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挑战性能极限——超频概述

来源:互联网 作者:佚名 时间:2015-02-01 16:28
在DIY的世界里,超频一直是个长盛不衰的话题,从486 SX/25超33MHz直到前段时间的狂破Athlon XP的倍频(详见《破解Athlon XP倍频独孤三式》),大家仿佛疯掉一样,脑海里只想着超频。为了让大家对超频有一个比较清晰的了解,还是让我们先认识一下大家常挂在嘴
在DIY的世界里,超频一直是个长盛不衰的话题,从486 SX/25超33MHz直到前段时间的狂破Athlon XP的倍频(详见《破解Athlon XP倍频独孤三式》),大家仿佛疯掉一样,脑海里只想着超频。为了让大家对超频有一个比较清晰的了解,还是让我们先认识一下大家常挂在嘴边的“超频”吧!
  一、什么是超频?
  超频(Over Clocking),我们大家一般认为是指让CPU工作在标准的外频和(或)主频之上。我们大家常谈的主要是指CPU超频,CPU作为一台电脑的核心,适当提高其工作频率,能在不增加任何成本的情况下提高系统的性能。其实这只不过是一种狭义的说法。其实真正广义上的超频应该是指通过提高电脑部件的工作频率,让设备的工作频率超过厂商设定,最终达到提高性能的目的。比如K6-2 300(66MHz版本)的标准外频66MHz、倍频为4.5X;假如将外频改为100MHz、倍频3X,虽CPU主频仍为300MHz,但外频已经由66MHz提高到100MHz,这已经达到提高性能的目的。所以,这也属于超频。
  为了更好地超频,超频原理不可不学。其实CPU能够超频的根本原因在于“CPU生产厂商在CPU出厂标注工作频率时并没有按最高频率标注而留下了部份余量”。这句话怎么理解呢?以Intel的Pentium Ⅱ 450生产线为例,Intel先让CPU在450MHz的频率下工作,然后检查它的发热情况,如果超过了Intel苛刻的发热标准就降一个等级(如:400MHz)测试,要是发热还是超过标准就继续往下降,直到发热量小于标准后再标上当时的主频。AMD与Cyrix公司测试方法与Intel大致一样,只是它们早期制订的发热标准不如Intel的严格,所以它们早期的CPU超频幅度远小于Intel。除了CPU厂商为我们预留的那段距离使超频成为可能外,以下也是我们今天能够超频的重要原因。
  1.CPU工艺水平的提高
  记得还在几年前,能把一颗486 DX4-100提升到133MHz是很不容易的,但如今,在微米、Cache技术、晶体管技术日益发展的今天,一颗好的Celeron 300A不费吹灰之力就能超到450MHz甚至更高。这些生产工艺水平的提高与改进,为超频提供先天的条件。
  2.市场行为的帮助
  Intel公司为了保证产品质量,其生产的CPU一般都保留了20%甚至更多的额外性能,这就为超频提供了不少便利之处。此外,为了缓解低档产品的不足,Intel还将高频CPU标成低频CPU出售,无意之中提高了超频机率。
  3.周边设备性能的提高
  以前的电脑周边产品性能质量都远远不如现在的产品,像486主板外频最大也只是50MHz,且种类不多、辅助功能不强。而现在的主板种类丰富,并且还提供了许多其它的超频辅助功能,有力地支持了超频行为。
  正是基于上面的这些因素,我们才有机会超频,充分挖掘CPU的潜力,榨干它的最后一滴油水。但另一方面,CPU厂商也不会无限地容忍这种超频行为,因为这就很可能威胁到它们的高端市场。如果每款CPU都可以轻松超频,那么就没有必要区分CPU频率了,产品也没有了阶梯状,用户的升级次数大大减少,厂商也就无利可图。对此,目前CPU厂商较为普遍的做法是采用某些特殊的电路限制过分的超频,而不是完全封杀超频。
  二、超频的危害
  CPU超频导致了整个电脑系统的超频,造成危害是肯定的。从Intel对CPU检测的方法就可看出,即使两个等级的CPU是出自一条生产线,超频后的CPU发热量较大,因而其性能不可能等同于发热较小的较高档的CPU,这样做势必会带来一些负面影响,诸如加大散热量、降低系统稳定性等等。
  1.超频对电子电路的一般危害
  打开电脑的机箱,我们不难发现CPU、主板、内存、显示卡、硬盘以及机箱中的其它部件,它们都是由电子电路构成。根据电子电路的基本理论,超频对电子电路的一般危害有以下几点:
  (1)高温
  在超频状态下,各部件的负荷增加了,温度明显上升。而高温是电脑中元器件损坏的一个主要原因。电脑机箱和器件的温度显著升高时,如果环境散热的条件差,电路产生的热量散发不畅,就容易造成零部件的过热烧毁,或者使元器件和集成电路的半导体材料加速老化,并在内部引起暂时或永久的微观损害。
  (2)电路参数改变
  根据电路的基本理论,电路的参数与电路的温度和频率有关。当温度和频率变化时,电阻、电容、电感组件的参数都要随之改变。在超频状态下,各部件中组件的参数发生变化,变得不同于各部件原来设计的参数,使部件的工作质量降低,出故障的可能性就增加了。
  另一方面,根据电路的传输线理论,当频率增加时,电路的传导干扰和电磁辐射干扰也在增加。寄生电容、寄生电感、漏电流、泄漏电磁场都明显增加,在电路板之间、线缆之间、线缆与电路板之间,相互的干扰加强,当然出故障的可能性也就随之增加了。用户用于超频的电脑一般都是兼容机,在兼容机内部,各种线缆的较长,分布杂乱,容易形成内部信号的相互干扰,导致故障。在这里需要说明的是大多数名牌机的内部,各种线缆较短,分布合理,这样就不容易形成内部信号的相互干扰了。
  (3)信息传输错误
  电子电路都有一个反应速度的问题。特定的设计和组件,其最高的工作速度是有确定的限制的。电路的频率超过限制,产生或传输的信号就变得模糊不清,而器件对信号无法正确识别和处理,故障也就随之而至。
  2.超频对电脑部件的危害
  超频对电子电路存在一般性的危害,那是共性。除此之外,超频对电脑各个部件也表现出不同的危害,而这最终也影响到电脑的整体运行和应用,下面就让我们分别来看一看。
  (1)对CPU的危害
  超频对CPU的副作用,主要来自于两个方面:人为方面、电子迁移。
  人为方面也就是因为超频时的一些人为误操作,在超频之后烧掉CPU。如果用户把K6-2 266超频到300Mz的时候不慎接错了电压跳线,对这个只能用2.2V的K6-2加上了3.5V电压,就很可能烧毁CPU。当然减少这样的事件的发生,就要做好超频前的充分准备工作(包括理论上面的知识),小心谨慎进行操作。
  电子迁移有时也被称为“金属迁移”、“电子(热)迁移”,英文是Electro migration。这一现象最早是50年代在微电子科学领域发现的,是指因电子的流动所导致的金属原子移动的现象。而电源的强度、温度等因素都会影响到电子迁移现象的程序,也就是说,只要电路中存在着电流,无论电流是强是弱,温度是高是低,电子迁移现象永远是存在的。不过,在一般情况下可以忽略不计的(如CPU在规定的频率下面工作时)。
  那么,电子迁移对CPU超频有什么影响呢?当CPU工作在标准频率之时,并不会对其本身造成直接破坏,但由此导致的温度升高而引起的电子迁移却是影响CPU寿命的重要因素之一。这是因为,超频会直接加大CPU的输出功率,而功率的大小就是电压和电流的乘积,如果仅仅依靠提高CPU的主频,那么其核心的电流强度势必提高,由此而产生的热量就会非常多,这才是超频后伤害CPU的主要因素。当CPU超频后产生大量的热而导致温度升高,这将大大缩短CPU的寿命。原来,CPU的内部集成电路中有很多非常复杂的金属导线,电子的定向流动会给金属原子带来一定的动量,使得金属原子有脱离表面的趋势,CPU超频后,热量会使金属原子的振动加剧,一定程序后就会离开原位四处流窜,并在能量耗损后被另一处金属表面俘虏,逐渐就会导致金属表面上形成坑洞或是小丘
  这是一种慢性的过程,一旦情况越来越严重,到最后就会造成整个电流短路,整个CPU就会损坏。
  (2)对主板的危害
  多数的586主板,通常只提供66MHz和75MHz的外频,到83MHz的都不多。同时,支持的倍频范围也不大,CPU核心电压可调节的范围较小。超频以后,一般的主板设计和制造工艺都可能不相适应,例如元器件的可靠性和频率特性都不符合要求,使主板的稳定性、可靠性降低。原来就较低档的主板,有的甚至不能工作。
  (3)对内存的危害
  电脑的内存是信息记录介质,对环境温度条件比较敏感。有测试表明,当温度超过26℃时,内存中数据丢失的可能性就开始出现,逻辑和计算的错误,使电脑的可靠性降低。当室内温度超过30℃时,内存数据出错就比较多,使电脑的可靠性明显降低。当室内温度超过35℃时,内存逻辑和计算的错误会频繁出现,在Windows 9x环境下,电脑出错或死机的现象随时都可能发生。
  (4)对显示卡的危害
  现在的显示卡也是图形加速卡,工作的负荷大。在超频时有两个问题,一是发热,二是显示信号不正常,有的根本不能工作。因为过热而烧坏的显示卡也是有的,只是不太多。比较低档的显示卡,即使不超频,显示信号有时也不正常,因为其组件的质量差,特别是显示内存的质量差。一些质量尚可的显示卡,到了超频状态,本来正常也变得不正常了。部份高文件的图形加速卡,在图形芯片上加了类似于CPU风扇那样的一个小风扇散热,说明其正常的工作状态已经很严峻,再超频是不适合的,那就等于慢性“自杀”。
  (5)对硬盘的危害
  老式的硬盘用于超频,常会出现故障。有的无法激活,有的读写时有数据错误,也有因无法承受高负荷而烧毁的。超频后,由于机器不稳定,故障增加、经常死机、反复激活,对硬磁盘的冲击明显增加,容易导致故障。
  (6)对机箱的危害
  机箱是电脑的主要部份。机箱中装有直流电源、CPU、主板、硬盘、软盘驱动器、光盘驱动器等。主板上插有显示卡、Modem卡、网卡、多功能卡或其它多媒体功能卡。各种电路板上布满了大规模集成电路块和密集的导线。电路板和部件之间有若干的电缆。超频时,机箱内的组件和线路的电磁辐射量增加,互相的干扰也增加。超频后,机箱中的热量也增加了,特别是在夏天。这些都是造成危害的因素。除了这方面的影响,其实还有附带影响,比如超频用户都喜欢随时轻易揭开机箱,甚至在开机运行的时候去摸电路组件的温度或摇动电路板,这样就极可能烧毁电路组件。有的用户为了有较好的散热条件,干脆不盖机箱盖子,那样很危险,因为只要稍有不慎,外界的物体就可能掉入机箱中,造成电路短路或其它损坏。
  3.超频对电脑应用的综合危害
  超频会使电脑系统的整体形势恶化,因而可能造成一定程度上的损失。
  1.硬件方面
  超频后,系统的运行不稳定,经常会出现无故死机、蓝屏等现象,当出现黑屏的时候就比较严重了。一般情况下这种现象出现在跳频之后刚开机之时,具体表现为屏幕一片漆黑,显示器进入节能模式,硬盘灯不闪烁。出现黑屏是最讨厌的,说明CPU已经无法往上超了,此时的解决方法是提高CPU电压,如果不行,就需要考虑换一块超频能力较强的主板。台湾的名厂主板都有不错的超频能力,值得考虑,升技ABIT,微星MSI都是其中的代表人物。要是还不行,那只好又要花银子换CPU,要不就索性放弃超频,降频后照样使用。当然如果在超频过程中,注意不当,甚至会直接损坏零部件。
  2.应用方面
  超频之后,我们的电脑在工作效率虽然有所提高,但这种提高是用系统的性能与硬件的寿命换来的。时间一长,当硬件或是系统再不承受不了超频的压力时,超频的负面作用就尽情的表露,这样会严重的影响我们工作效率,以及学习、娱乐等
我们说,万事都有度。对于适度超频的用户来说,如果把握好超频的尺度,这样尽量将超频的损害减少的最低,这样对于我们的日常应用的危害是比较小的。如果遇到疯狂超频的用户,那超频的消极后果将会直接表现出来的。
  三、超频危害的防止
  超频能给计算机带来的种种危害已是众所周知的了,既然这些危害产生的直接原因是超频,要防止危害,那最好的办法是不超频。但是,一些朋友希望既要通过超频提高电脑的速度,减少在硬件上的投资,又想要避免因超频而有可能产生的麻烦和损失,其实从适度超频的基础出发这也是有可能实现的。为了减少电子迁移和元件烧毁的危险,超频时的散热问题必须妥善解决,这样才能有效地减少超频后的危害的发生。
  1.降低CPU的温度
  超频过后的CPU会产生较多的热量,如不及时散去,会使CPU的温度升高,降低整个系统的稳定性。超频需要全力对付的是CPU的降温问题,只要降温足够,就可以在一定范围内超频。
  在生产CPU时,要对CPU的发热程度进行测试。发热小的CPU,定为高一个档次,发热较高的则是低一个档次。所以CPU存在着个体差异,有的能超频,有的则不能,一超频使用就会死机。如果CPU已超频使用,而且数次测出的温度(也就是在电脑工作的不同时间点上测试的温度)都比较低,那一般问题不大。一般情况下,我们只要保证CPU的表面温度不超过50℃,也就是保证CPU内部的温度不超过80℃,超频也就不会给CPU造成什么大的危害了。这对显示卡超频同样如此。
  2.降低环境温度
  在超频状态下,电脑工作环境的温度宜适中或略偏低。标准的温度是,夏季22℃±2℃,冬季20℃±2℃。在有条件时,可用空调来维持这一温度。从应用实践看,电脑在一般室内温度下都能正常工作,温度偏低对超频没有明显的不利影响。当温度低到10℃及以下时,可适当提高室温。
  在夏季的开机期间,机房的温度最好要降到18~24℃范围。当室温达到30℃时,用户要减少开机的次数,缩短用机的时间。一次用机一般不宜超过2小时。当室温达到35℃时,如果机器处于超频设置状态,最好不要开机。
  3.选择最佳的散热方法
  一般情况下,我们是通过风扇来散热的。不过,大家千万不要以为有了散热片和专用风扇就可以万事大吉,它们的作用只是让一颗没有超频的CPU在温度偏高时冷却下来,对于超频的CPU或是其它硬件就要想想其它办法了。在硬件方面,我们可以用半导体散热、水冷式散热、液氮散热。在软件方面,我们可以选择一些CPU降温软件对CPU实施软件降温。但是这些软件只有在CPU空闲状态下才起作用。另外,一些智能型主板自带的CPU温度监控软件也不错,它能在CPU过热时发出警报,防止因过热而烧毁。
  当然我们在后面将为大家介绍各式各样的电脑散热方法,选择哪一款,具体的选择权在你手里。如果你能好好把握散热的原则,那你就可以享受超频带来的物质和精神上的满足感。但也建议发烧的朋友们超频时还是适度为好!
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