剖析CPU核心电压的调整

Author: 吴剑明 Date: 2000年 第27期

  笔者日前购得PⅢ600EB一块用于升级,因为原来的主板是Slot1架构的,不得已只好用几十元钱又买了一块支持PⅢ的金鹰转接卡。细看这块转接卡,发现卡上跳线帽居然有14个之多。除了选择外频(Auto、66MHz、100MHz、133MHz)及CPU类型(Intel、VIA)之外,尚有JP9~JP13 5个跳线。卡上对此5个跳线并无更详细的说明,简易的包装盒中亦无额外的说明书,询问商家也未能作出解释。这5个跳线作何用途,是否与CPU的电压有关?经过广泛查阅资料及实际测试,终于有了不小的收获。更值得一提的是,我还从中得到启发,找到了通过贴起或短接FC-PGA Coppermine/赛扬Ⅱ管脚来调整CPU核心电压的方法。
#1  一、 转接卡上JP9~JP13与A121等引脚的对应关系
  经仔细观察及实测发现,JP9~JP13的五个2号脚分别与卡上的A121、B119、A119、A120、B120相连;而JP9~JP13的五个1号脚分别与Socket370 CPU插座的某五个脚相连;实测中还发现,JP9~JP13的五个3号脚是彼此相通的(在后来的实测中进一步发现五个3号脚与B118引脚相通,而B118引脚是接地脚)。
  对于A121~B120五个引脚,以前的不少计算机专业报刊上已经谈到过多次,这几个引脚上的电平的高低的组合对CPU工作电压起决定作用。于是,可以初步断定这五组跳线可以设定CPU电压。
#1  二、 Intel PⅡ350、400的有关技术白皮书
  以前的PⅡ CPU的电压的设定是通过CPU引脚VID0~VID4(即A121~B120)上的电平来决定的,高电平用1来表示,即引脚为断路(不接地),而低电平用0来表示,即引脚为通路(接地)。下表就是来自Intel PⅡ350 、PⅡ400的技术白皮书,仔细看一下可能对理解下文会有所启发。
#1  三、Vcc核心电压与VID4~VID0取值的逻辑关系
  对上述白皮书进行分析后发现,Vcc核心电压与VID4~VID0的取值可以总结为如下表达式:
  当Vcc电压≤2.05V时,
  Vcc=0.5+0.05×[(1-VID4)×24+(1-VID3)×23+(1-VID2)×22+(1-VID1)×21+(1-VID0)×20]当Vcc电压≥2.1V时,
  Vcc=2.0+0.1×[(1-VID4)×24+(1-VID3)×23+(1-VID2)×22+(1-VID1)×21+(1-VID0)×20]   
  比如Vcc要取1.9V时,VID4~VID0的状态为0、0、0、1、1,Vcc=0.5+0.05×[(1-0)×24+(1-0)×23+(1-0)×22+(1-1)×21+(1-1)×20]=1.9V
  Vcc要取2.2V时,VID4~VID0的状态为1、1、1、0、1,Vcc=2.0+0.1×[(1-1)×24+(1-1)×23+(1-1)×22+(1-0)×21+(1-1)×20]=2.2V
  其实细心的DIYer不难发现,某些586板的调压跳线也遵循上述规律。插上/拔下跳线帽对应上述VID4~VID0的0/1状态。常见的有一般的MVP3系列,精英的P5SJ-B、P5SV-B等。对于此类586主板,按照上述表达式就可以轻松找到所谓的隐含电压跳法。
#1  四、对白皮书保留部分的逻辑推测及验证
  我们不难发现,只要VID4~VID0取合适的0、1值,就可以使Vcc取值在1.3V~1.75V之间。
  如果要Vcc=1.5V,根据上述表达式,JP9~JP13的取值只能是1、0、1、0、0,如果要Vcc=1.65V,相应地,A121、B119、A119、A120、B120引脚状态只能是接地、断开、接地、接地、接地。
  众所周知,赛扬Ⅱ及370铜矿的电压是1.5及1.65V,这两种CPU的相应的几个引脚状态是否也遵循上述表达式呢?在正式得到有关资料前不敢妄加定论,但至少可以通过实际的测试来验证它。于是借来赛扬Ⅱ 533及PⅢ 600EB各一颗,插在前文所述的转接卡上,拔去JP9~JP13/A121~B120/VID4~VID0五个跳线帽再进行了实际测试。当插上赛扬Ⅱ 533A时,JP9和JP11的1号脚与3号脚相通,即接地;JP10、JP11、JP13是断开的,不接地。这一测试情况恰好和表达式吻合。插上PⅢ600EB后的测试,也同样证实了这一点。
  也就是说,新赛扬及370铜矿CPU的核心电压设定同样遵循前面表达式的逻辑。于是可以对^27030201b^表一保留部分补充如^27030201c^表二。
#1  五、主板与转接卡均可调压时CPU的调压范围
  当一块可调CPU电压的主板上加插一块可调压的转接卡时,CPU的电压将由谁来控制,并将如何变化呢?
  笔者将370的赛扬333通过可调电压的转接卡在微星6199VA主板上进行了实验。正常情况下,在6199VA上加插普通不可调节电压的转接卡(或将可调压转接卡设在AUTO状态)时,6199VA对CPU电压的调节范围是2.0V~2.2V之间;如果将转接卡设在1.90V,则主板对CPU电压的调节范围是1.90V~2.1V。这就证明了微星主板是按CPU设定值的百分比来调整电压的说法。如果是精英主板(比如双子星P6BAT-A+),则情况有所不同。当转接卡设定在1.9V或者2.2V时,该主板电压设定选项中的Default的实际值相应地变为1.9及2.2V,其它1.5V~3.5V的设定选项不变。
#1  六、根据以上实验可以得出几个可能有用的推论
  推论1:
  主板在判断应该给Slot1及Socket 370的CPU提供多少电压前,CPU是不工作的;CPU在工作前并没给主板供电模块主动“发送”什么信号,主板根据这5个引脚被CPU接地的状态来决定提供多少电压。
  Intel仅将本该做在主板(比如586主板)上的电压跳线,做到了CPU内部并且已经固定状态,但转接卡给我们提供了延长这些引脚并改变它们接地与否的机会。
  推论2:
  大部分可调压主板开机时对CPU提供的电压是CPU的默认值或转接卡的设置值,初始化完毕后才能对CPU电压进行进一步的设置。
  也就是说,对于大部分可以从BIOS里面调整CPU核心电压的主板,对CPU的电压调整的首要条件是必须先用CPU的默认电压将其点亮,然后才能进行下一步的电压微调。有的人可能会提议,将一颗Slot1的赛扬300A,先在66MHz外频将其点亮,然后将电压设置为高一点的电压(比如2.2V);然后关机,强制设定100MHz外频再开机。但实际情况将是,绝大部分主板当BIOS检测到外频已经改变时会报告CMOS Checksum错误,而改用CPU的默认电压提供给CPU,这时候你将遇到CPU根本点不亮的结果。当然,对于个别能从BIOS中设置B21脚电平状态(即相当于控制100MHz外频的那颗跳线帽)的主板,情况就不同了。
  所以当遇到一颗CPU超某一外频点不亮时,你可以通过转接卡并先调好电压试试;如果是Slot1的,则按照有关报刊上用透明胶贴A121等引脚的方法,你很可能有非常意外的收获。
  推论3:
  Intel的PⅢ/Coppermine与老赛扬CPU相比,两者关于供电信号的5个引脚(其实还应包括一个接地引脚)的定义并没变化。所谓的VRM8.2和VRM8.4是针对主板而言的,VRM8.4可以提供比VRM8.2更低的电压(1.3V~1.75V)
  推论4:
  如果你的使用赛扬266的100MHz外频的Slot1主板不符合VRM8.4标准(可能称协议更准确些),即不能提供1.5V或者1.65V电压,通过合适的转接卡(支持PⅢ,可调电压并设在1.8V),一般仍能将FC-PGA的Coppermine及Cerleron Ⅱ点亮。如果主板厂商负责一点推出新版本BIOS的话,则主板还能报告正确的CPU类型。
  如果转接卡电压跳线设在AUTO,由于VRM8.2不能识别表一中的“保留”部分,直接导致主板的调压模块不能对CPU供电,这时反而会出现CPU点不亮的结果。
#1  七、通过管脚调整FC-PGA370/Coppermine CPU的工作电压
  通过转接卡调节CPU电压已经是不言而喻的事了,但如果已经购买了370架构的主板并且不能调电压,或者买了可跳电压370主板但遇到了前文所说的超频点不亮的情况怎么办?其实依照前面的分析,我们同样可以直接通过屏蔽或短接370CPU管脚的办法,达到改变CPU工作电压的目的。
    那么,这几个控制VCC核心电压的管脚在哪里呢?当你面对370 CPU的管脚面,并使两个缺口角在下,这时,靠近CPU左上角的9个管脚中右侧6个分别是VID4~VID0及GND(即接地脚)。如^27030201a^1所示。
  FC-PGA370的赛扬Ⅱ的默认核心电压是1.5V,也就是说,图1中的VID3、VID1、VID0三个脚是空脚(不与任何其它脚相通),而VID4、VID2两个脚则与GND相通(这两个脚接地)。如果要将其的核心电压改为1.6V,则根据表二,只要将VID1脚接地就行,也就是将VID1与VID4、VID2、GND三个中任意一个相连就可以了。
  短接管脚的具体操作方法可参考《T2P4上K6-2》一文中的方法。剪细铜丝一段,具体长度为两个CPU管脚长度加两个管脚之间的距离即可,把细铜丝弯折成U形,再把U形铜丝插入到对应上述管脚的CPU插座插孔中。短接管脚要按照就近原则,以防与其它管管脚接触。
  FC-PGA370铜矿CPU的默认电压是1.65V。VID3是空脚;VID4、VID2、VID1、VID0是接地脚。如果要将电压改为1.75V,则必须将VID3接地,可就近与已经接地的VID4相连;而要将VID2、VID1由接地变成空脚则相对困难些,可剪一段比管脚稍长1~2mm并且足够细而薄的导线管套在VID2与VID1对应的CPU针脚上,然后将CPU插在插座上。为什么要长1mm~2mm呢?一是要将管子的一头剪成尖头状,便于安插CPU;二是以防拔出CPU后管子还留在插座中拿不出来。
  一般的操作步骤是这样的:
  (1) 搞清CPU的默认电压及相关管脚的0/1状态;
  (2) 根据表一和表二,将目的电压的管脚与原状态对比,找到状态不同的脚;
  (3)(不理会状态相同的脚)将不同的脚中的1态脚接地,0态脚套住;
  (4) 在主板的反面用万用表测量对应5个插座脚与GND脚的接地情况;
  (5) 对照表一和表二,确认无误后开机。
  回过头来说一句,笔者购得的转接卡完全遵循表一、表二的逻辑,当JP9~JP13的1、2、3号脚均不插跳线帽时代表状态1,当2、3号脚短接时,代表状态0。如果按照表一及表二设置,你就能获得1.3V~3.5V之间非常丰富的核心电压。
  写完此文后,笔者又到电脑市场上转了转,发现这样的普通转接卡有很多,只不过包装有些不同罢了。