Intel固定倍率の謎


・・それはCeleron-266から・・
Celeron-266・・このＣＰＵはマザーボードの倍率設定を変えても常に4.0倍で起動しました。
それ以前にはＰｅｎｔｉｕｍ２-４００と３５０に倍率プロテクトが採用されていました。
ＦＳＢ１００ＭＨｚでは上位の倍率を選択できないが、ＦＳＢ６６では自由に倍率が設定できるもので、ＦＳＢが
６６から１００へ移行する過渡期に、どちらのＦＳＢでも規定のクロックを実現出来るように配慮されていました。
しかしCeleron-266はＦＳＢ６６のみのサポートであったため、完全に倍率が固定されたのです。
そして、現在のCeleron、Ｐｅｎｔｉｕｍ２、Ｐｅｎｔｉｕｍ３は完全に倍率が固定されてしまいました。

しかしＩｎｔｅｌもＰＣメーカも、倍率を固定したとは言っていません。
マニュアルにも倍率の設定方法が書かれており、公には従来の（倍率可変の）モノと何ら変わりがありません。
倍率固定は、公然の事実でありながら、公然の秘密でもあるのです。


・・ＣＰＵボードを疑え・・
以前のソケットタイプのＣＰＵは全て倍率可変で、これは歩留まりとコストの問題と考えられていました。
同時に製造したものでも、選別により規定クロックを変えて出荷することが可能なわけです。
この考えから、�@のコアチップに仕掛けがあるとは考えにくく、コアチップを実装するＣＰＵボードにまず
目が向けられました。

　《仮定１》
　　�@ＣＰＵボード上に固定倍率回路が組まれている。
　　�AＣＰＵボードとチップの間の見えない所に固定倍率回路が組まれている。
　　�B多層基盤の見えない面に固定倍率回路が組まれている。

追って発売された、倍率4.5倍のCeleron-300との間に、ボード上の違いは見出せませんでした。
残るは�Dと�Eの方法ですが、これを実際に確かめた人がいます。

ＫＩＫＵＭＡＲＵさん-Celeron基板解析　http://www.kikumaru.com/
仮定１は崩れました。


・・倍率設定端子は生きていた・・
それでは、一体どのようにして倍率が固定されているのでしょうか。
Ｐｅｎｔｉｕｍ２では66/100#の信号の扱い方に秘密がありました。
当時のＰｅｎｔｉｕｍ２とCeleronは同一のコアチップを使っていたため、機能も共通と考えられます。
しかし、Ｐｅｎｔｉｕｍ２がいかなる場合でも下位の倍率設定が可能であるのに対し、Celeronでは常に倍率が
固定されており、これはＰｅｎｔｉｕｍ２の機能とは違う仕掛けを採っていると考えた方が良さそうです。
Celeronでは、倍率設定端子の結線自体が異なる可能性があります。

　《仮定２》
　　�@ＣＰＵボードの倍率設定端子はコアチップと結線されず、コアチップには固定の信号を流している。
　　�AＣＰＵボードの倍率設定端子はコアチップと結線されているが、固定の信号を流している。

これを、ロジックアナライザで確かめた人がいました。これらの端子はコアと結線され、マザーボードからの
倍率設定信号は生きていました。仮定２は崩れました。


・・もう一つの謎・・
ＣＰＵ側の仕掛けには、もう一つの謎がありました。
インターネットの掲示板に4.0倍以外に設定出来たとの動作報告が寄せらたことです。
固定倍率が解除される例は主に下記の二点でした。

　　�@電源On/Offやリセットのタイミングによるもの。
　　�A特定のマザーボードによるもの。

限られた環境で固定倍率が解除されるといい、しかし100パーセント成功するわけではないというのです。
�Aでは、特にDualCPUマザーのセカンドスロット側で固定倍率が外れやすいとの情報もありました。
この事実は、ＣＰＵボード上で固定の結線があるとすると説明できません。
倍率を固定するには、二つの条件を満たさなければならなくなりました。

　　�@固定の倍率設定を持っていること。
　　�A外部からの倍率設定も有効に出来ること。

倍率が自由に設定できた初期のＰｅｎｔｉｕｍ２（クラマスコア）とCeleron（デュシーツ）の比較すれば
何か手がかりが得られるかも知れません。
まず、両方の倍率設定ピン（ＢＦｘ）とコアの結線をテスターで探ってみました。

倍率設定	信号	スロット端子	コアチップピン デュシーツ（倍率固定）	コアチップピン クラマス（倍率可変）
ＢＦ０	LINT[0]/INTR	Ａ１７	Ｔ２８	Ｘ３０
ＢＦ１	IGNNE#	Ａ８	Ａ１４	Ｅ１３
ＢＦ２	A20M#	Ａ５	Ｃ１２	Ａ１２
ＢＦ３	LINT[1]/NMI	Ｂ１６	Ｕ３２	Ｘ２８

すると、両者は上表の通り、コアチップへの結線が異なっているのです。

　《仮説３》
　　クラマスは固定倍率を考慮せずこれが本来の接続。デュシーツは本来のピンは固定結線にし、
　　外部ＢＦ設定は別のピンに接続し、ある条件で設定を切り換える機能をサポート。
　　通常は本来のピン（固定設定）の接続が優先されている。

この仮説のもとにCeleronのＸ３０、Ｅ１３、Ａ１２、Ｘ２８に当るピンをテスターで調べてみると、
ＢＦ２に当たるＡ15が５６ΩでＶｃｃに接続されていました。
つまり倍率４倍（ＢＦ３＝０、ＢＦ２＝１、ＢＦ１＝０、ＢＦ０＝０）と一致します。

倍率設定一覧

SLOT端子（ＢＦｘ）	B16（ＢＦ3）	Ａ５（ＢＦ２）	Ａ８（ＢＦ１）	Ａ１７（ＢＦ０）	倍率
	１	１	１	１	2.0
	０	０	０	1	2.5
	０	０	１	０	3.0
	０	０	１	１	3.5
	０	１	０	０	4.0
	０	１	０	１	4.5
	０	１	１	０	5.0
	０	１	１	１	5.5
	１	０	０	０	6.0
	１	０	０	１	6.5
	１	０	１	０	7.0
	１	０	１	１	7.5
	１	１	０	０	8.0
	１	１	０	１	−
	１	１	１	０	−
	０	０	０	０	−

もし、この仮説が正しければ、Ｘ３０、Ｅ１３、Ａ１２、Ｘ２８の結線を変えてやれば、
倍率を設定できることになります。
にわかに期待が高まりましたが、これも追って発売された、倍率4.5倍のCeleron-300との間に
設定の違いが見られませんでした。
もっとも、この仮説は二つの問題をはらんでいます。

�@そもそもデュシーツとクラマスではコアチップのピンアサインが異なるのではないか。
　これは、Ｉｎｔｅｌがコアチップのピンアサインを公表していないため定かではありませんが、
　一般的な見方です。（初期のＣｅｌｅｒｏｎの箱の写真は、明らかにクラマスでしたが・・）

�AＣＰＵの各信号は単純なＨｏｔ/Ｇｎｄではないので、テスターによる調査はできない。
　以前のＢＦｘはＨｏｔ/Ｇｎｄでしたが・・

仮説３は唯一の手がかりではありましたが、立証には至りませんでした。


・・マイクロコードのパッチ・・
現在はＣＰＵボードを使わない、ソケット３７０タイプのＣＰＵでも倍率が固定されており、
ボード上の仕掛けの可能性はほとんど無くなったと思います。
そして、ＣＰＵ側に回路があるとすると、コアチップ内であることが、ほぼ確実になりました。
コアチップ内であれば、歩留まりとコストの問題はどうなるのでしょうか。
専用の倍率を持ったコアを作っていたのでは生産性や在庫管理にも影響があるはずです。

Ｐｅｎｔｉｕｍのバグ騒ぎに痛い思いをしたＩｎｔｅｌは、Ｐｒｏ以降から製造後のＣＰＵにＣＭＯＳを持たせ、
マイクロコードにパッチを当てる機能を与えているという情報があります。
この方法であれば、スロットボードに実装した後に倍率を決めることも可能です。
ＣＭＯＳパッチの情報はＰＣメーカには知らされているようですが、固定倍率に関わる情報は闇の中です。
しかし、固定倍率の設定はこの方法が限りなくグレーのように思われます。


・・ドキュメント上の手がかり・・
さて、マザーの状態いかんで固定倍率が破られるということは、回路の追加で倍率設定が出来ることを
意味しています。
ＣＰＵ内部に固定の設定に対して、外部設定を優先させる方法が見つかればよいわけです。
Ｉｎｔｅｌのドキュメントには、ＢＦｘの値とLINT[0]/INTR、IGNNE#、A20M#、LINT[1]/NMIの信号が多重化
されたものがＣＲＥＳＥＴ＃信号でラッチされ倍率信号となると書かれています。
従来ＢＦｘは単純なＨｏｔ/Ｇｎｄでしたが、Ｃｅｒｅｌｏｎでは多重化とラッチが行われるわけです。
この多重化信号のHold timeは、Power-on Reset時とSystem Bus Reset時では異なっています。
System Bus Reset時に外部設定が有効になりやすいことを考えると、このHold timeを変えてやることで、
倍率信号が認識されるようになるという気もします。
これは、マザーボードやCPUのアドオン回路でもできそうですが、成功したという話は無いようです。


・・破られた固定倍率・・
そして、リマークCPUが現れました。
デュシーツコアのＰｅｎｔｉｕｍ2‐２６６（ＳＬ２Ｗ７）が、Ｐｅｎｔｉｕｍ2-４００として売られていたのです。



四本の配線が小さな回路を中継しRESET#、66/100#、GND、Vddに接続されています。
RESET#信号が関わっていることは、リセット時に固定倍率が解除されやすい事象を裏付けるものです。
66/100#信号の細工は、ＦＳＢ100に対応させるもので、固定倍率破りには直接関係なさそうです。
これを解析すれば、一般に改造可能となるのは間違いありません。
しかし、リマーク品対策である倍率固定を破ったリマーク品の情報が公開されることは有り得ないのです。

・・・これに関してはYAMADA さんからＢ２１をマスクしただけのリマーク品ではないかという指摘を
頂きました。確かにＰ２−２６６とＰ2−４００は共に倍率４.０倍。固定倍率を解除する必要はありません。
このリマーク品は固定倍率を解除していないのかも知れません・・


倍率固定の情報は核心に近いところで、完全に遮断されているのです。


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