[科普中国]-主频率

简称主频，计算机的中央处理器中有 一个不断地按固定频率产生时钟 脉冲信号的脉冲信号源，或叫主时钟，它所产生的频率就是主频率。

主频率是衡 量一台计算机速度的重要指标， 主频率越高，计算机的运算速度 就越快。

简介主频率简称主频，每一台电子计算机的中央处理器中均有 一个不断地按固定频率产生时钟脉冲信号的装置，这个装置叫脉冲信号源，或叫主时钟，它所产生 的频率就是主频率。主频率是衡 量一台计算机速度的重要指标， 主频率越高，计算机的运算速度就越快。如在微型计算机中， IBM—PC微机的主频率为 4.77MHz，而286档次的微机的主频率为8—12MHz，386档次微 机的主频率可达16—25MHz。1

时钟频率时钟频率（又译：时钟频率速度，英语：clock rate），是指同步电路中时钟的基础频率，它以“若干次周期每秒”来度量，量度单位采用SI单位赫兹（Hz）。它是评定CPU性能的重要指标。一般来说主频数字值越大越好。外频，是CPU外部的工作频率，是由主板提供的基准时钟频率。FSB频率，是连接CPU和主板芯片组中的北桥芯片的前端总线（Front Side Bus）上的数据传输频率。CPU的主频和外频间存在这样的关系：主频=外频×倍频。

时钟频率（又译：时钟频率速度，英语：clock rate），是指同步电路中时钟的基础频率，它以“若干次周期每秒”来度量，量度单位采用SI单位赫兹（Hz）。它是评定CPU性能的重要指标。一般来说主频数字值越大越好。外频，是CPU外部的工作频率，是由主板提供的基准时钟频率。FSB频率，是连接CPU和主板芯片组中的北桥芯片的前端总线（Front Side Bus）上的数据传输频率。CPU的主频和外频间存在这样的关系：主频=外频×倍频。

CPU主频CPU的主频，即CPU内核工作的时钟频率（CPU Clock Speed）。通常所说的某某CPU是多少GHz的，而这个多少GHz就是“CPU的主频”。很多人认为CPU的主频就是其运行速度，其实不然。CPU的主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度，与CPU实际的运算能力并没有直接关系。主频和实际的运算速度存在一定的关系，但至今还没有一个确定的公式能够定量两者的数值关系，因为CPU的运算速度还要看CPU的流水线的各方面的性能指标（缓存、指令集、CPU的位数等等）。由于主频并不直接代表运算速度，所以在一定情况下，很可能会出现主频较高的CPU实际运算速度较低的现象。比如AMD公司的AthlonXP系列CPU大多都能以较低的主频，达到英特尔公司的Pentium 4系列CPU较高主频的CPU性能，所以AthlonXP系列CPU才以PR值的方式来命名。因此主频仅是CPU性能表现的一个方面，而不代表CPU的整体性能。CPU的主频不代表CPU的速度，但提高主频对于提高CPU运算速度却是至关重要的。举个例子来说，假设某个CPU在一个时钟周期内执行一条运算指令，那么当CPU运行在100MHz主频时，将比它运行在50MHz主频时速度快一倍。因为100MHz的时钟周期比50MHz的时钟周期占用时间减少了一半，也就是工作在100MHz主频的CPU执行一条运算指令所需时间仅为10ns比工作在50MHz主频时的20ns缩短了一半，自然运算速度也就快了一倍。只不过电脑的整体运行速度不仅取决于CPU运算速度，还与其它各分系统的运行情况有关，只有在提高主频的同时，各分系统运行速度和各分系统之间的数据传输速度都能得到提高后，电脑整体的运行速度才能真正得到提高。

相关术语外频外频也叫CPU外部频率或基频，计量单位为“MHz“。CPU的主频与外频有一定的比例（倍频）关系，由于内存和设置在主板上的L2Cache的工作频率与CPU外频同步，所以使用外频高的CPU组装电脑，其整体性能比使用相同主频但外频低一级的CPU要高。这项参数关系试用于主板的选择。

倍频系数倍频系数是CPU主频和外频之间的比例关系，一般为：主频=外频*倍频。Intel公司所有CPU（少数测试产品例外）的倍频 通常已被锁定（锁频），用户无法用调整倍频的方法来调整CPU的主频，但仍然可以通过调整外频为设置不同的主频。

内存主频内存主频和CPU主频一样，习惯上被用来表示内存的速度，它代表着该内存所能达到的最高工作频率。内存主频是以MHz（兆赫）为单位来计量的。内存主频越高在一定程度上代表着内存所能达到的速度越快。内存主频决定着该内存最高能在什么样的频率正常工作。目前较为主流的内存规格是DDR3，这种规格的内存比较常见的频率有1333MHz和1600MHz两种。2

大家知道，计算机系统的时钟速度是以频率来衡量的。晶体振荡器控制着时钟速度，在石英晶片上加上电压，其就以正弦波的形式震动起来，这一震动可以通过晶片的形变和大小记录下来。晶体的震动以正弦调和变化的电流的形式表现出来，这一变化的电流就是时钟信号。而内存本身并不具备晶体振荡器，因此内存工作时的时钟信号是由主板芯片组的北桥或直接由主板的时钟发生器提供的，也就是说内存无法决定自身的工作频率，其实际工作频率是由主板来决定的。

DDR内存和DDR2内存和DDR3的内存的频率可以用工作频率和等效频率两种方式表示，工作频率是内存颗粒实际的工作频率，但是由于DDR内存可以在脉冲的上升和下降沿都传输数据，因此传输数据的等效频率是工作频率的两倍；而DDR2内存和DDR3内存每个时钟能够以四倍于工作频率的速度读/写数据，因此传输数据的等效频率是工作频率的四倍。例如DDR 200/266/333/400的工作频率分别是100/133/166/200MHz，而等效频率分别是200/266/333/400MHz；DDR2 400/533/667/800的工作频率分别是100/133/166/200MHz，而等效频率分别是400/533/667/800MHz；DDR31066/1333/1600/1800/2000的工作频率分别是266/333/400/450/500MHZ，而等效频率分别是1066/1333/1600/1800/2000MHZ。

内存异步工作模式包含多种意义，在广义上凡是内存工作频率与CPU的外频不一致时都可以称为内存异步工作模式。首先，最早的内存异步工作模式出现在早期的主板芯片组中，可以使内存工作在比CPU外频高33MHz或者低33MHz的模式下(注意只是简单相差33MHz)，从而可以提高系统内存性能或者使老内存继续发挥余热。其次，在正常的工作模式(CPU不超频)下，不少主板芯片组也支持内存异步工作模式，例如Intel 910GL芯片组，仅仅只支持533MHz FSB即133MHz的CPU外频，但却可以搭配工作频率为133MHz的DDR 266、工作频率为166MHz的DDR 333和工作频率为200MHz的DDR 400正常工作(注意此时其CPU外频133MHz与DDR 400的工作频率200MHz已经相差66MHz了)，只不过搭配不同的内存其性能有差异罢了。再次，在CPU超频的情况下，为了不使内存拖CPU超频能力的后腿，此时可以调低内存的工作频率以便于超频，例如AMD的Socket 939接口的Opteron 144非常容易超频，不少产品的外频都可以轻松超上300MHz，而此如果在内存同步的工作模式下，此时内存的等效频率将高达DDR 600，这显然是不可能的，为了顺利超上300MHz外频，我们可以在超频前在主板BIOS中把内存设置为DDR 333或DDR 266，在超上300MHz外频之后，前者也不过才DDR 500(某些极品内存可以达到)，而后者更是只有DDR 400(完全是正常的标准频率)，由此可见，正确设置内存异步模式有助于超频成功。

主板芯片组几乎都支持内存异步，英特尔公司从810系列到较新的875系列都支持，而威盛公司则从693芯片组以后全部都提供了此功能在。

超频概述电脑的超频就是通过人为的方式将CPU、显卡等硬件的工作频率提高（实际就是提高电压），让它们在高于其额定的频率状态下稳定工作。以Intel P4C2.4GHz的CPU为例，它的额定工作频率是2.4GHz，如果将工作频率提高到2.6GHz，系统仍然可以稳定运行，那这次超频就成功了。

CPU超频的主要目的是为了提高CPU的工作频率，也就是CPU的主频。而CPU的主频又是外频和倍频的乘积。例如一块CPU的外频为100MHz,倍频为8.5,可以计算得到它的主频=外频×倍频=100MHz×8.5 = 850MHz。

提升CPU的主频可以通过改变CPU的倍频或者外频来实现。但如果使用的是Intel CPU，你尽可以忽略倍频，因为IntelCPU使用了特殊的制造工艺来阻止修改倍频。AMD的CPU可以修改倍频，但修改倍频对CPU性能的提升不如外频好。

而外频的速度通常与前端总线、内存的速可能度紧密关联。因此当你提升了CPU外频之后，CPU、系统和内存的性能也可能同时提升了。

方式CPU超频主要有两种方式：一个是硬件设置，一个是软件设置。其中硬件设置比较常用，它又分为跳线设置和BIOS设置两种。

跳线设置超频

早期的主板多数采用了跳线或DIP开关设定的方式来进行超频。在这些跳线和DIP开关的附近，主板上往往印有一些表格，记载的就是跳线和DIP开关组合定义的功能。在关机状态下，你就可以按照表格中的频率进行设定。重新开机后，如果电脑正常启动并可稳定运行就说明超频成功了。3

比如一款配合赛扬1.7GHz使用的Intel845D芯片组主板，它就采用了跳线超频的方式。在电感线圈的下面，可以看到跳线的说明表格，当跳线设定为1－2的方式时外频为100MHz，而改成2－3的方式时，外频就提升到了133MHz。而赛扬1.7GHz的默认外频就是100MHz，只要将外频提升为133MHz，原有的赛扬1.7GHz就会超频到2.2GHz上工作，是不是很简单呢。

另一块配合AMD CPU使用的VIAKT266芯片组主板，采用了DIP开关设定的方式来设定CPU的倍频。多数AMD的倍频都没有锁定，所以可以通过修改倍频来进行超频。这是一个五组的DIP开关，通过各序号开关的不同通断状态可以组合形成十几种模式。在DIP开关的右上方印有说明表，说明了DIP开关在不同的组合方式下所带来不同频率的改变。

BIOS设置超频

主流主板基本上都放弃了跳线设定和DIP开关的设定方式更改CPU倍频或外频，而是使用更方便的BIOS设置。4

例如升技（Abit）的SoftMenuIII和磐正（EPOX）的PowerBIOS等都属于BIOS超频的方式，在CPU参数设定中就可以进行CPU的倍频、外频的设定。如果遇到超频后电脑无法正常启动的状况，只要关机并按住INS或HOME键，重新开机，电脑会自动恢复为CPU默认的工作状态，所以还是在BIOS中超频比较好。

这里就以升技NF7主板和Athlon XP 1800+ CPU的组合方案来实现这次超频实战。市场上BIOS的品牌主要有两种，一种是PHOENIX-Award BIOS，另一种是AMI BIOS，这里以Award BIOS为例。

首先启动电脑，按DEL键进入主板的BIOS设定界面。从BIOS中选择Soft Menu III Setup，这便是升技主板的SoftMenu超频功能。

进入该功能后，可以看到系统自动识别CPU为1800+。要在此处回车，将默认识别的型号改为User Define（手动设定）模式。设定为手动模式之后，原有灰色不可选的CPU外频和倍频就变成了可选的状态。

如果你需要使用提升外频来超频的话，就在External Clock：133MHz这里回车。这里有很多外频可供调节，你可以把它调到150MHz或更高的频率选项上。由于升高外频会使系统总线频率提高，影响其它设备工作的稳定性，因此一定要采用锁定PCI频率的办法。

Multiplier Factor一项便是调节CPU倍频的地方，回车后进入选项区，可以根据CPU的实际情况来选择倍频，例如12.5、13.5或更高的倍频。

在BIOS中可以设置和调节CPU的核心电压。正常的情况下可以选择Default（默认）状态。如果CPU超频后系统不稳定，就可以给CPU核心加电压。但是加电压的副作用很大，首先CPU发热量会增大，其次电压加得过高很容易烧毁CPU，所以加电压时一定要慎重，一般以0.025V、0.05V或者0.1V步进向上加就可以了。

用软件实现超频

顾名思义，就是通过软件来超频。这种超频更简单，它的特点是设定的频率在关机或重新启动电脑后会复原，菜鸟如果不敢一次实现硬件设置超频，可以先用软件超频试验一下超频效果。最常见的超频软件包括SoftFSB和各主板厂商自己开发的软件。它们原理都大同小异，都是通过控制时钟发生器的频率来达到超频的目的。

SoftFSB是一款比较通用的软件，它可以支持几十种时钟发生器。只要按主板上采用的时钟发生器型号进行选择后，点击GETFSB获得时钟发生器的控制权，之后就可以通过频率拉杆来进行超频的设定了，选定之后按下保存就可以让CPU按新设定的频率开始工作了。不过软件超频的缺点就是当你设定的频率让CPU无法承受的时候，在你点击保存的那一刹那导致死机或系统崩溃。

本词条内容贡献者为:

李勇 - 副教授 - 西南大学