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[技术讨论]

CPU为什么不能一直超频呢

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进入大学,组装一台属于自己的台式电脑。这应该是十年前大多数大学生的梦想,然后就会在课后闲暇时候,在各大电脑卖场游荡,比较各种模块,比如主板,显卡,硬盘,显示器等等的各种参数,然后摸摸自己的口袋,争取以最小的花费配置一台性能最优的电脑。到了现在,基本是笔记本电脑的天下,不太会花时间去研究各种配置,这也是快节奏生活的体现吧!
在配置笔记本的时候,CPU超频能力,会尤为看重。毕竟CPU超标后,使之运行频率得到大幅提升,也就可以让CPU在更短的时间完成更多任务,效率大大得到提高。但不可能一直超标一直畅快。长时间超频损害很大,短时间超频运行损害较小。超频会产生大量的热,使CPU温度升高,从而引发电子迁移现象,而为了超频,通常会提高电压,如此一来,产生的热会更多。因此超频的频率越高,对CPU的损耗就更大。超频的过程就是不停的加高主频让硬件超越其设计的指标和性能,也就让低配变高配。这也是由于“地主家也没有余粮”普通大学生无奈的做法,明知道超频对电脑有伤害,但是为了追求性能,苦于囊中羞涩的无奈做法。所以体验超频带来的飞速体验的时候,就要忍受超频后随机出现的死机,蓝屏的现象。这些现象就涉及到信号的时延了。
CPU是很复杂的集成电路芯片,里面包含上千万门电路,用来分析肯定困难。所以就用最简单的CMOS反相器电路,来做说明。尽管两者性能参数相差甚远,但是底层原理逻辑是相同的,可以借鉴说明。通过两个小实验进行验证,通道1包含两个反相器,通道2包含四个反相器。所以两个通路最后输出的信号相位和输入信号幅值大小是相同的,对于理想的电路,此时相位也应该是相同的,不会有延迟。
当输入信号方波是50KHz通过示波器可以看到,通道2的输出信号是延迟于通道1。对于此时的输入信号而言,频率不够高,所以通道1通道2的时间间隔不明显,也不会对信号的传输有什么影响。
随着输入信号的频率升高,达到5MHz的时候,就可以发现,相同的时延,在高频率的时候产生了显著的相移。此时通道2可能延迟通道1,有五分之一个周期。如果进一步提高输入信号的频率,很可能延迟周期会达到二分之一周期乃至更高。
此时通道1和通道2要做数**算的话,就会造成得到的结果和理想的结果相差甚远。下面是一对信号相同的输入信号,经过一段链路后,要进行相加的处理后,然后送入下一级电路处理,相减之后的信号应该是04V的周期信号。
如果此时通道2的信号由于电路链路的原因,延迟了二分之一个周期,那么相加之后的信号,就会发生畸变,和需求相去甚远。以至于最后的设计达不到要求。此时通道2的时延信号就会变成一种干扰。尽管现在的数字系统,只有01的状态,但本质上还是模拟系统,不会是理想器件的状态,现在的芯片基本都是晶体管组成的各种各样电路,只要晶体管有电流流过,就会产生时延,数字电路对这种时延的敏感度是有一定限制的,超过了这个限值,数字电路就会工作不正常,所以CPU就限制了工作的最高频率,不会一直超频下去!

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