摘要：本文主要介绍了Intel7代平台魔改使用9代CPU的步骤，以及针对科学计算应当如何捡垃圾（bushi）。全文包括几大板块：CPU的选择、魔改所需的准备、以及一点点优化工作。第一板块包括了解CPU性能的对比方法、了解CPU步进带来的深入影响、了解Intel不同型号CPU的区别等内容；第二板块包括准备BIOS以及对CPU引脚的屏蔽；第三板块介绍了在2022年如何突破Intel的限制实现利于身心健康的CPU降压。

关键词：准系统 (Bare System),魔改 (Mod),CPU, 硬件 (hardware),BIOS ,CFG Lock, K680e-g6d1, W650KK, W650KJ_KK

我的笔记本神舟K680e-G6D1（蓝天W650KK_KJ1）购于2017年。在2202年的今天后知后觉还能魔改bios上新CPU，好家伙，单车变摩托！

于是用了1天的时间搜集了所需信息，当天就下了订单：i5-6900。

关于我为了选择了这款CPU，又为此需要做哪些准备，且见后文。

CPU的选择

偶然之间，意识到7代~9代使用的都是LGA1151插槽。神船，它好就好在皮实、可扩展性强；时至今日我的网卡从AC3175升级到了AC9250，内存经过两次升级，到了16G的容量（算CFD依然过于艰难）。其实也分别动过换SSD、硬盘、屏幕的念头，最终忍住没去剁手（需注意，2.5寸的2T盘比1T高很多，想提高储存容量考虑移动硬盘或者NAS吧）。

查了一下资料，发现8代9代CPU插槽变为了LGA1151-2，针数没变、引脚定义基本没变[1]。魔改一下就能升级，好耶。

CPU的选择--跑分

要说如何评判CPU的性能，当然是要看跑分。在这个环节，我选择了PassMark平台旗下的www.cpubenchmark.net提供跑分数据支持。

与任何同类平台相似，在这个环节，我们主要关注的数据为核数（线程数）、单核性能和多核性能。

由于我平时基本不玩游戏，而自己对算力要求比较高的场合是CFD计算，那么有必要想一想超线程对我有没有用：直觉告诉我，没用，科学计算软件的设计人员已经绞尽脑汁地使用掉CPU的全部性能、过于粗糙的超线程算法通常不会带来益处。

那么实际情况如何呢？

就目前而言，COMSOL 不会受益于超线程技术。这意味着，在默认情况下，COMSOL 使用的线程数为系统中的物理 CPU 内核数。其结果是，如果超线程处于活动状态，则当 COMSOL Runtime，Windows 任务管理器将显示最多 50% 的 CPU 利用率（对于 COMSOL 进程）。当超线程被激活时，这在意料之中。关闭超线程不会提高 COMSOL 的性能；我们建议您在超线程可用的情况下使用超线程，以便在 COMSOL Runtime 使其他应用程序具有合理的性能。[2]

OpenFOAM® does not take advantage of hyper threading technology (HT).

• HT is basically used by the OS to improve multitasking performance.

• If you use the maximum number of virtual cores, OpenFOAM® will run but it will be slower in comparison to running with the maximum number of physical cores (or even less cores).

• Same rule applies when running in clusters/super computers, so always read the hardware specifications to know the limitations.[3]

在一系列志强平台上的STARS Euler3D CFD基准测试也证明，对于8核、甚至是24核，超线程通常不是个好选择。

所以选择相同物理核数的i5就会比i7要经济一些（当然i7的体质更好--我的笔记本性能瓶颈恐怕将会是散热，超频还是算了吧）。

综合考虑了售价、核数、单核性能后，我选择了i5-9600……K？

CPU的选择--步进

等等……为什么i5-9600和i5-9600K的售价相同！

通常来说，无脑选K不会有任何问题，毕竟K代表着Unlocked，可以自由调节电压、倍频等参数。基于同样的理由，带K的版本通常会比有锁版要贵一些，而这里……怎么售价相同了？

经过我的大量调查，最终结论是：9600K比9600早发布了两个季度，因而市面上的9600K总量比9600高一些。但我最终还是选择了不带K的版本，原因还得继续展示一些资料才能说清。

首先介绍一下CPU步进(Stepping)的概念，这里推荐一定要看一下知乎-老狼的专栏（关注了好几年的大佬，对硬件底层非常了解）[6]:

一个CPU经过RTL、综合和流片后，要和BIOS一起来进行验证工作。这个过程我们业内人士叫做Power-On。在Power-On的时候，那时CPU一般Stepping是A0，它实际上是掩模Mask的版本。A0 CPU一般问题很多，这些问题可以通过微码（ucode）和BIOS里面加各种w/a来修正。Power-On结束后，各种CPU的bug被归结在一起，不少会被从硬件上修正，重新做一版CPU出来，它的Stepping就会升级一次。小的修正换小版本，如A0->A1->A2，大的修正换大的版本，如A2->B0等等。这个修正过的CPU再和BIOS等一起验证，还会加入更多的测试需求，会发现新的问题，从而需要新的Stepping。

硬件错误经过不断修正，Stepping也越来越大。经过这个不断迭代的过程，CPU越来越好，也就可以上市了。

可以看到，更高的步进代表着更加完善的硬件。相应的，我们理应从中看到一定的性能提升：

r0修复了一些漏洞，同频我测过p0和r0，R0在cpuz的跑分要比p0高100多分，温度玩了3颗r0的u都比至前玩的一颗p0的小雕温度要低，有一颗1.31v稳定5g的r0甚至同频温度低于之前1.20稳定5g的p0。现在不要考虑p0了。[7]

当然，或许原先有人把硬件bug当feature处理了，导致bug修好后产生了新问题，不过这种事情过于罕见，比如某大牌播放器放不了正版蓝光光盘了[8]……当然这么长时间过去，这种适配应该是早就修好了。

甚至离谱的是，从跑分平台可以看到[9]，新出的9600于9600K的性能差距只有0.8%(4%)，但必须考虑到二者在满载状态下的发热量与耗电量可是相差了整整一个等级（TDP：65W，95W）！我的笔记本能有台式机的散热能力吗？不改水冷就很难。那K区区0.8%的性能提升装进笔记本里可能还会变成负的百分之十几哦……笑死

CPU的选择--辨别

3年前发售的CPU，买全新可真是冤大头。而如果买二手/拆机货，质量又该怎么辨别呢？

答案：咸鱼小白个人卖家>淘宝/京东专业卖家>咸鱼专业个人卖家

首先，这种老货了，就别买QS/ES了吧……虽然便宜了不少，单我随手一搜，一块性能优秀的ES型号把不止一个人的不止1块主板+内存报废……咱就是说，本来老款都已经不贵了，大可不必……

关于质量鉴定不想多说，因为水太深，三言两语不可能讲的完。所以选个质保1年的淘宝卖家，哪怕有一点点溢价（相对于回收价10%以内）也不是不能接受嘛。什么翘角、缺点、氧化的，能躲就躲吧，不过金属盖有磨损反而不是很关键。甚至有可能会捡到大漏()

虽然看着很惨，但背面完美，堪称99新

魔改所需的准备

魔改所需的准备--刷bios

对于这部分，如果真的需要手动魔改BIOS的话工作量还挺大的：需要添加微码、vBIOS、各种参数表，可能还需要改bug。看一看前人大佬的工作：http://www.smxdiy.com/thread-3647-1-1.html

即使大佬如此其实还是遗留了bug。谁能想到神舟官方出了支持9代的新BIOS呢（蓝天官网都没有），只能说非常感恩了。

http://kfgl.hasee.com/lookup/bios/bios_nb.asp

找到合适的文件，下载解压到硬盘里提前准备好的FAT32分区，然后进入UEFIShell，输入

MEset

自动重启；再次从重启的Windows回到UEFIShell，输入

fpt -d backup_ori.bin【不要用这条命令，更新的文章 CV33781485 里有说明】

fpt -bios -d backup_ori.bin

备份好后，输入

fpt -f bios.bin -rewrite -y

写入新BIOS，注意此处如果报错提示没用写入权限，说明MEset没有成功。最后重置BIOS设置，输入：

fpt -greset

重启。重启后初次开机需要大约半分钟才能出现画面，按两次回车就可以正常开机了。

需注意，上述工作我在装入新CPU前即完成了，当装入新CPU后，需要重新重置BIOS，即

fpt -greset

以强制ME更新所需参数，否则可能会有bug。

魔改所需的准备--屏蔽针脚

屏蔽的方法网上介绍以及很详细了，我的神舟平台贴2个点就行[10]。自己也去Intel官网找了引脚定义，看得也是云里雾里。既然几年前就有大佬搞定了，就不重复造轮子了。

工具淘宝搜CPU护舒宝即可。我直接买了一卷金手指胶带自己剪，和现成的护舒宝也不会有什么区别。注意不要用普通的透明胶带，因为CPU长期工作在高温环境中，有可能会引起胶带收缩变形，导致不必要的麻烦。

一点点优化工作

散热散热散热，桌面u塞进笔记本里，制约性能的最大因素总是散热。关于这一点之前也考虑过T系CPU，感觉看起来总是很鸡肋，于是作罢。也研究过水冷，但笔记本放弃了移动的能力为什么不去用性能更好的台式机呢？

而另一种改善发热的途径是修改CPU的电压。众所周知芯片的发热量与电压、频率呈高次方关系，合适的降压可以显著改善发热，并减少高负载下撞功耗墙的情况，提高综合性能表现。有人会担心降压会对硬件造成伤害，但其实只有高压高温才会加速CPU的老化、扩散、击穿，降压不仅有利于CPU的寿命，更可以通过减小散热风扇的声音间接利于使用者的身心健康~降压的代价是降低CPU的最大理论频率，但对桌面端CPU一般都留了充足的设计余量，从-125mV开始试不会造成什么影响（除非你要用K系超频……）；而后缀为U、T的移动端CPU则一般余量不大，可能没有降压的空间了。对于我的i5-7400，长期稳定运行的最大降压值是-150mV（如此用了2年，没有什么问题过），每颗CPU不一样，大家要自己去测试。

多年前我便一直通过降压改善发热和综合性能表现，直到2020年Intel官方封禁了这个选项。Intel的官方说明希望通过这种方式推动笔记本厂商从根本上改进散热设计（无语）。后来发现有些侧信道攻击可以通过降压的手段实现，这也是Intel从XTU、微码等多个途径封杀FIVR的原因。

总之，经过我前段时间历时一天的研究，发现可以通过修改BIOS来实现解锁CFG Lock，从而重新开放调整CPU电压偏置的能力。

解锁CFG Lock主要可以通过两种途径：治标的修改BIOS寄存器设置、以及治根的修改BIOS默认值。

一点点优化工作-修改BIOS寄存器

关于前者，我主要参考了以下两篇重要的资料，内容比较长就没必要搬过来了：

https://www.zdynb.cn/2020/jie-suo-cfg-lock.html

https://bbs.pcbeta.com/forum.php?mod=viewthread&tid=1845189

简而言之，就是通过分析提取的BIOS文件，来找到储存CFG Lock的寄存器位置，通过UEFIShell（例如RU.exe）、或通过GRUB来实现解锁。

具体到我的机器上，操作流程为：

1.windows下按住Shift键点击重启，一通操作进入BIOS界面；

2.进入最后一页，通过文件系统的UEFIShell引导（我提前准备好了一个FAT32分区把所需文件放进去了）；

3.利用神舟官方的BIOS更新文件工具，即FPT.exe，备份当前BIOS：

fpt -bios -d backup_ori.bin

4.重启电脑，按照教程的办法，用UEFITool和记事本找到CFG Lock的偏移位置，我的电脑为0x4EE；

5.重启进入UEFIShell，启动RU.exe，ALT+=，找到正确的Setup项，进入后Ctrl+PgDn，找到竖列4E、横行0E的位置，按回车，输入0，按回车，最后Ctrl+W保存。

一点点优化工作-修改BIOS默认值

对于后者，可以通过AMIBCP读取之前备份的BIOS，在Setup Configuration找到.\\Setup\Advanced\Power & Performence\CPU - Power Management\View/Configure CPU Lock Options，修改CFG Lock的Optimal和Failsafe选项为Disabled。导出保存后重新输入BIOS。

该方法更加简单但风险更大，毕竟多刷一次BIOS就多一次因为停电意外变砖的情况……反正有编程器可以救，留好备份的文件去电脑城刷好了。自己有编程器的自给自足也OK。

最后进入Windows下，同过ThrottleStop软件修改FIVR的CPU votage offset。要注意使core和cache的偏置值相等；System Agent的电压没改过也不知道有什么用，大概影响不大。

对于桌面U可以从-0.125V即-125mV开始试起，点击apply即可立刻发现高效的降温效果。

请注意，降低电压对系统稳定性的测试不仅要关注高负载时，更要关注低负载！如果发现电脑在降压后经常卡死可以让降压值保守一点，毕竟每一块的CPU体质不一样，能承受的最低电压也不同。该设置在电脑重启后即会恢复，所以死机也不要怕。

[1]http://www.smxdiy.com/forum.php?mod=viewthread&tid=1123&extra=page%3D1%26filter%3Dtypeid%26typeid%3D3

[2]https://cn.comsol.com/support/knowledgebase/1096

[3]http://www.wolfdynamics.com/wiki/parallel.pdf

[4]https://www.anandtech.com/show/4486/server-rendering-hpc-benchmark-session/4

[5]https://ngabbs.com/read.php?tid=18157535&rand=683

[6]https://zhuanlan.zhihu.com/p/68239031

[7]https://ngabbs.com/read.php?tid=18157535&rand=712

[8]https://www.hkepc.com/forum/viewthread.php?fid=61&tid=2518462&extra=&page=1

[9]https://www.cpubenchmark.net/compare/Intel-i5-9600-vs-Intel-i5-9600K/3554vs3337

[10]http://www.smxdiy.com/forum.php?mod=viewthread&tid=1123&extra=page%3D1%26filter%3Dtypeid%26typeid%3D3