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超频原理

日期:2006-08-28   荐:
  超频原理    

自计算机大批量生产以来,超频者其实就已开始行动了。他们的目的是从现有的硬件中挖掘出更多的性能,提高性/价比。我最早的超频经历是Atari ST机器采用的MC 68000芯片,把它从标准的8MHz调到16MHz。后来又将386-33跳到了40MHz。而我目前的K6-2/350是从333MHz来的。超频的好处按常规思维,超频最主要的好处就是在几乎不增加任何成本的情况下,提高系统的运行速度。但想深一层,我感觉超频真正的价值在于:通过不断鼓捣机器,加深对系统的认识。可发现和纠正系统内存在的“瓶颈”。最有意思的是,能不断地突破机器的限制,和别人对比各种各样的测试数据。由此体会到前所未有的“成就感”!

时钟

超频当然要和时钟扯上关系,你可将时钟想象成计算机的“心跳”。最早的计算机只采用一个时钟,从内存到图形显示,时钟频率都是相同的。而在今天的机器中,往往运用了大量时钟。有些是从一个中央时钟分离出来的,有些则独立运行。目前,PC中央时钟主要负责驱动内存总线,所以往往简称为“内存时钟”。在较老的系统中,这个时钟是66MHz;而在较新的系统中&127;(Pentium Ⅱ 350以上和Super7),这个时钟是100MHz。今年晚些时候要推出的Intel Camino芯片组则将采用133MHz,&127;另外还有一些未获正式支持的内存时钟,如83和95MHz。一些好主板现在就能让你享用100MHz以上的多档时钟速度。 这个“内存时钟”频率也会应用于CPU内核。它需要同一个倍频组合(通常在2—5之间,以0.5步进)。例如,100MHz的时钟乘以2.5倍频。得到的便是350MHg的CPU;而66MHz×5,得到的便是333MHz(实际是66.6)。系统内的另一些时钟也要从内存时钟中分离出来:对于66MHz的系统。AGP时钟就等于内存时钟;而对于100MHz系统,AGP时钟为“2×内存时钟/3”。PCI时钟则分别等于内存时钟团1/2和1/3,除非使用了一个异步模型(尽管较难实现,但特别有利超频。理由见下)。

CPU超频

我们可利用两个变量来组合CPU的工作速度:倍频和内存时钟。CPU出厂时。定级通常比较保守。重点是保证较长的芯片寿命。另外,也要在标称时钟速度下,满足对故障率的要求(约1%)。但是,这种速度定级标准往往存在一些误差,理由如下:*产量、定价和市场需求:速度较快的CPU,假如销量不好,可能降级销售。即“以好充次”,满足市场对低价位CPU的大量需求。*生产工艺:好的生产工艺。以及好的原材料,可制造出品质优良的CPU。超频后,尽管会缩短它的使用寿命(从10年缩短到2年?),但性能会得到大幅提升。在CPU升级换代如此频繁的今天,即使1年。也可能发生太多的事情。然而,超频最有能得到的结果是:在系统变得不稳定之前,通过修改倍频和内存时钟的组台。CPU时钟只能实现小幅度的提升!当然,&127;赛扬300A的性能或许能提高50%,但那绝对是个例外。况且,这种优异的处理器在市场上几乎已经绝迹。以45O MHz的K6-2为例,原本设为4.5×100MHz,但可跳成5×95MHz=475MHz,或者4.5×105MHz=480MHz。接踵而来的一个问题是,这么小的增幅,已有什么意义呢?请注意,我们面对的并不是独立的组件!前面已经说过,内存时钟同时控制看内存速度、AGP和PCI。所以提高内存时钟后,内存的访问速度和PCI/AGP总线的数据传输速度也会增大。而在标准的475MHz版本中,它们的速度并没有这么快! 换言之,提高一个系统组件的速度后,真他配件也会受到影晌,所以必须考虑它们是否能够承受更快的速度。 受影响的配件包括:插在PCI和AGP槽上的扩展卡、主板芯片组、内存条、CPU、IDE硬盘控制器(UDMA33变成了UDMA35)、硬盘、CD或DVD以及软盘驱动器。在这些配件中,有的对于超频不太敏感,但有的可能成为超频的严重障碍。比如你的硬盘,超频后的“注意力”可能不太容易集中。在它“侦听”数据流时,一个不留神,就会忽略掉部分数据。严重时,甚至需要重新格式化。仍以前面的K6-2 450为例,假如遇到这种情况,最好不要超到480,请跳成475,或者干脆保留原来的设定。毕竟,无论怎样超频,系统的稳定性都是要优先保证的。

芯片老化

任何硅芯片,随着使用时间的增长,都会逐渐老化。但和机械零件不同,硅芯片并非由于不断磨损而失效,而是由于电子在电路中不断运动,造成芯片逐渐老化。*工作时的发热(电阻产生的热量)会造成晶体管不断熔化*偶尔出现的电压高峰,冲击整个电路*芯片温度不断升高/降低,造成原子级的热胀冷缩。如此不断往复,造成芯片失效。其中最严重的问题便是发热。工作电压、环境温度、芯片冷却方式及时钟速度都会对发热程度产生影响。时钟速度的提高,会直接增大耗电量,造成核心逻辑电路散发出更多的热量(每个时钟周期都会产生一定的热量,进而消耗相应的功率)。通过更好的散热,可部分解诀这一问题,但也只能在一定程度上加快热量从电路中散发出去的速度。为了以更高的时钟速度工作,有时需要增大电压,以便加快电路的切换速度。然而,散发出的热量也会相应增多。

背后的原理

CPU中的“门”就是一系列晶体管,作为开关使用(与放大器刚好相反,你在学校里应当早就明白了)。如果向其施加的电压低于一个阈值,“门”就处于关闭状态;只要电压超过这个阈值,“门”就会打开,让电荷通过。为安全起见,我们采用了不同的阈值,在它们之间营造一个“自然区”,作为一个“安全地带”使用。简单地说,为了使电路开关真正发挥出作用,必须用电压来驱动电路,或者说必须累积一定的电荷(充电)。施加的电压越高,充放电的速度越快,开关速度就更快。此外,电荷越少,电路中的电容越小,所以能以更快的速度开关。事实上,小型电路之所以能达到更快的速度(请比较0.25和0.18微米两种制造工艺),这正是关键所在。另外,电路越小,用来驱动它的电压也越小,更容易实现超频。功率=电压×电流,这是一个基本的物理学公式。由于需要更大的电压来驱动电流(移动的电荷),所以功耗会增加。造成更多的散热。对电压/电阻/电流定律作一番简单的代数换算,我们知道,功率与散热均与电压成正比关系。最后回答一个常见的问题:提升电压之前,超得很厉害的一个CPU为什么完全不能工作。或在启动Windows时就“死悄悄”呢? 这是由于在电路完全开、关之间的一个电压带,CPU便被“凝”住了。时钟频率变化过快,电荷来不及完全聚集或放掉。所以无法得到开关电路所需的正、负电压阈值。Windows启动对CPU是个严峻的考验,其活动将达最频繁状态,电路内部瞬间聚集大量热量,温度急剧上升。超频的核心就在于,要在电压、时钟频率和散热之间取得一个最理想的平衡!

 

       

(出处:http://www.sheup.com)




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