www .rud ometov. com
Performanța și consumul de energie al calculatorului depind atât de chips-urile încorporate ale elementelor de control al performanței, cât și de tehnologiile implementate în arhitectura plăcii de bază
Managementul performanței și instrumentele de gestionare a energiei devin tot mai frecvente. Circuite încorporate care oferă o viteză mai mică a ceasului cu o sarcină computațională redusă vă permit să reduceți tensiunea de alimentare și o scădere a ambilor parametri contribuie la o reducere semnificativă a generării de căldură.
Ca un exemplu de instrumente eficiente pentru gestionarea performanțelor și optimizarea consumului de energie (și, prin urmare, reducerea producerii de căldură), se pot menționa procesoarele Intel. Acestea includ următoarele:
· Detector catastrofic de oprire;
· Mecanism automat de monitorizare termică - monitor termic 1 și monitor termic 2;
· Modularea frecvenței ceasului la cerere (modulația ceasului la cerere);
Tehnologie avansată Intel SpeedStep.
Detector de supraîncălzire de urgență - un mecanism complet automat, care a apărut pentru prima dată în procesoare de familie P6 și implementat în Intel Pentium 4, Xeon și Pentium M. După atingerea unui anumit prag de temperatură care urmează să fie determinată la fabricarea procesorului, lucrările să fie suspendate până la primirea unui RESET # semnal special.
Monitorul termic 1 (TM1) este un mecanism care a primit denumirea comună "drossel" (Throttling sau Thermal Throttling, precum și Thermal Trip). Implementat în Intel Pentium 4, procesoare Xeon și Pentium M. Este o combinație de-al doilea senzor de temperatură (primul mecanism este oprirea de urgență), calibrat în etapa de fabricare a procesorului, precum și un mecanism de modulare pentru ceasul CPU.
Modularea semnalului de ceas aplicat procesorului de către sistemul de monitorizare termică este prezentat în Fig. 1.
Fig. 1. Modularea semnalului de ceas aplicat procesorului de către sistemul de control termic
Spre deosebire de detectorul de supraîncălzire, mecanismul TM1 este detectabil și controlat prin instrucțiuni speciale. Conform recomandărilor Intel, mecanismul TM1 ar trebui să fie inclus în BIOS când procesorul este inițializat și nu va fi modificat ulterior de sistemul de operare. În cazul unei situații care nu este de urgență, de exemplu, oprirea răcitorului, mecanismul asigură menținerea temperaturii procesorului la cel mai sigur nivel posibil prin reducerea performanțelor acestuia.
Monitorul termic 2 (TM2) - un mecanism mai avansat pentru protecția procesorului împotriva supraîncălzirii, implementat în procesoarele Intel Pentium M, precum și în modelele îmbunătățite Intel Pentium 4 și Xeon. O diferență semnificativă față de TM1 este controlul frecvenței (mai exact, FID - multiplicatorul frecvenței busului de sistem) și tensiunea de alimentare (VID) a procesorului. Prin reducerea tensiunii de alimentare, TM2 vă permite să economisiți mai multă performanță a procesorului într-o situație de supraîncălzire cu aceeași reducere a nivelului de putere consumat de acesta. Responsabilitatea pentru utilizarea TM2 se bazează pe BIOS-ul.
Includerea mecanismului TM2 este recomandată pentru modelele de procesoare mai vechi, de exemplu pentru modele de cel puțin 2,8 GHz cu o viteză de ceas 166 MHz și cel puțin 3,6 GHz cu o viteză de ceas de 200 MHz. Pentru modelele mai tinere, se recomandă utilizarea TM1. Activarea sau dezactivarea simultană a TM1 și TM2 este un mod independent pentru procesor și nu este recomandat de producător. Setarea valorilor țintă FID și VID trebuie să aibă loc în BIOS în timpul fazei de inițializare a procesorului.
Modulația ceasului la cerere (ODCM) asigură reducerea programată a încărcării termice pe procesor în timpul perioadei de repaus. Un program software este furnizat pentru nivelul minim al ciclului de viață util al procesorului datorită tehnologiei de modulare software a vitezei ceasului CPU (trotting).
Tehnologia îmbunătățită SpeedStep (EIST) oferă economii de energie și, în consecință, producția de căldură redusă. Inițial a apărut în procesoarele Intel Pentium M. au înlocuit tehnologia SpeedStep Intel, unul folosit în procesoarele mobile Intel Pentium III și Pentium 4. tehnologie îmbunătățită oferă un procesor mai eficient de gestionare a energiei prin schimbări dinamice în stările discrete ale performanței procesorului (tranzițiile P-stat, fiecare Starea P este specificată printr-o combinație de FID și VID).
Nu este abandonat de dezvoltatorii acestor instrumente și procesoare moderne multi-core, majoritatea fiind create de arhitectura Intel Core. Acestea includ modele dual-core Intel Core 2 Duo și quad-core. Apropo, cele două modele superioare (figura 2) și quad-core suportă toate tehnologiile discutate anterior despre managementul performanței și consumul de energie. Acestea includ: tehnologie de control al performanței procesorului la cerere consolidată Intel SpeedStep (EIST), funcția de protecție CPU Monitor termică 1 supraîncălzire (TM1) și termică Monitor 2 (TM2), On-Demand ceas modulare (ODCM tehnologie de ceas modulare pe procesor cerere ), precum și moduri îmbunătățite de staționare C (CxE).
Fig. 2. Procesor Intel Core 2 Extreme X6800
În procesoarele multi-core ale liniilor Intel Core 2, precum și în procesoarele mobile Intel Core Solo / Duo, ultima funcție a fost extinsă la toate stările posibile ale inactivității procesorului. inclusiv modurile Stop Grant (C2), Deep Sleep (C3) și Deeper Sleep (C4). Pentru procesoarele desktop Intel Core 2, numai starea Enhanced Halt (C1) - modul C1E este activată în mod implicit. Acest lucru se datorează faptului că modurile de "somn" mai profunde ale procesorului, ca regulă, nu sunt folosite în platformele desktop. De exemplu, datorită modului C1E, frecvența nominală a miezului procesorului este "resetată" la nivelul minim de 1600 MHz (viteza ceasului 266 MHz, multiplicatorul minim 6x).
Evaluând tehnologiile enumerate, este necesar să rețineți că instrumentele de management al productivității ar trebui să includă, de exemplu, overclockarea. Ideea de overclockare ca o metodă relativ simplă și relativ ieftină de îmbunătățire a performanțelor unui computer cumpărat anterior sau nou este destul de simplă. Se bazează pe posibilitatea reală de a folosi componentele în modurile de frecvență forțată. Și, după cum știți, creșterea vitezei de ceas permite rezolvarea problemelor în mai puțin timp sau procesarea unor cantități mari de informații pe unitatea de timp.
Performanță = (Număr de instrucțiuni) / (Timp de execuție).
Această expresie poate fi rescrisă ca produs al numărului de instrucțiuni executate pe ciclu (Instrucțiune pe ceas (IPC)) prin numărul de cicluri pe unitate de timp (frecvența ceasului, F):
Astfel, performanța este proporțională cu frecvența. Este adevărat că, în realitate, dependența nu este strict liniară, deoarece, datorită frecvențelor înalte, unele dintre informațiile transmise sunt distorsionate și, prin urmare, transmisia trebuie repetată. În plus, există și problema sincronizării funcționării nodurilor și subsistemelor individuale, ceea ce generează întârzieri. Cu toate acestea, pe măsură ce vitezele ceasului cresc, productivitatea, cel puțin până când ponderea parcelelor distorsionate și numărul total de întârzieri opresc această creștere.
Pentru a menține creșterea frecvențelor ceasurilor de așchii deasupra nominalului, după cum urmează din fizică, este necesară creșterea nivelului tensiunii de alimentare, ceea ce conduce la o creștere a producției de căldură:
Aici, P este puterea de căldură; Factor C, luând în considerare arhitectura chipsurilor; V este tensiunea de alimentare; F este frecvența ceasului.
Apropo, scăderea frecvenței ceasului permite reducerea tensiunii de alimentare, iar reducerea acestor parametri în conformitate cu formula de mai sus contribuie la reducerea producerii de căldură. Și acest lucru, la rândul său, reduce sarcina asupra mijloacelor de răcire, ceea ce permite reducerea vitezei ventilatorului, reducerea zgomotului, economisirea energiei (în esență, în laptopuri și servere).
Din motive de justiție, trebuie remarcat faptul că nu toți specialiștii împărtășesc entuziasmul aderenților regimurilor forțate, deși numărul overclockerilor este destul de ridicat.
Capacitatea de overclockare a procesorului se bazează pe faptul că majoritatea procesoarelor au o rezervă tehnologică suficient de mare, care asigură un nivel garantat de performanță al întregii serii lansate.
În ciuda aversiunii unor specialiști și a companiilor de computere asupra unui fenomen precum overclocking, capacitățile de management al capacității continuă să câștige popularitate, sporind numărul suporterilor. Firmele-producători de plăci de bază, care desfășoară o activitate în luptă competitivă rigidă, nu au putut ignora opinia potențialilor cumpărători. De aceea, funcțiile corespunzătoare sunt susținute de majoritatea produselor lor.
Alegerea plăcii de bază optime prin criteriul prezenței funcțiilor de overclockare, este necesar să se evalueze o serie de caracteristici care să asigure implementarea acestor moduri specifice.
În primul rând, se referă la intervalul de frecvență de operare al magistralei procesoarelor (FSB) și la memorie, precum și la etapa de modificare a acestora. Faptul este că, de regulă, procesoarele moderne au un coeficient de frecvență fix care determină frecvența internă a miezului (nucleelor) procesorului prin frecvența busului FSB. De aceea, overclocking-ul se face de obicei prin creșterea frecvenței bus-ului procesorului FSB. În acest caz, este necesar să se ia în considerare faptul că creșterea frecvenței busului procesorului este adesea însoțită de o modificare corespunzătoare a modurilor de funcționare a frecvențelor celorlalte componente.
În ceea ce privește modurile tradiționale de overclocking CPU-ul calculatorului, atunci, după cum sa menționat mai sus, acest lucru este de obicei realizat prin creșterea frecvenței bus-bus-ului FSB. Cu toate acestea, creșterea sa într-o serie de cazuri este însoțită de o schimbare în regimurile altor componente ale sistemului. Acestea pot fi, de exemplu, unitățile de hard disk. Pentru a asigura funcționarea fiabilă și a stoca informații pentru aceasta, nu ar trebui să mărească în mod semnificativ (mai mult de 10%) frecvența ceasului conexiunii bus.
Trebuie remarcat faptul că pentru regimurile extreme, în care se obține creșterea maximă a productivității, este necesară o creștere semnificativ mai mare a tensiunii de alimentare, adesea ajungând la 20%. Cu toate acestea, pentru a asigura niveluri maxime de fiabilitate și funcționare sigură, este recomandabil să se abțină de la regimuri cu niveluri ridicate de alimentare cu energie.
Schimbarea frecvenței și a tensiunii poate fi efectuată atât cu ajutorul comutatoarelor și jumperilor corespunzătoare de pe plăcile de bază ale generațiilor anterioare, cât și programabil în BIOS Setup. Desigur, overclocking-ul făcut de software este mult mai convenabil, deoarece simplifică procedura de selectare a modurilor care asigură performanța maximă a computerului. În același timp, utilizând capabilitățile tehnologiilor, cum ar fi SoftMenu în BIOS Setup, nu trebuie nici măcar să deschideți unitatea de sistem a computerului. Toate operațiile pentru overclocking și monitorizarea parametrilor setați sunt efectuate în elementele corespunzătoare din meniul BIOS Setup.
Suportul hardware pentru aceste capabilități se realizează prin circuite speciale care determină modurile de frecvență ale principalelor subsisteme.
Schimbarea modurilor de frecvență se realizează prin intermediul mijloacelor construite în arhitectura plăcilor de bază. Acestea includ chips-uri PLL (fază-blocat) care implementează un VCO (Voltage Controlled Oscillator) care monitorizează continuu faza semnalului de intrare. Astfel de generatoare sunt folosite pentru a controla frecvența. Pe placa de bază, chips-urile PLL sunt folosite pentru a forma mai multe frecvențe.
Un exemplu de implementare a PLL, folosit, de altfel, în plăcile de bază ale unui producător atât de cunoscut ca Gigabyte, este prezentat în Fig. 3.
Fig. 3. Un exemplu de realizare a unui circuit PLL chip
Circuitele electronice cu schimbare de frecvență hardware-software, alimentate în subsistemele principale ale computerului, oferă oportunități ample de gestionare a performanțelor și a consumului de energie.
Cele mai avansate versiuni complexe de control hardware-software permit, de asemenea, o schimbare relativ netedă a nivelurilor tensiunilor de alimentare și a parametrilor de timp care determină funcționarea modulelor subsistemului RAM.
De exemplu, putem menționa o serie de tehnologii utilizate pe plăcile de bază ale Gigabyte, care este unul dintre liderii acestui sector al pieței.
Vorbind despre mijloacele de control, nu se poate observa o inovatie ca overclocking-ul dinamic, care ofera o schimbare automata a frecventelor ceasului in functie de schimbarea sarcinii de calcul. Un astfel de mijloc asigură creșterea frecvențelor ceasului cu sarcină crescătoare și o scădere a scăderii acestuia, ceea ce îmbunătățește modurile de funcționare termică a componentelor. Un exemplu este tehnologia lui C. I. A. 2.
Tehnologia C.I.A. 2 (CPU Intelligent Accelerator) schimbă dinamic frecvența procesorului (mai precis, FSB) și tensiunea de alimentare în funcție de sarcina curentă. Este posibil să alegeți una dintre modurile de overclockare: Dezactivați, Cruise, Sport, Racing, Turbo, Full Thrust. Fiecare dintre moduri determină intervalul de câștig al frecvenței ceasului.
Un alt instrument de îmbunătățire a performanței computerului este un instrument de proprietate pentru a îmbunătăți performanța subsistemului de memorie. Ca exemplu, M.I.B. 2 (Memory Intelligent Booster 2), creat de Gigabyte și care permite optimizarea lucrului cu RAM datorită caracteristicilor cipurilor / modulelor cunoscute. Pe măsură ce rezultatele testului arată, pe lângă creșterea vitezei ceasului, tehnologia Memory Intelligent Booster 2 implică, de fapt, mecanisme care măresc lărgimea de bandă a magistralei de memorie.
Rămâne să adăugăm că aceste tehnologii completează setul de utilități proprietare de la același producător de plăci de bază. Acestea includ EasyTune 5 (și / sau cel mai recent EasyTune Center) pentru monitorizarea parametrilor sistemului și overclockarea (Figura 4). Utilizatorii pot schimba frecvența și multiplicatorul procesorului, multiplicatorul pentru memorie, frecvența busului PCI Express și tensiunea procesorului, memoria și puntea de sud a chipsetului, dar într-o măsură mai mică decât cea disponibilă din BIOS. De asemenea, rețineți modurile de setare în SmartFan: puteți alege intervalul de viteză de la 0 la 100% și temperatura corespunzătoare.
Fig. 4. Selectarea parametrilor C.I.A. 2 și un exemplu de operare EasyTune 5
Desigur, setarea BIOS oferă numeroși parametri pentru reglarea grosieră și / sau fină a funcționării eficiente a principalelor subsisteme. Acestea includ modificarea modurilor de frecvență, tensiunile de alimentare, temporizările modulelor de memorie, controlul ventilatorului și așa mai departe.
Având în vedere hardware-ul și software-ul ferm, nu se poate recupera unele caracteristici ale arhitecturii plăcii de bază. Acestea vă permit să extindeți intervalele de control și să creșteți funcționalitatea. Într-adevăr, chips-urile specializate împreună cu chipset-ul oferă suport pentru tehnologiile brevetate. Și, în unele cazuri, datorită studiului atent al arhitecturii și designului plăcii de bază, este posibil să se slăbească limitările impuse de chipset-uri, care sunt, de fapt, baza plăcilor de bază.
Estimând soluțiile date, este necesar să rețineți că această revizuire nu se pretinde a fi completă. Spectrul de tehnologii proprietare orientate spre optimizarea capacităților de calculator este, desigur, mult mai larg.
În concluzie, trebuie reamintit încă o dată că alegerea placii de bază optime este un pas foarte important. În acest stadiu sunt adesea stabilite posibilitățile viitorului calculator. Și în extinderea lor pot ajuta în mod semnificativ hardware și software de marcă.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: