掌握超频的基本功

在计算机界，超频（OverClock）一直是个长盛不衰的话题，从486 DX/25超33MHz直到最近的Coppermine赛扬500超800MHz，大家仿佛疯掉一样，脑海里只想着一个字“超”。如何才能把你手头上的CPU性能发挥至极限，向来是DIYer重视的问题，下文将续步介绍超频基础知识，希望对那些准备大超特超的朋友有所帮助。

一、超频的历史

在486之前的时代，CPU采用统一主频设计，中央处理器的频率就是主板的频率，芯片组、内存、缓存均运行在同一频率上，因此主板上没有倍频跳线，每个主板只适合一款CPU。提高主板上的晶体振荡器的频率就能实现超频，最早的超频记录为Amiga 500的Motorola芯片从9MHz超到12MHz，英特尔80286从8MHz超到12MHz。

后来，英特尔推出了倍频型CPU，某些主板开始兼容一种以上的芯片，那时根本无正式的说明文件，我们只能依靠经验来判断哪一个针脚是倍频跳线，用焊接的方法来超频，如同最近的K7一样。

超频史上第一个跃进是奔腾芯片的出现，几乎所有奔腾75都能超到90MHz，至此超频革命开始在世界范围内全面开展。随后的133超166、166超200、233MMX超266都仅是能提高一至两级，最高也不过四级。

当历史的车轮前进到赛扬身边时，最光辉的超频时代终于来临，首先是无缓存的Covington赛扬266超400，接着是超频史上最大的突破----300A超450MHz，它把CPU的性能提高了整整50%！而且可超频的机率十分高，平均两只CPU就有一只能超。奔腾II赛扬中，最后一个能稳定超频的芯片是366，366超550MHz的性能增益达183MHz，是风冷、不加电压超频所能达到的最高境界。今天，最有潜力的超频芯片是P3-500E和P3-600E，它们都能把主频增加200MHz以上。

在实践的过程中，我归纳了一点理论，发现影响超频成功的因素主要有三点：1、CPU本身标识的频率比它能实际运行的频率低；2、同一种芯片，迟些推出的超频性能会较好；3、芯片的制造工艺越好，超频性能越佳。

二、总线速度和倍频的计算

486DX2是第一款倍频型CPU，其中的2表示两倍频，主频=外频*倍频，486 DX2/50、66、80的外频分别是25、33、40MHz，芯片组和内存在主频的1/2时钟下工作。受到声卡、显卡、硬盘、光驱、内存等速度的限制，我们不可能无限量地增加外频，只能以倍频为重。今天的CPU己经达到10X外频，意味着处理器的速度是总线的十倍。

当超频手法广为流传之后，随意变换外频和主频成为了不良经销商制造假冒商品的根源，它们把低频率的CPU超成高频率，并修改芯片表面的标识码（Remark）。英特尔为了预防这类问题，从奔腾MMX开始，在CPU中加入了倍频锁定，我们再也不能随意更改倍频，只能从外频方面下功夫。由于主频的外频设置有限，超频变得困难起来了，如：300A的标准超频是100*4.5=450，你无法把它超成150*3=450。最近，主板厂商们推出了线性超频的产品，有效地缓和了矛盾，如：Abit SfotMenu III在100MHz与183MHz之间有83种选择，即以1MHz为频率变换基准。

超外频最危险的是影响了PCI/AGP的频率，PCI的标准频率为33MHz，AGP的标准频率为66MHz，如果超过了标准频率，很可能导致硬件的损坏。对于超频爱好者（OverClocker），我提供三个最安全的外频，66、100、133MHz，它们的PCI/AGP频率分别是33/66MHz，绝对不会发生硬件问题。最近，有些新型主板采用了2/3分频和1/4分频设计，只要PCI和AGP都运行在标准频率下，外频超到多少都没所谓。

三、二级缓存分级和速度

通常，CPU二级缓存的速度和内核的频率一样，但高速内存的成本实在太大，导致CPU售价急剧上升，高能奔腾和P2/P3 Xeon的价格并不是每一个人都能承受得起。因此在奔腾II之后，英特尔采取了缓存分级制，把它的速度分为全速和半速两种，全速缓存以传统的方式运行，半速缓存以1/2时钟频率工作。Slot1架构中，甚至把二级缓存从芯片包装中分离开，让CPU的散热和速度提升更容易。科技是不断发展的，最近，英特尔的生产工艺有了巨大的提高，分离二级缓存已经没有必要，为了减少Slot1 CPU卡占用的成本，芯片巨人又重新走回缓存和内核集成于同一芯片的旧路。

玩过超频的朋友都知道，二级缓存的速度关系着超频的成功与否。当然，你可以禁止掉二级缓存来进行NAOC（no-account OverClock，无效超频），不过此类性能增益极少的超频没有任何实用意义，超了等于没超，还是把心思花在别的方面吧。回到正题，假设你有一个Athlon 550 0.18微米CPU，它的缓存只有300MHz，在1/2分频的情况下，中央处理器最多只能超到600MHz。奔腾II 333在超频时同样也会遇到进限两难的局面，由于它的二级缓存不够快，即使采用了0.25微米工艺，也不可能从66MHz外频升到100MHz外频。CPU速度越高越容易受到二级缓存速度的影响，加入新的分频变得很有必要了。Athlon 700、900、950、1GHz都提供了1/3和2/5分频，增加了超频的成功率，但请不要忘记了，降低缓存速度会大大拖慢整体性能，因此超频后的K7亦有不会比全速缓存的Coppermine奔腾3快太多。

为了让芯片完全发挥其威力，赛扬、Coppermine P3和K6-III都不约而同地采用了片内集成型二级缓存。世上无完美之事，集成缓存会增加CPU的复杂性、晶体管、热量、体积和成本，制造难度提高带来的是容错能力下降，不良品也会随之增多。在同一时期内，总是外置缓存型CPU的频率较高，如：K6-III推出450MHz时，K6-II己达500MHz；赛扬推出533时，Katmai P3-600早己公布。如果英特尔肯把缓存从CPU中取出，达到1GHz的时间会比原定的提前很多。尽管SRAM的速度已经比CPU卡和主板上的缓存要快得多，但它仍然有一定限制，英特尔无法让所有芯片都拥有出色的超频能力。

总的来说，集成缓存型CPU的超频能力比Slot卡型CPU要高，同频率的Deschutes PII 333-450永远也不可能达到Mendocino赛扬300A-533的超频水准。

四、确定CPU的标识

许多不同频率的CPU，都是在同一条生产线上制造出来的（注意！最重要的一点是成本相同！），CPU在生产出来之后，要通过一定的检测手段，以确定它最大可达到的频率，最后再决定倍频。因此赛扬300A和400的本质相差极少，并非所有消费者都会购买最新型的产品，所以300A的需求明显要比400高。为了获得更大的利润、扩大市场份额和提高CPU的容错能力，英特尔会把400标识为300A销售。高频低标识的销售策略，提高了CPU的潜能，是超频的先决条件。芯片巨人当然知道超频会对高阶CPU的销售有影响，但在均衡利害之后，仍觉得超频那边赚得多一点。除此之外，超频性能好也是一种无形的宣传，“我的CPU能超，你的行吗？”。

英特尔的计划对于公司本身是非常好的，能够充分用每一级产品来赚钱。从消费者角度来看，却使我们接触新技术的速度变慢，当AMD推出K7时，改变了英特尔的频率优势，依照原计划850MHz以上的P3不会在2000年第二季度前推出，是Athlon让世界提早进入GHz时代。

当一款微处理器内核开始生产时，工程师们就要按照严格的进度表来工作，不断找出bug和速度瓶颈，以便在足够的产量之后，让频率提升高一个等级，CPU的质量会随着生产周期的沿长而提高。为什么赛扬300A能轻易超到450MHz？答案很简单，它们是那些不能满足热量、电迁移和电压条件的466芯片。当300A变成低端产品之后，将近100%的芯片都能超到450MHz。话又说回来，如果整批CPU都出现这种情况，英特尔不会把它们推出市场，而是让工程师找出问题所在。

每一种内核都有其物理极限，你可能很容易地把300A超到533MHz，但533超到700MHz几乎是不可能的事情。越接近物理极限，生产出来的不合格芯片越多，总体成本会呈几何级数上升，英特尔也会避开此类毫不划算的事情，我们会发现，每一种内核最高频率的芯片产量很少，很难在市面上买得到。

处理器出厂的时候已经规定了电压容许量（+/- 15%），在早期芯片中，低频率可以减低发热、节省能源，到了后期产品，芯片制造商往往会采用升高电压的方法来达到目的，如：Katmai P3-600MHz的标准电压是2.05V，而不是1.8V。

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芯片内核 理论物理极限（风冷，不加电压）
Klamath P2 350
Deschutes P2 450
Katmai P3 650
Coppermine P3 ?
Covington赛扬 450
Mendocino赛扬A 533
Coppermine赛扬 ?
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五、制程

无论是0.35微米到0.25微米，还是0.25微米到0.18微米，每一次制程的进步，你都能感受到CPU发展的飞跃，更优秀的制程让芯片更冷、更省电、速度更快。这亦是0.25微米的300A比0.35微米的Klamath P2超频性能更好的原因，P3-300一般能超到333MHz，只有0.25微米的Deschutes P2能超到450MHz。上面已经提过，0.25微米P6内核的物理极限是650MHz左右，即使是超频能力强劲的300A，也离不开此限制，因此从400A开始要超频将变得异常艰辛，很少芯片能超到600MHz（100*6）以上的。热量是超频的大敌，新制程可以减少电能的消耗，降低芯片的发热，0.18微米Athlon 550的超频能力比0.25微米Athlon 650强就是最好的说明。

一件事物有利必有弊，新制程也不是完全没有缺点。缩小的芯片体积，增加了电迁移现象的机率。由于吸附原子的能量过大，使传导电子变成一股电子风，电路无法承受如此能量，它们会离开原有电路轨道，在固体表面随意运动，长久以往将会损坏CPU的内部。为了测试这类问题，芯片制造商会采用提高频率加速电子运行的方法（即超频），并采用一定的对策：设置合适的两维薄形金属层结构，增大电路之间的距离。当绝缘层的厚度扩大，电路的通道增宽之后，电子传输的速度会降低，同一时间能接收的电子越多，稳定性亦随之升高。

六、购买

你能看到这里，相信已经是跃跃欲试，在拿钱出来购买CPU前，请先阅读完下面的购买建议再买不迟。
1、留意那些新制程的CPU，通常它们的超频幅度都比较大。Coppermin P3和0.18微米Athlon是目前的较好的两款产品，其中Coppermine集成了片内缓存，Cache速度的限制比Athlon小，绝对是超频的首选。
2、在新制程推出之后，花点耐心等待一下，让工程师们有足够的时间来改良芯片。赛扬366的超频幅度是0.25微米赛扬中最大的，而Coppermine也有同类情况，600E的超频能力比500E和550E还要出色。
3、P3赛扬即将推出，它采用了优化型Coppermine内核，缓存容量为标准P3的一半，可超性高于正式版铜矿芯片。
4、几款超频能力较强的芯片，当中有些已经在市场上消失了，如果能够找到千万不要放过了。