●Celeron-1AGHzについて

	Tualatinコア版Celeron-1AGHz

　今回は前編で予告したとおり、CPUをPentiumIII-S-1.13GHzからCeleron-1AGHzに変更して、どの程度のパフォーマンスを示すのかオーバークロック動作を含めてテストしてみた。既にご存知の通りCeleron-1AGHzは、これまでのCoppermineコアを廃してTualatinコアとなり、FSB設定クロック100MHzの10倍速で動作するプロセッサだ。同時に2次キャッシュメモリは従来の128KBから256KBにアップし、あたかもPentiumIIIの生まれ変わり？とも思えるスペックで登場してきた。ちなみに上位クロック製品として動作倍率の異なる1.10AGHz、1.2GHz、1.3GHzが存在している。4年前、CeleronはMendocino版コアを搭載した時点で2次キャッシュが盛り込まれコストパフォーマンスに優れたプロセッサと話題を呼んだ。当時、300MHzで動作するCeleronは、旧コア版とMendocinoコア版の製品が併売され、後者はCeleron-300AMHzとして区別された。このCeleron-300AMHzは登場以来、オーバークロック耐性がとても優れているとささやかれ、FSB設定クロックを操作して450MHzオーバーで動作させるオーバークロッカーが続出した。なかには空冷600MHzで安定動作させるツワモノも現れるなど、Celeron-300AMHzの爆発的な人気は印象深い。そんな過去の背景があって今回のCeleron-1AGHzがCeleron-300AMHzの再来となるのか、気になる読者も多いことだろう。果たしてCeleron-1AGHzは、かつてのCeleron-300AMHzのように遊べるCPUなのだろうか。

●コア電圧の謎

　Celeron-1AGHzのレポートをお伝えする前に、前編で遭遇した謎の現象について述べておこう。それは買ってきたままのPL-iP3/Tでは、PentiumIII-S-1.13GHzの規定コア電圧が得られず、オーバークロック動作を望むとなると厳しい条件となっていた点だ。では、なぜ規定コア電圧が得られなかったのだろうか。前編を執筆後、この謎について調べてみた。
　まず、PL-iP3/Tのコア電圧回路は、L6911EというチップがCPUの持つVIDコードに従ってコア電圧を制御する仕組みであると前編で説明した。もう少し詳しく説明すると、このVIDコードはTualatin版コアのPentiumIII-S-1.13GHzやCeleron-1AGHzの場合、VID25mV、VID3、VID2、VID1、VID0と呼ばれる5本のピンで構成(Coppermineコア版CPUはVID25mVを除いた4本)されており"0"か"1"かの2進数でコード化されている。そしてメーカーはそのCPUに適したコア電圧に対する一つのVIDコードを1.050Vから1.825Vの間で0.025Vステップ32通りの中からCPUに与えているわけだ。

【表1】Tualatinコア版CPUのVIDコード対出力コア電圧表

　ここでPentiumIII-S-1.13GHzとCeleron-1AGHzの規定コア電圧を表に照らし合わせてみると、前者の規定コア電圧は1.450VなのでVIDコードはVID25mV、VID3、VID2、VID1、VID0の順に[01100]となり、1.475Vと規定された後者の場合は[11100]となる。両者のVIDコードを比較するとVID25mVのパラメータに違いがあることがわかる。一方、コア電圧を生成する側(ここではPL-iP3/TのL6911Eチップ)ではユーザーが装着したCPUのVIDコードを読みとることでそのCPUの規定コア電圧を判断し、適正なコア電圧を供給する回路になっている(回路図参照)。

	PL-iP3/TにおけるVIDライン接続図

例えるとCPUが持っているVIDパラメータはある種のスイッチで、パラメータが"0"であればCPUのVSSピンに対してクローズであり、"1"ならオープンと解釈すればよい(ただしパラメータはCPU内部で固定されているため自在に操作できない)。なお、クローズされたCPUのVIDピンは理屈上VSSピンを経てGNDへ接続されている。すなわち実動中のVIDピン対GND電圧を測定すればVIDコード[01100]に応じて電圧が[ない、ある、ある、ない、ない]と反応することとなる。さて、実際のPL-iP3/TではPentiumIII-S-1.13GHzを実装した場合、コア電圧が実測値1.312Vであった。改めてL6911Eが正しくVIDコードを認識しているのか確かめたところVID25mV(8ピン)を除いてVID0〜VID3ピンで電圧が[ある]と判明した(ただし、L6911Eの8ピンはPL-iP3/T上でR52(1Kオーム)を経てGNDに接続されており、CPU側のVID25mVパラメータの如何に問わず"0"となる)。つまり、L6911Eは、PentiumIII-S-1.13GHzのVIDコードを[01111]と認識している事になる。また、CPUをCeleron-1AGHzに交換して試したテストでも全く同じ結果となった(ちなみにPL-iP3/TのVID25mVラインは"0"固定なのでCeleron-1AGHzのVIDコード[11100]を接続し正しく認識したとしても1.475Vとならず1.450Vに規制される)。これを上表に照らし合わせると出力コア電圧は1.300Vが導き出され上述の実測値1.312Vは認識したVIDコードに対してほぼ妥当なコア電圧だと言う結果に行きついた。

CPUのVIDコードを読みとって規定コア電圧を判断するST製L6911E

　では、なぜ正しいVIDコードを認識しないのだろうか。PL-iP3/TのVIDラインを導通チェックしても断線はなくCPUソケットの該当ピンと通じている。ところがCPU(PentiumIII-S-1.13GHzとCeleron-1AGHzの両方)のVID0ピンとVSSピン間の導通状況をチェックをしてみると見事にオープンとなっていた。VID1やVID25mVもVID0同様にVSSピンと導通はない。試しにCoppermineコア版PentiumIII-700と533EBのVIDピンとVSSピン間の導通チェックを実施したところ、規定コア電圧に対応したVIDコードの通りに導通の「ある・なし」が確認できた。当然、PL-iP3/Tに装着してコア電圧を測定したところ正しい規定コア電圧を出力している。

　この状況をふまえてCeleron-1AGHzのデーターシートをみてみるとどうやらTualatin版プロセッサからVIDピンの仕様が変更されているようだ。端的に言うとTualatin版プロセッサのVIDコードはCPUに通電しないと判断できない。したがって非通電時に導通チェックを実施しても無意味ということである。ただ、筆者の勝手な想像であるが、上述の通り動作時のVIDピン電圧を測定した結果からも明らかに規定コア電圧のVIDコードにはなっていない。

　現状で考えられることは、Tualatinコア版CPUのVIDピンに異変が発生しているのではないだろうか。あるいは、Tualatinコア版CPUのVIDピンがこの状態で正常ならL6911Eは、Tualatinコア版CPUのVIDコードを読み取れないと言うことになる。

　しかし、筆者の知人が所有するPL-iP3/TとPentiumIII-S 1.26GHzの組み合わせては非改造で正しいコア電圧を得ていると言う。したがってTualatinコア版CPUの全てに当てはまる異変でもなさそうだ。また、PL-iP3/Tではなくて他の電源回路(Tualatin対応マザーボード等)ではこのCPUのVIDコードをどのように認識するのか試してみないと一方的に決めつける訳にもいかない。前編ではコア電圧1.312VでPentiumIII-S 1.13GHzが無難に動作したとは言うものの実用時にCPUの負担が増加すればトラブルを抱える可能性も懸念される。何れにせよユーザー側で対処できる範囲を超えた問題なので早急に何らかの対策を施してほしいものだ(逆に改造派にしてみればVIDコードが全て“1”であることを利用する手もあるが)。

●とにかくCeleron-1AGHzを動かしてみる

	WCPUID Version 3.0f(H.Oda!氏作)の動作結果

　話を本題に戻そう。コア電圧に関しては、前編で施した改造によってCeleron-1AGHzの規定コア電圧(1.475V)は出力可能になっている。この条件でどこまでオーバークロック可能かとても興味深いところだが、先ずは標準のクロックで動作させてみた。
　起動直後のBIOS Configuration画面ではPentiumIII-1000MHzと表示されたがWCPUID Version 3.0fだと正しくCeleron-1AGHzと認識している(WCPUIDのバージョン次第で異なるプロセッサ名を表示することもあるので最新版を使用すること)。

	WCPUID(H.Oda!氏作)で2次キャッシュの設定状況を探ってみる。

　ところでCeleronとPentiumIIIはこれまで2次キャッシュの容量を2分し明確な違いを持たせていたが、この度のCeleron-1AGHzでPentiumIIIと同じ256KBの容量を得た。ではCoppermineコア版のPentiumIIIと同じパフォーマンスかと言うとそうでもなさそうだ。もう一度WCPUIDを動作させて2次キャッシュの設定状況を調べてみるとCeleron-1AGHzではPentiumIIIの[Latency:0]に対して[Latency:1]となっている。これは「同じキャッシュ容量でもCeleron-1AGHzの方が遅い」と解釈してよいだろう。しかもユーザー側で変更ができない仕様となっている。したがってCeleron-1AGHzとPentiumIII-1GHz(100MHz版)では同じ条件でも計算処理速度にある程度の違いが現れる理屈となる。ならばオーバークロックで対抗するのみとばかりにFSB設定クロックを高くして再起動を試みた。クロックは一気に133MHzをセット。この条件で動作すればCeleron-1.3GHz以上の性能をCeleron-1AGHzのコストで得られる算段である。しかし、世の中そんなに甘くはなかった。Windows Meのデスクトップはおろかログイン画面に到達する前にエラーが表示され、大胆な野望は春風にあおられた雪のごとく消え去ったのである。結局、規定コア電圧でベンチマークテストが動作する最高FSB設定クロックは126MHzでSuperπの104万桁は114秒、3D Mark 2001で4382ポイントのスコアーが得られるにとどまった。ならば自暴自棄ではないが最後の手段としてコア電圧のアップで何とか1.33GHzオーバーの動作を目指すことにした。ただし、テストではたった一つのCeleron-1AGHzを試しただけであり世の中にはラッキーな個体もあるハズ。Celeron-1AGHzのオーバークロック性能が気になる読者諸姉諸兄の武運を祈るばかりだ。

●コア電圧をアップしてオーバークロック動作をさせてみる

　今回試したCeleron-1AGHzは規定コア電圧だとFSB設定クロック133MHzで満足に動作しなかった。とは言え1.26GHzでベンチマークテストが完了した実績を考えると標準動作クロックの26%アップで動いた計算になる。この数値をどう評価するかは各自に任せるとしてコア電圧をもう少し高くした場合にどの程度までパフォーマンスアップするのか調べてみる。まず、規定コア電圧(1.475V)における1.33GHz動作時のエラー状況から推測して0.025Vアップの1.500Vでは依然不足ぎみかも知れないが、徐々に電圧を上昇させて様子をうかがうことにした。半固定抵抗を調整し駄目もとで起動させてみたがやはりログオン画面に到達する直前でカーソルを表示したままシステムが停止した。そこでさらにコア電圧を1.530V(狙いの電圧をセットしようとするが半固定抵抗の調整ツマミが敏感に反応するので1.525Vの近似値とした)まで上昇させて再起動を試みた。ところが先の起動に失敗したためセーフモードで起動するようにと起動モード選択画面が表示された。「こういう場合は逆らわないで…」とそのままEnterキーを押したもののヘルプ画面を全て表示することもなくマウスが無反応となった。この調子では前編で施した改造で出せる最高コア電圧1.550Vでも1.33GHz動作が危ういかも知れない。この場は一旦テストを中断しコア電圧をもう少し高くセットできる仕様に変更せざるを得なくなった。

●VIDコードプロセスの難点をふまえてPL-iP3/Tをさらに改造する。

　前編ではL6911EのFB電圧を操作して出力電圧を高くできる改造を施したがここに来て1.33GHz動作を実現させるためにはさらに高いコア電圧が必要と思われる。その方法を模索してみると以下の考えから導き出した改造が簡単で最適だ。

(1)現状でL6911Eは幸か不幸かVIDコード[VID3:0]を[1111]と認識しておりVID25mVピンは前ページで説明した通りPL-iP3/TのR52によって強制的に[0]とセットされている。このR52を取り外せばおそらく[VID25mV:0]を[11111]と認識するだろう。ただ、予測通りのVIDコードをL6911Eが認識したとしても出力されるコア電圧は現状の0.025Vアップしか望めない。そこで取り外したR52をVID1ピンとGND間に接続してVID1パラメータを[0]にすると[VID25mV:0]は[11101]となり現状から0.125V高いコア電圧をリクエストすることになる。ただし、L6911EのVID1ピン(5ピン)の付近にGNDパターンがないためR52を簡単に接続できない。

(2)一方、Celeron-1AGHzのデーターシートをみるとVID1ピンはAM36ピンで最寄りのVSSピンがAM34ピンとなっている。ここならR52を接続するのに打ってつけだ。

(3)ところが上述の処置を施すとFB電圧を操作している関係で最低コア電圧は半固定抵抗を調節しても1.575V付近に上昇する事が予測される。せめて規定コア電圧の1.475Vあるいは1.450V付近まで下げられる仕様にしておきたい。ならば半固定抵抗の抵抗値を現状の50Kオームから500Kオームに変更してFB電圧の操作範囲を拡大すれば良さそうだ。

なお、同様の改造を施そうと思われた場合は、規定コア電圧1.70VのCoppermineコア版CPUを動作させるとなると高いコア電圧(1.80V以上)となるので注意されたい。あくまでもTualatinコア版CPU向けの改造方法であり、しかも非改造のPL-iP3/TとTualatinコア版CPUとの組み合わせでVIDコード[VID3:0]を[1111]と認識する条件に限る。そして上述の流れに応じた具体的な改造方法は写真の通りだ。

(1)R52を摘出する(破壊、紛失に注意)。場所は電源プラグを差し込むヘッダーの根本だ。

(2)摘出したR52をCPUソケットのAM36ピンとAM34ピン間にブリッジする形でハンダづけする。

(3)前編で取り付けた半固定抵抗を500Kオームに交換する(注意事項や配線手順は前編と同じ)

●Celeron-1AGHzのオーバークロック動作に再度アタック

　改造作業の末、半固定抵抗のツマミを調整して得られるコア電圧は最低1.446Vから最高1.65Vまでとなり概ね良好な結果を得られた。早速、1.33GHz動作に再チャレンジだ。改めてコア電圧を1.550Vに調整しシステムを起動させると今度はログイン画面にたどり着いた。ベンチマークテストも無難に完了しこれまでの動作状況から一転してスムーズな動きを見せている。一時はコア電圧に応じて動作クロックが向上しないCPUかと案じたが規定コア電圧から0.075V高い1.550Vで目標の1.33GHzに到達した。
　この調子ならもう少し高いクロックでも動作するのではないだろうか。確認の意味でコア電圧はこのままとしFSB設定クロックを135MHzへセット。再起動を試みたところ1.35GHzでも先ほどと同様にベンチマークテストが完了できた。ただ、さすがにFSB設定クロック137MHzはコア電圧1.550VだとWindows Meの起動途中でエラーとなり、厚かましい要求であった。こうなるとどこまで動作するのか、調整できるコア電圧の限り調べてみることにした。
なお、コア電圧を上昇させなければならない場合は0.025Vステップとしている。結果的にグラフで示した特性で推移しコア電圧1.650Vで最高1.42GHzの動作に至った。また、その時のベンチマーク結果もPentiumIII-S 1.13GHzと比較して別グラフに示しておく。最後にCeleron-1AGHzでオーバークロック動作を望むとなると規定コア電圧では面白みに欠けるかも知れない。だが、リスクを承知でコア電圧をアップすれば、スリリングなクロックと共にオーバークロックの醍醐味を味わえるCPUだと思われる。

Celeron-1AGHzにおけるコア電圧対動作クロック

Superπ(104万桁)

3D mark 2001

◎注意
メーカーが定めた周波数以上の動作は、CPUやメモリを含めてその他の関連機器を破損したり、寿命を縮める可能性があります。また、各電圧を高く設定する場合においても同様のリスクがあり、それらの結果によるいかなる損害についても、筆者およびAkiba2GO!編集部、製造メーカー、販売店はその責を負いません。オーバークロック設定・改造・BIOSの書き替え等は自己の責任において行って下さい。なお、この記事中の内容は筆者の環境でテストした結果であり、記事中の結果を筆者およびAkiba2GO!編集部が保証するものではありません。この記事についての個別のご質問・お問い合わせにお答えすることはできませんので、あらかじめご了承ください。

【筆者プロフィール】鈴池 和久氏。オーバークロック歴は1995年登場のTritonチップセットの頃から。マザーボードの回路解析やハンダごてを使ってオーバークロック改造を施すのが得意。1998年出版の「パソコン改造スーパーテクニック」を初めPC改造に関する著書を複数執筆。現在は当ページのオーバークロック研究室コラム記事を執筆中。ハンドル名は「ＫＡＺ’」。1957年生まれ大阪府在住。