CPU节能模式

CPU节能模式 CPU的节能技术最初出现在笔记本电脑上，主要是为了降低笔记本CPU的功耗，从而解决CPU的散热问题，更重要的是延长笔记本的电池使用时间。目前各CPU厂商的CPU节能技术经过长时间的发展，已经比较成熟，而且已经应用到台式机CPU上面来了，这是因为台式机CPU虽然不像笔记本CPU那样具有功耗压力，但却面临着越来越大的CPU功耗所带来的越来越大的发热量问题，即CPU的功耗与性能几乎是同步提升，但散热技术的革新根本不可能同步进行，现在的CPU所依靠的散热手段与586时代没有什么本质的差别，常规散热手段遭遇瓶颈，所以引入CPU节能技术降低CPU功耗，解决日益突出的散热问题也就成为必然。 Intel CPU的节能技术 Intel笔记本CPU的节能技术:从Coppermine核心的Mobile Pentium III处理器开始就引入了Speedstep节能技术，采用SpeedStep技术的CPU有两种不同的工作模式:使用AC电源时的最高性能模式(Maximum Performace Mode)和使用电池时的电池优化模式(Battery Optimized Mode)，笔记本电脑根据电源情况自动切换工作模式，也就是说，就是当使用AC电源或电池驱动时，自动对CPU的工作电压和工作频率进行切换:使用AC电源时，CPU开足马力全速运行;而在电池模式下，CPU将核心电压和工作主频调低到另一档上，达到降低系统功耗的目的，在小幅度影响性能的条件下维持更长运行时间。 根据常识，只有在系统启动时才可进入BIOS中调节CPU的核心电压和时钟倍频，因为CPU的电压调节器和时钟倍频寄存器只有在系统启动时才能被初始化，启动之后就无法改动。Speedstep技术的精髓在于可以随时进行电压和频率的调节，拥有该特性的移动CPU在内部有一个专用的Speedstep控制器，该控制器侦测到电源模式的改变时就向Windows 98、Windows ME或Windows 2000等操作系统发出中断请求，操作系统响应请求执行中断后重新定义控制器状态并将CPU休眠，然后Speedstep控制器调节电压调节器并且改变CPU的倍频， 完毕之后Speedstep控制器强制唤醒CPU，CPU以新的电压和主频开始工作。这个过程少于1毫秒，用户工作无需任何停顿。 Speedstep的节能效果非常显著，它可以提高10%至20%的电池使用时间，不过这是在牺牲性能的前提下实现的。用户也可以在操作系统中禁止Speedstep功能，保证在电池模式时CPU也能全速运行，但如此一来电池可用时间又减小许多，二者难以兼顾。 后来，Intel又推出了增强型Speedstep技术(Enhance Intel SpeedStep Technology，EIST)，该技术所作的改进主要在于提供更多的电压和频率工作点，处理器可以在不同频率间进行快速切换，这个切换过程仍由操作系统统一负责。因处理器的工作电压在频率降低时也降低，对应的功耗值也会随之下降。而多个频率断点的优势在于可以让处理器根据应用程序选择所需的运算能力，在性能和功耗间取得最理想的折衷。EIST虽然仍然与SpeedStep技术一样分为最高性能模式(Maximum Performace Mode)和电池优化模式(Battery Optimized Mode)，但与SpeedStep技术不同的是，EIST可以根据CPU的负荷情况在两种性能模式之间实时进行电压和频率的动态切换，也就是说可以在电池驱动时根据CPU负荷情况自动切换到最高工作频率和电压，也可以在接AC电源时根据CPU负荷情况自动切换到最低工作频率和电压。例如，在运行3D游戏时，CPU可运行在最高性能模式，而在普通的文本处理时，CPU可以工作在电池优化模式下，并不需要考虑此时电脑是通过AC电源还是电池供电。这两种模式间的切换动作是在操作系统掌管下自动进行的，用户也可以采用手动方式来调整。目前Intel的Mobile Pentium 4-M、Mobile Pentium 4、Pentium M等移动CPU都采用了EIST技术。 Intel台式机CPU的节能技术:目前，在Intel的台式机CPU方面，部分基于Prescott核心的单核心CPU(Pentium 4 6XX系列)以及部分基于Smithfield核心的双核心CPU也采用了EIST技术，通过操作系统CPU的负荷而实时调整CPU的运行频率以及电压，如果在一段时间内CPU负荷比较低的话就会将其降至2.8GHz的运行频率。但与笔记本CPU所采用的EIST不同，台式机所采用的EIST只是一种简化的节能技术，并不能提供多个电压或频率工作点，这里的EIST技术只能降低到2.8GHz这一个频率而已，其实就是把CPU的倍频降低到X14来实现2.8GHz的低频的，这是由于Prescott核心CPU的倍频最低为x14的限制而来，Smithfiled也只不过是两个Prescott核心而已，仍然有这个限制，所以2.8GHz的Pentium D 820和3.73GHz的Pentium 4 EE 3.73GHz是不支持EIST技术的，因为它们都是x14的倍频，已经是最低了，已经没有可以调整的余地了。 不过就算只是简化版的EIST技术，但对降低CPU的功耗已经有很明显的功效了。例如Pentium 4 6XX系列CPU虽然由于比Pentium 4 5xx系列CPU多了1MB的二级缓存而使晶体管数目有较大幅度的上升，但是在实际运行的过程中，对于大多数用户而言，多数时候CPU并不会运行在高负荷状态，所以在打开EIST技术的情况下Pentium 4 6xx系列CPU的发热量实际上比同频率的Pentium 4 5xx系列PU的发热量有较大幅度的下降。这对于用户来说当然是件好事了。 AMD CPU的节能技术 AMD笔记本CPU的节能技术:AMD方面，在Intel的SpeedStep技术问世以后，AMD也开发出了自己的笔记本CPU节能技术PowerNow!技术，并将其应用在K6-2+和K6-III+中。PowerNow!的工作模式与SpeeStep类似:外接AC电源时，处理器全速运行;如果只依靠电池驱动，CPU就会降低速度来达到节能的目的。但与SpeedStep不同的是，PowerNow!在使用电池时可以提供多达6个电压设置点和32组频率调节，而且电压,频率调节完全是自动进行的:控制软件可侦测出应用程序所需的性能，并据此来实时调节处理器的电压和频率。例如，若用户要开启一个比较大的应用程序，PowerNow!会指挥处理器立即切换到高频率状态以保证程序能快速载入。而在进入应用程序之后，系统等待用户作输入操作，处理器就无须停留在高速状态，PowerNow!发出降低时钟频率的指令让处理器降低频率。当用户开始使用这个程序时，处理器的频率又会根据需要再度提升。这种动态调节机能与英特尔后来的增强型SpeedStep相当，但PowerNow!多达21级的频率调节却是增强型SpeedStep所不及。 从技术上而论，PowerNow!比SpeedStep要先进，它在提供卓越节能效果的同时让用户不会感觉到会有太明显的性能下降，根据任务动态调节频率的方式也显得非常人性化。在实际使用中，PowerNow!可以延长最多达70,的电池时间，效果极其明显。倘若你还不知足，也可以选择PowerNow!提供的“节能模式”，此时它与SpeedStep一样，在使用电池时核心电压和工作频率都降到最低点，虽然可以让电池使用更久，但是用户会觉得系统的速度慢了很多。虽然PowerNow!在技术上无可挑剔，但怎奈直到现在为止AMD的笔记本CPU其功耗总要高于同档次的Intel笔记本CPU，不真正降低CPU的功耗而单靠辅助性的节能技术显然还是不行的。 采用PowerNow!技术的最初是K6-2+和K6-III+，此后的Mobile Athlon 4、Mobile Athlon XP-M、Mobile Athlon 64、Mobile Sempron、Turion 64等等AMD的笔记本CPU都采用了PowerNow!技术，而且只是将PowerNow!控制软件作适应性升级而已，工作模式没有什么变化。 AMD台式机CPU的节能技术:AMD台式机CPU的节能技术名为Cool„n?Quiet，这是第一种用于桌面处理 器的节能技术，顾名思义，这项技术为“低温、安静”之意，可大幅减轻散热系统的压力，所以又被形象的称为“凉又静”。Cool„n?Quiet是一项能让处理器在闲置状态下自动降低电压与频率的节能技术，与PowerNow!非常相似，可以简单把它当作PowerNow!的桌面版。 Cool„n?Quiet的使用价值更多是体现在高频率(高PR值或高标号)的Athlon 64和Athlon 64 FX身上，单比较最高功耗，Athlon 64和Athlon 64 FX比Prescott核心的Pentium 4只是稍好一些，但Cool„n?Quiet技术却让二者出现质的差异:Cool?n?Quiet允许各款Athlon 64和Athlon 64 FX最低运行在1GHz，1.1V电压的状态下，性能大概与Athlon XP 1500+相当，完全可满足正常办公和娱乐的需要，而此时它的功耗仅有22W。在实际使用中，办公处理、多媒体娱乐、网络浏览等日常应用总是占据大部分，籍由Cool„n?Quiet 技术，Athlon 64和Athlon 64 FX可长时间工作在低耗电环境下。比较保守的估计，它的平均功耗会在40至60W左右，对散热系统不会造成任何负担，风扇也可低噪音运行，称之为Cool„n?Quiet的确颇为贴切。 Cool„n?Quiet需要处理器硬件、驱动程序和主板BIOS三方面的支持，AMD的新一代Athlon 64、Athlon 64 FX、Athlon 64 X2以及部分Socket 754/939接口的Sempron产品都支持该项技术，只要安装最新的CPU驱动便可以感受到Cool„n?Quiet带来的“低温体验”。凭借这项技术，AMD终于在功耗问题上大翻身，过去它的产品一直给人高功耗、高发热的印象，英特尔的产品则口碑优良，而现在情况刚好反过来。