處理器超頻 曲折之路

要說(shuō)第一塊讓DIYer們開(kāi)始接觸超頻的處理器，一般認(rèn)為是英特爾在25年之前推出的486DX（圖1）。這塊處理器型號(hào)中的DX表示它是一款使用倍頻設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，因此在主板上出現(xiàn)了基礎(chǔ)頻率（外頻）與倍頻的設(shè)置，兩者的乘積就是處理器的實(shí)際運(yùn)行頻率，這也構(gòu)成了用戶調(diào)節(jié)頻率 的基礎(chǔ)條件。當(dāng)用戶把處理器頻率設(shè)置得超出默認(rèn)頻率時(shí)，超頻的概念也就出現(xiàn)了。

跳線超頻486時(shí)代

在早期的超頻操作中，主頻和倍頻是需要在主板上調(diào)節(jié)跳線來(lái)選擇的（圖2），比如對(duì)于486 DX-50來(lái)說(shuō)，可以將其25MHz的外頻設(shè)置為33MHz，如果遇到一顆品質(zhì)好的產(chǎn)品，就可以穩(wěn)定運(yùn)行在66MHz下，成為價(jià)格高出不少的486 DX-66;同樣的，后來(lái)還有將486 DX-66超頻為DX-80、485 DX4-100提升為DX4-120甚至133等操作，有些極品甚至可以超頻兩檔。

當(dāng)然，雖然現(xiàn)在看起來(lái)，這些幾十MHz的超頻只是小意思，但其相對(duì)幅度其實(shí)遠(yuǎn)超現(xiàn)在的大部分超頻操作，而且超頻方法比較復(fù)雜，因此一時(shí)不注意設(shè)置了不支持的組合或者超頻過(guò)度的事情屢見(jiàn)不鮮。因?yàn)槭怯布?qiáng)制設(shè)置，所以處理器并不會(huì)自行降頻，且關(guān)機(jī)重設(shè)需要一定的時(shí)間，也很容易造成硬件損傷。

極品處理器成就輝煌 賽揚(yáng)和K7

486到奔騰時(shí)代的超頻還是一些DIY老手的戰(zhàn)場(chǎng)，一般用戶沒(méi)有能力也沒(méi)有興趣進(jìn)行超頻。不過(guò)隨著英特爾兩款處理器的出現(xiàn)，局勢(shì)突然發(fā)生了變化，超頻第一次成為了大眾話題，而且讓超頻活動(dòng)和這兩款處理器一樣，瘋狂了起來(lái)。

1997年，英特爾推出了一款現(xiàn)在看仍然顯得非常特立獨(dú)行的處理器——奔騰2（Pentium Ⅱ），這款產(chǎn)品一改傳統(tǒng)的封裝和接口，采用類似板卡封裝方式和“單邊接觸式”（SECC）接口（圖3）。從實(shí)用角度來(lái)說(shuō)，是因?yàn)樘幚砥黝l率較高，大容量二級(jí)緩存無(wú)法做到同頻運(yùn)行，所以索性獨(dú)立出來(lái)，再將處理器與緩存集成在一塊電路板上。而從商業(yè)角度來(lái)說(shuō)，這實(shí)際上是將那些獲得了x86授權(quán)的兼容廠商一口氣甩脫的策略，只需要申請(qǐng)?zhí)幚砥鞑宀郏⊿LOT 1）的專利，就能讓這些兼容廠商無(wú)法繼續(xù)跟蹤英特爾的步伐。

在奔騰2的設(shè)計(jì)中，有經(jīng)驗(yàn)的超頻玩家看到了一個(gè)新的希望，那就是異步運(yùn)行的緩存。正如英特爾這種設(shè)計(jì)的初衷之一，無(wú)法跟上處理器頻率的緩存在很大程度上成為了處理器頻率提升的障礙。將緩存從處理器核心取出后，處理器的頻率可以繼續(xù)提升，當(dāng)然超頻能力也就得到了釋放。奔騰2一出現(xiàn)，就有超頻玩家開(kāi)始通過(guò)調(diào)節(jié)緩存的異步運(yùn)行倍率，例如從1/2降至1/3，來(lái)讓處理器獲得提升頻率的空間。這一招相當(dāng)奏效，加上當(dāng)時(shí)的頻率設(shè)置已經(jīng)集成到主板BIOS中，很容易調(diào)節(jié)，使得超頻成為高端用戶的一個(gè)熱門(mén)玩法。不過(guò)這還只是開(kāi)始。

由于奔騰2的復(fù)雜使其成本居高不下，那么低端市場(chǎng)怎么辦？英特爾索性就推出了完全去掉外部緩存模塊的處理器，并將其命名為賽揚(yáng)（Celeron）品牌（圖4），早期的兩款賽揚(yáng)分別為266MHz和300MHz。讓人始料未及的是，由于完全不用再去考慮緩存倍率，而且頻率設(shè)置較低但生產(chǎn)工藝已經(jīng)比較好（此時(shí)奔騰2400MHz已經(jīng)可以穩(wěn)定供貨），所以相當(dāng)多的賽揚(yáng)核心實(shí)際也同樣可以達(dá)到奔騰2核心的頻率，完全是一頓免費(fèi)的大餐。

更重要的是，除了一些高端創(chuàng)作、辦公軟件之外，當(dāng)時(shí)的二級(jí)緩存對(duì)大部分日常、娛樂(lè)應(yīng)用的性能影響并不大，特別是主流用戶喜愛(ài)的游戲、上網(wǎng)、影音娛樂(lè)等方面，超頻到同等頻率的賽揚(yáng)與奔騰2表現(xiàn)幾乎別無(wú)二致。

不過(guò)因?yàn)橥耆珱](méi)有二級(jí)緩存，所以首批賽揚(yáng)雖然游戲能力出色，但在辦公等應(yīng)用中的表現(xiàn)特別糟糕，還是會(huì)影響到很多用戶的體驗(yàn)。隨后賽揚(yáng)300A的出現(xiàn)徹底改變了市場(chǎng)。它將較小容量的二級(jí)緩存直接集成到了處理器內(nèi)部，同時(shí)超頻能力也不弱于之前的賽揚(yáng)，甚至有人認(rèn)為賽揚(yáng)300A的默認(rèn)主頻就應(yīng)該是400MHz～450MHz，超不上去才是小概率事件。

在容量雖小，但能同頻運(yùn)行的緩存支持下，超頻到450MHz甚至更高的賽揚(yáng)300A，在大多數(shù)日常應(yīng)用中的體驗(yàn)與當(dāng)時(shí)的旗艦產(chǎn)品奔騰2450MHz相差無(wú)幾，這當(dāng)然引起了一輪超頻狂潮。

其實(shí)在超頻的輝煌時(shí)代，還有一場(chǎng)官方超頻的大戲，那就是AMD的速龍（Athlon，K7核心）面世后與英特爾奔騰2、奔騰3展開(kāi)的頻率大戰(zhàn)，特別是爭(zhēng)奪首顆GHz處理器桂冠的戰(zhàn)爭(zhēng)（圖5）。這次官方的頻率大戰(zhàn)幾乎是將超頻玩家的招數(shù)用了一個(gè)遍，比如降低緩存倍頻、提升處理器散熱能力、增加處理器電壓……將常用且有效的超頻方式進(jìn)行了一次充分的官方展示。

最終，GHz爭(zhēng)奪戰(zhàn)以英特爾首先不穩(wěn)定地沖線，AMD隨后推出穩(wěn)定的量產(chǎn)產(chǎn)品而結(jié)束。這次官方超頻戰(zhàn)雖然讓DIYer飽了眼福，但也引起了一個(gè)副作用，那就是官方對(duì)高頻處理器的渴望，使得處理器的可超頻空間被擠壓，因奔騰2而起，以賽揚(yáng)為主菜，中途加入了AMD速龍調(diào)劑的超頻盛宴，也就逐漸結(jié)束了。

AMD的Athlon處理器既然能夠與奔騰2和單邊接觸式的奔騰3爭(zhēng)奪頻率冠軍，就說(shuō)明它本身也是適合高頻架構(gòu)的產(chǎn)品，所以同樣被很多用戶拿來(lái)超頻，且有一定的成績(jī)。不過(guò)真正為很多超頻愛(ài)好者念念不忘的K7架構(gòu)超頻神器，同樣需要Athlon精簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)后才會(huì)出現(xiàn)。

特別的愛(ài)龍之家族

單邊接觸式處理器封裝現(xiàn)在看來(lái)是走了一段彎路，奔騰2的改進(jìn)版奔騰3和Athlon新核心都重新回到了SOCKET封裝之上，當(dāng)然也都采用了將二級(jí)緩存容量適當(dāng)減少，改為同頻，并集成進(jìn)核心的設(shè)計(jì)。

奔騰3的核心已經(jīng)可以達(dá)到GHz頻率的水平（圖6），不過(guò)為了主流用戶的需求，大量品質(zhì)較好的核心被標(biāo)定為主打頻率，因此造就了奔騰3600MHz-700MHz等超頻潛力出色的產(chǎn)品。

相對(duì)于中規(guī)中矩的奔騰3及新賽揚(yáng)，新形態(tài)的速龍及AMD的“賽揚(yáng)”——鉆龍（Duron，DIY市場(chǎng)根據(jù)讀音稱為“毒龍”）超頻方式非常特殊，給人留下了更深的印象。這兩種處理器同樣采用了當(dāng)時(shí)流行的On Die （FC-PGA）封裝，其實(shí)就是直接暴露出最簡(jiǎn)封裝的硅片層，所以周邊用于安裝針腳的基板就顯得很空曠。在這片基板上會(huì)看到幾組觸點(diǎn)及它們之間的金屬連線，其中不少是用激光切斷的（圖7）。很快，有些超頻玩家就發(fā)現(xiàn)這些觸點(diǎn)和連線其實(shí)就是新一代的頻率調(diào)整“跳線”，速龍和鉆龍的基礎(chǔ)頻率、倍頻等是通過(guò)金屬觸點(diǎn)之間導(dǎo)電與絕緣（切斷連線）的組合決定的。而要改變頻率最簡(jiǎn)單的方法就是找到相應(yīng)的設(shè)置方法，然后連通這些金屬觸點(diǎn)（圖8）。

于是，在那一時(shí)期用鉛筆超頻成為了非常有趣的風(fēng)景線，這是因?yàn)殂U筆芯中的石墨是比較好的導(dǎo)體，只需很方便地畫(huà)線就可以讓觸點(diǎn)之間重新導(dǎo)電，而且嘗試失敗還可以很方便地擦掉。此外一些廠商把原先用于一些專業(yè)領(lǐng)域的導(dǎo)電筆（圖9）也推向了超頻市場(chǎng)。

雖然現(xiàn)在看來(lái)，On Die封裝的處理器和單邊接觸式的封裝一樣，都是并不成功的嘗試，但這一代處理器在超頻方面的影響持續(xù)至今，例如廣泛“鎖頻”的處理器、高頻和超頻內(nèi)存、為超頻優(yōu)化的散熱器設(shè)計(jì)等。其中鎖倍頻逼迫超頻玩家開(kāi)發(fā)出了鉛筆超頻法，也因?yàn)槌忸l對(duì)內(nèi)存的影響，讓超頻者開(kāi)始關(guān)注內(nèi)存的頻率問(wèn)題。而超頻散熱器則不僅需要提供更好的散熱能力，還因?yàn)檫@一代處理器直接暴露出脆弱而小巧核心的封裝方式，使得散熱器必須設(shè)計(jì)更科學(xué)、做工更精細(xì)、材質(zhì)更合理，才能通過(guò)很小的接觸面積快速轉(zhuǎn)移熱量，同時(shí)又不會(huì)壓壞脆弱的核心，所以產(chǎn)生了如銅柱或銅底散熱器、底部拋光工藝、熱管散熱器、蝸式散熱片（圖10）、側(cè)風(fēng)扇設(shè)計(jì)等眾多延續(xù)至今的方案。

繁華散去 奔騰4與K8

也許是在頻率方面的競(jìng)爭(zhēng)失敗對(duì)英特爾的刺激比較大，它隨后推出了全新的NetBurst架構(gòu)處理器奔騰4（圖11），起始頻率很高。頻率提升也很快。而AMD也在成功的K7架構(gòu)后，推出了效率更出色的64位處理器架構(gòu)K8（圖12）。這兩個(gè)處理器架構(gòu)本身都是適合高頻率運(yùn)行的，但因?yàn)槠毡殒i倍頻的原因，使它們只能靠提升基礎(chǔ)頻率來(lái)超頻，而這種設(shè)置會(huì)直接影響到內(nèi)存、北橋的頻率，因而危險(xiǎn)性大增，成功率銳減。

當(dāng)然，在頻率大戰(zhàn)仍歷歷在目的時(shí)代，超頻仍然有其獨(dú)特的魅力，無(wú)論是AMD推出的黑盒版不鎖頻產(chǎn)品（圖13），還是奔騰4不斷刷新的超頻紀(jì)錄，都仍然是廠商能力和架構(gòu)優(yōu)勢(shì)的表現(xiàn)方式。

官方超頻新超頻時(shí)代

從英特爾酷睿2處理器開(kāi)始，一種官方超頻方式被引入了頻率設(shè)置之中。在溫度和功率未達(dá)到一定的指標(biāo)時(shí)，處理器或其中的一些核心會(huì)嘗試提升頻率，而不是“死守”在標(biāo)準(zhǔn)頻率之下（圖14）。這一技術(shù)也被后來(lái)的智能酷睿（酷睿i）處理器吸收，即睿頻（Turbo），并且被AMD銳龍?zhí)幚砥魉梃b，即Boost頻率。

目前主流的處理器——英特爾智能酷睿和AMD銳龍，在用戶超頻方面的設(shè)計(jì)有明顯區(qū)別。英特爾的大部分智能酷睿處理器完全不允許用戶自行調(diào)節(jié)頻率，但推出了一些專門(mén)放開(kāi)頻率調(diào)節(jié)能力的K系列處理器，并且必須搭配頂級(jí)的Z系列芯片組主板才能進(jìn)行超頻。而AMD處理器則全面支持超頻，且除了最低端的A系列芯片組外，所有主板都可進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)。

為何英特爾在智能酷睿架構(gòu)中這樣嚴(yán)格地限制用戶自行修改頻率呢？這與其結(jié)構(gòu)有關(guān)，智能酷睿采用的QPI總線并非傳統(tǒng)的基礎(chǔ)頻率，而是會(huì)隨著處理器頻率變化的。所以改動(dòng)處理器頻率的時(shí)候，處理器的總線頻率及相應(yīng)的內(nèi)存頻率等也都會(huì)受到影響，造成不穩(wěn)定。此外第二代智能酷睿開(kāi)始普遍配置的核芯顯卡頻率也會(huì)受到處理器頻率影響，因此成了超頻的一大限制因素。

在主流DIYer逐漸遠(yuǎn)離用戶自主超頻的今天，AMD和英特爾先后推出的智能超頻工具又給了喜歡自行動(dòng)手的超頻愛(ài)好者一個(gè)打擊。AMD的PBO全稱為PrecisionBoost Overclock（精細(xì)增壓超頻），是面向品質(zhì)較好的X系列處理器的一種自動(dòng)超頻工具，在溫度未達(dá)到危險(xiǎn)程度的情況下，它會(huì)破除處理器的功率墻，通過(guò)對(duì)電壓、頻率的自動(dòng)精細(xì)調(diào)整，為用戶提供超頻運(yùn)行頻率。

英特爾則在最近推出了“英特爾性能最大化”（lntelPerformance Maximizer）軟件（圖15）。其工作方式與AMD PBO有些相似，會(huì)根據(jù)處理器型號(hào)（圖16）、體質(zhì)、散熱情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)頻率和電壓，以期達(dá)到最高同時(shí)也最穩(wěn)定的工作頻率。

睿頻與Boost頻率已經(jīng)讓超頻變成了雞肋，除了AMD與英特爾的“原廠”自動(dòng)超頻工具之外，華碩等主板廠商也提供了自動(dòng)或半自動(dòng)超頻工具。這些能自動(dòng)榨干CPU超頻能力的官方超頻軟件更是讓手動(dòng)超頻變成了一種吃力、危險(xiǎn)而受益不大的活動(dòng)。缺乏超頻的樂(lè)趣與收獲，讓今天成為了一個(gè)既全民超頻（官方超頻），又無(wú)人超頻的年代。當(dāng)然液氮極限超頻一類的高手炫技、廠商宣傳活動(dòng)仍然存在，但對(duì)普通用戶來(lái)說(shuō)顯然已經(jīng)缺乏實(shí)用意義了。

顯卡超頻無(wú)法燃起的火花

當(dāng)圖形芯片進(jìn)化為GPU，成為電腦中可以與處理器相提并論的重要芯片之后，其“頻率”同樣成為了影響性能表現(xiàn)的重要因素。那么，我們是否也能通過(guò)自行提升GPU的頻率來(lái)獲得更好的顯示性能呢？答案是可以，不過(guò)因?yàn)楦蟮奈ｋU(xiǎn)性，只是少數(shù)人在較短時(shí)間內(nèi)的一種“極客”式玩法，并沒(méi)有像處理器超頻那樣被廣泛普及和長(zhǎng)期持續(xù)。

顯卡超頻與限制

其實(shí)作為與處理器平臺(tái)類似，也由核心（GPU）、內(nèi)存（顯存）、主板（顯卡PCB）組成的系統(tǒng)，顯卡超頻的玩法也不少，而且很早就開(kāi)始使用軟件超頻，如老資格的顯卡/屏幕功能配置工具Powerstrip就具有調(diào)節(jié)GPU、顯存頻率的能力。此外，還可以通過(guò)刷BIOS（圖17）獲得更加穩(wěn)定的超頻狀態(tài)。

不過(guò)設(shè)計(jì)狀態(tài)穩(wěn)定、難以DIY的顯卡，其超頻遇到的困難也更大，比如很難自行更換散熱系統(tǒng)來(lái)加強(qiáng)超頻時(shí)的散熱、PCB版設(shè)計(jì)對(duì)頻率影響較大等。而且因?yàn)椤睕](méi)有類似賽揚(yáng)300A這樣出色的超頻型號(hào)，使其獲益常常遠(yuǎn)低于需要面對(duì)的風(fēng)險(xiǎn)。

同樣遇到了“官方超頻”

就在顯卡超頻本身不溫不火的同時(shí)，近期AMD與英偉達(dá)的GPU也都加入了類似睿頻的技術(shù)，如英偉達(dá)RTX系列顯卡的BOOST 4.0技術(shù)，它們同樣是動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)GPU頻率。調(diào)節(jié)幅度大都在1OOMHz以上，已經(jīng)和很多非專業(yè)用戶對(duì)顯卡的超頻幅度一樣了。

除此之外，很多顯卡廠家也推出了自己的顯卡控制軟件。其中超頻也是很重要的項(xiàng)目。在這些顯卡控制軟件中，通常有OC MODE（超頻模式）、Game MODE（游戲模式）等不同的超頻預(yù)設(shè)（圖18），輔以相應(yīng)的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等配置，常常可以提供超過(guò)基礎(chǔ)頻率200MHz以上的頻率提升，基本將GPU的超頻潛力徹底挖光了。

其他超頻 別樣的精彩

其實(shí)除了處理器、GPU這樣的運(yùn)算芯片之外，有頻率特征的芯片還有很多，其中不少同樣可以超頻，如前面已經(jīng)提到過(guò)的內(nèi)存/顯存，還有SSD使用的主控與NAND閃存芯片、路由器芯片、顯示器控制芯片等。例如早期內(nèi)存被迫披上散熱“馬甲”，就有廠商為了加快推出高頻產(chǎn)品，對(duì)內(nèi)存進(jìn)行了超頻的原因。

路由器芯片和顯示器芯片大家也許比較陌生，超頻方法和相關(guān)報(bào)道都不多。但對(duì)其超頻同樣具有一定的趣味性和實(shí)用性。例如對(duì)現(xiàn)在搭載USB接口、內(nèi)置一些網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能的高速路由器來(lái)說(shuō)，其實(shí)際表現(xiàn)都是很依賴芯片性能的，多系統(tǒng)共享文件與打印機(jī)的Samba服務(wù)，在不同性能的芯片下表現(xiàn)就明顯不同。而顯示器芯片在經(jīng)過(guò)超頻后，可以提供更高的視頻帶寬處理能力，最直觀的表現(xiàn)就是可將顯示器的刷新率提升，讓用戶獲得更高速、更穩(wěn)定的畫(huà)面。

不過(guò)這些比較特殊的超頻玩法對(duì)用戶的DIY能力要求也更高，比如超頻路由器的話，常常需要拆解路由器，并且自行添加芯片散熱措施（圖19），顯示器超頻要求就更高了，超頻改裝難度還要遠(yuǎn)高于路由器。

總結(jié)

從啟動(dòng)“全民超頻”時(shí)代的賽揚(yáng)266到完全鎖頻的酷睿，在不足10年的時(shí)間里，傳統(tǒng)的處理器超頻從極盛到凋零。而有趣的是，在全鎖頻處理器發(fā)展了10年后，官方卻又推出了更智能的超頻軟件，開(kāi)始鼓勵(lì)大家挖掘處理器的潛力。顯卡作為電腦中的另一大傳統(tǒng)硬件及超頻對(duì)象，其實(shí)也走出了類似的道路，在主動(dòng)超頻幾乎已經(jīng)徹底消失的時(shí)候，官方超頻卻越來(lái)越高調(diào)。這樣看來(lái)，也許在傳統(tǒng)超頻時(shí)代已經(jīng)逐漸走遠(yuǎn)的今天，新超頻時(shí)代的大門(mén)已經(jīng)在不遠(yuǎn)處，并且準(zhǔn)備開(kāi)啟了呢。