GPU Unlock 開源顯卡算力解鎖,4090 張量吞吐實測翻倍

英偉達消費卡的張量單元出廠就被寫成半速,滿血性能留給價格翻幾倍的專業卡。過去一個月,這把鎖被連續撬開:先是礦渣 CMP 170HX 被人解出藏起來的 64GB 顯存,接着 30 系恢復到對應專業卡的指令速率,上週又有人把 40 系的 Ada 芯片移植進同一個框架,4090 實測張量吞吐翻倍。全程不改驅動,不刷顯卡 BIOS,跑的還是原版官方驅動。

出廠寫死的半速開關

控制張量指令發射速率的是兩個寄存器,編號 SS0 與 SS1,每 4 個二進制位管一類指令:最高位是覆蓋開關,低三位是速率選擇,000 代表全速,001 代表半速。GeForce 顯卡出廠統一填半速,同一顆芯片的專業卡填全速。麻煩在於,從系統側向這兩個寄存器寫入會直接無效,訪問權限由另一個權限掩碼寄存器把關,默認只允許顯卡內部最高權限級別改寫。解鎖的全部內容,就是把速率字段改回 000,同時寫上覆蓋開關,讓半速的硬件跑出設計上限。

調試固件泄密與引導器溢出

突破口在顯卡的安全啓動流程。原廠驅動加載一塊加密的引導固件,由顯卡內部的安全處理器驗證並解密執行。這塊固件存在一個老式緩衝區溢出,可以借返回導向編程,把固件裏現成的代碼片段串成可執行的指令序列。研究一塊加密固件本無從下手,壞在英偉達曾同時發佈調試版與正式版,而調試版用了一套公開的測試密鑰加密,被人解密後反彙編,代碼片段庫就是這麼挖出來的。最終的攻擊載荷只做一次 4 字節任意寫入:先把權限掩碼改成全開,再由一個內核模塊趁驅動加載前把兩個速率寄存器寫成全速,復位顯卡,原版驅動照常接管。

實測數字與真實收益

4090 的 FP16 與 BF16 張量吞吐從 165.6 TF/s 提到 331.6,另一位用戶獨立復現拿到 320.4;4070 Ti SUPER 從 95 提到 189.9,TF32 同步翻倍;4060 Ti 16GB 與一塊 Windows 平臺的 4070 Ti 也有成功記錄,後者矩陣運算實測快八成。真實跑分要冷靜看:寄存器級發射速率翻倍,落到實際矩陣乘法只有一到三成的提升,個別大矩陣形狀完全不變。INT8 與 FP8 沒有任何變化,純 FP32 遊戲性能也不受影響。收益集中在 AI 訓練與推理裏用到 FP16、BF16 和 TF32 累加的部分,遊戲玩家與多數 INT8 推理場景指望不上。

安裝門檻與回滾方式

目前只有 Linux 路徑:源碼本地編譯,構建時才下載固定版本的驅動輸入並現場生成固件,倉庫裏不帶英偉達二進制。裝好後把顯卡的 PCI 地址寫進內核啓動參數,4070 Ti SUPER 與 4060 Ti 還要追加各自的實驗性開關。首次測試要求完全斷電冷啓動,成功標誌是內核日誌裏的 unlocked 記錄加一張健康的顯卡狀態輸出。回滾只需從啓動菜單選回原啓動項,模塊在參數移除後不再做任何事。需要提醒的是,除 4090 外的卡都是單卡驗證,換一塊主板都不保證成功,動手前務必留好原啓動入口。

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