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玩极限!玩“硬改”! 显卡硬改实战

2012-01-06林以诺 马祥福《微型计算机》2011年12月上

多数用户其实都听过“硬改”这个字眼,但对他们来说“硬改”还是过于神秘,因为平时很难实际接触相关内容。那么“硬改”显卡究竟能得到什么?为什么它只是小众?它包含哪些内容?操作复杂吗?看完本文后,其实你也可以做到。

“硬改”显卡的意义

我们先来看看“硬改”显卡的意义和目的是什么,究竟包含哪些内容?“硬改”显卡的终极目的是提升显卡性能,而要实现这个目的则必须相应地提升显卡的频率。是的,你必须通过超频来达到提升显卡频率的目的。不过遗憾的是,在默认状态下,显卡的超频幅度是有限的,并不能特别明显地提升显卡性能。这是因为显卡超频除了和显卡核心、显存的体质密切相关以外,更和核心电压、显存电压有着直接关系,这和处理器的超频是一个道理。可以这样认为,在一定的范围内,提升显卡核心电压、显存电压,可以带来可观的超频幅度。

而显卡的电压受限于BIOS设计,无法直接提升,因此笔者曾经在2011年1月上《突破显卡BIOS限制GTX 460极限超频经验谈》一文中,为大家介绍了如何通过修改显卡BIOS、突破GPU核心电压限制(“软改”),从而大幅度提高显卡超频幅度的方法。该方法简单易行,不影响显卡的售后质保服务。只是这种方法提升GPU电压的幅度还是相对比较有限,而且无法提升显存的电压。今天,笔者将教你如何对显卡进行“硬改”,来进一步提升显卡的电压,从而大幅提升超频能力,并终提升显卡性能。

与修改显卡BIOS以提升GPU电压值的“软改”方法不同,所谓“硬改”就是通过对显卡硬件电路的改造,从而提高GPU核心和显存的工作电压值,使其在高频下工作更加稳定。上文已经提到,通过修改BIOS的方法所能达到的电压提升幅度有限,而且该方法无法改变显存电压值,例如NVIDIA GTX 460显卡,通过修改BIOS所能达到的大核心电压值仅为1.21V,这个大上限值是由硬件厂家在产品设计时所限定的,只有通过厂家工程师的专业软件才能突破该1.21V的上限值。而且厂家在显卡上往往设计有OCP过流保护电路,当工作电压值过高时,会导致电流过大而激活OCP电路,让电压修改失效,从而达到保护显卡的目的。这样看来,我们对显卡进行硬件电路的修改主要包含了三个方面:1.突破BIOS对GPU核心电压值的大值限制,进一步提升核心电压;2.提升显存工作电压;3.破解显卡OCP过流保护电路。

“硬改”显卡,理论先行

在“硬改”之前,我们不妨先温习一下相关的理论知识。在介绍的过程中,笔者将以铭鑫GTX 460中国玩家版显卡为例,来带大家认识“硬改”的方方面面。

GPU核心电压

玩极限!玩“硬改”! 显卡硬改实战

正如前文所说,修改GPU核心电压是“硬改”的一个重要内容。简单来说,显卡的GPU核心电压值由GPU核心电源PWM IC来定义,GPU核心电压值=基础电压值+增量电压值。基础电压值可以通过修改BIOS进行调节,而增量电压值则需要通过调节Rofs电阻来掌控。例如我们修改BIOS将显卡的核心电压值调节到1.2V(图1),这个值已经是通过调节BIOS所能获得的大电压值了,如果要进一步加压,就必须调节Rofs电阻来增加增量电压值。

该显卡的默认核心电压为0.975V,通过修改BIOS的方法可以使得其提升到1.2V,但这还不够,通过“硬改”可以进一步提升核心电压。(图1)
该显卡的默认核心电压为0.975V,通过修改BIOS的方法可以使得其提升到1.2V,但这还不够,通过“硬改”可以进一步提升核心电压。(图1)

不同显卡的PWM IC和Rofs电阻可能有所不同,但修改的基本原理都是一样的。以笔者手中的铭鑫GTX 460中国玩家版显卡为例,它的PWM IC采用的是UPI 6206芯片,其电压增量的简化计算公式为:V=0.4×(Rfb/Rofs),该公式是由PWM芯片定义的。由此可见,Rofs的电阻值越小,电压增量就越大。GTX 460中国玩家版的Rfb电阻值为1KΩ,Rofs默认阻值是10.5KΩ,Rofs对应的电阻位于PCB背面,名为R176(图2)。笔者的目标是增加电压增量,可通过降低R176的电阻值实现。

R176与R179在PCB上的位置,这些电阻的具体位置根据不同显卡的设计各不相同,但一般都位于PCB的背面。(图2)
R176与R179在PCB上的位置,这些电阻的具体位置根据不同显卡的设计各不相同,但一般都位于PCB的背面。(图2

也许有些读者会问,既然电压增量V=0.4×(Rf b/Rofs),那么为什么不通过提高Rf b电阻值的方法来提升电压呢?这是因为Rfb的阻值已经由显卡厂家根据PWM IC芯片进行了设定,不能够轻易进行更改,以免引起供电不稳定。再者,在硬件改动方面,减小某电阻的阻值要远远比增大其阻值容易得多。而且小阻值的可调电阻更容易购买,发热量也更小,稳定性也更好。后文中显存电压的修改也遵循这个原则。另外,如果增加并联电阻的话,也能够使其总阻值变小。当然,假如你的焊接功夫不是很好的话,可以选择增加一个并联电阻,这样即使并联上去的电阻出现假焊或者虚焊,电阻仍然能够保证供电系统的正常工作。

显存电压

与GPU核心电压的定义方法类似,显存的供电电压也是由PWM IC芯片与Rtop、Rbot两个电阻值来决定的。GDDR5显存的工作电压计算公式是:FBVDD=0.8×(1+Rtop/Rbot),也是由PWM芯片来定义的。在这里,FBV表示的是Frame Buffer Voltage,即显存固件电压。GTX 460中国玩家版显卡的显存供电PWM IC采用的是UPI 6161芯片,其电压调节相对简单。Rtop对应的是PCB上的R737电阻,Rbot对应的是PCB上的R736//R551(R736电阻与R551电阻并联)电阻,它们的电阻参考值分别为:R737=1.02KΩ,R736=1.47KΩ,R551=4.32KΩ,代入公式计算得到理论显存工作电压为1.54V(由于相关元件在电气性能上的差异,实际电压值会在该理论值基础上进行小范围浮动)。

通过上述计算公式来看,当R736电阻值越小时,R736//R551电阻值就越小,Rtop/Rbot的值也就越大,显存工作电压FBVDD就越大。因此,我们可以通过降低R736的电阻值来提高GDDR5显存的工作电压(图3)。

降低R736电阻值可增加该显卡的GDDR5显存电压。(图3)
降低R736电阻值可增加该显卡的GDDR5显存电压。(图3)

OCP过流保护电路

为了更好地保护显卡,很多显卡上都会设计OCP过流保护电路。当出现某些因素导致电流超出保护上限值时,该电路就会自动切断电源,从而保护显卡硬件不被烧坏。笔者在之前所介绍的电路修改都是为了对显卡进行加压,同时这也会造成显卡电流的增大从而激活OCP保护电路,终导致电压修改失败。因此破解OCP过流保护电路也是“硬改”的必备关键步骤之一。

GTX 460中国玩家版显卡的GPU核心的OCP过流保护电路由R179电阻所控制,该电阻值越小,电流上限就越大。为了无限提高电流上限,让OCP保护电路失效,可以直接将R179拿掉(图2)。具体方法是用电线、导电银漆或者5B铅笔直接把引脚短接,这样电阻值就变为0,电流上限在理论上可以达到无限大。另一方面,实际上显存供电也有OCP过流保护,不过改造电路后其电流值都不会达到限制值,因此可以忽略该OCP电路的破解。

电压测量点

利用上面的公式计算得到的电压值都是理论数值,在实际使用中由于各个电子元件的电气性能存在差异,实际的工作电压与理论值之间往往存在一定的误差,因此需要利用万用表来测量硬改后GPU核心与显存的实际工作电压。这就需要在PCB上找到相应的电压测量点。寻找电压测量点有一个小技巧,就是测量供电电路附近的固态电容引脚。所以我们在测量时,需要先搞清楚这款显卡的GPU核心、显存的供电设计是怎样的。

该显卡的GPU核心供电部分的固态电容。(图4)
该显卡的GPU核心供电部分的固态电容。(图4)

SLI桥接口附近的显存供电部分的固态电容。(图5)
SLI桥接口附近的显存供电部分的固态电容。(图5)

一般来说,GPU核心的供电电路都在PCB的两端(大多数是在右端),而且使用的固态电容相对比较多,排列有序(图4)。显存的供电电路一般在SLI桥接口附近,固态电容的数量相对较少,一般在3个~4个左右(图5)。当找到测量点以后,可以先测量一下引脚的电压以便确认位置是否正确。如果电压在0.85V~1.15V之间波动的就是GPU核心供电(图6),电压在1.5V~1.6V左右的就是GDDR5显存供电(图7)。

GPU核心供电部分的固态电容在PCB背面的引脚即为电压测量点,任意一组都可以进行电压测量。(图6)
GPU核心供电部分的固态电容在PCB背面的引脚即为电压测量点,任意一组都可以进行电压测量。(图6)

显存供电的固态电容在PCB背面的引脚即为显存电压测量点,也是任意一组都可以进行测量。
显存供电的固态电容在PCB背面的引脚即为显存电压测量点,也是任意一组都可以进行测量。(图7)

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用户评论

共有评论(5)

  • 2012.01.11 10:36
    5楼

    有钱有能之人啊,PRO级别。

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  • 2012.01.09 11:32
    4楼

    太专业了……我估计要是能 这样超GPU 的人,我估计都能自己修显卡蓝屏黑屏……

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  • 2012.01.09 00:34
    3楼

    额滴神啊,这属于专业级的了

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  • 2012.01.08 08:06
    2楼

    同感 看后有种一试身手的冲动

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  • 2012.01.06 17:17
    1楼

    好久没有看到这样让人热血沸腾的文章了>

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