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主板不支持新CPU的原因

时间:2014-08-14 23:57:56      阅读:460      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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主板不支持新CPU的原因

目前CPU按照摩尔定率,频繁在不断的升高。而不少网友想在自己原来主板的基础上升级(主板在购买时可是花了不少银子,换掉太可惜了)。但是往往装上新的CPU后,却黑屏不能启动。于是乎按照DIY规律升级BIOS,以便支持新的CPU。但升级BIOS后相同芯片组的主板,有的支持新的CPU,但有些却又不支持;那么相同的芯片组,为什么会出现两种情况呢?
其实是否支持新的CPU,有几点必须具备的条件:一是主板的CPU插座是否适合于新型CPU;二是主板是否提供CPU所需要的外频;三是主板是否提供CPU所需要的电压;四是主板是否可以识别新的CPU(主要是BIOS)。

第四项,CPU识别比较容易实现,只要在BIOS中加入新型CPUID,即可(CPU也有自己的标识不同的CPU其标识是不同的,称为CPU ID)。因此,只要BIOS中加入新CPUID,主板在启动时才能正确的识别CPU,然后按正确的外频和倍频进行设置CPU。在BIOSCPU code即为此主板支持CPU的类型(一般来说,主板升级BIOS以支持新型CPU,主要是在BIOS中加入了新型CPUID,而目前我们也要通过自己加入新版本的CPU CODE,以支持新型CPU)。

但是,主板升级BIOS,只是可以识别出新型CPU,但是与CPU有重要联系的外频和电压,却不是升级BIOS可以解决的,这与主板的频率发生器和主板的CPU电源管理系统有关。这就是为什么同芯片组的主板,有的可以支持赛扬II800,有的主板却不可以。

那么外频和电压在主板上是如何设置的呢?可能大多数网友不能回答这个问题;下面我们就频率发生器和电源管理系统作一详细解答。

频率也可以称为(时钟信号),频率在主板的工作中起着决定性的作用。我们目前所说的CPU速度,其实也就是CPU的频率,如P4 1.8Ghz,这就是CPU的频率。电脑要进行正确的数据传送以及正常的运行,没有时钟信号是不行的,时钟信号在电路中的主要作用就是同步;因为在数据传送过程中,对时序都有着严格的要求,只有这样才能保证数据在传输过程不出差错。时钟信号首先设定了一个基准,我们可以用它来确定其它信号的宽度,另外时钟信号能够保证收发数据双方的同步。对于CPU而言,时钟信号作为基准,CPU内部的所有信号处理都要以它作为标尺,这样它就确定CPU指令的执行速度。时钟信号频率的担任,会使所有数据传送的速度加快,并且提高了CPU处理数据的速度,这就是我们为什么超频可以提高机器速度的原因。

那么主板上的时钟信号是如何产生的,那就需要专门的信号发生器,也称为频率发生器。但是主板电路由多个部分组成,每个部分完成不同的功能,而各个部分由于存在自己的独立的传输协议、规范、标准,因此它们正常工作的时钟频率也有所不同,如CPUFSB可达上百兆,IO口的时钟频率为24MHZUSB的时钟频率为48MHZ,因此这么多组的频率输出,不可能单独设计,所以主板上都采用专用的频率发生器芯片来控制。

频率发生器芯片的型号非常繁多,其性能也各有差异。但是基本原理是相似的。下面是频率发生器芯片的一个内部结构框架图。

从图中可以看出,频率发生器芯片内部有两个PLL频率发生器电路,一个用于产生固定的48MHZ的频率,分成两路,一路48MHZUSB使用,另一路48MHZ除以2得到24MHZ的频率供IO使用。另一个PLL频率发生器电路的输出是不固定的,呆由逻辑控制电路根据功能及频率选择时钟寄存器中的某几位数据进行改变。我们知道每一位数据有两种可能,“0”或者“1”,那么当这几位按不同状态进行组合时,我们也就可得到多种外频输出。组的可能越多,能得到的外频输出也就越多。这一路可提供CPU FSBAGP FSBPCI FSB和内存FSB。另外石英晶体振荡产生的14.318MHXZ频率则直接输出供主板作为系统时钟,在结构图中,还有一部分,就是I2C总线(一种串行通讯的标准,它允许数据双向传送)接口,这是芯  的寄存器与外部联络的途径,有了它,软件也能够读写芯片内部的寄存器了。


频率发生器芯片也是在不断改变之中,以前586主板上用的只能提供50MHZ55MHZ60MHZ66MHZ的外频,能提供75MHZ~83MHZ的就很少,现在的主板都能提供8组以上,甚至26组、32组外频。出于超频的考虑,芯片制作商更是推出了可能逐兆调整频率的芯片。更新的芯片则能达到无级的调整频率输出。这些都给超频者带来了极大的帮助。

对于CPU,频率发生器给它提供的是外频,CPU内部还有倍频电路,外部提供的频率信号通过CPU内部的倍频电路进行若干倍频后供CPU使用。因为倍频电路是在CPU的内部,所以可以彻底封锁,让你无法调整倍频。但是外频是无法彻底封锁的,因为它是从主板提供的,CPU能做的就是主向主板发送一个信号,告知主板自己的标称外频,使频率发生器芯片输出同样的外频,但是这样的话CPU到主板的频率发生器之间必然需要连线,我们可以切断这个连线的,所以尽管INTERPII采取了一些锁外频的措施, 但是我们仍然可以想办法解除。

现在我们来看看超频方面的一些实际问题。我们已经知道要改变频率发生器的输出实际上很简单,就是通过修改它的控制寄存器跌频率控制位,控制寄存器中的频率控制位的不同数据,使得逻辑控制电路发生改变,从而决定了不同的输出,这个可以众频率发生器的数据手册上查到。通过频率发生器的IC总线,可以对控制寄存器中的数据进行改写,对于IC数据原通讯方式,根据IC的标准,频率发生器属于被控制器,需要根据被控制器的工作方式进行操作。

1
、主板跳线(DIP开关)调整频率

很多主板在频率发生器旁边都有一组跳线(DIP开关),按照主板的说明书调整这些跳线就可以改变CPU的外频。这是什么原因呢?其实这些跳线是来控制频率发生器的某些引脚接正电源还是接地的。如果接正电源的话,就相当于从这个引脚输入一个高电平信号,如果接地,就相当于从这个引脚输入一个低电平信号。由于刚上电时,这些引脚是与频率发生器内部孤逻辑控制部分相连的,它们的状态就决定了逻辑控制电路的频率控制位的状态,从而决定了CPU的个频,知道这一点,即使没有主板说明书,通过查阅频率发生器芯片的数据手册,也可知道跳线的组合方式,甚至会有意外的收获。

2
、修改BIOS设置调整频率

现在很多主板可以直接在BIOS里面对CPU频率进行设置,实际上是CPU通过频率发生器芯片的I2C总线与之进行了通讯;将BIOS中关于频率设置方面的数据送到了频率发生器芯片的内部控制寄存器,而逻辑控制电路根据寄存器的值对CPU的外频进行设置。

通过以上,我们可以明白为什么有的主板可以提供多组外频,而有的主板却不可以。这主要是采用的频率发生器芯片不同而已。这也是相同芯片组的主板有的却不能支持新CPU的原因。
上期谈了有关CPU频率的问题,频率与CPU有着重要的联系;但是主板要支持新型CPU,除了要提供CPU所需要的频率外,还需要提供CPU所需要的工作电压。如主板不能正确提供CPU所需要的工作电压,一来可能会造成CPU无法使用,二来也可使用CPU工作不稳定(如一些不能提供低电压的主板,但新型CPU可以在这种主板上使用,因而也就造成了CPU发热量加大)这也是为什么相同芯片组的主板,有的不支持新型CPU的原因。
在主板上,CPU电源管理电路一般都在CPU插槽附近,从外观上看,它们都由三部分组成,其中有多个引脚的集成电路就是电源管理电路的核心--电源控制集成电路(简称电源控制IC);CPU电源管理电路的作用是将ATX电源提供的5V电压降低到CPU所需要的工作电压,并起稳压的作用。其核心器件-电源控制IC的型号和生产厂家可能不同,但其电路原理却是基本相同的。但是如电源控制IC的版本太低,则意味首你的主板可能不能提供多组输出电压。

下而以常见的UNISEM公司生产的US3004CW芯片介绍一下电源管理芯片的作用及工作原理。

US
3004CW是一款5bit可编程电源控制IC,主要功能如下:

1
、支持INTEL 最新的VRM 8.4标准(为P III制定),满足新型CPU的设计要求。

2
、单芯片即能提供CPU核心工作电压、CTL+和时钟等三路电压输出。

3
、内置的DAC数据转换电路能提供1.3V-3.5V范围的电压输出,满足将来CPU的发展需要。

4
、内置双线性1.V5V CTL+和2.5V时钟电路电压输出控制电路。

5
、外接场效应管实现高电流输出,并向ATX电源提供POWER GOOD信号。


其中的VRM标准是INTEL专门为不同的CPU所制定的电压标准,CPU管脚定义也属于VRM标准的范围。其中VRM版本的不同,也意味首主板可以为不同的CPU提供其工作电压。如:8.4标准对应PIII CPU8.1标准对应SLOT 1接口的PII CPU8.2标准对应为PPGA封装的赛扬、8.3标准对应多CPU系统。因此,正是由于VRM标准的不同,造成了老主板不支持新型CPU的原因。

那么,电源控制IC是如何控制CPU工作电压的。

主板启动时,将CPU所提供的VID0VID3信号关到US3004CWD0D3端。如果主板BIOS具有可设定CPU电压的功能,主板会按时设定的电压与VID的对应关系产生新的VID信号并送到US3004CW芯片,US3004CW根据VID的设定并通过DAC电压将其转换为基准电压,再经过场效应管轮流导通和关闭,将能量通过电感线圈送到CPU。最后再经过调节电路使用输出电压与设定电压值相当。



CPU
工作电压与D0D4信号的对应关系 
D4 D3 D2 D1 D0 VS 
0 1 1 1 1 1.30 
0 1 1 1 0 1.35 
0 1 1 0 1 1.40 
0 1 1 0 0 1.45 
0 1 0 1 1 1.50 
0 1 0 1 0 1.55 
0 1 0 0 1 1.60 
0 1 0 0 0 1.65 
0 0 1 1 1 1.70 
0 0 1 1 0 1.75 
0 0 1 0 1 1.80 
0 0 1 0 0 1.85 
0 0 0 1 1 1.90 
0 0 0 1 0 1.95 
0 0 0 0 1 2.00 
0 0 0 0 0 2.05 

D4 D3 D2 D1 D0 VS 
1 1 1 1 1 2.0 
1 1 1 1 0 2.1 
1 1 1 0 1 2.2 
1 1 1 0 0 2.3 
1 1 0 1 1 2.4 
1 1 0 1 0 2.5 
1 1 0 0 1 2.6 
1 1 0 0 0 2.7 
1 0 1 1 1 2.8 
1 0 1 1 0 2.9 
1 0 1 0 1 3.0 
1 0 1 0 0 3.1 
1 0 0 1 1 3.2 
1 0 0 1 0 3.3 
1 0 0 0 1 3.4 
1 0 0 0 0 3.5 

US
3004CW输出的CPU工作电压主与D0D4信号之间的对应关系如上图所示,CPU需要多少工作电压,CPU生产商就在CPUVID0VID3引脚上进行与上图相同的设定,需要“0”信号的就将该脚接地,需要“1”信号就接在正电位上,比如需要1.65V电压,CPUVID0VID3脚就按“0001”连接,就是US3004CWD0D3上就获得了“0001”的信号,再将D4接地就能控制整个电路产生1.65V的电压输出。这也是CPU工作需要的电压了。
由于早期的主板上有些电源控制IC的输出电压与VID信号对应的范围没有这么宽,比如最低只能在“10100”“11111”,从CPU工作电压与D0D4信号的对应关系图中就能查到其最低只能提供1.8V2VCPU工作电压,这也是电源控制芯片是否能提供足够低的工作电压是主板是否支持新型CPU的关键。(CPU的工作电压越来越低)。

了解了电源管理芯片在主板上的作用,你就明白为什么同芯片组的生板为何会对同型号的CPU是否支持的原因了吧。

主板不支持新型CPU的原因,我们在了解了频率和CPU电压后,最后了解一点CPU插脚的问题,其实,对于CPU的插脚是很好理解的,CPU插脚的兼容,主要是CPU插脚的分部、数量以及插脚的定义: 

主板上的CPU插座是否适合新CPU,这是很好理解的。因为主板上的CPU插座总是和CPU的封装形式相适应的。不同的CPU,不但其封装形式不同,而且针脚数和针脚定义也大不相同(特别是INTERCPU,每次CPU升级,都采用不向下兼容的针脚定义,这也无形中增了兼容问题)。所以如你的主板CPU插脚是Socket 370,那么想安装INTER最新的P4 CPU,这是不可能的。那么如果CPU插座与新型CPU针脚对应,就可以正常使用吗?其实这也是不可以的,因为新型CPU的针脚有时虽然与老式CPU插座的针脚对应(如INTERTUALAIN处理器与目前Socket 370插座)(图一),虽然二者的针脚数与排列顺序相同,但是由于为了满足新型CPU的一些特定的电路和功能,INTER对许多外接针脚做了修改,将原来处理器预留的一些针脚进行了重新定义,而一些老式的Socket 370插座对CPU的预留针脚采用了接地的做法,因此在这些主板上使用新型处理器,显然是无法启动机器的(在一些815EP的主板上是无法使用TUALAIN处理器,其只能在815EPT上使用,虽然二者的芯片组是完全一样的)。AMD的处理器,虽然兼容性要比INTER处理器强,但是老式主板SLOT A插座仍然无法使用最新的ATHLON 4处理器。因此,CPU插座与处理器针脚的兼容性,成为老主板上是否可以使用新型CPU的关键所在(无法安装,谈何使用)。 

CPU
识别比较容易实现,只要在BIOS中加入新型CPUID,即可(CPU也有自己的标识不同的CPU其标识是不同的,称为CPU ID)。因此,只要BIOS中加入新CPUID,主板在启动时才能正确的识别CPU,然后按正确的外频和倍频进行设置CPU。在BIOSCPU code即为此主板支持CPU的类型(一般来说,主板升级BIOS以支持新型CPU,主要是在BIOS中加入了新型CPUID,而目前我们也要通过自己加入新版本的CPU CODE,以支持新型CPU)。

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