超频软件原理探析

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超频软件原理探析
作者:联想(深圳)电子有限公司QDI研发部 罗玺 张宏伟

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文章摘要:
目前各大主板供应商使用的超频软件都是基于频率发生器这一硬件实现的，而大部分频率发生器都是了I2C总线上的一个设备，本文介绍了I2C 设备的基本原理及超频的基本方法和原理。
关键词:I2C，频率发生器，字节读写，块读写

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Over-clock basic theory
Luo xi, Zhang Hong-wei
518027 R&D Department QDI Business Legend(shenzhen) Electrolic Inc.

ABSTRACT:
Almost all the over-clock software provided by mainboard manufactory is based on the clock generator which is the basic hardware on mainboard. And almost all clock generators are I2C devices. This document focus on how the I2C device works and the basic theory of over-clock software.
Key words: I2C, clock generator, Byte read/write, Block Read/Write

随着计算机的快速发展，越来越多的DIY们希望更充分地发挥计算机及其部件的性能，"榨取"包括CPU在内的各种设备的资源。在这种情况下，各主板厂商提供的超频软件就应运而生了。这些应用软件包括联想QDI的StepEasy(超频梭)，技嘉的EasyTune，微星的Fuzzy Logic，硕泰克的红色风暴。本文将在这个方面结合自己在这方面的实践经验，介绍超频软件的实现原理。

1． 前言
实际上，所有超频软件超频的实现都离不开频率发生器的硬件支持，也就是说超频实际上是对频率发生器(clock generator)输出的基本外频进行超频。如当CPU频率为800兆，即外频为100兆，倍频为8倍时，其外频实际上是由频率发生器的输出频率决定的。当用软件操作频率发生器使其输出频率改变为105兆时，CPU的内频将运行在105乘以8，即840兆的频率上，这样就实现了超频使用CPU的目的。
当前主板使用的频率发生器主要供应商有Cypress，ICS，Winbond，PhaseLink等，而这些厂商生产的频率发生器有支持软件改变输出频率的，也有不支持的。因此超频软件必须是基于可以使用软件改变输出频率的频率发生器的基础上的。
主板上的频率发生器大部分都是以I2C总线的方式与其他主板设备进行通讯，也就是说频率发生器是一个I2C设备，要了解超频的基本原理首先必须了解I2C总线的基本原理。

2. I2C总线基本原理
　I2C(inter-integrated circuit)总线是一种由飞利浦公司开发的串行总线，产生于80年代，最初为音频和视频设备开发，现在在微电子通信控制，消费电子产品，通信等领域都得到了广泛的应用。

2.1 I2C总线的特点
I2C总线包括一个两端接口，通过一个带有缓冲区的接口，数据可以被I2C发送或接受。控制和状态信息则通过一套内存映射寄存器来传送。
I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性。它只需两线（一串行数据线：SDA，及一串行时钟线：SCL）。每个连线到总线的器件以单一不同的地址，用软件来存取。由于接口直接在组件之上，因此I2C总线占用的空间非常小，从而减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。总线的长度可高达25英尺，并且能够以10Kbps的最大传输速率支持40个组件。I2C总线的另一个优点是，它支持多主控(multi-mastering)，其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。它以串行8位为主，双向传送的方式进行数据传输。一个主总线能够控制信号的传输和时钟频率。主控器可以作为主发送器或主接收器。
举例如图1:

图1 I2C总线举例

2.2 总线数据传输开始及停止
以下分别为所需的开始及停止条件。开始条件：当SCL线在高位时，SDA线由高转换至低。停止条件：当SCL线在高位时，SDA线由低转换至高。
开始及停止条件通常由主控器产生，如图2所示。

图2　数据传输开始和停止条件

2.3 数据传输确认
数据传送附上确认位是必要的。与确认有关的时钟脉冲是由主控器发出。当确认时钟脉冲期间，发送那方要释