超频与系统的稳定

众所周知，现在市面上的大多数CPU均可超频，其中又以Intel的Celeron系列超频性能 好，但事实上很多朋友经过超频后的系统，却变得不稳定。有些朋友的系统可以运行Win95却很容易死机，或是可以运行Win95却不能稳定运行极品飞车Ⅲ，一些DIYer将其归咎于CPU或内存条的品质。我认为，除去这两个主要因素外，其他的一些方面也同样非常重要。
　　一、稳定的主板
　　大家知道CPU、内存条、所有的板卡都是插在主板上的，因此主板的稳定性就成为影响整个系统稳定性的关键。一块好的主板在选材和做工上必然十分考究，比较明显的就是主板上所使用的板卡插槽。为了保证产品品质，一些厂家往往选择FOXCONN等业界公认的名牌。因为工作原因，我曾对市面上几乎所有的插槽做过测试，其中 便宜的浙江造也经得住三十次的插拔，插拔上百次以后， 昂贵的镀金进口货也开始接触不良，虽然它的用料及工艺远胜于前者，因此使用电脑的时候要注意减少板卡的插拔次数以保持板卡的接触良好。优质主板上的滤波电容几乎都是钽电容。钽电容漏电流小，高频特性好，而普通电解电容漏电流大且具有很大的电感。虽然是用于低频的滤波，但计算机的开关电源是采用变频的工作方式，本身纹波就比较大，如果在输入和输出端滤波处理不好，会把电网中的干扰变成成分更加复杂的谐波，并耦合到输出的直流电压上，因此钽电容可以滤除普通电解电容难以滤除的高次谐波。高频电路使用的印制板表面的助焊剂会使电路的高频特性变坏。在焊接调试完成后，要用专门的溶剂清洗印制板表面。从外观来看，优质主板的板面光滑，焊点饱满。一些主板具有自动关闭未用的PCI、ISA和DIMM槽的设计，对于减少干扰有一定的帮助。具有此功能主板的BIOS设置中的CHIPSETFEATURESSETUP项里有SpreadSpectrumModulation项开关。
　　二、适当的散热器材
　　大家都知道，热量是从温度高的部分向温度低的部分流动，热量的流动大致有三种不同的形态:1.传导;2.对流;3.辐射。
　　一根均匀质量的金属棒，两端的温差越大，或棒的长度越短，其传导热量就越大，这就是热传导的基本定理。上述关系可用下式表示：
　　Q=λ·A·(T1-T2)/l或Q=λ·A·ΔT/L
　　其中，Q为单位时间传导的热量，A为棒的截面积，L为棒长，T1为棒高温端温度，T2为棒低温端温度，λ为比例常数或导热系数。
　　常见的几种散热器件：
　　1.散热器
　　散热器的热传导性能与其材料有相当大的关系，金属材料一般都是热传导性能好的材料，但也有区别，纯铜导热性能较理想，铝的热导系数是铜的1/2，钢约是铜的1/7。
　　从上述公式来考虑增加散热的方法：即散热器材料的热导系数要大，如用铜、铝等材料；散热器的面积要大，散热面积增加则可使散热量按其比例增加，CPU或显示芯片到散热器的距离要短，也就是说散热器要尽量贴紧CPU或显示芯片。为了使两者充分接触，应使用导热硅胶或散热膏均匀涂抹在CPU或显示芯片表面，
然后再安装散热片。
　　散热器有各种形状，在制造工艺上，有的用板材加工而成，有的用铸造件制成。
　　L为散热器底板厚度，Af为散热片的表面积，A0为散热片的根基面积，Ab为散热器的谷底面积，Ta为空间温度，Ti为散热器与发热元器件接触面的温度。这时从发热元件的接触面经过散热器每单位时间所散发热量可用下式表示：
　　其中αi为散热器内侧的换热系数，αm为散热器和空气之间平均换热系数，η为散热器效率。从式中可以看到，换热系数αm要大，η·Af项要大，这些都可以使散热量增大，散热片的效率η大可以使用导热系数大的材料。而要使Af增大，则要设法使散热器的散热片高度增加；或者使散热片的厚度变薄，片数增加，但是片数一味增加又会使对流情况变差，而又导致αm变小具有一定矛盾性，故散热片的数量及其尺寸有一定限制。
　　2.风扇
　　风扇是 常用的风冷设备，是电子设备散热不可缺少的。电子设备冷却用的风扇种类大致可分为轴流风扇和离心风扇。轴流风扇工作原理是利用风扇叶片的扬力使空气在轴向方向流动，其风扇叶片一般与电动机直接相连，体积小，重量轻，是 常见的一种。离心式风扇则利用离心力，空气在叶片的半径方向流动，可以得到很高的风压，可装置在通风阻抗大的场合发挥效果。
　　3.半导体制冷器
　　电子冷却元件在通电后吸热的现象称为珀尔帖效应，这是德国科学家珀尔帖发现的一种现象。在异种金属的接触面上通以电流，其接触面会产生热或吸收热，这种产生热和吸收热还会因电流方向的逆转而翻转，而且在单位时间内发生或吸收热与电流值成正比。半导体制冷器的结构和工作原理如图2：
　　金属片A和B之间分别焊有P型和N型两块半导体材料。材料主要是用碲化铋、碲化锑、硒化铋等。当电路通电，金属片A吸热，金属片B放热，在金属片B处放散热器等，就可以将热量散发出去。
　　4.冷凝散热管
　　冷凝散热管是一个圆筒形的中空容器，在其管壁内填充烧结金属、金属毡等材料，主要是利用其毛细管力较大的特性，使工作液由上面冷凝部回流到下部的蒸发部。当蒸发部受热后使工作液蒸发，这种蒸汽快速地向凝缩部转移，并迅速带走热量，而在凝缩部受冷却而使蒸汽状工作液凝聚成液体并积累。由于蒸发部的工作液缺乏毛细管力的作用下使工作液回流，这样工业液的蒸发(吸热过程)→蒸汽的移动(输送热量)→凝缩(放热过程)→工作液回流，自动完成了容器的导热过程。这种冷凝散热器有很多优点，不仅导热性十分优异、热响应快、受热部分和散热部分可以隔离、构造简单、重量轻、使用寿命长、故障率低、可在无重力情况下使用、还具有热二极管及热开关的特性。特别是，一般的固体传导热量与传导通路长度呈反比例减少，而冷凝散热管具有其他固体传热所不具有的特性。在电子设备中使用时，其一端可以连接多个发热部件，另一端可连接散热器、机壳其他冷却器件，散热效果十分理想。
　　三、合适的机箱
　　机箱的价格占整机价格比例并不大，但在整机稳定性方面却不可忽视。主要反映在两个方面：
　　1.机箱所带电源的带负载能力，抗干扰能力；
　　2.机箱内部的散热设计，空气流动的设计。
　　尽量选择大一些的机箱，不但扩展性更好，良好的通风也会使您的PC更加有效的散热。超薄型和微塔型机箱虽然看上去小巧玲珑，但过于拥挤的机内空间使散热问题难于解决。
　　安装
　　1.重视静电的危害：
　　在组装和维修计算机时须注意人体所带静电。人体各部位所带的静电电荷也不是均等的，一般认为以手腕侧的电位 高。所以当人手接触电子设备和装置时会在瞬间产生静电放电，一般为脉冲式，它对电子电路的干扰一般取决于脉冲幅度、宽度及脉冲的能量。有关文献报道，人体静电放电时其等效电容大致为150pF，等效电阻为150Ω，通过人体电阻放电时，放电脉冲宽度为22.5ns，瞬间的功率十分巨大。有时带电电压和能量虽不很大，但由于在极短的时间内起作用，其瞬间的能量密度也会对电路和器件产生干扰和危害。众所周知，CMOS电路 怕静电， 易因静电而损坏。CMOS氧化膜的绝缘长度一般约为106V/cm，对于1μm厚度的氧化膜，可耐1千伏电压，CMOS器件的栅板氧化膜厚度决定了它的耐压界限约为100～150V，由此可见对于带成千上万伏静电的人体，接触电路时会对器件带来多么严重的后果。目前的器件都设计内部保护电路，例如在N型基片上扩展细长的P层，使输入端与UDD电源间具有二极管特性，同时将P层的扩散电阻串联在输入端和栅极之间；可扩散N层对地形成另一种二极管。这样，输入端就在UDD和地之间受到保护。但是，这种二极管对于正负极性的高压保护是有限度的，如输入端有较大能量的静电放电，则无法保护，所以对于操作人员应在手腕上带防静电带，这种手带应具有良好的接地性能。在业余条件下，可用手接触自来水管，放掉身
上的静电。
　　2.连接线的常识：
　　扁平电缆即通常所说的硬盘线，常用于各部件或线路板之间的信号传送，如IDE口和硬盘、IDE口和光驱、软驱口和软驱。当扁平电缆每个相邻的线均被利用时，由于相邻线间的分布电容较大，容易发生相互耦合。一般的扁平电缆导线间的分布电容为0.3pF/10cm～3pF/10cm(测试频率为1MHz)，而微机系统的方波脉冲信号从数千到数十兆赫，在UltraDMA33接口系统中其突发频率高达33MHz。方波可分解成同频基波及其高次谐波，其中含有的频率成份应考虑到100倍的高次谐波。对于这样高的频率，这些分布电容的阻抗已十分低，所以很容易发生串音干扰。因此，扁平电缆长度一般不应超过20cm。若要长距离使用，应进行信号传输线和地线间的隔离。两信号线之间有一根地线隔离，就起到较好的屏蔽作用。有数据表明，在加入地线隔离后，信号线之间的分布电容从0.189pF降至0.023pF，我想，这也许就是UltraDMA66增加40根地线的原因吧。但是对于垂直于电缆方向进入的噪声，其抑制能力仍然比较差，所以电缆不可太长。
　　3.主板的安装：
　　主板上的印制线，密度很高，线与线放得很近。由于印制线条之间存在分布电容，就造成了串音干扰。对于生产厂家来说，要抑制这种干扰，首先应在设计布线时就尽量避免线与线长距离的平行走线，尽可能拉开线与线之间的距离，在一些对干扰十分敏感的信号线之间可以设置一根接地的信号线，以防止线之间的相互串音。另外，印制线路板的一面全部做成大平面接地方式，则另一面的印制线之间的串音也可以减小，这是由于平行导线间的分布电容在接近接地平面时会变小。另外，电路开关速度越高，意味着所含频率成份越高，在相同分布电容的情况下，越容易引起串音。要降低印制线之间的串音噪声，要注重降低印制线本身的对地阻抗。对于DIYer，我们可以采用另一种变通的大平面接地的办法，即在安装计算机主板时，用金属螺栓把主板固定在机箱上，而不是像一些装机商通常的做法——用塑料卡子。主板厂商一般安装孔的设计为信号地，把主板信号地和镀锌铁板为材料的机箱相连，可以把机箱作为大平面接地，以降低印制线本身的对地阻抗，从而降低印制线之间的串音噪声。
　　4.系统的接地：
　　设计并安装好微机的接地系统是微机抗干扰的一个重要问题，它不但影响微机及外部设备的抗干扰性能，还会影响设备安全和人身安全。接地系统一般可分为避雷保护地，交流地、安全地、直流地等。
　　(1)防雷保护地:建筑等为防止雷击往往架设避雷针，并用导体引入在大地中埋设的地线。这种接地装置由于在雷击瞬间有几百kA电流通过，接地区附近都会产生相当高的电位。为防止雷击对其它接地系统产生干扰或损坏设备，一般要求这样的接地电阻小于10Ω,而且要与其它接地距离超过25m。
　　(2)交流地:交流地是市电交流电源的接地系统。以常用的单相市供电系统为例，在供电变压器处，其零线是接大地的。在这种供电系统中，流过零线的电流主要是通过负载设备的回路电流，还有正常状态下的不平衡电流、异常状态下的接地电流。由于流过零线电流变动较大，加上接地电流等在地线上形成的电压降也在变动，从而使各设备间电位变动，形成干扰。所以希望这种接地电阻越小越好、不能大于4Ω。
　　(3)安全地:安全地是指各种设备的外壳接地系统。由于机壳接大地，给机壳上感应的高频干扰电压提供了低阻抗的泄漏通道，即为设备起了屏蔽作用，又可防止因机壳上蓄积电荷而使机壳电压升高或因漏电而对接触外壳的人员造成威胁，这种接地电阻也要求小，不能大于4Ω。
　　(4)直流地:直流地就是数字式电路构成的电子设备的逻辑地。它是将直流电源的输出端0端，与地网接在一起，使其获得系统稳定的零电位，其接大地的电阻应小于1Ω。由于微机中常使用的TTL，CMOS电路的逻辑“1”和逻辑“0”仅差几伏，直流地线上的压降波动或噪声十分容易导致电路误动作，所以直流地的设计安装很重要。
　　5.整机的散热：
　　PC机箱的散热方式分为自然空冷和强制空冷两种：
　　自然空冷:我们知道，在空气中，当物体发热时周围的空气受热会因自然对流而自下向上流动，在几块板卡并排排列时，肯定垂直放置要比水平放置的散热效果好。对于并排排列且垂直放置的板卡，板间间距究竟是宽些好还是窄些好的问题，一般想象应该是越宽越好，然而实验结果显示，间距并不是越宽温度就越下降，间距20mm以上温度下降趋缓，30mm以上几乎就没有变化了。
　　强制空冷:强制空冷 简便的方法就是加装风扇，用风扇的吹力造成强烈的气流来使机器内部的发热部件迅速散热。
　　ATX机箱留出了一个外接风扇的位置，AT机箱也可以根据需要，加装风扇。强制空冷的散热效果比自然空冷要好得多。任何PC机箱都不会是密不透风，下面就谈谈强制空冷需要注意的漏风问题。漏风主要影响风量。通常风扇的安装类型有吸出型、加压型和兼用型。
　　√吸出型把风扇装在出口处，呈吸出状态，这时机箱内部的压力比外部压力要低，呈负压，从隙孔吸入外界空气，这时的风量情况是越往出口处越是增加。

　　√加压型把风扇装在入口处，这时机箱内部呈正压，因空气向两旁泄漏，风量逐步减少，在出口处为 低。
　　√兼用型是吸出型和加压型共用的情况，部件内部的气压分正压部分和负压部分，空气有流出和流入。
　　总的来说，漏风会影响散热，但少许漏风有时却会增加散热效果。在强制空冷的情况下，机箱内的通风设计是十分重要的，其中关键在于要有充分的空气进出口及合理的空气通路。如果一部分空气不经过发热部分就直接吸出机箱外，即气流经旁路流出，散热效果显然较差。对于设备全体冷却，建议使用排气式风扇。使用排气式风扇后，气流能均匀地分布于各通道上，将各发热部件的热量充分带走，如采用送气风扇对着机箱内吹，则由于各板卡的阻挡作用而使气流淤滞而不畅通，散热效果变差。另外在安装风扇时应注意的是，市面上有一种带测速的风扇，风扇的电源直接由主板提供。这种方式虽然安装方便，在BIOS和监控软件中也可以显示风扇转速，但如果主板供电不足，或风扇功率太大，会引起主板对其它部件供电不足，从而造成系统不稳定，严重时会频繁出现内存错误，反而违背了我们的初衷，所以建议使用直接接在主电源上的风扇，不但不会对系统稳定性造成影响，售价也要低三分之一左右。
　　几点体会：
　　1.在没有必要把握的情况下，尽量不要对板卡进行芯片级的改造，例如增加滤波电容、串接限流电阻或扼流圈等。因为您的修改也许会使您本已不稳定的系统更加脆弱。在PC系统如此高频的环境下，有时一个不良的焊点也会引入难以抑制的干扰。尤其是在没有专业工具的业余条件下，您更应该三思而后行。
　　2.尽量不要提高或少提高CPU的核心电压和I/O电压。因为如果您的CPU确实需要提高电压才能保持稳定的话，那么它就不属于适宜超频的CPU。即使它在提高电压后能保持稳定运行，寿命也会大打折扣。除非您特别希望升级CPU，否则请不要这样做。我的一块IBM6x86MX200超频至83MHz×2.5，因为系统有些不稳定所以略为提高了核心电压，同时也加装了强力的风扇。此后很长时间里系统一直很稳定，即使在环境温度39℃时也未出现过故障，然而11个月以后，CPU发生了永久性的损坏。幸好还在保换期内，否则只好升级了。
　　3.关于BIOS升级的问题，如果您不是因为您的BIOS对某些设备不支持，或确实需要增加某些功能的话，建议您不要轻易升级您的BIOS。当然，如果您像我一样，拥有编程器和一大堆FlashRom的话，自然另当别论。
　　4.大家都知道玩超频的时候要给CPU一块巨大的散热片外加一只强力的风扇。其实，显示芯片的散热也是非常重要的，显示芯片过热会引起花屏或死机。一些DIYer喜欢给显卡超频，以提高显示性能。目前市面上所售的显卡使用的多半是以0.35μm工艺制成的显示芯片，括RivaTNT，VoodooBanshee等比较流行的芯片，在较高的频率下，显示芯片的发热同样更应引起重视。大部分名牌显卡在出厂时就已经加上了散热片和风扇，而一些杂牌显卡就只有散热片或什么散热措施都没有，这就需要我们自己加上。现在市场上有现成的带胶的散热片，选择大小合适的贴上就可以了。

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