突破Intel“外频墙”
硬用高手
在8月份某媒体举办的超频联赛第六轮“E2160+Intel芯片组”超频季度赛中，笔者使用一块TG31-A7主板，以外频524MHz、主频4.72GHz的成绩（CPUZ认证链接:http://valid.x86-secret.com/show_oc.php？id=403553）荣获了第一名。与众多参赛者使用高端P35甚至P45得到的超频成绩相比，一块G31主板就能取得这样的成绩，确实令人惊讶。有人表示不太可能，也有些朋友惊叹，但更多的朋友则表示希望了解笔者达到这一成绩的方法。
作者简介
欧阳伟（网络ID：hitclxy），有7年超频史，曾用Intel Pentium E2160、Intel Core 2 Duo E7200、AMD Athlon64 X2 5400+（黑盒）获得过超频世界第二好成绩。
现象证明Intel存在锁频机制
大家都知道，出于产品定位与市场细分的需要，Intel在生产自家芯片组的过程中，对芯片组的功能会作一定分割，区分出高、中、低端产品，以适应不同的用户群和满足价格定位的需要。而其中Intel对低端芯片组的外超频限制就是我们俗称的“外频墙“问题。
就G31而言，我认为至少有两个现象可以证明有破解这种限制的可能：第一个现象，同一系列的芯片来自同一条生产线，只是在后续投放到市场上过程被“Remark”了——这是突破“外频墙”的首要条件。第二个现象，Intel一直在使用相同的机制锁定其低端产品的FSB规格，以限制芯片组的超频能力，从而保证其高端芯片组的销售。
为了便于大家的理解，我把Intel从945GC至P43的官方规格与上市后采用该芯片组的主板的规格罗列出来，从表中我们可以发现，对低端芯片组，Intel按照产品推出的先后顺序稳定提升其标称外频，从200MHz一直到333MHz外频，外频分别比同时期高端主板低一个档次；有意思的是，在Intel做的同时，各大主板厂商也相继推出支持更高外频的同代芯片组主板。我们完全可以认为这是主板厂商对Intel产品的“超频”。回想以前厂商们对支持FSB 1333MHz的945GC和现在支持FSB 1600MHz的G31产品的开发，似乎在告诉我们：Intel限制了低端芯片组的FSB。
PCI-E频率是突破限制的关键。笔者留意到现在有很多关于G31/P31存在“外频墙”的说法，许多用户反映采用G31/P31芯片组的主板外频很难突破350MHz，而对于技嘉、映泰推出的支持FSB 1600MHz的主板，则需要在BIOS内将有关PCI-E频率的选项设定为AUTO，才可以正常运行。结合之前在Intel P965上超频时需要提升PCI-E频率才有利于超更高外频的经验，笔者猜想，可能是PCI-E频率在其中发挥了一定的作用。
除此之外，我也注意到另外一个有意思的现象，在所有的厂商宣称支持FSB 1333MHz外频的Intel 945GC主板上，PCI-E频率被强制地设定为107MHz，这也证明了前面的猜想。
推算外频和PCI-E频率的关系
为了探究事情的真相，笔者就用手上的TG31-A7主板，进行以下尝试：
第一步，在BIOS内将PCI-E频率的选项设定为AUTO，主要考查外频在333MHz以上能点亮系统的PCI-E频率。我设置333MHz、350MHz、400MHz几个外频，进入系统用软件查看PCI-E频率，发现随着外频的提升PCI-E频率跟着提升（视为结论1），但不成线性关系，但在Windows内，如果不提高PCI-E频率，使用软件超频只能小幅提升外频，否则系统将死机。既然PCI-E频率为AUTO是这样的，那么固定PCI-E频率的时候又将如何？
第二步，在BIOS中将PCI-E固定为100MHz，从333MHz外频起，逐MHz提升外频，检验在PCI-E频率为100MHz时，主板能达到多少外频。最后发现至343MHz外频时，主板不能点亮（视为结论2），而低于此外频的各个频率，经检验十分稳定。
至此，通过前两步已经可以证实，Intel的确是通过PCI-E频率来限制低端芯片组的超频能力。但我并不想就得到这样一个定性的结论，只有达到定量地了解，才能服务于主板调试的需要。为此，我进行第三步的尝试。
第三步，固定一个外频值，比如350MHz，将PCI-E频率由100MHz逐MHz提升，直至点亮系统为止，记录下这个PCI-E频率；接着尝试370MHz、380MHz、400MHz等外频能点亮系统的最低PCI-E频率。因为前面已经知道PCI-E频率会随着外频提升而提升的规律，故不用从100MHz起步，采用二分法，即确定一个点不亮的PCI-E频率，确定一个点亮的PCI-E频率，取两个PCI-E平均值，将这个设定为新的PCI-E频率，检验它能不能点亮系统，然后再次使用二分法，确定下一个PCI-E值，节省了大量的尝试时间。
通过二分法获得了333MHz、350MHz、370MHz、380MHz、400MHz能点亮的最低PCI-E频率，将数据输入到计算机，用Origin 7.0数据处理软件作一个最小二乘法的曲线拟合，得到一个线性的关系式：最低PCI-E频率:主频 =X（结论3）。对于G31而言，X的数据为0.295，出于计算的方便，可以记作0.3。
在具体设定某一个外频的时候，我们可以根据这个式子反推：即外频×0.3=最低PCI-E频率。这样，主板外频的超频幅度，不仅取决于主板的软硬件设计，还跟主板的PCI-E总线频率（超频能力）有关。笔者发现，主流显卡包括G31集成的显示核心，均具备PCI-E频率为160MHz以上稳定的能力。这不仅表明了G31芯片组能够承受很高的PCI-E总线频率，同时也证明了目前的显卡均能够在高PCI-E频率稳定运行，具有实用性。
至此，可以得到Intel对外频限制的机制了，我们可以将它表述为:Intel通过控制其低端芯片组中PCI-E频率，从而使PCI-E频率必须与外频保持一定的线性关系，关系式为:PCI-E频率 : 外频≥X，其中X的值随着各芯片组不同而不同（结论4）。
公式推出Intel锁频
从我手上的资料来看，可以估计945GC的X=0.322，大于G31的值；而对于P43而言，X=0.242，在400MHz外频的时候，所需的最低PCI-E频率仅为96MHz，低于PCI-E实际运行的100 MHz，与文中提到的公式相符，故应该能稳定运行。这也是主板厂商宣称其“完美支持FSB 1600”的真正原因所在。
由于P43的X值最低，按照公式，理应可以超到更高的外频，但据目前的情况来看，极少有采用P43芯片组的主板外频超过450MHz，为了探究其原因，我借来一块P43主板，调试后发现：虽然P43的PCI-E频率与外频仍保持某种线性关系，但是与G31比较，PCI-E频率的提升却受到限制，频率很难超过105MHz。如果PCI-E超过105MHz，则无论设定外频是多少，均无法成功点亮系统。为什么Intel会在让PCI-E频率和外频保持对应关系的基础上对P43芯片组的PCI-E频率进行限制呢？
从上述公式推导，我们不难发现，外频为500MHz的时候，PCI-E频率只有120MHz左右（相信绝大多数P43主板的PCI-E总线均能承受这样一个频率），而500MHz外频搭配，已经可以满足绝大多数超频用户的使用需求。在TG31-A7上，其PCI-E频率可以达到165MHz以上（如图1）。假定P43具备与G31相同的PCI-E超频实力，如果按照公式反推，P43的外频可超过600MHz，如此，在价格杠杆的作用下，则市面上P45主板将会受到冲击，这也正是Intel要锁死其PCI-E频率的关键原因所在。
写在最后
为何PCI-E与外频的比值低于X就不能点亮？这值得我们深思。鉴于该现象与PCI-E频率密切相关，因而我们有理由相信：在芯片组北桥上集成PCI-E总线控制器与外频保持某种比值关系才能正常工作。低于这个比值，PCI-E总线控制器“罢工”，导致主板判断北桥工作异常，芯片组不发出启动系统的时钟讯号，从而无法点亮系统。
笔者曾想到过是不是G31的时钟发生器CLKGEN的问题导致主板判断北桥工作异常，芯片组不发出启动系统的时钟讯号，从而无法点亮系统。但笔者很快发现这个结论是无法成立的：第一，各家厂商的G31使用了不同的时钟发生器，没有理由表明这些时钟发生器均存在不能很好锁定PCI-E频率的问题；第二，笔者在一些P35/P45主板上也发现了使用与TG31相同的时钟发生器，即Realtec公司的RTM875T系列的时钟发生器（如图2）。
那会不会是Intel芯片组存在某种开关机制引发了这种现象：开关可以根据实际情况自动切换X值，当PCI-E频率较高时，降低X值，以保证实际所需最低PCI-E频率低于100MHz，而G31/P43芯片组则不具备这样的“开关”。因而在硬件上决定了G31/P43及其他低端芯片组的超频注定要跟PCI-E频率有关。
同时笔者也注意到，G31芯片组的ICH7南桥自身没有时钟发生器，其SATA控制器与北桥采用PCI-E总线连接，其自身的频率会随着PCI-E频率提升而提升，当PCI-E频率超过120MHz，SATA控制器无法正常工作，将提示无法检测到硬盘。这时候对应的外频为412MHz左右，但由于IDE总线的频率与PCI-E频率不存在对应关系，故能正常工作。在解决上述重重疑难之后，笔者手上的这颗E2160，在LN2下外频达到了500MHz以上（图3）。
事实上，使用PMEM（北桥优化软件，用来调整和优化北桥芯片组的参数）软件优化北桥的参数，该主板的外频仍可以继续小幅提升。这在某种程度上，符合了笔者在本文开头作出的G31与P35具备近似的外频能力的猜想。
我们的观点
电脑报硬件评测周刊 罗琪
我们也对G31主板（400元级）进行了超频，刚开始，在不加电压的情况下，风冷，PCI-E频率100MHz，外频超到300多MHz就是极限了。而把BIOS中的PCI-E频率选项设置为AUTO时，外频就可以增加到430MHz。当时，已经达到这块CPU的极限了。如果CPU体质更好一些的话，外频会有继续提高的可能。但即便是430MHz，这个成绩对于一块400元级的主板来说，已经很不错了。这似乎告诉我们Intel很可能在用PCI-E频率限制主板的超频能力。这一现象很可能会在G41身上重演，待G41推出时，我们将会进一步研究“外频墙”问题。