Как меняется энергопотребление и температура в зависимости от загрузки процессора
Обновлено: 21.11.2024
Узнайте об энергопотреблении и тепловыделении компьютеров Mac Pro.
Mac Pro (середина 2010 г.) Конфигурация с четырехъядерным процессором 2,8 ГГц: один четырехъядерный процессор Intel Xeon Nehalem с тактовой частотой 2,8 ГГц процессор, 3 ГБ памяти (три модуля DIMM DDR3 ECC 1 ГБ 1066 МГц), 1 ТБ Serial ATA 3 Гбит/с, 7200 об/мин, жесткий диск, 18 двухслойных дисков SuperDrive, ATI Radeon HD 5770 с 1 ГБ памяти GDDR5 | |||
Потребляемая мощность | Тепловая мощность | ||
---|---|---|---|
В простое | ЦП Макс. | В режиме ожидания | Макс. ЦП |
125 Вт | 218 Вт | 426 БТЕ/ч | 744 БТЕ/ч |
Mac Pro (середина 2010 г.) Конфигурация с 12 ядрами 2,66 ГГц: два 6-ядерных процессора Intel Xeon "Westmere" с тактовой частотой 2,66 ГГц процессор, 6 ГБ памяти (шесть модулей DIMM DDR3 ECC 1 ГБ 1333 МГц), 1 ТБ Serial ATA 3 Гбит/с, 7200 об/мин, жесткий диск, 18 двухслойных дисков SuperDrive, ATI Radeon HD 5770 с 1 ГБ памяти GDDR5 | |||
Потребляемая мощность | Тепловая мощность | ||
---|---|---|---|
В простое | ЦП Макс. | В режиме ожидания | Макс. ЦП |
145 Вт | 285 Вт | 494 БТЕ/ч | 972 БТЕ/ч |
Mac Pro (начало 2009 г.) Конфигурация с четырехъядерным процессором 2,66 ГГц: один четырехъядерный процессор Intel Xeon Nehalem с тактовой частотой 2,66 ГГц Процессор серии 3500, 3 ГБ памяти (три модуля DIMM DDR3 ECC 1 ГБ, 1066 МГц), жесткий диск Serial ATA 640 ГБ, 3 Гбит/с, 7200 об/мин, 18-кратный двухслойный SuperDrive, NVIDIA GeForce GT 120 с 512 МБ памяти GDDR3 | tr>|||
Потребляемая мощность | Тепловая мощность | ||
---|---|---|---|
В режиме ожидания | Макс. ЦП | В режиме ожидания | Макс. ЦП |
115 Вт | 263 Вт | < td>391 БТЕ/ч894 БТЕ/ч |
Mac Pro Четырехъядерный 2,66 ГГц Mac Pro Два двухъядерных процессора Intel Xeon серии 5100 с тактовой частотой 2,66 ГГц, 4 МБ общей кэш-памяти второго уровня на процессор, две независимые внешние шины 1,33 ГГц, 1 ГБ памяти (667 МГц DDR2 с полной буферизацией DIMM ECC), графика NVIDIA GeForce 7300 GT с 256 МБ памяти, 250 ГБ Serial ATA 3 Гбит/с, 7200 об/мин, 16 двухслойных дисков SuperDrive | < /tr>|||
Потребляемая мощность | Тепловая мощность | ||
---|---|---|---|
В режиме ожидания | < td>Макс. ЦПВ режиме ожидания | Макс. ЦП | |
171 Вт | 250 Вт | 584 БТЕ/ч | 853 БТЕ/ч |
Примечания
- Данные о потребляемой мощности (в ваттах) измеряются от настенного источника питания и включают все потери питания и системы. Дополнительная коррекция не требуется.
- "Макс. ЦП" определяется как выполнение тестового приложения с интенсивными вычислениями, которое обеспечивает максимальное использование процессора и, следовательно, энергопотребление. Внешние периферийные устройства не подключены.
- Эти цифры отражают температуру окружающей среды 23 °C (73,4 °F). Повышение температуры окружающей среды потребует более высоких скоростей вращения вентилятора, что приведет к увеличению энергопотребления. При температуре 35 °C (95 °F) необходимо добавить 50 Вт, чтобы отразить повышенное энергопотребление.
- Эти цифры отражают отсутствие установленных дополнительных карт PCI Express.
Информация о продуктах, не производимых Apple, или независимых веб-сайтах, не контролируемых и не тестируемых Apple, предоставляется без рекомендации или одобрения. Apple не несет ответственности за выбор, работу или использование сторонних веб-сайтов или продуктов. Apple не делает никаких заявлений относительно точности или надежности сторонних веб-сайтов. Свяжитесь с поставщиком для получения дополнительной информации.
Мне все равно
Элитный участник
Опираясь на предыдущую ветку, которая была больше направлена на масштабирование энергопотребления с помощью тактовой частоты процессора, из многих вещей, раскрытых в этой ветке, одна вещь, которая просто не устраивала ни меня, ни многих других участников, была влияние сама рабочая температура по энергопотреблению никогда полностью и надежно не рассматривалась.
Поэтому я вернулся и заново изучил этот вопрос сверху донизу, и я решил поделиться результатами со всеми вами тремя, кто, как и я, хочет вникнуть в этот вопрос
Просто вернемся к аппаратной настройке: у меня есть ASUS Maximus IV Extreme-Z, в материнскую плату которого встроены эти замечательные разъемы для мониторинга напряжения ProbeIT, так что я могу отслеживать напряжение ЦП в режиме реального времени с помощью внешнего вольтметра. .
В дополнение к этой «функции» у меня есть стандартный измеритель мощности Kill-a-Watt вместе с универсальным датчиком температуры окружающей среды.
Теперь для тестов, которые я хотел провести здесь, рассматривая влияние температуры на энергопотребление. Мне нужен был способ контролировать температуру ЦП без изменения мощности системы при этом (без замены вентилятора). например, rpm, которые были подключены к mobo).
С этой целью я подключил 4 вентилятора к разъемам на материнской плате (для непрерывности энергопотребления), но отложил вентиляторы в сторону, чтобы они фактически не использовались для охлаждения чего-либо. р>
Затем я установил внешний коробчатый вентилятор, который можно купить в Walmart или Home Depot, и использовал его, чтобы обдувать компьютер и ребра радиатора Noctua NH-D14. (который был притерт вместе с процессором, подробности здесь, если интересно)
^ На заднем плане виден коробчатый вентилятор (на самом деле это не совсем вентилятор, как вы видите, но я забыл техническое название этой штуки).
Чтобы контролировать температуру процессора, я запустил IBT на глупый долгий сеанс (300 минут) с вентилятором рядом с NH-D14. Мониторинг температуры с реальной температурой. Как только температура выровнялась, когда компьютер был полностью загружен IBT (4 потока, привязанность к физическим ядрам), я физически перемещал вентилятор на небольшое расстояние от компьютера с шагом примерно 6-12 дюймов за раз.
Затем я позволял температуре выровняться, записывал температуру и энергопотребление и снова перемещал вентилятор.
Я бы повторял этот процесс до тех пор, пока температура процессора не достигала TJmax 98 °C и не начиналась регулировка.
В случаях с низкой тактовой частотой и/или низким Vcc, когда NH-D14 было достаточно для пассивного охлаждения ЦП при температуре ниже предела TJmax, я бы пошел на крайние меры, надев картонную коробку поверх верхней части NH-D14, чтобы вызвать проблему нагрева процессора:
В случае с 2600K, работающим на частоте 2 ГГц и 0,820 В, я просто НЕ смог заставить его нагреться до 98 °C, даже если коробка накрыла NH-D14 и запеленала все это в одеяла, чтобы попытаться уловить тепло (максимальная температура в этом конкретном тесте составляла около 86 °C)
Именно так я и собирал данные.
Мне все равно
Элитный участник
Вопрос. Как рабочая температура процессора влияет на энергопотребление вашего процессора/компьютера?
Задумайтесь на мгновение о том, что показывают нам эти данные. Удержание напряжения на фиксированном уровне 1,290 В (проверено мультиметром на протяжении всех тестов), сохранение тактовой частоты на уровне 2 ГГц и простое повышение рабочей температуры самого ЦП с 47 ° C до 96 ° C приводит к увеличению энергопотребления ЦП. увеличение на 23 Вт!
Вот еще один пример, на этот раз с частотой 3 ГГц и напряжением 1,491 В:
^ обратите внимание, что минимальная температура здесь выше из-за ограничений охлаждающего устройства (в данном случае NH-D14), но мораль истории та же, с повышением температуры само энергопотребление резко возрастает, 30 Вт в данном случае.
Причина, по которой энергопотребление увеличивается с температурой, полностью связана со статической утечкой потребляемой мощности ЦП (она не зависит от тактовой частоты, а зависит исключительно от температуры и напряжения) и с явлением, известным в физике как Пул. -Эффект Френкеля.
Чтобы адекватно смоделировать влияние температуры на энергопотребление, мы используем следующие уравнения (математика прервана для удобства читателя):
Мы полагаемся на эффект Пула-Френкеля, чтобы уловить физику утечки в диэлектрике изолятора в ЦП:
В физике твердого тела эффект Пула-Френкеля (также известный как эмиссия Френкеля-Пула [1]) представляет собой средство, с помощью которого электрический изолятор может проводить электричество. Он назван в честь Якова Френкеля, опубликовавшего его в 1938 г. [2], а также в честь Г. Х. Пула (Horace Hewitt Poole, 1886–1962), Ирландия.
Эффект Пула–Френкеля описывает, как в сильном электрическом поле электрону не нужно столько тепловой энергии, чтобы попасть в зону проводимости (поскольку часть этой энергии исходит от притяжения электрическим полем), поэтому ему не нужны такие большие температурные колебания, и он сможет двигаться чаще.
Материалы в толпе узнают, что это та же основная идея, что и в FIC (проводниках быстрых ионов). Мне потребовалось некоторое время, чтобы понять, что это то, что мне нужно было применить здесь, а затем все встало на свои места.
Используя обобщенное уравнение энергопотребления для сопоставления данных (с использованием Mathematica 8.0), трудно представить данные визуально, поскольку они четырехмерны (тактовая частота, напряжение, температура, энергопотребление). но я могу показать вам в трех измерениях, как выглядит функция вместе с данными, когда я держу одну из этих четырех переменных постоянной (например, фиксированную тактовую частоту).
Вот данные на частоте 2 ГГц, при изменении напряжения и температуры при измерении результирующего энергопотребления:
Вот тот же график, но с данными для 3 ГГц:
На самом деле здесь можно показать гораздо больше данных, так как я тестировал каждый множитель в диапазоне от 1,6 ГГц до 5,0 ГГц, но представлять все результаты в графическом виде утомительно, поэтому я надеюсь, что этих трех примеров будет достаточно, чтобы дать вам представление о данных и «степени соответствия» между ними и уравнением модели, приведенным выше.
Мне все равно
Элитный участник
Возвращаясь к моему первоначальному затруднению: "Как мне смоделировать результаты энергопотребления моего i7-2600K в зависимости от тактовой частоты и напряжения?" - у нас были следующие данные:
Теперь я не использовал эти данные в наборе данных, используемом с процедурами подбора кривой (сообщение выше), что привело к следующим параметрам:
^ это уравнение не получено путем «подгонки кривой» к данным, показанным на графике выше, но если мы используем это уравнение для построения линии на том же графике (наложение их), вот что мы получаем: р>
Это довольно поразительное совпадение между моделью и независимым набором данных. (но для этого нам потребовался надежный учет влияния температуры на энергопотребление)
В первом порядке температура влияет на энергопотребление только с точки зрения статической утечки. Конечно, температура также влияет на динамическое энергопотребление с точки зрения увеличения сопротивления медных проводов и т. д., но вклад этих условий не имеет значения по сравнению с величиной влияния температуры на энергопотребление, связанного со статической утечкой. .
Последний график, которым можно поделиться. На нем показано распределение мощности системы, статической мощности ЦП и динамической мощности ЦП в зависимости от тактовой частоты (с учетом того, что Vcc и рабочая температура растут соразмерно тактовой частоте, что необходимо для обеспечить стабильность IBT на любой заданной тактовой частоте):
Минимальное стабильное напряжение для любой заданной тактовой частоты выглядит следующим образом:
При тактовой частоте 2,0 ГГц и снижении напряжения Vcc до 0,822 В (IBT стабильно) процессор 2600K потребляет 24 Вт при 38 °C под нагрузкой с IBT.
На стандартных тактовых частотах 3,4 ГГц с напряжением Vcc, сниженным до 1,038 В (IBT стабильно), мой 2600K потребляет 65 Вт при 48 °C под нагрузкой с IBT.
При увеличении частоты до 5,0 ГГц и напряжении Vcc, установленном на 1,488 В (стабильный IBT), этот процессор 2600 K потребляет 227 Вт при температуре 93 °C под нагрузкой с IBT.
Согласно уравнениям, использованным здесь для описания энергопотребления этого чипа, теоретически, если бы я мог разогнать свой чип до 6 ГГц при температуре 93 °C, чипу потребовалось бы 2,05 В, а во время IBT он потреблял бы 541 Вт.< /p>
Дойдя до еще более нелепой крайности, для частоты 7 ГГц потребуется 2,94 В и 1,4 кВт мощности
Мне все равно
Элитный участник
Если кому-то интересно самим поиграть с необработанными данными, вот они (всего 300+ баллов, это много IBT-тестирования):
дризек
Золотой участник
Я еще не читал всего этого, но. это довольно круто.
Было бы правильно обобщить зависимость температуры от энергопотребления как линейную с наклоном, который увеличивается вместе с VCore?
Мне все равно
Элитный участник
Я еще не читал всего этого, но. это довольно круто.
Было бы правильно обобщить зависимость температуры от энергопотребления как линейную с наклоном, который увеличивается вместе с VCore?
Он выглядит линейным только потому, что я увеличил масштаб этих нескольких областей.
Эта аппроксимация экспоненциальна по отношению к температуре, но, безусловно, вы можете сформулировать простое эмпирическое правило, чтобы рассматривать ее как линейную, потому что худшее, что произойдет с такой аппроксимацией, это то, что вы ошибетесь на ватт или два (нет). большое дело).
До того, как я понял, что мне нужно включить эффект Пула-Френкеля, я рассматривал температурный эффект как линейный, и это было не так уж и плохо.
Я был просто поражен, я не ожидал такого масштаба эффекта, когда увидел данные.
Возьмем, к примеру, чип с частотой 2 ГГц при напряжении 1,290 В и температуре 47 °C, он потребляет 68 Вт. Но пусть эти температуры поднимутся с 47 °C до 96 °C, а энергопотребление увеличится с 68 Вт до 91 Вт.
Учтите, что эти 23 Вт означают увеличение энергопотребления на 33 %: я просто не понимал, насколько пагубно высокие рабочие температуры влияют на энергопотребление ЦП.
Джон3850
Золотой участник
Дадофаманки
Платиновый участник
Билл Браски
Бриллиантовый участник
Интересное здесь. Я планирую закончить читать ветку завтра, имея в виду ноутбуки. В ноутбуке мне интересно, компенсирует ли мощность, необходимая для более быстрого вращения вентилятора, мощность, потерянную из-за утечки при более высоких температурах. Правда, я не инженер, так что это может быть глупый вопрос.
дризек
Золотой участник
Возьмем, к примеру, чип с частотой 2 ГГц при напряжении 1,290 В и температуре 47 °C, он потребляет 68 Вт. Но пусть эти температуры поднимутся с 47 °C до 96 °C, а энергопотребление увеличится с 68 Вт до 91 Вт.
Учтите, что эти 23 Вт означают увеличение энергопотребления на 33 %: я просто не понимал, насколько пагубно высокие рабочие температуры влияют на энергопотребление ЦП.
Я бы хотел, чтобы это было реализовано на Bulldozer или Thuban. AMD говорит, что вы не должны запускать их выше примерно 65C. Я читал, что Intel разрабатывает свои процессоры так, чтобы они могли выдерживать более высокие температуры, чтобы сделать их тише и лучше для ноутбуков (или, если вы циничны, чтобы сэкономить деньги на HSF).
Мне любопытно, поможет ли AMD более низкий предел температуры в конечном итоге помочь им в соотношении производительность/ватт. Я думаю, что Thuban - 62C, а Sandy Bridge - 80C.
Брэдли
Бриллиантовый участник
dma0991
Платиновый участник
Это потрясающий эксперимент. Эти графики содержат больше значимых данных, чем тесты, которые проводят 99% обозревателей. Ананд должен нанять IDC для тестирования и проверки Ivy Bridge в следующем году.
ремять
Член
Мне просто нравятся эти посты "C.S.I.: Мне все равно". :палец вверх:
Не ненавидьте меня, но если вам действительно скучно, вы могли бы добавить еще две переменные? Эффективность блока питания и (я думаю, это БОЛЬШОЕ «и») эффективность блока питания падает из-за более высоких температур блока питания. Может быть, они оба отрицают себя, не знаю. Есть ли способ легко измерить потребляемую мощность, прежде чем переходить к блоку питания?
отказ от ответственности: не обращайте на меня внимания, если я говорю что-то глупое, потому что я запутался в математике из последнего поста.
Мне все равно
Элитный участник
Мне просто нравятся эти посты "C.S.I.: Мне все равно". :палец вверх:
Не ненавидьте меня, но если вам действительно скучно, вы могли бы добавить еще две переменные? Эффективность блока питания и (я думаю, это БОЛЬШОЕ «и») эффективность блока питания падает из-за более высоких температур блока питания. Может быть, они оба отрицают себя, не знаю. Есть ли способ легко измерить потребляемую мощность, прежде чем переходить к блоку питания?
отказ от ответственности: не обращайте на меня внимания, если я говорю что-то глупое, потому что я запутался в математике из предыдущего поста.
Здесь используются преимущества переплаты за компоненты более высокого качества.
(^ это технические данные Corsair)
Как видите, мы рассматриваем нагрузки на мой блок питания в диапазоне от ~220 Вт до ~380 Вт, что означает, что эффективность блока питания в этих тестах находится в диапазоне от ~90% до ~91%.
Неэффективность преобразования переменного/постоянного тока в блоке питания будет поглощена числом «Мощность системы» — числом 130 Вт — вместе с оперативной памятью, твердотельным накопителем, набором микросхем мобильного устройства и графическим процессором.
Температура этих компонентов в основном поддерживалась постоянной, так как компоненты находятся на столе и не заключены в корпус.
Я не включил сюда данные и фотографии, но я периодически использовал портативный ИК-пушка для измерения и контроля температуры различных компонентов в течение дней и недель тестов здесь.
^ красная точка, которую вы видите на стеке плавников NH-D14, — это лазерная указка, встроенная в мою ИК-пушку, которая точно показывает, откуда вы берете образцы излучения абсолютно черного тела для определения тепловых температур.
Кроме того, на этой фотографии вы также можете мельком увидеть массив фиктивных вентиляторов, которые я установил для обеспечения непрерывности энергопотребления. Во время тестов вентиляторы обычно размещались на соседней платформе ниже уровня рабочего стола. На этой фотографии не показан четвертый вентилятор, он был размещен над блоком питания, чтобы поддерживать минимальную температуру блока питания, избегая при этом, чтобы блок питания включал собственный внутренний вентилятор охлаждения (что привело бы к нелинейной мощности). -реакция потребления для системы).
Это не идеально, но, опять же, учитывая бюджет и качество используемых инструментов (ни один из них не является промышленным/профессиональным, это скорее ваш проект типа энтузиастов-любителей на выходных), меня на самом деле немного удивляет, насколько достойные результаты были.
<р>. поэтому для того, чтобы я мог провести тесты, которые вы предлагаете, мне, вероятно, понадобится блок питания более низкого качества, который дал бы более «интересные» результаты с точки зрения различной эффективности в зависимости от нагрузки и температуры.
+9
Облачные центры обработки данных – это вычислительные объекты, состоящие из сотен или даже тысяч серверов. С ростом спроса на облачные услуги энергоэффективность серверов в центрах обработки данных стала серьезной проблемой. Знание энергопотребления, соответствующего аппаратной и программной конфигурации, важно для операторов, чтобы оптимизировать энергопотребление.
Цитаты
<р>. Многочисленные исследования предоставили исследования по снижению SEC [35,62]. Эти исследования были сосредоточены на нескольких аспектах оценки энергопотребления программного обеспечения, таких как, например, точность и степень детализации измерений [53, 150] или различные способы снижения SEC [52, 126]. . <р>. Зарегистрированные различия в потреблении энергии были наиболее значительными в режимах простоя и высокой нагрузки с колебаниями до 29,6% и 19,5% соответственно. Однако Ван и соавт. [150] утверждали, что тепловой эффект процессора является одним из факторов, в наибольшей степени влияющих на изменение энергопотребления, и что корреляция между температурой процессора и изменением энергопотребления очень тесная. Коэффициент корреляции Спирмена между температурой процессора и энергопотреблением был выше 0,93 для всех экспериментов. . <р>. Диури и др. [38], исследование показало, что переключение местами двух серверов существенно не влияет на их энергопотребление (это также было подтверждено Wang et al. [150] , где размещение в стойке и источник питания вносили максимум 2,8 % вариации). по наблюдаемому энергопотреблению). Более того, изменение аппаратных компонентов, таких как жесткий диск, память или даже источник питания, не влияет на изменение энергопотребления узла, что делает его главным образом связанным с процессором. .Если бы мне пришлось реконструировать мою операционную систему, я бы наивно предположил, что в ней есть цикл, который обычно выглядит следующим образом (используется одноядерный процессор с одним потоком):
это означает, что мой процессор всегда что-то делает, когда мой компьютер включен. Он либо запускает код процесса, либо свой собственный. Даже в состоянии простоя через ЦП всегда проходит электричество, чтобы либо выполнить программу, либо проверить, что он должен делать дальше. Дело в том, что ЦП всегда выполняет вычисления (например, обновляет указатель инструкций и т. д.)
Теперь, несмотря на это предположение, мой процессор будет иметь стабильную более низкую температуру в режиме ожидания и более высокую температуру, когда программы будут использовать его чаще.
Итак, мой вопрос: почему это происходит? согласно предположению, по разным причинам в моем процессоре всегда работает электричество, так почему же он не нагревается при простое?
Недостаточно длинный/подробный ответ, но краткая версия — это частота и количество транзисторов, необходимых для выполнения этих расчетов.
Нет, когда делать нечего, ОС переводит ЦП в спящий режим с низким энергопотреблением до следующего прерывания. Это распределяет питание и тактовые частоты для большей части ЦП, даже больше, чем просто запуск цикла бездействия (в отличие от высокопроизводительного кода FMA, который заставляет все транзисторы в блоках SIMD FMA шириной 256 бит переключаться каждый такт). р>
Как процессор простаивает (или работает ниже 100%)? является почти дубликатом, но ответы на самом деле не очень подробно касаются мощности, а масштабирование напряжения / частоты выходит за рамки этого вопроса, поэтому полный ответ на него не может быть размещен там.
2 ответа 2
Современные ЦП используют технологию CMOS (или, в последнее время, FinFET), которая позволяет транзисторам ЦП потреблять очень мало энергии, кроме как в состоянии переключения. Когда ЦП выполняет цикл бездействия, требуется изменить состояние намного меньше транзисторов, чем при выполнении «тяжелых вычислений». В отсутствие какой-либо конкретной технологии энергосбережения современный ЦП потребляет меньше энергии в режиме ожидания.
Однако существует ряд технологий, которые ЦП могут использовать для еще большего снижения энергопотребления. Большинство из них основаны на одной инструкции, которая есть почти во всех ЦП, — инструкции halt.
Остановка цикла простоя
Большинство операционных систем имеют цикл простоя, который выглядит примерно так:
Где halt() выполняет команду остановки. Эта инструкция заставляет ЦП ничего не делать, пока не получит прерывание. Когда это происходит, это прерывание обрабатывается нормально и продолжается нормальное выполнение. Пока он выполняет эту инструкцию, ожидая прерывания, ЦП делает очень мало внутренних действий, нет необходимости даже увеличивать счетчик программ (указатель инструкции), поэтому очень мало транзисторов меняют состояние, что снижает энергопотребление.
Подобный цикл простоя работает, потому что операционная система планирует его как обычный процесс. Когда в ОС нет процессов, которые необходимо выполнить, она вместо этого выполняет цикл ожидания. Цикл бездействия, или бездействующая задача, становится задачей с самым низким приоритетом. Когда аппаратное устройство указывает, что операция завершена посредством прерывания, другой процессор отправляет межпроцессорное прерывание, указывающее, что этот процессор должен что-то сделать, или происходит прерывание по таймеру, оперативный планировщик получает возможность увидеть, требуется ли теперь обычному процессу прерывание. ЦП.
Состояния остановки с низким энергопотреблением
Дополнительные технологии энергосбережения можно использовать для дальнейшего снижения энергопотребления при выполнении команды остановки. Напряжение ЦП может быть уменьшено. ЦП может остановить свои часы, чтобы уменьшить изменения состояния транзистора, которые должны произойти во время ожидания. Части ЦП могут быть отключены, так что даже небольшое количество энергии, которое их транзисторы используют в режиме ожидания, не потребляется. Использование этих режимов с низким энергопотреблением может быть связано с затратами, такими как увеличение задержки при возобновлении нормального выполнения или сокращение источников прерываний, способных завершить ожидание, поэтому их не обязательно использовать все время в режиме ожидания.
На встроенных процессорах с низким энергопотреблением это может снизить потребляемый ток до пары сотен наноампер, что может быть меньше, чем скорость саморазряда батарей, используемых для питания этих устройств. То есть батарея будет терять больше энергии, находясь на полке, чем эти ЦП потребляют за то же время, когда находятся в состоянии остановки с наименьшим энергопотреблением. Процессоры общего назначения, такие как процессоры x86 и даже усовершенствованные процессоры ARM, на которых работают смартфоны, не могут приблизиться к этим бесконечно малым значениям мощности, но они могут значительно снизить энергопотребление в режиме ожидания по сравнению с их состояниями полной мощности.
Существуют и другие технологии энергосбережения, которые могут использовать ЦП, не связанные с инструкцией остановки, например снижение тактовой частоты, когда работы мало. Связанной технологией является «турбо-ускорение», то есть увеличение тактовой частоты одного или нескольких ядер ЦП, но помимо экономии энергии, на практике это больше метод перебалансировки энергопотребления (и, следовательно, тепловыделение) между несколькими Ядра процессора. Тактовая частота одного или нескольких ядер процессора увеличена, и они потребляют больше энергии, в то время как другие ядра в основном бездействуют, потребляя меньше энергии. Поскольку большинство задач, выполняемых ЦП сегодня, по-прежнему выполняются в однопоточном режиме, это может значительно повысить общую производительность без увеличения энергопотребления в той степени, в какой это могло бы произойти при увеличении скорости всех ядер.
Большинство других технологий энергосбережения, используемых в компьютерах, влияют на общее энергопотребление системы, а не на сам ЦП, и/или используются только тогда, когда компьютер находится в режиме ожидания, сна или гибернации, а не просто находится в режиме ожидания.
Читайте также: