachteil: Die Spannungserhöhung verursagt zusätzliche Verlustleistung (=Abwärme) und dies nicht nur linear, sondern quadratisch (da P=U²/R). Außerdem kommt noch hinzu, dass die GPU ein NTC-Widerstand ist (vgl. weiter oben) => die Abwärme steigt noch stärker.
Fazit: Das Übertakten selbst führt zu höherer Abwärme. Die Spannungserhöhung, um die Taktsignale robuster zu machen, führt zu noch deutlich mehr Abwärme (quadratisch). Daraus resultiert, dass die Kühlung beim Übertakten ernorm wichtig ist.
Ich hoffe ich konnte etwas helfen. Anhand dessen solltest du dir für bestimmte Themen unter den genannten Begriffen auch weiteres Material finden können.
mfg
dbzfan
