Regulace napětí procesoru Intel

POZORNOST! Autor článku nenese žádnou odpovědnost za škody způsobené počítači v důsledku použití zde popsaných akcí.

Někteří uživatelé mají větší štěstí, jiní méně. Existují šťastní, kteří získají procesory, které snadno přetaktují na další „standardní“ frekvenci FSB: Celeron až 100 a úpravy Pentium III „E“ až na 133 MHz. Takový procesor však není tak snadné získat: jsou k dispozici na trzích, ale prodejci za „zaručený“ přetaktovaný kámen nejčastěji chtějí tolik, aby si mohli koupit procesor se zhruba stejnou, ale „nativní“ frekvencí, zaručeno výrobcem. Ale docela často narazíte na procesory pracující se zvýšenou frekvencí, ale nestabilní. To znamená, že se objeví neočekávané poruchy, programy „provádějí nepřijatelné operace“ a zavírají, „modré obrazovky“ a podobné potěšení potěší oko.

To lze často eliminovat zvýšením napětí procesoru. Klasický Celeron (založený na jádru Mendocino; tj. Modely 300A-533) má standardní napětí jádra 2 V. V zásadě jej lze bez velkého rizika zvýšit o 5-10% (až 2,1 - 2,2 V). Absolutně totéž platí pro procesory s jádrem Coppermine (Celeron 533A-766 a Pentium III): mění se pouze absolutní čísla.

Je však dobré, když pro nápověda k systému BIOS nebo propojky na základní desce, můžete nastavit požadovanou úroveň napětí, ale co když taková možnost neexistuje (což se obvykle stane, když mluvíme o levných základních deskách)? Ve skutečnosti hlavní myšlenka přetaktování zmizí: získat lepší výkon na levném hardwaru. Na základních deskách s konektorem Slot 1 lze použít speciální adaptéry, ale uživatelům soketových karet to nelehčí (kromě toho někdy 5–7dolarový rozdíl v ceně adaptéru s regulací napětí a jednoduchého modelu bez něj kritické). Rozdíl v ceně mezi deskami určenými pro přetaktování a levnými modely soketů je až 30 $ (kromě toho je většina těchto desek ve formátu ATX, takže při upgradu počítače musíte také změnit velikost případu) a v zájmu úspory tuto částku byste někdy měli použít několik nestandardních metod.

V v poslední době téma změny napájecího napětí se stalo relevantní nejen pro přetaktovače. Faktem je, že stávající desky založené na starých čipových sadách (LX, EX, BX, ZX, Apollo Pro) jsou často schopné pracovat s alespoň novými Celerony (někdy okamžitě, někdy po nějaké úpravě) a někdy s Pentiem III. A jediným překážkou je převodník napětí na desce, který není schopen poskytnout méně než 1,8 V. Celkem logickým řešením tohoto problému je přinutit procesor přepnout na toto napětí.

Varování... Nezapomeňte, že s rostoucím napětím se také zvyšuje výkon rozptýlený procesorem. To platí zejména pro přetaktování: bude pozorováno další generování tepla v důsledku zvýšení frekvence procesoru. Proto stojí za to předem myslet na dobré chlazení procesoru (mělo by to však být provedeno v každém případě, bez ohledu na to, zda se napětí zvyšuje nebo ne)

K napájení procesorů třídy Pentium II a Celeron jsou zapotřebí poměrně silné napájecí zdroje; proto je napájecí zdroj sekundární mezipaměti (na obrázku označený Vccs) oddělen od hlavního napájecího zdroje (Vccp), a pokud jsou hodnoty stejně se nepoužívají hodnoty síťového napětí Vccs. To znamená, že v závislosti na typu procesoru (na úrovni napětí na odpovídající noze procesoru) nastavuje stabilizátor na základní desce požadované napětí.

Stůl 1. Identifikace napájecího napětí
VID	Napětí, V	VID	Napětí, V
01111	1.30	11111	žádný procesor
01110	1.35	11110	2.1
01101	1.40	11101	2.2
01100	1.45	11100	2.3
01011	1.50	11011	2.4
01010	1.55	11010	2.5
01001	1.60	11001	2.6
01000	1.65	11000	2.7
00111	1.70	10111	2.8
00110	1.75	10110	2.9
00101	1.80	10101	3.0
00100	1.85	10100	3.1
00011	1.90	10011	3.2
00010	1.95	10010	3.3
00001	2.00	10001	3.4
00000	2.05	10000	3.5

VID se používá pouze ve verzi SEPP / SECC (Slot1), proto lze napětí na základních deskách pro Socket 370 zvýšit pouze na 2,05 V. Pro práci se všemi procesory Intel je vyžadována podpora tučně; jsou označena podtržená napájecí napětí pro procesory FCPGA.

Tabulka 2. Napájení některých procesorů
procesor	Vccp, jádro, V	Vccs, hotovost, V
Pentium II 233-300 (Klamath)	2.8	3.3
Pentium II 266-450 (Dechutes)	2.0	2.0
Pentium III 450-550 (Katmai)	2.0	3.3
Pentium III 600 (Katmai)	2.05	3.3
Celeron 266-533 (Covington, Mendocino)	2.0	-
Celeron 533A-600	1.5 1.7	-
Celeron 633-766	1.65 1.7	-

(Celeron 533A-766 má dvě modifikace navržené pro různá napětí)

Fyzicky (0) znamená, že noha je připojena k zemi (GND nebo Vss) a (1) že pin je volný, to znamená, že není připojen k ničemu (potenciál logické jednotky by měl být na noze) .

Je tedy možné, aby výstup regulátoru nebyl standardní 2 V pro Celeron (o nich si povíme později), ale víceméně (zajímavě bylo v některých případech pozorováno zlepšení stability provozu při nízkém napětí) .

Obrázek ukazuje piny pro socket procesory. U procesorů vyrobených v provedení Slot 1 jsou za identifikaci napájení odpovědné následující závěry:

VID0	VID1	VID2	VID3	VID4
B120	A120	A119	B119	A121

Například pokud lepíte VID, VID, VID, dostaneme napětí 2,2 V. To by mělo stačit každému milovníkovi přetaktování a zároveň je docela přijatelné, aby procesor pracoval dostatečně dlouho s dobrým chlazení :) To znamená, že je dost snadné získat určité úrovně stresu, pro které stačí izolovat jen některé nohy. Například pro PPGA a SEPP (Slot1):

Příklady napájecího napětí procesoru
Napětí, V	Jaké nohy je třeba lepit	Doporučení
1.80	VID	Pokud nejste fanouškem přetaktování, lze toto napětí použít ke snížení teploty procesoru během provozu nebo k úspoře energie :) (Celeron spotřebuje 10-20 W, v závislosti na jmenovité frekvenci, což má za následek 10% úspory :))
1.90	VID	Obecně platí totéž jako pro 1,8 V
2.00	Standardní napětí	Uvedeno jako příklad
2.20	VID; VID; VID	Procesor by měl fungovat bez problémů, kromě toho, že se zahřeje.
2.40	VID; VID; VID	Může, ale nemusí fungovat :) (ale spíše první), a ještě více se zahřát
2.60	VID; VID	Riziko je poměrně vysoké, ale nadšenci to mohou zkusit (pokud opravdu chtějí přetaktovat procesor co nejvíce).
2.80	VID; VID; VID	A nezkoušejte - je to uvedeno pouze jako příklad

Zbytek hodnot je obtížnější získat, protože je vyžadován větší dopad na procesor - budete muset připojit odpovídající kontakt procesoru nebo konektoru k zemi (GND). Například zapojením a pájením kolíků slotu (nebo zásuvky) VID a GND na zadní straně základní deska, dostaneme napětí 2,05 V. Jedná se však o riskantní operaci, protože v případě chyby nebo nepřesného pájení může napětí I / O obvodů (3,3 V) dosáhnout jádra, což povede k smutnému důsledky. Ale tímto způsobem můžete získat jakékoli napětí z tabulky 1 na jádře procesoru.

Vlastně o tom, jak lepit nohy. Existuje několik možností. Nejprve je můžete izolovat pomocí odolného laku. Tato metoda funguje normálně pouze se skutečně silným lakem, protože při instalaci v zásuvce zažívají nohy procesoru velkou fyzickou sílu, která může vést ke zničení izolační vrstvy a podle toho může vstoupit neplánovaná úroveň napětí jádro (například 2,6 místo 2,2 V v případě porušení izolace vodiče VID). Zadruhé je můžete jednoduše odhryznout ze soketového procesoru a ze slotového procesoru, odříznout odpovídající vodiče, ale tato metoda neponechává žádnou šanci na ústup (pokud lze odříznutý vodič stále připájet, pak je pájení odhryznuté nohy docela problematický).

Nejrealističtější je zřejmě možnost lepení nožiček procesoru. V případě balíčku SEPP / SECC můžete použít pásku opatrně nastřiženou do tvaru kontaktní podložky. Na desce procesoru jsou nápisy, pomocí kterých zjistíte, kde se který pin nachází. V případě PPGA a FCPGA můžete použít tuto metodu. Kruh o průměru asi 5 mm je vyříznut z fluoroplastického nebo polyetylénového filmu (jako se používá k výrobě sáčků). Je umístěn tak, aby jeho střed byl přesně nad kontaktem, který má být izolován. Poté se pomocí šicí jehly okraje kruhu sníží mezi vodiče.

Během instalace obvykle nevznikají žádné problémy, ale problém může vzniknout při vyjímání procesoru ze zásuvky: fólie zůstává uvnitř a není tak snadné ji odstranit (v extrémních případech lze zásuvku rozebrat a vše zbytečné z tam :))

Na fotografii je VID noha „připravena“

S náležitou péčí a pozorností je poměrně snadné provádět nezbytné operace.

Stejné metody jsou také vhodné pro zvýšení nebo snížení napájecího napětí v Pentium II a Pentium III, a to jak ve verzích pro Slot 1, tak pro FCPGA (samozřejmě s odpovídajícími změnami ohledně úrovní napětí). Je třeba mít na paměti, že v případě procesorů s jádry Klamath a Coppermine bude pro zvýšení napájecího napětí nutné páječku vyjmout: v tomto případě nebude možné provést bez uzavření kontaktů k zemi (na rozdíl od žil určených pro napětí 2, 0 V).

Nezapomeňte také, že ne všechny regulátory napětí nainstalované na základních deskách podporují naprosto všechny úrovně. Odpovídající mikroobvod je obvykle umístěn v blízkosti patice procesoru. Podle jeho označení můžete zjistit výrobce čipu, a tedy i jeho vlastnosti. Zde jsou adresy některých společností, které vyrábějí regulátory napětí:

V článku byly použity materiály z knihy Michail Hooke „Procesory Pentium II, Pentium Pro a jen procesory Pentium“ vydané nakladatelstvím „Peter“, jakož i oficiální dokumentace společnosti Intel o procesorech Celeron

Úvod

Nadšenci pečlivě sledují možnosti přetaktování procesorů. Tráví spoustu času hledáním odpovědí na následující otázky: Jak rychle lze přetaktovat jeden nebo druhý procesor? Jaká je požadovaná úroveň napětí? Jaké je nejlepší řešení chlazení?

Přetaktování umožňuje zvýšit výkon procesoru na úroveň dražších modelů procesorů, ale je možný i opačný směr. Typicky můžete snížit napětí procesoru a zlepšit tak provozní efektivitu bez ovlivnění výkonu.

Napětí, taktovací frekvence a spotřeba energie

Frekvence hodin je jednou z nejvíce důležité parametryovlivnění výkonu a zvýšení napětí je obvykle nutné k dosažení vysokých rychlostí hodin. Vezmeme-li v úvahu vše, co bylo staženo, je to nejdůležitější napětí v konečné spotřebě energie a role hodinové frekvence je stále sekundární. Zvýšení nebo snížení frekvence hodin ovlivňuje spotřebu energie téměř přímo úměrně a závislost na napětí je kvadratická. Z tohoto důvodu má zvýšení napětí vždy podstatnější vliv na spotřebu energie než zvýšení frekvence hodin.

Snížení provozního napětí samozřejmě také významně ovlivňuje spotřebu energie, proto jsme se rozhodli tento problém prozkoumat hlouběji.

Podpěťové procesory

Mnoho mobilních procesorů představuje několik upravené verze konvenční CPU se sníženým napětím. Vezměme si například mobilní procesory Intel Core 2 ... Vyznačují se optimalizovanou spotřebou energie, ale za srovnatelných podmínek budou pracovat se stejným výkonem a spotřebovávají stejné množství energie jako jejich desktopové protějšky. Řada Core 2 Duo T má maximální spotřebu energie 35 W, řada P je omezena na 25 W TDP atd.

Ale existují ekonomické procesory pro stolní počítače... AMD nabízí výkonově optimalizované procesory s příponou "e" (Phenom II X4 900e, 905e a Phenom X4 9350e). Intel uvádí na trh procesorovou řadu Core 2 Quad "S" které poskytují výkon srovnatelný se standardními modely, ale zůstávají v rozmezí 65W místo 95W. Zatímco verze s nízkým výkonem jsou dražší, velmi na nás udělaly dojem, že poskytly nižší spotřebu energie při nečinnosti a při zatížení.

Udělej si sám?

Je možné vlastními rukama proměnit procesor v ekonomickou verzi? Přetaktování a přepětí se staly velmi populárními, ale co podpětí? Vzali jsme dvě základní desky MSI, které jsme měli v držení: P45D3 Neo, které jsme používali nalezení optimálního přetaktování pro Core 2 Duo ale tentokrát ve spojení s procesorem Core 2 Extreme QX9650, stejně jako s modelem 790FX-GD70 pro benchmarky AMD Phenom II X4 955.

Platformy: AMD 790FX a Intel P45

Abychom prozkoumali podpětí Phenom II X4 955, vzali jsme základní desku MSI 790FX-GD70. Tato deska je špičkovým modelem společnosti MSI pro Socket AM3, využívá čipovou sadu AMD 790FX a podporuje všechny nejnovější procesory AMD; deska je vybavena technologií ATI CrossFireX (díky čtyřem slotům x16 PCI Express 2.0) a spoustou funkcí užitečných pro nadšence. Výrobce se rozhodl vybavit desku funkcí hardwarového přetaktování, regulátorem napětí s fázemi 4 + 1 s dynamickým přepínáním a velkým (ale ne nadměrně) chladicím systémem na tepelných trubicích pro čipovou sadu a regulátory napětí. Systém BIOS umožňuje nastavit frekvenci paměti DDR3 až na 2133 MT / s. RAID je podporován na všech šesti SATA 3Gb / s portech přes jižní most SB750; K dispozici jsou další porty SATA, FireWire 400 a dvě ethernetové zásuvky 1 Gb / s, nemluvě o zvukovém kodeku HD 192 kHz.

Tentokrát však takovou sadu funkcí téměř nepotřebujeme, protože cílem projektu byla úspora energie. Pětifázový regulátor napětí musí být efektivní a samotná deska nadšenců je nabitá kvalitními komponenty schopnými uspokojit naše ambice. Stále jsme však byli trochu zklamaní, že napětí čipsetu a paměti by nemělo být sníženo pod nominální hodnotu. Možná by MSI měla přidat takovou funkci další verze BIOS.

Pro procesor Core 2 Quad na Socket 775 (použili jsme Core 2 Extreme QX9650) jsme si vzali základní desku P45D3 Neo, která fungovala dobře v naší optimální testy přetaktování pro Core 2 Duo ... Deska je postavena na čipové sadě P45, ale nejde o produkt pro nadšence: musíte se spokojit se třemi fázemi regulátoru napětí, na tepelných trubicích není žádný složitý chladicí systém a standardní funkce doplňuje jen několik možností. čipové sady. dodatečné informace o desce, viz článek " Intel Core 2 Duo: Analýza přetaktování, výkonu a efektivity „Tuto desku jsme ale i nadále používali pro náš projekt snižování napětí, protože jiné produkty (včetně Gigabyte X48T-DQ6 a Asus P5Q Deluxe) také neposkytovaly možnosti snížení napětí pro jiné komponenty kromě procesoru.

Jak správně snížit stres?

Zkušení přetaktování mohou tuto část přeskočit, zatímco všem ostatním se doporučuje, aby se seznámili s některými specifiky spojenými se snížením napětí procesoru.

Drooping

První věc, kterou je třeba vědět: napětí procesoru, které je nastaveno v systému BIOS (automaticky nebo uživatelem), se nemusí shodovat s napětím Vcore, při kterém bude procesor pracovat. BIOS ve skutečnosti definuje maximální napětí procesoru a efektivní napětí je obvykle nižší. Může se dokonce změnit v závislosti na provozních podmínkách procesoru (například teplotě), které se mění, když procesor přechází z režimu nečinnosti do režimu načítání a naopak.

Toto chování je zcela oprávněné, protože vodivost matrice se zlepšuje, jak se CPU zahřívá při zatížení. Pokud se napětí nezmění, proud se zvýší, to znamená, že se proud a teplota navzájem zvýší. Speciální klesající mechanismus mírně snižuje napětí CPU při zatížení, aby udržel CPU v elektrických specifikacích.

Pokud používáte nástroje jako CPU-Z ke čtení efektivního napětí CPU, zkuste zkontrolovat cílové napětí pomocí CoreTemp - a všimnete si, že se tyto dvě hodnoty liší. Rozdíl mezi nastaveným a účinným napětím v klidovém režimu se nazývá „offset“ (Voffset) a rozdíl napětí mezi klidovým režimem a špičkovým zatížením se nazývá „pokles“ (Vdroop).

Šek

Procesor dosáhne svého špičkového napětí při přechodu ze stavu zátěže do klidového stavu, protože napětí nikdy nepřesahuje přesně z jedné úrovně do druhé, ale úroveň „přeskočí“ a poté vyrovná. Právě v tomto „skoku“ procesor dosáhne specifikovaného špičkového napětí.

Ze stejného důvodu je poměrně snadné zkontrolovat, zda podpěťový procesor bude pracovat stabilně při špičkovém zatížení: uloží Vdroop a sníží provozní napětí tak, aby bylo pod stanoveným napětím. Použili jsme Prime95, což je skvělý nástroj pro využití CPU. Po 30 minutách provozu ve špičkovém zatížení bez překročení jsme dospěli k závěru, že podpěťový systém je při zatížení stabilní. To obvykle znamená, že provoz bude stabilní i v klidovém režimu, protože poté se použije mírně vyšší napětí. To však neplatí pro režimy úspory energie, jako je Intel SpeedStep, které dále snižují frekvenci (multiplikátor) a napětí. Všechny podpěťové testy jsme provedli s aktivní technologií SpeedStep, ale u technologie AMD Cool „n“ Quiet to nebylo nutné, protože při nečinnosti používá nominální napětí a frekvence.

Naše výsledky přetaktování nebo snížení napětí by jako obvykle neměly být brány jako konečná pravda. Vše záleží na vás: musíte buď provést rozšířenou sadu testů, nebo přijmout riziko, že systém nemusí být vždy stabilní. Ano, a vaše výsledky se mohou zcela lišit - pro jistotu může být lepší vrátit se ke konzervativnějším nastavením (tj. Mírně zvýšit napětí). V každém případě bude potenciál úspor energie stále značný.

procesor AMD Phenom II X4 955 zůstává vlajkovou lodí společnosti od jejího oznámení v dubnu 2009. Díky podpoře paměti DDR3 a taktu 3,2 GHz dokázala AMD v některých benchmarcích konkurovat Intel Core 2 Quad, zatímco procesor i platforma byly levnější. Výkon Core i7 je však stále daleko od toho.

Modely Phenom II X4 jsou k dispozici na frekvencích mezi 2,5 a 3,2 GHz (viz. na webu AMD). Linka 800 má 4x 512 KB L2 mezipaměť na jádro a 4 MB sdílené mezipaměti L3, zatímco linka 900 má o 50% více mezipaměti L3. Všechny procesory Phenom II jsou vyráběny v továrnách Globalfoundries pomocí 45nm technologie DSL SOI, která poskytuje malá spotřeba energie a dobré možnosti přetaktování. Bude zajímavé sledovat, jak moc můžeme snížit napětí.

Díky automatickému nastavení systému BIOS fungoval model Phenom II X4 955 od 1,32 V podle CPU-Z. Současně byla maximální spotřeba systému 216 W při plném zatížení CPU. Je zcela jasné, že ve výsledku je co zlepšovat.

Všechny procesory AMD s aktivní technologií Cool „n“ Quiet mohou v klidovém režimu přepnout na 800 MHz, zatímco jmenovité napětí jádra klesne na 0,96 V. Jak je vidět z níže uvedené souhrnné tabulky, procesor Phenom II se při Cool přepne na 0,96 V „n“ Tichý režim bez ohledu na to, jaké napětí CPU je nastaveno v systému BIOS. Proto byla spotřeba energie systému v klidovém režimu vždy stejná: 99 W. V tomto případě není co zlepšovat, pokud BIOS nezačne povolovat změny napětí v klidovém režimu.

Pokusili jsme se nastavit několik napěťových úrovní (viz tabulka níže) a testovali jsme jejich zátěž pomocí testu Prime95 po dobu nejméně 30 minut. Ukázalo se, že jmenovité napětí 1,32 V lze snížit až o 12% na 1,1175 V. Současně jsme snížili spotřebu energie systému z 216 na 179 W, což je pokles o 17,2%. Není špatné.

Souhrnná tabulka

AMD Phenom II X4 955
Napětí systému BIOS					Bodnout.
Auto	0,96 V *	99 wattů	1,32 V	216 wattů	Ano
1,3125	0,96 V *	99 wattů	1,288 V	205 wattů	Ano
1,2875	0,96 V *	99 wattů	1,264V	199 wattů	Ano
1,2625	0,96 V *	99 wattů	1,24 V	196 wattů	Ano
1,2375	0,96 V *	99 wattů	1,216V	192 wattů	Ano
1,2125	0,96 V *	99 wattů	1,192 V	186 W	Ano
1,1875	0,96 V *	99 wattů	1,168 V	181 wattů	Ano
1,175	0,96 V *	99 wattů	1,152 V	179 wattů	Ano
1,1625	0,96 V *	99 wattů	1,136 V	177 wattů	Ne

* vystavuje Cool "n" Quiet.

Nyní je čas zvážit Intel Core 2 Quad. Použili jsme procesor Core 2 Extreme QX9650, protože jsme neměli k dispozici běžný Core 2 Quad.

Řada Core 2 Quad nadále poskytuje solidní výkon při přijatelné úrovni výkonu. Linky Q8000 a Q9000 jsou postaveny na 45nm designu Yorkfield. Q8000 používá 4 MB mezipaměti L2, zatímco Q9000 používá 6 MB nebo dokonce 12 MB mezipaměti L2.

Všechny čtyřjádrové procesory Core 2 Quad jsou sestaveny ze dvou 45nm dvoujádrových matric Wolfdale.

Když jsme nastavili napětí v BIOSu na „Automaticky“, dostali jsme 1,256 V z Core 2 Extreme QX9650, což vedlo k tomu, že systém používal 185 wattů při plném zatížení.

Volnoběžné napětí nelze přímo změnit, bude vždy určeno v závislosti na napětí CPU, které určíte. S výchozím nastavením systému BIOS jsme po povolení technologie SpeedStep dostali 1,192 V, což snížilo multiplikátor na 6x, a taktovací frekvence jádra byla 2,0 GHz. Výsledná spotřeba energie při nečinnosti 94 W (viz tabulka níže) je stále nižší než spotřeba energie AMD na pouhých 0,96 V a 800 MHz CPU, což je zvláštní.

Nejnižší stabilní napětí bylo 1,072 V, čehož jsme dosáhli s nastavením BIOSu 1,0785 V. Při plném zatížení to mělo za následek celkovou spotřebu energie systému jen 148 W, tj. Jsme dosáhli 20% snížení spotřeby energie s 16,3% pokles procesoru napětí jádra. Dalším krokem mělo být 1,0655 V, při kterém jsme již ztratili stabilitu. Naštěstí to vedlo ke stejným výsledkům selhání při zatížení a volnoběhu, což způsobilo další snížení napětí zbytečné.

Volnoběžné napětí, vyplývající z napětí procesoru 1,0785 V, bylo 0,1008 V, což mělo za následek spotřebu energie při nečinnosti systému 87 W. Zlepšení je méně než 11%, ale dostalo se to zdarma, systém pracoval stabilně v testech.

Intel Core 2 Extreme QX9650
Napětí systému BIOS	Efektivní napětí (chybí)	Efektivní spotřeba energie (Ne.)	Efektivní napětí (zátěž)	Efektivní spotřeba energie (zatížení)	Bodnout.
Auto	1,192 V	94 wattů	1,25 V	185 wattů	Ano
1,1955V	1,128 V	93 Wattů	1,184 V	172 wattů	Ano
1,1695 V	1,104 V	92 wattů	1,16 V	166 hmot	Ano
1,1435V	1,008 V	91 wattů	1,136 V	162 wattů	Ano
1,175 V	1,048 V	90 wattů	1,104 V	158 hmot	Ano
1,0915V	1,016V	88 wattů	1,08 V	151 wattů	Ano
1,0785V	1,008 V	87 wattů	1,072 V	148 wattů	Ano
1,0655V	0,992 V	87 wattů	1,056 V	148 wattů	Ne

Systémový hardware
CPU AMD	AMD Phenom II X4 955 (45nm, 3,2 GHz, 4x 512K L2 a 6 MB L3 cache, TDP 125W, Rev. C2)
CPU Intel	Intel Core 2 Extreme QX9650 (45nm, 3,0GHz, 12MB L2 Cache, TDP 130W, rev. D0)
Základní deska (Socket 775)	MSI P45D3 Neo-F (rev. 1.0), čipová sada: Intel P45, ICH10R, BIOS: 4.2 (18. 2. 2009)
Základní deska (Socket AM3)	MSI 790FX-GD70 (rev. 1.0), čipová sada: AMD 790FX, SB750, BIOS: 1.3 (4. 1. 2009)
DDR3 paměť	2 x 2 GB DDR3-1600 (Corsair TR3X6G-1600C8D 8-8-8-24)
Grafická karta	GPU Zotac Geforce GTX 260²: GeForce GTX 260 (576 MHz), video paměť: 896 MB DDR3 (1998 MHz), 216 stream procesorů, frekvence shaderu 1242 MHz
HDD	Western Digital VelociRaptor, 300 GB (WD3000HLFS) 10 000 RPM, SATA / 300, 16 MB mezipaměti
Jednotka Blu-ray	LG GGW-H20L, SATA / 150
Zdroj napájení	Napájení a chlazení počítače, tlumič 750EPS12V 750W
Systémový software a ovladače
Operační systém	Windows Vista Enterprise verze 6.0 x64 Service Pack 2 (build 6000)
Ovladač čipové sady AMD	Katalyzátor 9.4
Ovladač Nvidia GeForce	GeForce 185,85
Ovladač čipové sady Intel	Chipset Installation Utility ver. 9.1.0.1012
Ovladače úložiště Intel	Ovladače úložiště Matrix Ver. 8.8.0.1009

Testy a nastavení

Testy a nastavení
PCMark Vantage	Verze: 1.00 Benchmark PCMark
Prime 95	Verze: 25.7 Velké FFT na místě

Výsledky testů

Nemáme graf zobrazující spotřebu energie při nečinnosti AMD Phenom II X4 955, protože napětí procesorů AMD se nemění. Po aktivaci funkce Cool "n" Quiet běží procesor vždy při nečinnosti na 800 MHz při 0,96 V (alespoň na naší základní desce MSI 790FX-GD70). Proto systém AMD vždy spotřeboval 99 W, když byl nečinný.

Graf ukazuje spotřebu energie při nečinnosti Core 2 Extreme QX9650 při všech testovaných úrovních napětí. Při 1,008 V lze dosáhnout spotřeby energie 87 W, zatímco při 1,192 V je výchozí spotřeba energie 94 W.

Úspora energie snížením napětí v případě vlajkové lodi procesoru AMD se ukázala být docela významná. Začali jsme s jmenovitým napětím 1,32 V, což dalo systému špičkovou spotřebu energie 216 W, po které jsme dostali pouze 179 W pod zátěží při napětí 1,175 V. Úspora energie byla 37 W nebo 17,2% - docela významné protože ušetřená energie bude dostatečná k napájení, například 20 "moderní displej!

Může systém Intel překonat 17,2% úspory energie při špičkovém zatížení? Možná: v tomto případě bylo minimální stabilní napětí při zatížení 1,078 V namísto 1,255 V a spotřeba energie celého systému byla 148 W místo 185 W - snížení o 20%.

Spotřeba energie a účinnost značky PCMark

Měřili jsme výkon a spotřebu energie PCMark Vantage při výchozím nastavení a optimalizovali napětí pro systémy AMD a Intel.

V případě systému Phenom II X4 955 byla průměrná spotřeba energie snížena ze 157 na 141 W, což je zlepšení o 10,2%. Systém Core 2 Extreme QX9650 dokázal snížit spotřebu energie ze 135 W na 117 W, což je působivé vzhledem k výkonu zpracování, který předčí špičkový procesor AMD, který jsme použili. Systém Intel snížila průměrnou spotřebu energie o 13,1%.

V důsledku toho se také snížila celková energie (ve watthodinách) vynaložená na běh: o 11,4% pro systém AMD a o 12,4% pro systém Intel. Není špatné!

Nakonec jsme korelovali skóre PCMark Vantage s průměrnou spotřebou energie obou systémů (výkonnostní body na watt). Nezapomeňte, že dva stroje poskytují stejný výkon po optimalizaci napětí. Systém AMD Phenom II X4 955 byl schopen přinést 11,6% zlepšení energetické účinnosti v benchmarku PCMark Vantage. Systém Intel vylepšil skóre účinnosti o 13,8%.

Závěr

Testovali jsme dva špičkové procesory AMD a Intel na moderních základních deskách desky MSI, což nám umožnilo analyzovat potenciální úspory energie, kterých lze dosáhnout snížením napětí procesorů. Samozřejmě jsme také chtěli snížit napětí na paměti nebo čipových sadách, abychom získali další úspory, ale žádná z přezkoumaných základních desek nám neumožnila upravit napětí komponenty. Zvažovali jsme desky Asus Geny P6T a Rampage II, Gigabyte MA790FXT-UD5P a X48T-DQ6, ale nakonec se usadily na MSI 790FX-GD70 pro Socket AM3 a P45D3 Neo pro Socket LGA775.

AMD Phenom II X4: o 17% nižší spotřeba energie, o 11,6% vyšší účinnost

Špičková spotřeba energie při zatížení klesla až o 17% při minimálním stabilním napětí, které jsme našli u modelu Phenom II X4 955. Protože se výkon nezměnil, dosáhli jsme v PCMark Vantage 11,6% zvýšení účinnosti (výkon na watt). Technologie Cool „n“ Quiet společnosti AMD poněkud zpomalila naše úsilí o snížení napětí, protože při nečinnosti se vždy přepne zpět do normálního režimu bez ohledu na nastavení napětí. A spotřeba energie při nečinnosti byla vždy 99 W.

Intel Core 2 Extreme: o 20% nižší spotřeba energie, o 13,8% vyšší účinnost

Výsledky byly ještě dramatičtější na našem testovacím systému Core 2 Extreme QX9650, kde byla spotřeba energie při špičkovém zatížení snížena o působivých 20% bez ztráty výkonu. To zlepšilo výkon PCMark Vantage na watt až o 13,8%. Jelikož napětí procesoru Intel v režimu úspory energie SpeedStep závisí na nastaveném napětí jádra, znatelně se také sníží spotřeba energie v klidovém režimu - pouze na 1,008 V. To poskytlo 8% úsporu energie v klidovém režimu.

Stojí to za úsporu energie?

Byli jsme ohromeni relativně širokými tolerancemi poklesu napětí, protože jsme očekávali, že problémy začnou mnohem dříve. Systémy AMD a Intel však ukázaly, že moderní procesory mohou pracovat při výrazně nižším napětí. Dokázali jsme dodávat o 16% nižší napětí pro procesor AMD Phenom II X4 a o 16,6% nižší napětí pro procesor Intel Core 2 Extreme. To vše umožnilo úsporu 17–20% při špičkovém zatížení obou systémů.

Musíte se však ujistit, že vaše nastavení podpětí poskytuje spolehlivý provoz, proto doporučujeme, abyste k tomuto procesu přistupovali opatrně. Nepotřebujete však dosáhnout 16% snížení napětí - dokonce i 10% snížení vám umožní snížit spotřebu energie systému zdarma bez jakéhokoli dopadu na výkon.

Na internetu diskutovat o velmi zajímavém programu s názvem RMClock. Předtím jsem se s programem již několikrát setkal, ale nastavení, která nejsou na první pohled jasná a absence jakékoli dokumentace způsobují odmítnutí a odrazují od jakékoli touhy s tímto nástrojem jednat. Program je přesto velmi zajímavý a zaslouží si pozornost. Nyní vám řeknu proč a jak to může přilákat průměrného majitele notebooku.

Vývojář RightMark

Velikost souboru ke stažení 463 Kb

Účel programu

Malý nástroj, který v reálném čase sleduje rychlost hodin, škrcení, zatížení procesoru, napětí a teplotu jádra procesoru. Je také schopen spravovat výkon a spotřebu energie procesorů, které podporují funkce správy napájení. V režimu automatické ovládání neustále sleduje využití CPU a automaticky upravuje taktovací frekvenci, napětí jádra a / nebo úroveň škrcení v souladu s konceptem „performance on demand“.

Výhoda pro běžného uživatele

Snižte tím napětí dodávané do centrálního procesoru snížit spotřebu energie, snížit produkci tepla a zvýšit autonomii.

Aniž bychom zacházeli do technických podrobností, myšlenka je celkem jednoduchá - snížit spotřebu energie centrální procesorové jednotky (CPU). Metoda není univerzální a není 100%, protože každý procesor má jedinečné fyzikální vlastnosti a je vysoká pravděpodobnost, že při stejné rychlosti hodin vyžaduje méně energie než výchozí nastavení pro všechny procesory tohoto typu. Kolik energie lze snížit, závisí na štěstí a na vašem CPU. Měl jsem štěstí, že výsledky byly velmi odhalující.

Instalace

Postupujte podle pokynů a nic víc. Mějte na paměti, že program se automaticky načte do spuštění a stane se standardním softwarem pro správu profilů spotřeby energie. Pokud jste tedy nainstalovali další software (speciální nástroje v Acer, ASUS), musí být zcela deaktivován, aby nedocházelo ke konfliktům.

Přizpůsobení

Nastavení

Na této kartě by měly být v bloku zaškrtnuty dvě položky SpuštěníMožnosti... Aby se aplikace spustila automaticky při spuštění systému Windows.

Řízení

Ve výchozím nastavení také necháme vše a zkontrolujeme, zda je položka UmožnitOSnapájenířízeníintegrace aktivován.

Profily

Tady začíná zábava. Pro stavy Střídavé napájení (síťový provoz) a Baterie (bateriový provoz) nastavte požadované profily. Při práci ze sítě doporučuji nastavení na poptávka (požadovaný výkon) a na baterii Napájení Ukládání.

Bezprostředně pod profily se zobrazí všechny možné stavy procesoru (multiplikátory, FID) a také napětí (VID) aplikované na CPU v tomto stavu. Taktovací frekvence, při které procesor pracuje, závisí na aktuálním stavu; schopnost měnit frekvenci se provádí za účelem snížení spotřeby energie během okamžiků malého zatížení nebo doby nečinnosti.

Nyní je naším úkolem nastavit nižší napětí pro každý multiplikátor. Dlouho jsem neexperimentoval a nastavoval minimální napětí pro každý multiplikátor. Okamžitě odpovídám na otázku škodlivosti těchto akcí - vašemu procesoru se nic nestane, v nejhorším případě systém zamrzne. V mém případě vše fungovalo dobře, ale pokud máte nějaké problémy, zkuste v malých krocích snížit napětí na minimální hodnotu, při které bude systém fungovat stabilně.

Nyní musíte nakonfigurovat profily Výkon na vyžádání a Šetření energie. Chcete-li to provést, vyberte příslušné položky. V obou případech zaškrtněte políčko Použití P- stát přechody ( PST), profil, ve kterém se právě nacházíte. Navíc pro profil na poptávka, vyberte všechny multiplikátory ze seznamu a pro profil Napájení Ukládání pouze první (to znamená, že při napájení z baterie bude procesor vždy pracovat na minimální frekvenci, samozřejmě můžete zvolit jiný multiplikátor, čímž zvýšíte maximální povolenou frekvenci). Zbytek možností nechte neaktivní.

Práce

To je vše. Nyní musíte aktivovat výkonový profil RMClock Power Management. Chcete-li to provést, klepněte levým tlačítkem na baterii v zásobníku a vyberte požadovaný profil. Pokud tam není, musíte kliknout na Další možnostispotřeba energie a vyberte to tam. Nyní, když připojíte napájení, notebook použije profil na poptávka , a při napájení z baterie - Napájení Ukládání, pomocí nastavení, která jsme provedli dříve. Zároveň jsme snížili spotřebu energie procesoru a zajistili jeho jasnou reakci na nastavení programu (při použití standardní program řídicí frekvence může skákat nahoru a dolů, i když je nečinný, a také se mění napětí).

Probíhá kontrola

Pokud jste udělali vše správně, pak na kartě Monitorování můžete vidět výsledek práce. Graf FID-VID zobrazuje aktuální multiplikátor a napětí. Zkontrolujte tyto hodnoty z hlediska napájení ze sítě a baterie, musí odpovídat nastaveným hodnotám v profilu.

Nyní je vhodné otestovat všechna nastavení pomocí nějakého programu, například Prime95. Úkolem je zajistit, aby CPU běželo hladce při našem zvoleném nastavení napětí.

Testování

Teoreticky je vše v pohodě jako vždy, ale jak tyto akce ovlivní skutečnou práci?

Testovací systém: Terra 1220 (Intel Core 2 Duo T7300)

Otestoval jsem oba režimy provozu a porovnal je s podobnými režimy standardního programu řízení spotřeby.

Vyrovnaný VS Performance on demand

Autonomie byla testována s BatteryEater v režimu maximálního zatížení (Classic). Bezdrátová rozhraní vypnuto, jas obrazovky je nastaven na maximum.

Jak vidíte, provozní doba se vůbec nezměnila a činila 88 minut. Každý test byl proveden dvakrát, aby se potvrdily výsledky. V mém konkrétním případě tedy snížení napětí neovlivnilo čas samostatná práce... Čtení teploty je ale zajímavé, maximální teplota během testu při použití RMClock se snížila o 23 ° C! Prostě skvělý výsledek, který pro koncový uživatel znamená banální pokles teploty v pouzdře notebooku a také snížení hluku (ventilátor se nezapne při plné rychlosti).

Výkon v PCMark se také nezměnil, rozdíl v měřeních je v mezích chyby. Ale s teplotou pozorujeme stejný obrázek - maximální teplota se snížila o 17 ° C

Úspora energieVSNapájeníUkládání

Zde se situace opakovala. Výdrž baterie se nesnížila, ale teplota výrazně poklesla. To má pozitivní vliv na pohodlí práce.

V moderních desktopových a (zejména) mobilních procesorech se používá celá řada energeticky úsporných technologií: ODCM, CxE, EIST atd. Dnes nás bude zajímat snad ta nejvyšší úroveň: flexibilní řízení frekvence a napětí jádra procesoru během provozu - Cool „n“ Tichý, PowerNow! od AMD a Enhanced SpeedStep (EIST) od společnosti Intel.

Nejčastěji musí uživatel počítače nebo notebooku povolit (zaškrtněte políčko) podporu konkrétní technologie v systému BIOS a / nebo operačním systému - ne doladění obvykle nejsou poskytovány, i když, jak ukazuje praxe, může to být velmi užitečné. V tomto článku budu hovořit o tom, jak můžete ovládat provozní napětí jádra procesoru z operačního systému (například Intel Pentium M a FreeBSD), a proč byste jej mohli potřebovat.

Navzdory velkému množství příruček jen zřídka najdete podrobný popis technologie Enhanced SpeedStep z pohledu operačního systému (a nikoli koncového uživatele), zejména v ruštině, takže významná část článku je věnována implementaci podrobnosti a má poněkud teoretickou povahu.

Doufám, že tento článek bude užitečný nejen pro uživatele FreeBSD: trochu se dotkneme také GNU / Linux, Windows a Mac OS X. V tomto případě má však konkrétní operační systém druhořadý význam.

Úvodní slovo

V loňském roce jsem upgradoval procesor ve svém starém notebooku: Nainstaloval jsem Pentium M 780 místo standardního 735, dokončil jsem ho takřka na maximum. Notebook se začal více zahřívat pod zátěží (v důsledku zvýšené tvorby tepla o 10 W); Tomu jsem moc nevěnoval pozornost (kromě toho, že jsem chladič vyčistil a namazal jen pro případ), ale jednoho krásného dne se počítač během dlouhé kompilace ... právě vypnul (teplota dosáhla kritických sto stupňů) ). Přivedl jsem hodnotu systémové proměnné hw.acpi.thermal.tz0.temperature do zásobníku, abych sledoval teplotu a pokud vůbec něco, včas přerušil „těžkou“ úlohu. Ale po nějaké době jsem ztratil ostražitost (teplota vždy zůstávala v normálních mezích) a všechno se opakovalo. V tu chvíli jsem se rozhodl, že se už nechci neustále bát nouzového vypnutí při dlouhém zatížení CPU a držet ruku na Ctrl-C, nebo nutit procesor.

Změna jmenovitého napětí obvykle znamená jeho zvýšení, aby byl zajištěn stabilní provoz procesoru během přetaktování (tj. Při zvýšené frekvenci). Zhruba řečeno, každá hodnota napětí odpovídá určitému frekvenčnímu rozsahu, ve kterém může pracovat, a úkolem přetaktovače je najít maximální frekvenci, při které procesor ještě „nezasahuje“. V našem případě je úkol poněkud symetrický: pro známou frekvenci (přesněji, jak brzy zjistíme, soubor frekvencí), najděte nejnižší napětí, které zajišťuje stabilní provoz CPU. Nechci snížit provozní frekvenci, abych neztratil výkon - notebook je již daleko od nejvyšší úrovně. Snižte také napětí výnosnější.

Trochu teorie

Jak víte, rozptyl tepla procesoru je úměrný jeho kapacitě, frekvenci a náměstí napětí (kdokoli by se zajímalo, proč tomu tak je, může se pokusit odvodit závislost samostatně, protože procesor považuje za sadu elementárních invertorů CMOS (logické negativy), nebo může následovat odkazy: jeden, dva, tři).

Moderní mobilní procesory mohou spotřebovat až 50-70 wattů, které se nakonec rozptýlí do tepla. To je spousta (pamatujte na klasické žárovky), zejména na notebook, který v samostatném režimu pod zátěží „sní“ baterii jako prasečí pomeranče. V podmínkách omezeného prostoru bude s největší pravděpodobností nutné aktivně odvádět teplo, což znamená další spotřebu energie na otáčení ventilátoru chladiče (možná několik).

Tento stav přirozeně nikomu nevyhovoval a výrobci procesorů začali uvažovat o tom, jak optimalizovat spotřebu energie (a tedy i přenos tepla) a zároveň zabránit přehřátí procesoru. Pro ty, kteří mají zájem, doporučuji přečíst si řadu vynikajících článků Dmitrije Besedina a mezitím se pustím do práce.

Trochu historie

Poprvé se technologie SpeedStep (verze 1.1) objevila ve druhé generaci třetích pentií (vyráběných podle 18-mikronové mobilní technologie Coppermine pro notebooky, 2000), která v závislosti na zatížení nebo zdroji napájení počítače - síť nebo baterie - může přepínat mezi vysokými a nízkými frekvencemi kvůli proměnlivému faktoru. V ekonomickém režimu spotřeboval procesor přibližně polovinu energie.

S přechodem na 13-mikronový technický proces získá tato technologie verzi číslo 2.1 a stane se „vylepšenou“ - procesor nyní může snížit nejen frekvenci, ale také napětí. Verze 2.2 je adaptací pro architekturu NetBurst a pro třetí verzi ( platforma Centrino) tato technologie bude mít oficiální název Enhanced Intel SpeedStep (EIST).

Verze 3.1 (2003) se používá poprvé v první a druhé generaci procesorů Pentium M (jádra Banias a Dothan). Frekvence kolísala (nejprve se přepínala mezi dvěma hodnotami) od 40% do 100% základní, s krokem 100 MHz (pro Baniase) nebo 133 MHz (pro Dothana, náš případ). Společnost Intel současně zavádí dynamickou správu kapacity mezipaměti L2, aby dále optimalizovala spotřebu energie. Verze 3.2 (Enhanced EIST) - adaptace pro vícejádrové procesory se sdílenou mezipamětí L2. (Malý FAQ od společnosti Intel o technologii SpeedStep.)

Nyní místo slepého následování četných návodů a návodů si stáhněte soubor pdf "ku a pokuste se zjistit, jak EST funguje (tuto zkratku budu nadále používat, protože je univerzálnější a kratší).

Jak EST funguje

EST vám tedy umožňuje řídit výkon a spotřebu energie procesoru a dynamicky, během své práce. Na rozdíl od dřívějších implementací, které ke změně provozních parametrů procesoru vyžadovaly hardwarovou podporu (v čipové sadě), to EST umožňuje programově, tj. pomocí systému BIOS nebo operačního systému změňte multiplikátor (poměr frekvence procesoru k frekvenci sběrnice) a napětí jádra (V cc) v závislosti na zatížení, typu napájecího zdroje počítače, teplotní režim Nastavení CPU a / nebo OS (zásady).

Během provozu je procesor v jednom z několika stavů (stavy napájení): T (škrticí klapka), S (klidový režim), C (nečinný), P (výkon), přepínání mezi nimi podle určitých pravidel (str. 386 ACPI 5.0 specifikace).

Každý procesor přítomný v systému musí být popsán v tabulce DSDT, nejčastěji ve jmenném prostoru \\ _PR, a obvykle poskytuje řadu metod, kterými dochází k interakci s operačním systémem (ovladačem PM) a které popisují možnosti procesoru (_PDC, _PPC), podporované stavy (_CST, _TSS, _PSS) a jejich správa (_PTC, _PCT). Potřebné hodnoty pro každý CPU (pokud je součástí takzvaného balíčku podpory CPU) jsou určeny BIOSem „základní desky, který při zavádění vyplňuje odpovídající tabulky a metody ACPI (str. 11 pdf“) stroj.

EST řídí práci procesoru ve stavu P (stav P), budou nás zajímat. Například Pentium M podporuje šest stavů P (viz obr. 1.1 a tabulka 1.6 pdf "ki), které se liší napětím a frekvencí:

Obecně platí, že pokud procesor předem není znám, jedinou více či méně spolehlivou (a doporučenou společností Intel) metodou práce s ním je ACPI. Můžete komunikovat s konkrétním procesorem přímo, obcházet ACPI, prostřednictvím registrů MSR (Model-Specific Register), včetně přímo z příkazový řádek: Od verze 7.2 používá FreeBSD k tomu obslužný program cpucontrol (8).

Pokud váš procesor podporuje EST, můžete zjistit 16. bit v registru IA_32_MISC_ENABLE (0x1A0), měl by být nastaven:

# kldload cpuctl # cpucontrol -m 0x1a0 / dev / cpuctl0 | (číst _ msr ahoj lo; echo $ ((lo \u003e\u003e 16 & 1))) 1
Podobný příkaz pro GNU / Linux (je vyžadován balíček msr-tools):

# modprobe msr # echo $ ((`rdmsr -c 0x1a0` \u003e\u003e 16 & 1)) 1
K přechodu mezi stavy dochází při zápisu do registru IA32_PERF_CTL (0x199). Aktuální provozní režim zjistíte čtením registru IA32_PERF_STATUS (0x198), který je dynamicky aktualizován (tab. 1.4 pdf "ki). V budoucnu vynechám prefix IA32_.

# cpucontrol -m 0x198 / dev / cpuctl0 MSR 0x198: 0x0612112b 0x06000c20
Z dokumentace vyplývá, že aktuální stav je zakódován do spodních 16 bitů (pokud příkaz spustíte několikrát, jejich hodnota se může změnit - to znamená, že EST funguje). Pokud se podíváte blíže na ostatní bity, zjevně také nejsou odpadky. Když googlíte, můžete zjistit, co to znamená.

Struktura registru PERF_STATUS

Data načtená z PERF_STATUS jsou reprezentována následující strukturou (za předpokladu, že jsou data uložena jako little-endian):

Struktura msr_perf_status (nepodepsaný proud_psv: 16; / * Aktuální PSV * / nepodepsaný stav: 8; / * Stavové příznaky * / nepodepsaný min_mult: 8; / * Minimální multiplikátor * / nepodepsaný max_psv: 16; / * Maximální PSV * / nepodepsaný init_psv: 16; / * Power-on PSV * /);
Tři 16bitová pole jsou takzvané hodnoty stavu výkonu (PSV), jejichž strukturu budeme uvažovat níže: aktuální hodnota PSV, maximum (závisí na procesoru) a hodnota na začátku systému (když zapnuto). Aktuální hodnota (current_psv) se při změně provozního režimu zjevně mění, maximum (max_psv) obvykle zůstává konstantní, počáteční hodnota (init_psv) se nemění: zpravidla se rovná maximální hodnotě pro desktopy a servery, ale minimum pro mobilní CPU. Minimální multiplikátor (min_mult) pro procesory Intel je téměř vždy šest. Stavové pole obsahuje hodnotu některých příznaků, například když dojde k události EST nebo THERM (tj. Při změně stavu P nebo přehřátí procesoru).

Nyní, když známe účel všech 64 bitů registru PERF_STATUS, můžeme dešifrovat výše uvedené slovo: 0x0612 112b 0x06 00 0c20 ⇒ PSV na začátku 0x0612, maximální hodnota 0x112b, minimální multiplikátor 6 (podle očekávání), příznaky vymazány, aktuální hodnota PSV \u003d 0x0c20. Co přesně znamená těchto 16 bitů?

Struktura hodnoty stavu výkonu (PSV)

Je velmi důležité vědět a pochopit, co je PSV, protože právě v této formě jsou nastaveny provozní režimy procesoru.

Struct psv (nepodepsané vid: 6; / * identifikátor napětí * / nepodepsané _reserved1: 2; nepodepsané frekvence: 5; / * identifikátor frekvence * / nepodepsané _reserved2: 1; nepodepsané nibr: 1; / * non-integer bus ratio * / nepodepsané slfm: 1; / * Dynamická frekvence FSB (Super-LFM) * /);
Dynamické přepínání frekvence FSB určuje přeskočení každé druhé hodiny FSB, tj. snížit pracovní frekvenci na polovinu; tato funkce byla poprvé implementována v základní procesory 2 Duo (jádro Merom) a to se nás netýká, stejně jako Non-integer bus ratio - speciální režim podporovaný některými procesory, který umožňuje, jak název napovídá, jemněji řídit jejich frekvenci.

Dvě pole mají vztah k samotné technologii EST - identifikátory frekvence (Frequency Identifier, Fid), které se číselně rovná multiplikátoru, a napětí (Voltage Identifier, Vid), které odpovídají úrovni napětí (což je obvykle nejméně zdokumentováno) ).

Identifikátor napětí

Intel se velmi zdráhá zveřejnit (obvykle vyžaduje podepsání NDA), jak přesně je kódováno ID napětí pro každý procesor. Ale pro většinu populárních procesorů je tento vzorec naštěstí známý; zejména pro naše Pentium M (a mnoho dalších): V cc \u003d Vid 0 + (Vid × V step), kde V cc je aktuální (skutečné) napětí, Vid 0 je základní napětí (když Vid \u003d\u003d 0) , V krok - krok. Tabulka některých populárních procesorů (všechny hodnoty v milivoltech):

procesor	Vid 0	V. krok	V boot	V min	V max
Pentium M	700,0	16,0	xxxx, x	xxx, x	xxxx, x
E6000, E4000	825,0	12,5	1100,0	850,0	1500,0
E8000, E7000	825,0	12,5	1100,0	850,0	1362,5
X9000	712,5	12,5	1200,0	800,0	1325,0
T9000	712,5	12,5	1200,0	750,0	1300,0
P9000, P8000	712,5	12,5	1200,0	750,0	1300,0
Q9000D, Q8000D	825,0	12,5	1100,0	850,0	1362,5
Q9000M	712,5	12,5	1200,0	850,0	1300,0

Multiplikátor (tj. Fid) je zapsán do PSV posunutého o 8 bitů doleva, nejméně významných šest bitů je obsazeno Videm. Protože v našem případě lze zbývající bity zanedbávat, pak PSV, frekvenci procesoru, systémová sběrnice a fyzický stres souvisí jednoduchým vzorcem (pro Pentium M):
Nyní se podívejme na řídicí registr (PERF_CTL). Zápis do ní by měl být proveden následovně: nejprve se načte aktuální hodnota (celé 64bitové slovo), změní se v ní potřebné bity a zapíše se zpět do registru (tzv. Read-modify-write).

Struktura registru PERF_CTL

struct msr_perf_ctl (nepodepsaný psv: 16; / * požadovaný PSV * / nepodepsaný _reserved1: 16; nepodepsaný ida_diseng: 1; / * IDA odpojen * / nepodepsaný _reserved2: 31;);
Odpojovací bit IDA (Intel Dynamic Acceleration) vám umožňuje dočasně deaktivovat oportunistické řízení frekvence na procesorech Intel Core 2 Duo T7700 a novějších - opět nás to nezajímá. Nízkých 16 bitů (PSV) - režim, ve kterém „žádáme“ procesor o přepnutí.

_PSS tabulka

Tabulka _PSS je pole stavů ( Balík v terminologii ACPI) nebo metoda, která vrací takové pole; každý stav P je zase definován následující strukturou (str. 409 specifikace ACPI):

Struct Pstate (nepodepsaná CoreFrequency; / * provozní frekvence jádra CPU, MHz * / nepodepsaný výkon; / * maximální ztrátový výkon, mW * / nepodepsaná latence; / * nejhorší latence nedostupnosti CPU během přechodu, µs * / nepodepsaný BusMasterLatency; / * Nejhorší latence, zatímco Bus Masters nejsou schopni přistupovat k paměti, µs * / nepodepsané řízení; / * Hodnota zapisovaná do PERF_CTL pro přepnutí do tohoto stavu * / nepodepsaný stav; / * Hodnota (měla by se rovnat jedné přečtené z PERF_STATUS) * /);
Každý P-stav je tedy charakterizován určitou pracovní frekvencí jádra, maximálním rozptýleným výkonem, tranzitními zpožděními (ve skutečnosti jde o dobu přechodu mezi stavy, během nichž nejsou k dispozici CPU a paměť), konečně nejzajímavější: PSV, který odpovídá tomuto stavu a který musí být zapsán do PERF_CTL, aby bylo možné přejít do tohoto stavu (Control). Chcete-li ověřit, že procesor úspěšně vstoupil do nového stavu, přečtěte si registr PERF_STATUS a porovnejte jej s hodnotou zapsanou v poli Stav.

Ovladač EST operačního systému může „vědět“ o některých procesorech, tzn. je bude moci spravovat bez podpory ACPI. Ale to je rarita, obzvláště v dnešní době (i když pro undervolting "a na Linuxu, někde před 2.6.20, jste museli opravovat tabulky v ovladači a v roce 2011 byla tato metoda docela běžná).

Je třeba poznamenat, že ovladač EST může fungovat, i když neexistuje žádná tabulka _PSS a neznámý procesor, protože maximální a minimální hodnoty lze zjistit z PERF_STATUS (v tomto případě se počet P-stavů zjevně zvrhne na dva).

Dost teorie. Co s tím vším?

Nyní, když víme 1) účel všech bitů v požadovaných slovech MSR, 2) jak přesně je PSV zakódován pro náš procesor a 3) kde v DSDT hledat požadované nastavení, je čas udělat tabulku frekvencí a napětí výchozí... Pojďme vypsat DSDT a hledat tam tabulku _PSS. Pro Pentium M 780 by měl vypadat asi takto:

Výchozí hodnoty _PSS

Název (_PSS, Package (0x06) (// Je definováno celkem 6 stavů (P-stavů) Package (0x06) (0x000008DB, // 2267 MHz (srov. Fid × FSB hodiny) 0x00006978, // 27000 mW 0x0000000A, // 10 µs (odpovídá specifikaci) 0x0000000A, // 10 µs 0x0000112B, // 0x11 \u003d 17 (multiplikátor, Fid), 0x2b \u003d 43 (Vid) 0x0000112B), balíček (0x06) (0x0000074B, // 1867 MHz (82 % maxima) 0x000059D8, // 23000 mW 0x0000000A, 0x0000000A, 0x00000E25, // Fid \u003d 14, Vid \u003d 37 0x00000E25), balíček (0x06) (0x00000640, // 1600 MHz (71% maxima) 0x00005208, // 21000 mW 0x0000000A, 0x0000000A, 0x00000C20, // Fid \u003d 12, Vid \u003d 32 0x00000C20), balíček (0x06) (0x00000535, // 1333 MHz (59% maxima) 0x00004650, // 18000 mW 0x0000000A, 0x0000000A, 0x000001, 0x000001 / Fid \u003d 10, Vid \u003d 28 0x00000A1C), Balíček (0x06) (0x0000042B, // 1067 MHz (47% maxima) 0x00003E80, // 16000 mW 0x0000000A, 0x0000000A, 0x00000817, // Fid \u003d 8, Vid \u003d 23 0x00000817 ), Balíček (0x06) (0x0 0000320, // 800 MHz (35% maxima) 0x000032C8, // 13000 mW 0x0000000A, 0x0000000A, 0x00000612, // Fid \u003d 6, Vid \u003d 18 0x00000612)))

Známe tedy výchozí Vid pro každou úroveň P: 43, 37, 32, 28, 23, 18, což odpovídá napětím od 1388 mV do 988 mV. Podstatou podpětí je, že tato napětí jsou pravděpodobně o něco vyšší, než je ve skutečnosti nutné pro stabilní provoz procesoru. Pokusme se určit „limity toho, co je povoleno“.

Napsal jsem k tomu jednoduchý shell skript, který postupně snižuje Vid a provádí jednoduchou smyčku (démon powerd (8), samozřejmě, musí být před tím přibit). Tak jsem určil napětí, která umožňují procesoru alespoň ne viset, poté jsem provedl test Super Pi a několikrát znovu sestavil jádro; později jsem zvýšil hodnotu Vid pro dvě maximální frekvence o jeden další bod, jinak gcc občas havaroval kvůli chybě nelegální instrukce. Jako výsledek všech experimentů během několika dní jsme dostali následující sadu „stabilních“ Vid: 30, 18, 12, 7, 2, 0.

Analýza výsledků

Nyní, když jsme empiricky určili minimální bezpečná napětí, je zajímavé je porovnat s původními:
Snížení maximálního napětí dokonce o 15% přineslo docela hmatatelné výsledky: delší zátěž nejenže již nevede k přehřátí procesoru a nouzovému vypnutí, ale teplota nyní téměř nikdy nepřekročí 80 ° C. Předpokládaná životnost baterie v „kancelářském“ režimu, soudě podle acpiconf -i 0, se zvýšila z 1 h. 40 m. Na 2 h. 25 m. (Ne tolik, ale lithium-iontové články se „unavují“ v průběhu času, a nezměnil jsem baterii, protože jsem si notebook koupil před sedmi lety.)

Nyní se musíme ujistit, že se nastavení použijí automaticky. Například můžete upravit ovladač cpufreq (4) tak, aby hodnoty PSV byly převzaty z jeho vlastní tabulky, a nikoli prostřednictvím ACPI. Ale to je nepohodlné, i když jen proto, že musíte pamatovat na opravu ovladače při aktualizaci systému, a obecně to vypadá spíše jako špinavý hack než řešení. Pravděpodobně stále můžete nějak opravit powerd (8), což je špatné ze zhruba stejných důvodů. Můžete jednoduše spustit skript a snížit napětí přímým zápisem do MSR (což jsem ve skutečnosti udělal pro stanovení „stabilních“ napětí), ale pak si musíte pamatovat a nezávisle zvládat přechody mezi stavy (nejen P - stavy obecně, například když se notebook probudí ze spánku). Také tomu tak není.

Pokud dostaneme hodnoty PSV prostřednictvím ACPI, pak je nejlogičtější změnit tabulku _PSS v DSDT. Naštěstí se o to nemusíte starat s BIOSem: FreeBSD je schopen načíst DSDT ze souboru (o úpravách tabulek ACPI na Habré jsme psali více než jednou, takže se tím nyní nebudeme podrobně zabývat). Nahraďte povinná pole v DSDT:

Undervolting patch pro _PSS

@@ -7385.8 +7385.8 @@ 0x00006978, 0x0000000A, 0x0000000A, - 0x0000112B, - 0x0000112B + 0x0000111D, + 0x0000111D), balíček (0x06) @@ -7395,8 +7395,8 @000, 0x - 0x00000000 0x00000E12, + 0x00000E12), balíček (0x06) @@ -7405,8 +7405,8 @@ 0x00005208, 0x0000000A, 0x0000000A, - 0x00000C20, - 0x00000C00C, + 0x00000) 0x06) @@ -7415,8 + 0 40000 @ 0 7400 8 000 0x00000A1C, - 0x00000A1C + 0x00000A07, + 0x00000A07), balíček (0x06) @@ -7425.8 +7425.8 @@ 0x00003E80 0x0000000A, 0x0000000A, - 0x00000817, - 0x00000817 + 0x00000802 + 0x00000802, 0 @@ 0x000032C8, 0x0000000A, 0x0000000A, - 0x00000612, + 0x00000612))

Zkompilujte nový soubor AML (bytecode ACPI) a upravte /boot/loader.conf tak, aby FreeBSD načetl náš upravený DSDT namísto výchozího:

Acpi_dsdt_load \u003d "ANO" acpi_dsdt_name \u003d "/ root / undervolt.aml"
To je obecně vše. Nezapomeňte tyto dva řádky v souboru /boot/loader.conf komentovat, pokud změníte procesor.

I když nebudete snižovat nominální napětí, může se vám hodit schopnost vyladit správu stavů procesoru (nejen P-stavů). Ve skutečnosti se často stává, že „křivka“ systému BIOS vyplní tabulky nesprávně, neúplně nebo je nevyplní vůbec (například proto, že neexistuje celeron podporující EST a výrobce oficiálně nepředpokládá jeho nahrazení). V takovém případě budete muset veškerou práci provést sami. Samotné přidání tabulky _PSS nemusí stačit; například stavy C jsou určeny tabulkou _CST a navíc možná budete muset popsat samotné kontrolní postupy (Performance Control, _PCT). Naštěstí je to jednoduché a celkem podrobné, s příklady, které jsou popsány v osmé kapitole specifikace ACPI.

Podpouštění v GNU / Linux

Po pravdě řečeno, nejdřív jsem si myslel, že jsem si přečetl Gentoo Undervolting Guide a jen jsem jej upravil pro FreeBSD. Ukázalo se, že to není tak snadné, protože dokument se ukázal jako nesmírně hloupý (což je pro Gentoo Wiki vlastně divné). Bohužel jsem na jejich novém webu nic podobného nenašel, musel jsem se spokojit se starou kopií; a přestože chápu, že tato příručka ztratila velkou část své důležitosti, budu ji i nadále trochu kritizovat. :-)

Z nějakého důvodu, z nějakého důvodu, okamžitě, aniž by vyhlásili válku, je jim nabídnuto opravit jádro (ve FreeBSD na minutu nemáme žádný systém kód nemusel být upravován). Chcete-li zatlouct do vnitřních částí ovladače nebo zapsat do některých skriptů init hodnoty některých „bezpečných“ napětí, není jasné, kdo a jak je získal ze speciální tabulky (ve které je Pentium M 780 posměšně znázorněno řádek skládající se pouze z otazníků). Řiďte se radami, z nichž některé jsou napsány lidmi, kteří zjevně nechápou, o čem mluví. A co je nejdůležitější, je zcela nejasné, proč a jak přesně tyto magické substituce některých čísel pro ostatní fungují; neexistuje způsob, jak se „dotknout“ EST před opravou a přestavbou jádra, nikdy nezmiňovat registry MSR a jak s nimi pracovat z příkazového řádku. Úpravy tabulek ACPI se nepovažují za alternativní a upřednostňovanou možnost.

Makos docela úzce spolupracuje s ACPI (a očekává, že bude fungovat správně) a úprava tabulek je jednou z hlavních metod pro její nastavení pro konkrétní hardware. První věc, která vám přijde na mysl, je tedy shodit a opravit váš DSDT stejným způsobem. Alternativní metoda: google: //IntelEnhancedSpeedStep.kext jako jedna, dvě, tři.

Další „úžasný“ nástroj (naštěstí již zastaralý) nabízí koupit za 10 $ schopnost měnit napětí a frekvenci. :-)