Режим энергосбережения epu в bios что это
Современный пользователь, которому не чужд разгон, уже давно привык к обилию настроек BIOS’а материнских плат, позволяющих повысить производительность. Опытные пользователи долгое время без труда пользуются настройками питания процессора, его множителем и частотой шины. Для снижения шума системы охлаждения процессора не первый год применяются технологии C&Q (для процессоров AMD) и SpeedStep (для процессоров Intel). Новичкам же приходится предварительно разбираться что к чему. С течением времени стали появляться различные программные утилиты, позволяющие разгонять процессор и память, а так же управлять скоростью вращения вентиляторов на кулерах прямо из Windows. Не все из них работали корректно, не все из них были интуитивно понятны начинающему оверклокеру.
Различными производителями компьютерных комплектующих неоднократно предпринимались попытки внедрить в свои продукты функции автоматического разгона и управления энергопотреблением. В плане оверклокинга чаще всего дело ограничивалось либо разгоном на уровне всего лишь 10%, либо использованием при разгоне готовых профилей настроек, что больше похоже на так сказать предустановленный разгон (по аналогии с видеокартами, изначально имеющими более высокие частоты, чем у референсных), чем оверклокинг как таковой. Что касается вопроса величины энергопотребления, напрямую связанного с уровнем шума систем охлаждения наиболее горячих компонентов ПК, то в дополнение к «стандартным» C&Q и SpeedStep большинство производителей материнских плат редко когда предлагали что-то более совершенное, чем обыкновенное уменьшение или увеличение скорости вращения чаще всего одного-единственного вентилятора в зависимости от показаний термодатчика процессора. Это всё, на что обычно мог рассчитывать пользователь при использовании материнских плат предыдущих поколений. Для более кардинального решения всех упомянутых проблем нужен комплексный подход, так сказать «всё в одном флаконе».
Апогеем развития технологий автоматического разгона, снижения энергопотребления и интеллектуального управления системами охлаждения на данный момент смело можно назвать решения, предлагаемые инженерами Asus: DIP II, TPU и EPU. Внедрение этих технологий в современных материнских платах Asus стало возможным благодаря нескольким нововведениям и поэтапному решению целого ряда различных сложностей. Обо всём этом и пойдёт речь в данной статье.
DIP II - второе поколение Dual Intelligent Processor. Дополнительные нововведения в современных материнских платах Asus.
Технология Dual Intelligent Processor была представлена летом 2010 года. Её суть заключается в размещении на материнской плате c целью оптимизации производительности и энергосбережения двух вспомогательных программируемых микро-процессоров: TPU (TurboV Processing Unit) и EPU (Energy Processing Unit). Первый из них способен на аппаратном уровне управлять основными параметрами работы центрального процессора и ОЗУ компьютера, второй аналогичным способом автоматизирует работу по энергосбережению. Управление этими процессорами осуществлялось посредством специального программного обеспечения из-под операционной системы ПК.
Обновлённое поколение Dual Intelligent Processor с идексом II было представлено осенью 2010 года. Основными отличиями от предшественника стали возможность активизации данных технологий нажатием одной кнопки на материнской плате (то есть без обязательной установки программного обеспечения, надоедливо сидящего в трее), а так же возможность управления TPU, EPU и компьютером в целом (выключение, перезагрузка) дистанционно по BlueTooth с ноутбука и даже со смартфонов Apple с установленным на них ПО ROG iDirect благодаря технологии BT GO! Изменения частот и напряжений происходят «на лету» и не требуют перезагрузки ПК.
Включение TPU и EPU выполняется теперь одной кнопкой
Управлять ПК теперь можно дистанционно по BlueTooth
Из новшеств, которые позволили достичь стабильности работы технологий DIP II, TPU и EPU, нельзя так же не отметить новую систему питания центрального процессора, замену устаревшей базовой системы ввода-вывода BIOS (Basic System Input-Output) на современную EFI (Extensible Firmware Interface) и систему охлаждения Active Cooling, выполняющую перераспределение нагрузки в случае достижения тем или иным компонентом критической температуры.
Работа технологий TPU и EPU напрямую связана с новой системой питания центрального процессора. Основным её отличием является использование контроллера широтно-импульсной модуляции Digi+VRM (ASP1000C), который осуществляет цифровой контроль за напряжением.
По своей сути контроллер питания Digi+VRM является программируемым микро-процессором, который позволяет не только повысить надёжность и стабильность работы центрального процессора, но и обеспечить возможность более совершенного управления системой питания (вплоть до изменения фазности «на лету», изменения частоты преобразования с шагом в 10 кГц и повышенного КПД). В свою очередь благодаря этому можно добиться в режиме малой нагрузки на ПК не достижимого ранее уменьшения энергопотребления и, соответственно, уровня шума процессорного кулера за счёт снижения скорости вращения вентилятора. Работа Digi+VRM, при желании, может быть настроена пользователем через EFI (бывший BIOS) или специализированное ПО, поставляемое в комплекте с материнскими платами Asus.
EFI, в отличие от BIOS, позволяет изменять свои параметры при помощи мышки (поддерживается скроллинг). Кроме того, EFI поддерживает размер загрузочной области жёсткого диска вплоть до 2,2Тб и обеспечивает более высокую производительность.
Что касается Active Cooling, то производитель не уточняет детали. Однако, судя по всему, речь идёт не только об автоматическом управлении скоростью вращения вентилятора на кулере, но и об отключении или снижении нагрузки на те фазы системы питания, которые нагрелись сильнее других. Разница нагрева может быть обусловлена разными расстояниями от компонентов каждой фазы до вентилятора блока питания, процессорного кулера и стенки корпуса ПК. Кроме того, набравшие в последние годы кулеры-башни с боковым креплением вентилятора направляют поток воздуха только в одну сторону, в результате чего часть системы питания процессора, расположенная в верхней части материнской платы, может остаться без обдува.
Технология TPU – разгон одной кнопкой.
Функция автоматического разгона появилась далеко не сразу по отношению к самому понятию разгона как такового. Причиной тому является целый ряд проблем, решить которые достаточно сложно. Как, например, решить вопрос невозможности старта ПК при переразгоне? Очевидно, что нужен откат на предыдущие настройки, значит нужна вторая, дублирующая микросхема BIOS - это сказывается на стоимости. Ну а как реализовать в автоматическом режиме стресс-тест нагрузки на разогнанный компонент? Проще всего программно, в среде операционной системы. Однако если представить, к примеру, автоматический поиск максимальной частоты процессора, при котором система ещё стабильна, то что получим? Разгон, допустим, со штатной частоты 2,8 Ггц до 3,0ГГц, запуск ПК, запуск тестирующего ПО. Если всё в порядке - перезагрузка, снова разгон до ещё большей частоты, снова запуск - и так по кругу. Если добавить перебор вариантов частоты и таймингов оперативной памяти, то с трудом себе представляю оверклокера-новичка, сидящего в кресле и упоённо наблюдающего на такое многочасовое автоматическое "чудачество" компьютера. Кроме того, если говорить об автоматическом повышении напряжения питания, то тут сразу появляется нюанс отсутствия официального разрешения от Intel и AMD на такое "своевольное" поднятие питающего напряжения на процессоры.
Поэтому на всех этапах развития автоматического разгона производители сознательно шли на упрощения в виде создания в настройках BIOS'a профилей, соответствующих небольшому разгону, на который способно 99% процессоров. Либо же на пошаговое увеличение частоты с коротким автоматическим стресс-тестом. Количество шагов при этом резко ограничилось. При этом чуть ли ни единственное, что ещё могли сделать производители, так это продумать вопрос а всегда ли нужно держать процессор в разогнанном состоянии? Разумеется нет.
Инженерами Asus такой автоматический разгон впервые был применён в материнских платах серии P5 и получил название AI NOS (Artificial Intelligence Non-delay Overclocking System). Активация этого разгона выполнялась либо из BIOS'а, либо посредством специализированного ПО. Суть такого разгона сводилась к небольшому автоматическому поднятию частоты процессора во время его наибольшей загрузки, с последующем "откатом" на стандартную частоту.
Для начинающих оверклокеров, не сведущих в нюансах разгонных дел, наверняка покажется интересной технология TPU (TurboV Processing Unit). Ничего "противоестественного" она не делает, и на разных платах Asus реализована не много по-разному, но основное принципы хорошо знакомы оверклокерам: увеличение частоты "шины" и множителя. Действия TPU можно подкорректировать внесением соответствующих изменений в EFI (BIOS) или же посредством специализированного ПО.
В комлпекте некоторых материнских плат Asus, включён внешний проводной пульт управления Asus TurboV Remote, который позволяет переключать TPU из автоматического режима в ручной, повышать и понижать частоту "шины", а так же загружать один из трёх доступных профилей настроек.
Так, например, материнская плата Asus Crosshair IV Formula при нажатии кнопки "Turbokey II" увеличивает базовую частоту на 16 МГц. Прирост скорости, разумеется, будет не большим, однако установить предел разгонного потенциала конкретного экземпляра процессора можно только по результатам серии экспериментов, что физически едва ли возможно полностью в автоматическом режиме.
Рекламный "буклет" Asus обещает нам до 37% прироста производительности при использовании системы TPU. Здесь следует чётко понимать, что не следует ожидать такой автоматический прирост производительности на каждом конкретном экземпляре компьютера, даже если опытным путём установлено, что такой потенциал у него есть. Технологии, даже в рамках принятых упрощений, не совершенны, об этом мы поговорим чуть ниже.
Технология EPU – C&Q и SpeedStep «отдыхают».
Долгое время стабильность работы систем снижения энергопотребления C&Q и SpeedStep во время простоя ПК или выполнения им не ресурсоёмких задач при разгоне не гарантировалась. Как правило, стоило только тронуть множитель процессора или частоту шины, как C&Q и SpeedStep теряли свою работоспособность. В результате пользователям приходилось применять дополнительные программные модули, уровень которых обычно далёк от желаемого. Сейчас ситуация в этом плане, с одной стороны, улучшилась, а с другой – начала терять свою актуальность в связи с появлением более совершенных систем энергосбережения, чем обыкновенное снижение напряжения питания процессора и вентилятора процессорного кулера. Речь идёт о EPU (Energy Processing Unit ) от Asus.
Эта технология прошла определённый путь эволюции, начало которому было заложено ещё в 2005-ом году. В то время инженеры Asus предлагали сильно упрощённый вариант того, что предлагают сейчас – технологию Asus AI Gear первого поколения. Через год свет увидела обновленная версия - AI Gear 2. Обе версии AI Gear представляли возможность настраивать несколько основных параметров производительности и энергопотребления из BIOS'a или в среде операционной системы посредством специализированного ПО. Примерно в это же время появилась упомянутая выше система автоматического разгона AI NOS.
Аббревиатура EPU впервые появилась в сентябре 2007 года – EPU I with AI Gear 3. Принципиальным отличием здесь становится автоматическое аппаратное отслеживание загрузки процессора и соответствующее управление системой питания. В 2008 году была анонсирована технология EPU II – 6 Engine, улучшенная версия EPU I.
Микропроцессор EPU в режиме реального времени отслеживает загрузку центрального процессор и, в зависимости от неё, автоматически поддерживает работу в ПК в режиме оптимального энергопотребления.
Изменение энергопотребления достигается здесь не только за счёт привычной всем вариации напряжения, но и за счёт изменения в режиме реального времени числа активных фаз системы питания и силы тока благодаря возможностям Digi+VRM. В конечном итоге технология EPU II - 6 Engine связывает между собой целую группу компонентов ПК:
Именно комплексный подход к управлению энергопотреблением выделяет решения инженеров Asus от предыдущих разработок. Обещаемый уровень экономии энергопотребления - до 80%.
Artificial Intelligence (AI) - искусственный интеллект. Перечень "интеллектуальных" материнских плат Asus.Как уже отмечалось выше, родоначальником DIP II можно назвать технологию AI Gear, название которой на русском языке, видимо, должно звучать как "механизм искусственного интеллекта". Предоставить пользователю возможность не "заморачиваться" настройкой технических параметров работы ПК в реальном времени посредством использования интеллектуальной автоматизированной системы - вот основная цель создания технологии DIP II и её предшественников.
Разумеется, даже самые современные технологии не могут полноценно заменить человеческий разум. Поэтому не стоит ждать от DIP II совершенства и идеальности. Особенно это касается TPU - опытный оверклокер всегда сможет достичь лучших результатов, чем данная автоматика.
Скорее всего, заявленные производителем результаты получены в лабораторных, несколько идеализированных условиях. При использовании DIP II на "среднестатистичном" ПК результаты, я думаю, будут несколько ниже. Тем не менее, не могу не отметить, что DIP II на данный момент по совокупности своих возможностей лучше других технологий претендует на звание "механизма искусственного интеллекта", призванного улучшить технико-экономические показатели работы ПК.
Перечень материнских плат, поддерживающих описанные технологии, приведён в таблице:
Для начала – несколько слов о том, что такое режим энергосебережения. В этом режиме процессор потребляет энергию на минимуме, что с одной стороны позволяет экономить электроэнергию (или заряд батареи в случае ноутбуков), но с другой уменьшает мощность CPU, отчего при выполнении сложных операций могут быть подтормаживания. Также режим энергосбережения нужно отключать, если планируется разгон процессора.
Отключение энергосбережения
Собственно процедура достаточно простая: потребуется зайти в БИОС, найти настройки режимов питания, а затем отключить энергосбережение. Основная сложность заключается в разнообразии интерфейсов BIOS и UEFI – нужные настройки могут находиться в разных местах и называться по-разному. Рассмотреть всё это разнообразие в пределах одной статьи выглядит нецелесообразным, поэтому остановимся на одном примере.
Внимание! Все дальнейшие действия вы проводите на свой страх и риск, мы не несём ответственности за возможные повреждения, которые могут возникнуть в процессе выполнения инструкции!
Теперь компьютер можно перезагрузить и проверить, как он ведёт себя с отключённым режимом энергосбережения. Потребление должно повыситься, как и количество выделяемого тепла, поэтому может дополнительно понадобится настроить соответствующее охлаждение.
Возможные проблемы и их решения
Порой при выполнении описываемых процедур пользователь может столкнутся с одной или несколькими трудностями. Давайте рассмотрим наиболее распространённые.
В моём BIOS нет настроек питания или они неактивны
В некоторых бюджетных моделях материнских плат или ноутбуков функционал BIOS может быть значительно урезан – «под нож» производители часто пускают и функционал управления питанием, особенно в решениях, рассчитанных на маломощные CPU. Тут уже ничего не поделать – придётся смириться с этим. Впрочем, в некоторых случаях эти опции могут быть недоступны по ошибке производителя, которая устранена в новейших вариантах микропрограммы.
Кроме того, опции управления питанием могут быть заблокированы в качестве своеобразной «защиты от дурака», и открываются, если пользователь задаст пароль доступа.
После отключения режима энергосбережения компьютер не загружает систему
Более серьёзный сбой, чем предыдущий. Как правило, в большинстве случаев подобное означает, что процессор перегревается, или ему не хватает мощности блока питания для полноценной работы. Решить проблему можно сбросом BIOS до заводских настроек – для подробностей ознакомьтесь со статьёй по ссылке далее.
Заключение
Мы рассмотрели методику отключения режима энергосбережения в BIOS и решения некоторых проблем, которые возникают в процессе или после выполнения процедуры.
Отблагодарите автора, поделитесь статьей в социальных сетях.
Все действия, связанные с разгоном, осуществляются в меню AI Tweaker (UEFI Advanced Mode) установкой параметра AI Overclock Tuner в Manual (рис. 1).
Рис. 1
BCLK/PEG Frequency
Параметр BCLK/PEG Frequency (далее BCLK) на рис. 1 становится доступным, если выбраны Ai Overclock Tuner\XMP или Ai Overclock Tuner\Manual. Частота BCLK, равная 100 МГц, является базовой. Главный параметр разгона – частота ядра процессора, получается путем умножения этой частоты на параметр – множитель процессора. Конечная частота отображается в верхней левой части окна Ai Tweaker (на рис. 1 она равна 4,1 ГГц). Частота BCLK также регулирует частоту работы памяти, скорость шин и т.п.
Возможное увеличение этого параметра при разгоне невелико – большинство процессоров позволяют увеличивать эту частоту только до 105 МГц. Хотя есть отдельные образцы процессоров и материнских плат, для которых эта величина равна 107 МГц и более. При осторожном разгоне, с учетом того, что в будущем в компьютер будут устанавливаться дополнительные устройства, этот параметр рекомендуется оставить равным 100 МГц (рис. 1).
ASUS MultiCore Enhancement
Когда этот параметр включен (Enabled на рис. 1), то принимается политика ASUS для Turbo-режима. Если параметр выключен, то будет применяться политика Intel для Turbo-режима. Для всех конфигураций при разгоне рекомендуется включить этот параметр (Enabled). Выключение параметра может быть использовано, если вы хотите запустить процессор с использованием политики корпорации Intel, без разгона.
Turbo Ratio
В окне рис. 1 устанавливаем для этого параметра режим Manual. Переходя к меню Advanced\. \CPU Power Management Configuration (рис. 2) устанавливаем множитель 41.
Рис. 2
Возвращаемся к меню AI Tweaker и проверяем значение множителя (рис. 1).
Для очень осторожных пользователей можно порекомендовать начальное значение множителя, равное 40 или даже 39. Максимальное значение множителя для неэкстремального разгона обычно меньше 45.
Internal PLL Overvoltage
Увеличение (разгон) рабочего напряжения для внутренней фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ) позволяет повысить рабочую частоту ядра процессора. Выбор Auto будет автоматически включать этот параметр только при увеличении множителя ядра процессора сверх определенного порога.
Для хороших образцов процессоров этот параметр нужно оставить на Auto (рис. 1) при разгоне до множителя 45 (до частоты работы процессора 4,5 ГГц).
Отметим, что стабильность выхода из режима сна может быть затронута, при установке этого параметра в состояние включено (Enabled). Если обнаруживается, что ваш процессор не будет разгоняться до 4,5 ГГц без установки этого параметра в состояние Enabled, но при этом система не в состоянии выходить из режима сна, то единственный выбор – работа на более низкой частоте с множителем меньше 45. При экстремальном разгоне с множителями, равными или превышающими 45, рекомендуется установить Enabled. При осторожном разгоне выбираем Auto. (рис. 1).
CPU bus speed: DRAM speed ratio mode
Этот параметр можно оставить в состоянии Auto (рис. 1), чтобы применять в дальнейшем изменения при разгоне и настройке частоты памяти.
Memory Frequency
Этот параметр виден на рис. 3. С его помощью осуществляется выбор частоты работы памяти.
Рис. 3
Параметр Memory Frequency определяется частотой BCLK и параметром CPU bus speed:DRAM speed ratio mode. Частота памяти отображается и выбирается в выпадающем списке. Установленное значение можно проконтролировать в левом верхнем углу меню Ai Tweaker. Например, на рис. 1 видим, что частота работы памяти равна 1600 МГц.
Отметим, что процессоры Ivy Bridge имеют более широкий диапазон настроек частот памяти, чем предыдущее поколение процессоров Sandy Bridge. При разгоне памяти совместно с увеличением частоты BCLK можно осуществить более детальный контроль частоты шины памяти и получить максимально возможные (но возможно ненадежные) результаты при экстремальном разгоне.
Для надежного использования разгона рекомендуется поднимать частоту наборов памяти не более чем на 1 шаг относительно паспортной. Более высокая скорость работы памяти дает незначительный прирост производительности в большинстве программ. Кроме того, устойчивость системы при более высоких рабочих частотах памяти часто не может быть гарантирована для отдельных программ с интенсивным использованием процессора, а также при переходе в режим сна и обратно.
Рекомендуется также сделать выбор в пользу комплектов памяти, которые находятся в списке рекомендованных для выбранного процессора, если вы не хотите тратить время на настройку стабильной работы системы.
Рабочие частоты между 2400 МГц и 2600 МГц, по-видимому, являются оптимальными в сочетании с интенсивным охлаждением, как процессоров, так и модулей памяти. Более высокие скорости возможны также за счет уменьшения вторичных параметров – таймингов памяти.
При осторожном разгоне начинаем с разгона только процессора. Поэтому вначале рекомендуется установить паспортное значение частоты работы памяти, например, для комплекта планок памяти DDR3-1600 МГц устанавливаем 1600 МГц (рис. 3).
После разгона процессора можно попытаться поднять частоту памяти на 1 шаг. Если в стресс-тестах появятся ошибки, то можно увеличить тайминги, напряжение питания (например на 0,05 В), VCCSA на 0,05 В, но лучше вернуться к номинальной частоте.
EPU Power Saving Mode
Автоматическая система EPU разработана фирмой ASUS. Она регулирует частоту и напряжение элементов компьютера в целях экономии электроэнергии. Эта установка может быть включена только на паспортной рабочей частоте процессора. Для разгона этот параметр выключаем (Disabled) (рис. 3).
OC Tuner
Когда выбрано (OK), будет работать серия стресс-тестов во время Boot-процесса с целью автоматического разгона системы. Окончательный разгон будет меняться в зависимости от температуры системы и используемого комплекта памяти. Включать не рекомендуется, даже если вы не хотите вручную разогнать систему. Не трогаем этот пункт или выбираем cancel (рис. 3).
DRAM Timing Control
DRAM Timing Control – это установка таймингов памяти (рис. 4).
Рис. 4.
Все эти настройки нужно оставить равными паспортным значениям и на Auto, если вы хотите настроить систему для надежной работы. Основные тайминги должны быть установлены в соответствии с SPD модулей памяти.
Рис. 5
Большинство параметров на рис. 5 также оставляем в Auto.
MRC Fast Boot
Включите этот параметр (Enabled). При этом пропускается тестирование памяти во время процедуры перезагрузки системы. Время загрузки при этом уменьшается.
Отметим, что при использовании большего количества планок памяти и при высокой частоте модулей (2133 МГц и выше) отключение этой настройки может увеличить стабильность системы во время проведения разгона. Как только получим желаемую стабильность при разгоне, включаем этот параметр (рис. 5).
DRAM CLK Period
Определяет задержку контроллера памяти в сочетании с приложенной частоты памяти. Установка 5 дает лучшую общую производительность, хотя стабильность может ухудшиться. Установите лучше Auto (рис. 5).
CPU Power Management
Окно этого пункта меню приведено на рис. 6. Здесь проверяем множитель процессора (41 на рис. 6), обязательно включаем (Enabled) параметр энергосбережения EIST, а также устанавливаем при необходимости пороговые мощности процессоров (все последние упомянутые параметры установлены в Auto (рис. 6)).
Перейдя к пункту меню Advanced\. \CPU Power Management Configuration (рис. 2) устанавливаем параметр CPU C1E (энергосбережение) в Enabled, а остальные (включая параметры с C3, C6) в Auto.
Рис. 6
Рис. 7.
DIGI+ Power Control
На рис. 7 показаны рекомендуемые значения параметров. Некоторые параметры рассмотрим отдельно.
CPU Load-Line Calibration
Сокращённое наименование этого параметра – LLC. При быстром переходе процессора в интенсивный режим работы с увеличенной мощностью потребления напряжение на нем скачкообразно уменьшается относительно стационарного состояния. Увеличенные значения LLC обуславливают увеличение напряжения питания процессора и уменьшают просадки напряжения питания процессора при скачкообразном росте потребляемой мощности. Установка параметра равным high (50%) считается оптимальным для режима 24/7, обеспечивая оптимальный баланс между ростом напряжения и просадкой напряжения питания. Некоторые пользователи предпочитают использовать более высокие значения LLC, хотя это будет воздействовать на просадку в меньшей степени. Устанавливаем high (рис. 7).
VRM Spread Spectrum
При включении этого параметра (рис. 7) включается расширенная модуляция сигналов VRM, чтобы уменьшить пик в спектре излучаемого шума и наводки в близлежащих цепях. Включение этого параметра следует использовать только на паспортных частотах, так как модуляция сигналов может ухудшить переходную характеристику блока питания и вызвать нестабильность напряжения питания. Устанавливаем Disabled (рис. 7).
Current Capability
Значение 100% на все эти параметры должны быть достаточно для разгона процессоров с использованием обычных методов охлаждения (рис. 7).
Рис. 8.
CPU Voltage
Есть два способа контролировать напряжения ядра процессора: Offset Mode (рис. 8) и Manual. Ручной режим обеспечивает всегда неизменяемый статический уровень напряжения на процессоре. Такой режим можно использовать кратковременно, при тестировании процессора. Режим Offset Mode позволяет процессору регулировать напряжение в зависимости от нагрузки и рабочей частоты. Режим Offset Mode предпочтителен для 24/7 систем, так как позволяет процессору снизить напряжение питания во время простоя компьютера, снижая потребляемую энергию и нагрев ядер.
Уровень напряжения питания будет увеличиваться при увеличении коэффициента умножения (множителя) для процессора. Поэтому лучше всего начать с низкого коэффициента умножения, равного 41х (или 39х) и подъема его на один шаг с проверкой на устойчивость при каждом подъеме.
Установите Offset Mode Sign в “+”, а CPU Offset Voltage в Auto. Загрузите процессор вычислениями с помощью программы LinX и проверьте с помощью CPU-Z напряжение процессора. Если уровень напряжения очень высок, то вы можете уменьшить напряжение путем применения отрицательного смещения в UEFI. Например, если наше полное напряжение питания при множителе 41х оказалась равным 1,35 В, то мы могли бы снизить его до 1,30 В, применяя отрицательное смещение с величиной 0,05 В.
Имейте в виду, что уменьшение примерно на 0,05 В будет использоваться также для напряжения холостого хода (с малой нагрузкой). Например, если с настройками по умолчанию напряжение холостого хода процессора (при множителе, равном 16x) является 1,05 В, то вычитая 0,05 В получим примерно 1,0 В напряжения холостого хода. Поэтому, если уменьшать напряжение, используя слишком большие значения CPU Offset Voltage, наступит момент, когда напряжение холостого хода будет таким малым, что приведет к сбоям в работе компьютера.
Если для надежности нужно добавить напряжение при полной нагрузке процессора, то используем “+” смещение и увеличение уровня напряжения. Отметим, что введенные как “+” так и “-” смещения не точно отрабатываются системой питания процессора. Шкалы соответствия нелинейные. Это одна из особенностей VID, заключающаяся в том, что она позволяет процессору просить разное напряжение в зависимости от рабочей частоты, тока и температуры. Например, при положительном CPU Offset Voltage 0,05 напряжение 1,35 В при нагрузке может увеличиваться только до 1,375 В.
Из изложенного следует, что для неэкстремального разгона для множителей, примерно равных 41, лучше всего установить Offset Mode Sign в “+” и оставить параметр CPU Offset Voltage в Auto. Для процессоров Ivy Bridge, ожидается, что большинство образцов смогут работать на частотах 4,1 ГГц с воздушным охлаждением.
Больший разгон возможен, хотя при полной загрузке процессора это приведет к повышению температуры процессора. Для контроля температуры запустите программу RealTemp.
DRAM Voltage
Устанавливаем напряжение на модулях памяти в соответствии с паспортными данными. Обычно это примерно 1,5 В. По умолчанию – Auto (рис. 8).
VCCSA Voltage
Параметр устанавливает напряжение для System Agent. Можно оставить на Auto для нашего разгона (рис. 8).
CPU PLL Voltage
Для нашего разгона – Auto (рис. 8). Обычные значения параметра находятся около 1,8 В. При увеличении этого напряжения можно увеличивать множитель процессора и увеличивать частоту работы памяти выше 2200 МГц, т.к. небольшое превышение напряжения относительно номинального может помочь стабильности системы.
PCH Voltage
Можно оставить значения по умолчанию (Auto) для небольшого разгона (рис. 8). На сегодняшний день не выявилось существенной связи между этим напряжением на чипе и другими напряжениями материнской платы.
Рис. 9
CPU Spread Spectrum
При включении опции (Enabled) осуществляется модуляция частоты ядра процессора, чтобы уменьшить величину пика в спектре излучаемого шума. Рекомендуется установить параметр в Disabled (рис. 9), т.к. при разгоне модуляция частоты может ухудшить стабильность системы.
Автору таким образом удалось установить множитель 41, что позволило ускорить моделирование с помощью MatLab.
Как центральный процессор может сокращать собственное энергопотребление? Основы этого процесса — в статье.
Центральный процессор (CPU) спроектирован на бесконечно долгую работу при определенной нагрузке. Практически никто не проводит вычисления круглые сутки, поэтому большую часть времени он не работает на расчетном максимуме. Тогда какой смысл держать его включенным на полную мощность? Здесь стоит задуматься об управлении питанием процессора. Эта тема включает в себя оперативную память, графические ускорители и так далее, но я собираюсь рассказать только про CPU.
Если вы знаете про C-состояния (C-states), P-состояния (P-states) и то, как процессор переходит между ними, то, возможно, в этой статье вы не увидите ничего нового. Если это не так, продолжайте читать.
Я планировал добавить реальные примеры из ОС Linux, но статья становилась все больше, так что я решил приберечь это для следующей статьи.
Основные источники информации, использованные в этом тексте:
Особенности CPU
Согласно официальной странице продукта, мой процессор поддерживает следующие технологии:
- состояния простоя (Idle States);
- усовершенствованная технология Intel® SpeedStep (Enhanced Intel® SpeedStep Technology).
Теперь выясним, что значит каждое из этих определений.
Как снизить энергопотребление процессора во время его работы?
На процессорах для массового использования (мы не берем в расчет вещи, которые возможны при их проектировании) для снижения потребляемой энергии можно реализовать один из сценариев:
- Сократить энергопотребление подсистемы (ядра или другого ресурса, такого как тактовый генератор или кэш) путем отключения питания (уменьшив напряжение до нуля).
- Снизить энергопотребление путем снижения напряжения и/или таковой частоты подсистемы и/или целого процессора.
Второй вариант требует чуть больше объяснений. Энергопотребление интегральной схемы, которой является процессор, линейно пропорционально тактовой частоте и квадратично напряжению.
Примечание для тех, кто разбирается в цифровой электронике: Pcpu = Pdynamic + Pshort circuit + Pleak. При работающем процессоре Pdynamic является наиболее важной составляющей, именно эта часть зависит линейно от частоты и квадратично от напряжения. Pshort circuit пропорционально частоте, а Pleak — напряжению.
Более того, напряжение и тактовая частота связаны линейной зависимостью.
Высокая производительность требует повышенной тактовой частоты и увеличения напряжения, что еще больше влияет на энергопотребление.
Каков предел энергопотребления процессора?
Это во многом зависит от процессора, но для процессора E3-1245 v5 @ 3.50 ГГц расчетная тепловая мощность (Thermal Design Power, TDP) составляет 80 ватт. Это среднее значение, которое процессор может выдерживать бесконечно долго (Power Limit, PL1 на изображении ниже). Системы охлаждения должны быть рассчитаны на это значение, чтобы быть надежными. Фактическое энергопотребление процессора может быть выше в течение короткого промежутка времени (состояния PL2, PL3, PL4 на изображении ниже). TDP измеряется при нагрузке высокой вычислительной сложности (худший случай), когда все ядра работают на базовой частоте (3.5 ГГц).
Как видно на изображении выше, процессор в состоянии PL2 потребляет больше энергии, чем заявлено в TDP. Процессор может находиться в этом состоянии до 100 секунд, а это достаточно долго.
Состояния питания (C-states) vs состояния производительности (P-states)
Состояния питания (C-states) vs состояния производительности (P-states)
Вот два способа снизить энергопотребление процессора:
- отключить некоторые подсистемы;
- снизить напряжение/частоту.
P-состояния описывают второй случай. Подсистемы процессора работают, но не требуют максимальной производительности, поэтому напряжение и/или тактовая частота для этой подсистемы может быть снижена. Таким образом, P-состояния, P[X], обозначают, что некоторая подсистема (например, ядро), работает на заданной паре (частота, напряжение).
Так как большинство современных процессоров состоит из нескольких ядер, то С-состояния разделены на С-состояния ядра (Core C-states, CC-states) и на С-состояния процессора (Package C-states, PC-states). Причина появления PC-состояний очень проста. Существуют компоненты с общим доступом (например, общий кэш), которые могут быть отключены только после отключения всех ядер, имеющих доступ к этому компоненту. Однако мы в роли пользователя или программиста не можем взаимодействовать с состояниями пакета напрямую, но можем управлять состояниями отдельных ядер. Таким образом, управляя CC-состояниями, мы косвенно управляем и PC-состояниями.
Состояния нумеруются от нуля по возрастанию, то есть C0, C1… и P0, P1… Большее число обозначает большее энергосбережение. C0 означает, что все компоненты включены. P0 означает максимальную производительность, то есть максимальные тактовую частоту, напряжение и энергопотребление.
С-состояния
Вот базовые С-состояния (определенные в стандарте ACPI).
- C0: Active, процессор/ядро выполняет инструкции. Здесь применяются P-состояния, процессор/ядро могут работать в режиме максимальной производительности (P0) или в режиме энергосбережения (в состоянии, отличном от P0).
- C1: Halt, процессор не выполняет инструкций, но может мгновенно вернуться в состояние С0. Поскольку процессор не работает, то P-состояния не актуальны для состояний, отличных от С0.
- C2: Stop-Clock, схож с C1, но требует больше времени для возврата в C0.
- С3: Sleep. Возврат в C0 требует ощутимо большего времени.
Примечание: Из-за технологии Intel® Hyper-Threading существуют также С-состояния потоков. Хотя отдельный поток может работать с С-состояниями, изменения в энергопотреблении происходят, только когда ядро входит в нужное состояние. В данной статье тема C-состояний на потоках рассматриваться не будет.
Вот описание состояний из даташита:
Примечание: LLC обозначает Last Level Cache, кэш последнего уровня и обозначает общий L3 кэш процессора.
Визуальное представление состояний:
Источник: Software Impact to Platform Energy-Efficiency White Paper
Последовательность C-состояний простыми словами:
- Нормальная работа при C0.
- Сначала останавливается тактовый генератор простаивающего ядра (С1).
- Затем локальные кэши ядра (L1/L2) сбрасываются и снимается напряжение с ядра (С3).
- Как только все ядра отключены, общий кэш (L3/LLC) ядер сбрасывается и процессор (почти) полностью может быть обесточен. Я говорю «почти», потому что, по моим предположениям, какая-то часть должна быть активна, чтобы вернуть процессор в состояние С0.
Однако если ядро работает (C0), то единственное состояние, в котором может находиться процессор, — C0. С другой стороны, если ядро полностью выключено (C8), процессор может находиться в C0, если другое ядро работает.
Примечание: Intel Software Developer’s Manual упоминает про суб-C-состояния (sub C-state). Каждое С-состояние состоит из нескольких суб-С-состояний. После изучения исходного кода модуля ядра intel_idle я понял, что состояния C1 и C1E являются состоянием С1 с подтипом 0 и 1 соответственно.
Число подтипов для каждого из восьми С-состояний (0..7) определяется с помощью инструкции CPUID. Для моего процессора утилита cpuid выводит следующую информацию:
Я создал гистограмму, представленную ниже, из исходного кода драйвера intel_idle для моего процессора (модель 0x5e). Подписи горизонтальной оси:
Имя C-состояния: специфичное для процессора состояние: специфичное суб-состояние.
Вертикальная ось обозначает задержку выхода и целевые резидентные значения из исходного кода. Задержка выхода используется для оценки влияния данного состояния в реальном времени (то есть сколько времени потребуется для возвращения в С0 из этого состояния). Целевое резидентное значение обозначает минимальное время, которое ядро должно находиться в данном состоянии, чтобы оправдать энергетические затраты на переход в это состояние и обратно. Обратите внимание на логарифмический масштаб вертикальной оси. Задержки и минимальное время нахождения в состоянии увеличивается экспоненциально с увеличением номера состояния.
Константы задержок выхода и целевых резидентных значении C-состояний в исходном коде intel_idle
Примечание: Хотя состояния С9 и С10 включены в таблицу, они имеют 0 суб-состояний и поэтому не используются в моем процессоре. Остальные процессоры из семейства могут поддерживать эти состояния.
Состояния питания ACPI
Прежде чем говорить про P-состояния, стоит упомянуть про состояния питания ACPI. Это то, что мы, пользователи, знаем, когда используем компьютер. Так называемые глобальные системные состояния (G[Х]) перечислены в таблице ниже.
Источник: ACPI Specification v6.2
Также существует специальное глобальное состояние G1/S4, Non-Volatile Sleep, когда состояние системы сохраняется на энергонезависимое хранилище (например, диск) и затем производится выключение. Это позволяет достичь минимального энергопотребления, как в состоянии Soft Off, но возвращение в состояние G0 возможно без перезагрузки. Оно более известно как гибернация.
Существует несколько состояний сна (Sx). Всего таких состояний шесть, включая S0 — отсутствие сна. Состояния S1-S4 используются в G1, а S5, Soft Off, используется в G2. Краткий обзор:
- G0/S0: Компьютер работает, не спит.
- G1: Sleeping.
- G1/S1: Power on Suspend. Состояние системы сохраняется, питание процессора и кэшей поддерживается.
- G1/S2: Процессор отключен, кэши сброшены.
- G1/S3: Standby или Suspend to RAM (STR). Оперативная память остается практически единственным компонентом с питанием.
- G1/S4: Hibernation или Suspend to Disk. Все сохраняется в энергонезависимую память, все системы обесточиваются.
![]()
Вот поддерживаемые состояния ACPI.
![]()
Комбинации состояний ACPI G/S и С-состояний процессора
Приятно видеть все комбинации в таблице:
![]()
В состоянии G0/S0/C8 системы процессора запущены, но все ядра отключены.
В G1 (S3 или S4) некорректно говорить про С-состояния (это касается как CC-состояний, так и PC-состояний), так как процессор полностью обесточен.
Для G3 не существует S-состояний. Система не спит, она физически отключена и не может проснуться. Ей необходимо сначала получить питание.
Как программно запросить переход в энергосберегающее С-состояние?
Современный (но не единственный) способ запросить переход в энергосберегающее состояние — это использовать инструкцию MWAIT или инструкцию HLT. Это инструкции привилегированного уровня, и они не могут быть выполнены пользовательскими программами.
Инструкция MWAIT (Monitor Wait) заставляет процессор перейти в оптимизированное состояние (C-состояние) до тех пор, пока по указанному (с помощью другой инструкции, MONITOR) адресу не будет произведена запись. Для управления питанием MWAIT работает с регистром EAX. Биты 4-7 используются для указания целевого С-состояния, а биты 0-3 указывают суб-состояние.
Примечание: Я думаю, что на данный момент только AMD обладает инструкциями MONITORX/MWAITX, которые, помимо мониторинга записи по адресу, работают с таймером. Это еще называется Timed MWAIT.
Инструкция HLT (halt) останавливает выполнение, и ядро переходит в состояние HALT до тех пор, пока не произойдет прерывание. Это означает, что ядро переходит в состояние C1 или C1E.
Что вынуждает ядро входить в определенное С-состояние?
Как отмечалось ранее, переходы между глубокими С-состояниями имеют высокие задержки и высокие энергетические затраты. Таким образом, такие переходы должны выполняться с осторожностью, особенно на устройствах, работающих от аккумуляторов.
Возможно ли отключить С-состояния (всегда использовать С0)?
Это возможно, но не рекомендуется. В даташите (секция 4.2.2, страница 64) есть примечание: «Долгосрочная надежность не гарантируется, если все энергосберегающие состояния простоя не включены». Поэтому вам не стоит отключать С-состояния.
Как прерывания влияют на процессор\ядро в состоянии сна?
Когда происходит прерывание, соответствующее ядро пробуждается и переходит в состояние С0. Однако, например Intel® Xeon® E3-1200 v5, поддерживает технологию Power Aware Interrupt Routing (PAIR), у которой есть два достоинства:
- для энергосбережения прерывание может быть переадресовано работающему ядру, чтобы не будить спящее ядро;
- для производительности прерывание может быть переадресовано от работающего на полную мощность ядра к простаивающему (С1) ядру.
P-состояния
P-состояния подразумевают, что ядро в состоянии С0, потому что ему требуется питание, чтобы выполнять инструкции. P-состояния позволяют изменять напряжение и частоту ядра (другими словами рабочий режим), чтобы снизить энергопотребление. Существует набор P-состояний, каждое из которых соответствует разных рабочим режимам (пары напряжение-частота). Наиболее высокий рабочий режим (P0) предоставляет максимальную производительность.
Процессор Intel® Xeon® E3–1200 v5 позволяет контролировать P-состояния из операционной системы (Intel® SpeedStep Technology) или оставить это оборудованию (Intel® Speed Shift Technology). Вся информация ниже специфична для семейства Intel® Xeon® E3-1200 v5, но я полагаю, это в той или иной степени актуально и для других современных процессоров.
P-состояния, управляемые операционной системой
В этом случае операционная система знает о P-состояниях и конкретном состоянии, запрошенным ОС. Проще говоря, операционная система выбирает рабочую частоту, а напряжение подбирается процессором в зависимости от частоты и других факторов. После того, как P-состояние запрошено записью в моделезависимый регистр (подразумевается запись 16 бит в регистр IA32_PERF_CTL), напряжение изменяется до автоматически вычисленного значения и тактовый генератор переключается на заданную частоту. Все ядра имеют одно общее P-состояние, поэтому невозможно установить P-состояние эксклюзивно для одного ядра. Текущее P-состояние (рабочий режим) можно узнать, прочитав информацию из другого моделезависимого регистра — IA32_PERF_STATUS.
Смена P-состояния мгновенна, поэтому в секунду можно выполнять множество переходов. Это отличает от переходов C, которые выполняются дольше и требуют энергетических затрат.
P-состояния, управляемые оборудованием
В этом случае ОС знает об аппаратной поддержке P-состояний и отправляет запросы с указанием нагрузки. В запросах не указывается конкретное P-состояние или частота. На основе информации от ОС, а также других факторов и ограничений оборудование выбирает подходящее P-состояние.
Я хочу рассказать об этом подробнее в следующей статье, но сейчас я поделюсь с вами своими мыслями. Мой домашний компьютер работает в этом режиме, я узнал это, проверив IA32_PM_ENABLE. Максимальный (но не гарантированный) уровень производительности — 39, минимальный — 1. Можно предположить, что существует 39 P-состояний. На данный момент уровень 39 установлен ОС как минимальный и как максимальный, потому что я отключил динамическое изменение частоты процессора в ядре.
Заметки про Intel® Turbo Boost
Поскольку TDP (расчетная тепловая мощность) — это максимальная мощность, которую процессор может выдержать, то процессор может повышать свою частоту выше базовой, при условии что энергопотребление не превысит TDP. Технология Turbo Boost может временно повышать энергопотребление до границы PL2 (Power Limit 2) на короткий промежуток времени. Поведение Turbo Boost может быть изменено через подсказки оборудованию.
Применима ли эта информация о C-состояниях и P-состояниях к мобильным и встраиваемым процессорам?
Для примера, недавний MacBook Air с процессором i5-5350U в основном поддерживает возможности, описанные выше (но я не уверен про P-состояния, контролируемые оборудованием). Я также смотрел документацию ARM Cortex-A, и, хотя там применяются другие термины, механизмы управления питанием выглядят похоже.
Как это все работает, например, на Linux?
На этот вопрос я отвечу в другой статье.
Как я могу узнать состояние процессора?
Существует не так много приложений, которые могут выводить эту информацию. Но вы можете использовать, например, CoreFreq.
Читайте также:
