Intel CPU節能技術

Intel CPU節能技術

Intel筆記本CPU的節能技術:從Coppermine核心的Mobile Pentium III處理器開始就引入了Speedstep節能技術,採用SpeedStep技術的CPU有兩種不同的工作模式:使用AC電源時的最高性能模式(Maximum Performace Mode)和使用電池時的電池最佳化模式(Battery Optimized Mode),筆記本電腦根據電源情況自動切換工作模式,也就是說,就是當使用AC電源或電池驅動時,自動對CPU的工作電壓和工作頻率進行切換:使用AC電源時,CPU開足馬力全速運行;而在電池模式下,CPU將核心電壓和工作主頻調低到另一檔上,達到降低系統功耗的目的,在小幅度影響性能的條件下維持更長運行時間。

根據常識,只有在系統啟動時才可進入BIOS中調節CPU的核心電壓和時鐘倍頻,因為CPU的電壓調節器和時鐘倍頻暫存器只有在系統啟動時才能被初始化,啟動之後就無法改動。Speedstep技術的精髓在於可以隨時進行電壓和頻率的調節,擁有該特性的移動CPU在內部有一個專用的Speedstep控制器,該控制器偵測到電源模式的改變時就向Windows 98、Windows ME或Windows 2000等作業系統發出中斷請求,作業系統回響請求執行中斷後重新定義控制器狀態並將CPU休眠,然後Speedstep控制器調節電壓調節器並且改變CPU的倍頻, 完畢之後Speedstep控制器強制喚醒CPU,CPU以新的電壓和主頻開始工作。這個過程少於1毫秒,用戶工作無需任何停頓。

Speedstep的節能效果非常顯著,它可以提高10%至20%的電池使用時間,不過這是在犧牲性能的前提下實現的。用戶也可以在作業系統中禁止Speedstep功能,保證在電池模式時CPU也能全速運行,但如此一來電池可用時間又減小許多,二者難以兼顧。

後來,Intel又推出了增強型Speedstep技術(Enhance Intel SpeedStep Technology,EIST),該技術所作的改進主要在於提供更多的電壓和頻率工作點,處理器可以在不同頻率間進行快速切換,這個切換過程仍由作業系統統一負責。因處理器的工作電壓在頻率降低時也降低,對應的功耗值也會隨之下降。而多個頻率斷點的優勢在於可以讓處理器根據應用程式選擇所需的運算能力,在性能和功耗間取得最理想的折衷。EIST雖然仍然與SpeedStep技術一樣分為最高性能模式(Maximum Performace Mode)和電池最佳化模式(Battery Optimized Mode),但與SpeedStep技術不同的是,EIST可以根據CPU的負荷情況在兩種性能模式之間實時進行電壓和頻率的動態切換,也就是說可以在電池驅動時根據CPU負荷情況自動切換到最高工作頻率和電壓,也可以在接AC電源時根據CPU負荷情況自動切換到最低工作頻率和電壓。例如,在運行3D遊戲時,CPU可運行在最高性能模式,而在普通的文本處理時,CPU可以工作在電池最佳化模式下,並不需要考慮此時電腦是通過AC電源還是電池供電。這兩種模式間的切換動作是在作業系統掌管下自動進行的,用戶也可以採用手動方式來調整。目前Intel的Mobile Pentium 4-M、Mobile Pentium 4、Pentium M等移動CPU都採用了EIST技術。

Intel台式機CPU的節能技術:目前,在Intel的台式機CPU方面,部分基於Prescott核心的單核心CPU(Pentium 4 6XX系列)以及部分基於Smithfield核心的雙核心CPU也採用了EIST技術,通過作業系統檢測CPU的負荷而實時調整CPU的運行頻率以及電壓,如果在一段時間內CPU負荷比較低的話就會將其降至2.8GHz的運行頻率。但與筆記本CPU所採用的EIST不同,台式機所採用的EIST只是一種簡化的節能技術,並不能提供多個電壓或頻率工作點,這裡的EIST技術只能降低到2.8GHz這一個頻率而已,其實就是把CPU的倍頻降低到X14來實現2.8GHz的低頻的,這是由於Prescott核心CPU的倍頻最低為x14的限制而來,Smithfiled也只不過是兩個Prescott核心而已,仍然有這個限制,所以2.8GHz的Pentium D 820和3.73GHz的Pentium 4 EE 3.73GHz是不支持EIST技術的,因為它們都是x14的倍頻,已經是最低了,已經沒有可以調整的餘地了。

不過就算只是簡化版的EIST技術,但對降低CPU的功耗已經有很明顯的功效了。例如Pentium 4 6XX系列CPU雖然由於比Pentium 4 5xx系列CPU多了1MB的二級快取而使電晶體數目有較大幅度的上升,但是在實際運行的過程中,對於大多數用戶而言,多數時候CPU並不會運行在高負荷狀態,所以在打開EIST技術的情況下Pentium 4 6xx系列CPU的發熱量實際上比同頻率的Pentium 4 5xx系列PU的發熱量有較大幅度的下降。這對於用戶來說當然是件好事了。

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