全面接触Intel反超频技术

你们很多人可能都听说过Intel关于申请CPU反超频技术专利的相关报道吧。关于这件事情，我们很多新闻工作者都非常的关注，并且都以最快的速度把相关的报道给登了出来。但是，这些文章都缺乏专业的分析，并且没有涉及技术的细节，而这又是我们读者最渴望想知道的。当然，如果条件允许的话，你可以通过查找“美国专利号第6，535，988项--2003年3月18日”来获得相关的资料。但是，现在你大可不必这么做了，因为这一步我们已经为你们做好了，并在这篇文章里对这种技术进行深入浅出的探讨。首先，我想有必要给我们的菜鸟同胞们介绍什么是超频，超频的目的又是什么，它有什么优点和缺点。 

时钟频率、超频和相关内容

　　其实处理器与它们时钟的工作原理是相当简单的。每个微处理器的外部都有一个设备连接到它的核心，而这个设备每一秒都产生一定数量的电子脉冲。这个脉冲就相当于微处理器的“心跳”，它的每一次心跳都能够完成一定量的工作，处理器的心跳得越快，它就能够完成更加多的工作。脉冲通常以赫兹(Hertz)为单位（缩写为HZ)，它代表的意思是“每秒工作的次数”。因此当每秒的脉冲为1次，那么我们就说它的时钟频率为“1Hz”，处理器的速度也就为1Hz。显然，没有人的处理器工作在这个速度；我们通常用兆赫兹(MHz)或者吉赫兹(GHz)来衡量CPU的速度；1MHz相当于每秒1百万次时钟，而1GHz则相当于每秒10亿次时钟。此外，为了提高性能，很多处理器都通过一些方法内在地增加了单位时间的脉冲，所以在一个时钟脉冲里就能够完成多个脉冲，例如十个。但是为了方便大家理解，我们在这里忽略了处理器能够在一个时钟里完成的多个脉冲，并假设它们之间的比率为1:1。

        很多人可能会指出，“既然处理器能够以快于时钟的速度工作，那么为什么还会有时钟速度的限制，为什么处理器不能以最快的速度运行呢？其实产生这个问题有是有多方面原因的，首要的因素就是发热量。在每一个时钟脉冲里，都有相当数量的电子流会流经处理器，而处理器内部的道路并不都是畅通无阻的，里面还会有电阻。电流因为受到阻力，它的能量就会转化为热量，这个原理就如你迅速地摩擦两个手掌会产生热量一样。处理器的时钟速度越高，每个单位时间经过它的电流也会相应增加，这也意味着将会有更多的热量产生。因为处理器本身并不能够有效地处理这些热量，所以它必须通过一定的手段来检测处理器所能够运行的最高时钟速度。于是处理器就标记以这个最高的时钟速度，例如“Pentium 4 -2.4GHz”。因此，Intel通过检测处理器的工作情况，并保证它所运行的时钟速度不会超过24亿次每秒。

　　让处理器运行在比标记的时钟脉冲更加高的时钟速度就叫做“超频”。因为在时钟速度的检测存在一定的“统计误差”，所以很多时候人们在没有可预见的消极影响前提下，对处理器进行超频以获得更加好的性能。但大部分爱好者都知道，随着超频处理器速度的提升，它所造成的消极影响也会越来越明显。在一定的时钟频率之下似乎没有什么问题，但如果继续提高频率，轻则会使系统工作不稳定，重则计算机无法启动，这时候可预见的消极影响就变成了现实。有时候在适当超频的前提下似乎对系统的影响不是很大，但是影响依然存在，并且CPU的使用寿命也会缩短。特别要注意的是，在超频的情况下，处理器的子系统，如“随机数发生器”会丢失它们所产生的随机数，这样就会对整个系统的安全造成潜在的影响。很多超频者其实也知道超频会带来潜在的不稳定性，但是为了获得额外的性能，他们依然乐此不疲。如果一个菜鸟在不知道的情况之下购买了被超频的CPU会发生什么事情呢？有一些JS为了获得更加高的利润，他们通常会采取使用售价比较低的处理器进行超频，然后标记（remark)成高频率的处理器来出售。从商业的角度来说，他们这样做是无可厚非的，但是消费者却是受害者，因为他们使用了更多的钱来购买会产生错误，并且短寿命的处理器。

　　因为这个原因，Intel等处理器制造商就千方百计地想发明一种行之有效的方法来限制处理器在它指定的时钟频率下运行。方法看起来是挺容易的，但在实践的使用中却遇到非常多的困难。这是因为产生时钟脉冲的设备并不属于处理器的一部分，所以它也并不是在处理器制造商的控制之下。使用者能够根据他们自己的需求而调整时钟脉冲，因为处理器没有办法控制这种情况，所以就被迫运行在“高频率”之下。那么，现存的办法之中应该怎么控制这种情况的呢？要使处理器在限定的频率内运行要做两个方面的工作。首先，处理器必须可以方法检测出它自己是否工作在超频状态；其次是，处理器能够采取有效的途径来阻止自己运行在超频的状态，而这两个主意就是Intel的专利所在。
        检测CPU的速度

　　Intel的反超频专利可以概括如下：

　　芯片内部的一个由超频侦查电路组成的超频威慑机制，这个电路可以通过正常的时钟信号和超频后的时钟信号相比较而侦查出超频的处理器。固定的参考时钟信号是不可能被超频的，所以超频侦查电路可以检测出超频的状况，然后应用超频保护电路来禁止电脑系统的运作，或者发出命令来破坏系统的运作。

　　与其它专利所描述的不同，Intel的这个方法是相当容易理解的。Intel的科学家们通过现行时钟频率与参考时钟频率的比较而发明了使微处理器运行在指定时钟频率之下的办法。此外，专利方法作用于超频后的处理器，并通过一种或者多种途径来减慢处理器的运行速度。

　　我想我们可以用电视机来解释这个检测CPU速度的技术，例如一台电视机被设置为在星期天都会打开中央电视一台。对于那些还没有线索明白我在说什么的人，在星期天打开中央电视一台试试就会明白了。对于明白我说什么的人，可能仍然还没有明白微处理器究竟对非正常时钟（NASCAR )频率究竟做了些什么，但是你很幸运，因为这很容易解释。

　　你想象一辆赛车正在围绕着周长为1公里的圆形赛道行使着，那么在没有雷达的情况下你是怎么可以计算出赛车行使的速度呢？最简单的办法是计算出它在一个小时内经过终点的次数，因为跑道的周长为1公里，这样我们就可以计算出它一小时内经过的总路程，相当简单，不是吗？

　　现在你接着想象我们在另外一个不知道长度的赛道上，我再一次问你应该怎么测定赛车的速度。在这种情况之下，你最可能做的可能就是瞎猜，因为我们并不知道每一圈赛道的长度。但是，这时候我们可以通过和对手（之前我们没有提到）的比较而计算出我们的速度。

　　现在我们有两辆汽车，并且都在同一个赛道内行使。我们并不是进行真正的比赛，所以并不需要计较那一辆汽车首先通过终点线。然而，我们需要关注的是：是否我们的汽车比竞争的汽车跑得快？为了找出这个答案，现在让我们回到第一个问题的解决方法。通过计算在特定的时间内每辆汽车经过跑道的次数，我们可以知道是否我们的赛车跑得比另外的那台快。如果我们的赛车在额定的时间内经过赛道的次数比对手的多，那么它的速度也就比对手快；如果它经过赛道的次数比较少，那么它跑得就比较慢。如果它们围绕赛道奔跑的次数一样多，那么它们就有相同的速度，而结果是它们不分胜负。

　　如果你理解了我们上面的文章，那么你就可以明白Intel是使用怎么样的一种办法来检测处理器是否运行在指定的时钟速度之下。在我们的赛车比喻当中，赛道就相当于时钟脉冲。通过现行的时钟脉冲与处理器内部固定的每秒产生的脉冲相比，我们就能确定设备所产生的时钟脉冲（我们的赛车）是否比处理器指定的时钟速度快（对手的赛车）。如果计算出处理器的时钟数值比参考值高（我们的赛车跑赢了），那么处理器就被“超频”了；如果计算出比较少的脉冲（我们的赛车跑输了），那么我们的处理器就被“降频”。如果我们计算出刚好一样数量的脉冲，那么我们就可以知道两个时钟运行在同样的时钟脉冲之下。因为这个参考数值是组成处理器的部分，它理论上不能够被修改，所以处理器就在它限定的速度之下运行。

         超频的后果

　　在解决了如何检测时钟频率这个难题之后，Intel开始想办法来对付超频的处理器。Intel提到了两种方法来阻碍处理器的超频。第一种方法是：当检测到处理器在非法的时钟之下运行，处理器会自动关闭电源。这与被扔进监狱非常相象：“你不要越界哦，否则罚款200元”。但处理器的电源被关掉之后，你唯一的计算机可能就是你桌面上的计算器了:)。

　　第二种办法是使用Intel现在已经在处理器里使用到的时钟限制装置。大部分流行的CPU内部都包括有一个“热量控制逻辑装置”，它就如同你房间的自动调温器。当该装置检测到处理器的温度比正常温度高很多的时候，它就会叫CPU降慢速度，以减少热量的产生。通常，要引发该温度感应装置需要大量的热量；大抵只有风扇停止转动，或者散热片松了才会使热量飙长到这个程度。Intel的专利描述了它们改进了该装置的功能，这样，超频检测电路能够分析超频的状况，然后会使温度感应装置起作用。这样，似乎超频就变得是得不偿失了，因为如果处理器被超频了，那么温度感应装置就会起作用，并使处理器工作在比额定时钟频率更加低的速度之下。如果你还不太明白该原理是怎么进行的，那可以这样说，如果你超速行使汽车，并且被警察截下来，在这时候，你可能要被罚款，甚至去警察局，这样就会浪费大量的时间，这时候正常行使就能够更加快速地到达目的地了。而这也是“热量控制逻辑装置”的职责所在，对CPU进行“罚款”，使它减缓速度，直到处理器在正确的时钟速度下运行。

　　总结

　　根据这些特殊方法的执行，Intel的专利成功地使处理器的时钟速度在指定的频率下运行。因为这项技术并不是依赖于外在的装置，所以这对于想修改它的人来说是非常困难的。当然，并不是说不可以对它进行智取，只是说它一旦被使用了，它的抵抗力就非常的强，比当前的锁频技术不知道要难破解多少倍。尽管这对于超频爱好者们来说似乎是昏暗的世界末日就快要到来了，但这个防超频技术也未尝不是一件好事情。因为有了防超频技术之后，奸商就再也不能够卖超频的CPU给菜鸟了。此外，这对电脑集成供应商也是好消息，因为这样可以降低CPU因超频而造成的损坏，电脑的返修率也随着降低了，这对降低成本和电脑的价格是非常有帮助的。

　　毫无疑问，超频所带来的系统不稳定等种种问题曾使很多人烦恼过，现在显然你不需要再担心这些事情了。但是，有一件重要的事情你还是需要知道的，“在矛和盾的战争中，矛通常是胜利者”，也就是说Intel反超频技术被人破解将是迟早的事情。毕竟，没有超频就没有了惊喜，你说呢？