Понижение рабочего напряжения процессора, или тюнинг Enhanced Intel SpeedStep
На некоторых компьютерах проблема перегрева стоит постоянно и остро (очень часто на ноутбуках, особенно игровых). И даже если бы удалось ее снизить на 10°С — это могло бы существенно изменить ситуацию.
В этой статье я предложу пару способов ( прим. : отключение Turbo Boost и Undervolting), как это можно сделать (на сколько-то градусов температура должна точно упасть!). Однако, не могу не сказать, что способы весьма спорны, хоть и работают. Почему?
- отключение Turbo Boost — этим мы откл. макс. производительность ЦП (заметно будет не всегда, только при ресурсоемких задачах, например: создание архивов, кодирование видео) ;
- Undervolting — снижение напряжения на ЦП. Операция специфична, и рекомендуется только опытным пользователям (впрочем, с современной утилитой XTU от Intel — все сводится к изменению одного параметра!).
Как бы там ни было, если вы использовали все другие способы снизить температуру ЦП и они не помогли — рекомендую попробовать эти. Ниже покажу все на примерах.
Как изменить напряжение на процессоре
Читайте также: Для чего нужны скрытые системные разделы Windows и можно ли их удалить
- Как изменить напряжение на процессоре
- Как снизить напряжение питания
- Как разогнать процессор через программу
- — Clock Gen;
- — CPU-Z.
- Как увеличить напряжение процессора
- Как повысить напряжение на процессор
- Как оптимизировать работу процессора
- Как уменьшить вольтаж
- Как поднять напряжение процессора
- Как усилить процессор
- Как понизить частоту шины
- Как увеличить частоту шины
- Как изменить частоту шины
- Как разгонять процессор
- Как уменьшить частоту процессора
- Как разогнать селерон
- Как увеличить множитель
- Как повысить частоту процессора
- Как разогнать шину
- Как разогнать процессор intel pentium dual-core
- Как замедлить процессор
- Как увеличить тактовую частоту процессора
- Как поменять частоту процессора
- Как убрать разгон процессора
- Как уменьшить напряжение
Подготовка и программные инструменты
Однако, перейдем поскорее к делу. Нам понадобятся следующие инструменты: HWiNFO64 для мониторинга частот, напряжений, температур и энергопотребления нашего Ryzen. На сегодняшний день это самая продвинутая и точная программа мониторинга.
AIDA64 и OCCT для тестирования под нагрузкой. Почему я беру не одну тестирующую программу, а несколько? Потому что очень важно создать разные степени нагрузки на процессор, для выявления нестабильности. Процессору, нормально работающему под OCCT, может не хватить напряжения для работы в промежуточных состояниях.
А так как мы будем снижать напряжение на процессоре во всем диапазоне его работы, нестабильность может подстеречь даже во время простоя. И процессор, проходящий часами AIDA64 и OCCT может сбоить просто на рабочем столе.
Как правильно разгонять процессор через БИОС
Если не устраивает быстродействие ПК, то проводят его апгрейд. В первую очередь устанавливают более современный процессор. Но это не единственный способ. Получить более мощный компьютер можно без замены его компонентов, не тратя денег. Для этого разгоняют процессор, что означает на сленге — «проводят оверклокинг». Как разогнать процессор через БИОС, расскажем в нашей статье.
Почему возможен разгон
Мощность машины зависит от количества выполняемых за единицу времени операций. Она задается тактовой частой, чем она выше, тем больше производительность. Поэтому прогресс вычислительной техники сопровождался постоянным увеличением этой характеристики. Если в первых ЭВМ, собранных на реле и лампах, она составляла несколько герц, то сегодня частота измеряется уже гигагерцами (10 9 Гц).
Стандартное значение, которое автоматически выставляется генератором на материнской плате, для данной модели процессора задается производителем. Но это не значит, что он не может работать быстрее. Всегда дается перестраховка процентов на 20–30, чтобы все микросхемы в партии стабильно работали даже в неблагоприятных условиях. Частоту можно поднять, причем делается это аппаратно, без внесения изменений в электрическую схему.
DRAM Voltage — что это такое?
Указывается напряжение модулей оперативки. Обычным планкам необходимо штатных 1.5 В либо режим Auto. Данная опция также может называться DIMM Voltage, VDIMM, Memory Voltage, зависит от модели материнки.
- Параметр обычно изменяют при разгоне — соответственно чем напруга выше, тем выше частота. Для достижения стабильности поднимать напряжение нужно минимальными шагами.
- В некоторых биосах чтобы увидеть DRAM Voltage нужно выставить Manual в Ai Overclocking.
- Напряжение DRAM Voltage можно посмотреть утилитой AIDA64, однако программный способ — не самый надежный.
- Режим авто выставляет напругу, указанную в Serial Presence Detect (SPD) — специальная флеш-память, стоящая на каждой планке оперативки, содержащая штатные параметры работы, а также служебную информацию (например дата выпуска).
Опция в биосе Asus:
Что кроме скорости работы изменяется при разгоне
Более интенсивная работа требует больше энергии. Поэтому разгоняя процессор ноутбука, стоит учитывать, что батарея будет садиться быстрее. Для настольных машин нужен запас мощности блока питания. Также увеличивается нагрев микросхемы, поэтому, решив провести оверклокинг, позаботьтесь о том, чтобы была установлена мощная система охлаждения, штатный кулер вашего компьютера может не справиться с повышенной температурой.
Из сказанного выше можно сделать вывод: потребуются более мощные блок питания и система охлаждения, необходимо контролировать температуру и стабильность работы оборудования.
Выбор материнской платы
Как уже было сказано, при разгоне процессора возрастает его энергопотребление и нагрузка на цепи питания материнской платы. Поэтому для безопасного разгона рекомендуется подбирать плату с качественными силовыми элементами.
При желании, конечно, можно заниматься оверклокингом даже на плате самого начального уровня, имеющей 4-pin разъем питания процессора и 3 фазы питания. Главное, чтобы в BIOS было доступно изменение параметров частоты. Однако подобные эксперименты могут закончиться плачевно, ведь в таком режиме железо работает «на износ», и неизвестно сколько оно проживет под повышенной нагрузкой.
Читайте также: ТОП—6. Лучшие планшеты для игр. Рейтинг на Ноябрь 2021 года!
Питание процессора
4-pin подходит для питания процессоров не более 120 Вт. Компьютер продолжит работать и при более высоком потреблении энергии, но излишняя нагрузка будет негативно сказываться на состоянии как блока питания, так и материнской платы (4-pin может банально расплавиться и перегореть). Четыре провода 12 V имеют в два раза больше сечение, чем два, из-за чего увеличивается выдерживаемая нагрузка на кабели.
Стоит отметить, что через 4-pin коннектор можно запитать даже плату с разъемами 8+4, и все будет работать. Увеличенное количество контактов лишь призвано уменьшить нагрузку на каждый элемент и, следовательно, нагрев. Поэтому для разгона нужен разъем 8-pin CPU, ведь его хватит для любого процессора из массового сегмента рынка. К счастью, в 2021 году большинство блоков питания имеет восьмиконтактный коннектор.
Фазы питания
Система питания процессора на материнской плате должна подходить под разгон. Так как через разъем 8-pin, проходит 12 вольт, а обычное напряжение на процессор 1.2 V–1.3 V, то нужен элемент, корректирующий питание процессора. Эту роль на себя берёт VRM (Voltage Regulator Module). С его помощью на процессор подается питание с необходимыми параметрами.
Многофазовое устройство VRM снижает пульсации и нагрузку на электронику, что положительно влияет на работу системы питания. Информацию о количестве фаз можно найти на сайте производителя материнской платы, либо посчитав количество дросселей. Чем больше фаз, тем меньше нагрузка на каждый из транзисторов в сети, следовательно, меньше общее тепловыделение. Высокая температура влияет на сопротивление элементов, что негативно сказывается на работе системы и может, в конечном итоге, привести к выходу платы из строя.
Разгон с помощью программ и через БИОС, что лучше
Разгон процессора можно провести двумя методами:
- С помощью программ или утилит. Их легко можно скачать в сети, часто они идут в комплекте на диске с драйверами для материнской платы. Такой способ немного проще, но не лишен недостатков. Увеличение скорости начинается только после запуска Windows. Сама программа отбирает ресурс процессора хоть и незначительно.
- Разгон через БИОС. В этом случае придется разобраться с настройками, причем, как правило, меню БИОСа не русифицировано. Зато система увеличивает производительность сразу после включения. Кроме того, запустившаяся операционная система является отличным тестом стабильности. Если что-то не так, то лучше умерить свой аппетит и снизить скорость.
NB Voltage Control — что это такое?
Отвечает за напряжение северного моста (чип на плате, часто охлаждается специальным радиатором). Возможные значения: Low, Middle, High, Highest (Низкое, Среднее, Высокое, Высочайшее напряжение). NB расшифровывается как North Bridge.
На заметку: шина FSB жестко привязана к NB Voltage.
- Например на материнке Asus значения могут быть от 1.10000 до 1.25000 В с шагом 0.00625 В.
- На одном форуме найдена информация, что NB Voltage Control меняет напругу на контроллере памяти в самом процессоре. Почему не северный мост? Контроллер памяти в севером мосту, который присутствовал на платах старого образца (например 775-тый сокет). В новых платах, например 1155, 1150 сокет и новее — контроллер памяти перенесен уже в сам процессор. Возможно я ошибаюсь, но понятие северный мост вообще исчезло, теперь его функциональность встроили в процессор.
- Не стоит путать параметры CPU NB VID Control и NB Voltage Control, первый отвечает за напругу, подаваемую на контроллер памяти, второй — за напругу северного моста.
Опция NB Voltage Control в биосе:
Повторюсь — диапазон значений зависит от конкретной материнской платы.
Читайте также: Как полностью удалить и отключить Интернет Эксплорер на Виндовс 10 – 6 шагов
Как войти в БИОС
Постараемся хоть это немного сложно, так как версии БИОС различаются у различных материнских плат, привести наиболее подробную инструкцию:
- Требуется войти в БИОС. Для этого при запуске машины нажимаете Delete , обычно, чтобы попасть в нужный момент, необходимо повторить это действие быстро несколько раз. Если не срабатывает, то пробуете комбинацию Ctl + F1 . Должно получиться.
- Высвечивается не заставка загрузки Windows, а меню с несколькими колонками и надписями на английском или очень редко на русском языке. Значит, загрузился БИОС. Можно отложить мышку в сторону и забыть про тачпад. Они сейчас не работают.Перемещение между пунктами производится с помощью стрелок, подтверждение выбора — клавишей «Ввод», отмена — ESC . Для сохранения введенных параметров в БИОСе по окончании манипуляций необходимо обязательно выбирать пункт «Save&Exit» (сохранить и выйти) либо нажимать F10 .
- Начинаете колдовать с параметрами. Существует выбор двух путей — увеличить частоту шины и увеличить множитель.
Разгон поднятием частоты шины
Этот путь выгоднее. Также это единственный метод для процессоров Intel, которые не поддерживают изменение множителя в сторону увеличения. При этом разгоняется не только процессор, а и остальные компоненты системы. Но есть одно но, не всегда оперативная память может работать на повышенной частоте, и работа машины будет нарушена не из-за того, что процессор не стабилен на повышенной частоте, а по причине сбоя памяти. Правда, многие материнские платы позволяют регулировать и тактовую частоту ОЗУ.
Теперь подробнее, что делать:
- Находите в меню пункт «CPU Clock» либо «CPU Frequency», «FSB Frequency», «Frequency BCLK», «External Clock» (это все одно и то же) и там увеличиваете значение частоты. При этом не спешите, делаете это постепенно, с шагом примерно в 3–5%. После каждого шага проверяете стабильность и температуру процессора. Нежелательно, чтобы он нагревался более 70 градусов. Для контроля температуры можно применить утилиту SpeedFun или ей подобную. Таким образом, находите оптимальную величину частоты шины.
- Если разгон не получается из-за проблем с памятью, то пробуете выставить меньшее значение тактовой частоты для нее. Находите пункт меню, отвечающий за этот параметр в разделах «Advanced» («Advanced Chipset Features») или «Power BIOS Features». Называться он будет «Memclock index value» или «System Memory Frequency». Устанавливаете его ниже, чем значение по умолчанию, можно вообще сбросить до минимума, так как при увеличении частоты шины вырастает и он. Дальше снова повторяете все операции по разгону шины, добиваясь быстрой и стабильной работы компьютера.
Тестирование процессора в номинальном режиме
Для начала надо протестировать процессор в номинальном режиме, и записать результаты. Желательно дополнительно сделать скриншоты. Вот что получилось у меня с Ryzen 5 1600 AF (аббревиатура AF означает процессор на архитектуре Zen+, мало чем отличающийся от Ryzen 5 2600).
Чтобы исключить влияние Load-Line Calibration я выбрал такой его уровень, который дает минимальный разброс напряжений под нагрузкой. Для материнской платы MSI B450-A PRO MAX уровень LLC составил 4. Также я зафиксировал напряжение vSOC на 1.0125 В, а CLDO_VDDP на 0.7 В.
В тесте AIDA64 процессор потребляет около 75 ватт, частота держится на 3600 МГц, напряжение примерно 1.1 В.
Энергопотребление процессора я буду смотреть по параметрам CPU Package Power (SMU) и Core+SoC Power (SVI2 TFN). На форумах ведутся споры, какой из этих параметров точнее показывает потребление процессора, я же буду ориентироваться на максимальный показатель.
В тесте OCCT процессор потребляет около 84 ватта, частота держится на 3600 МГц, напряжение примерно 1.1 В
Производительность процессора в Cinebench R20 составила 2726 pts.
Разгон с помощью множителя
Рабочая частота процессора кратна частоте шины. Этот параметр задается аппаратно множителем. Например, шина работает на 133,3 МГц, а процессор на 2,13 ГГц — кратность равна 16. Изменив кратность на 17, получим 133,3*17=2266 — 2,26 ГГц — рабочую частоту процессора. Изменяя кратность, мы не трогаем шину, поэтому разгоняется только процессор, все остальные элементы системы работают стабильно, так же как и до оверклокинга. Оверклокинг процессора через BIOS таким методом несколько ограничивает диапазон частот, которые возможно выставить, но это некритично.
Для того чтобы проделать эту операцию, необходимо найти этот параметр в настройках БИОС. Подписи его разные — «CPU Clock Multiplier», «Multiplier Factor», «CPU Ratio», «CPU Frequency Ratio», «Ratio CMOS Setting». Аналогично увеличиваем этот параметр и смотрим на стабильность работы и температуры. Не обязательно колдовать с частотой оперативной памяти. Жалко только, что этот метод работает не для всех процессоров.
Как отменить разгон
Если что-то пошло не так, то сбросить настройки БИОС можно через пункт меню «Load Optimized Default». Если же из-за настроек перестал грузиться и сам BIOS, то выйти в стандартный режим можно с помощью следующих операций:
- При включении компьютера зажмите клавишу Insert .
- Достаньте на несколько минут батарейку на материнской плате, потом установите ее на место.
- Найдите перемкнутые фишкой (джампером) контакты, которые подписаны Clear CMOS. Снимите перемычку и соедините ей два соседних контакта. Операция производится при отключенном питании.
Итоги
Как видите, ничего сложного в понижении напряжения у Ryzen нет. По сути, это тот же разгон, где мы тестируем сочетания частоты и напряжения, только надо уделить более пристальное внимание промежуточным нагрузками и состоянию простоя.
Только с таким понижением напряжения мой Ryzen 5 1600 стал укладываться в паспортные 60 ватт. Снизилась температура и шум от кулера. Для эксплуатации без разгона это самый оптимальный режим.
Особенно полезно проделать данную процедуру будет владельцам недорогих материнских плат, система питания которых слабая и перегревается.
Начислено вознаграждение
Этот материал написан посетителем сайта, и за него начислено вознаграждение.
Что еще необходимо учесть при оверклокинге
Расскажем еще о небольших нюансах разгона:
Читайте также: Как заново активировать Windows 10 после замены комплектующих
- Почти всегда при разгоне можно повысить стабильность работы процессора, подняв его напряжение питания. Это можно в пункте меню «CPU Voltage», «VCORE Voltage», «CPU Core». Но при этом обязательно контролируйте температуру и действуйте небольшими шагами не более тысячной доли вольта.
- При перегреве процессоров они, как правило это делается для их защиты, входят в режим тротлинга с минимальными параметрами. Система будет работать стабильно, но медленно. Поэтому нельзя пересекать этот порог, иначе, зачем разгонять.
Отключение Turbo Boost
Самый простой способ сделать это — воспользоваться настройками электропитания в Windows. Да, конечно после отключения Turbo Boost производительность несколько упадет, но это будет заметно лишь при выполнении определенного круга задач: например, конвертирование видео станет чуть дольше.
Зато устройство будет меньше греться, не так сильно шуметь, и скорее всего прослужит дольше.
И так, для начала нужно открыть панель управления, перейти во вкладку «Оборудование и звук/Электропитание» . См. скриншот ниже.
Оборудование и звук – Электропитание
Далее открыть настройки текущей схемы электропитания (в моем примере она одна).
Настройка схемы электропитания
После перейти в настройки дополнительных параметров.
Дополнительные параметры питания
Во вкладке «Управление питанием процессора / Максимальное состояние процессора» поменять 100% на 99%, как на скриншоте ниже. После сохранения настроек Turbo Boost должен перестать работать, и скорее всего, вы сразу же заметите, что температура несколько упала.
Максимальное состояние процессора 99%
Кстати, уточнить работает ли Turbo Boost можно с помощью спец. утилиты CPU-Z. Она показывает текущую частоту работу процессора в режиме реального времени (а зная тех. характеристики своего ЦПУ, т.е. его частоты работы, можно быстро определить, задействован ли Turbo Boost).
Работает ли Turbo Boost на ноутбуке / Скрин из предыдущей статьи в качестве примера
Нельзя не отметить, что Turbo Boost можно отключить и в UEFI/BIOS (не на всех устройствах!). Обычно, для этого нужно перевести параметр Turbo Mode в режим Disabled (пример на фото ниже).
Turbo Boost (UEFI) / Скрин из предыдущей статьи
Разгон процессора через BIOS
Если вам нужен максимальный контроль процесса оверклокинга, вам нужно использовать для этого настройки BIOS. Это руководство расскажет вам о выполнении эталонных тестов, изменении параметров, мониторинге вашей системы и не только. 1 2 3 4
Если вам нужен максимальный контроль процесса оверклокинга, вам нужно использовать для этого настройки BIOS. Это руководство расскажет вам о выполнении эталонных тестов, изменении параметров, мониторинге вашей системы и не только. 1 2 3 4
Основные моменты:
Выполнение эталонных тестов.
BIOS (базовая система ввода-вывода) — это программное обеспечение системной платы, которое загружается до операционной системы. В нем имеется графический интерфейс для настройки аппаратного обеспечения системной платы. С помощью BIOS можно изменить такие параметры как напряжение и частота, и поэтому BIOS можно использовать для разгона центрального процессора с целью достичь более высокой тактовой частоты и потенциально более высокой производительности.
В этой статье предполагается, что вы понимаете сущность и принципы оверклокинга. Если вы незнакомы с оверклокингом и хотите лучше изучить основы, посмотрите этот обзор оверклокинга, чтобы войти в курс дела.
Также убедитесь, что вы используете подходящее программное обеспечение.
Прежде чем пытаться использовать BIOS для оверклокинга, стоит взглянуть на программное обеспечение, которое может упростить этот процесс. Например, утилита Intel® Extreme Tuning Utility (Intel® XTU) может стать удобным решением для тех, кто незнаком с оверклокингом. Еще более простой автоматизированный инструмент Intel® Performance Maximizer (Intel® PM) предназначен для новейших процессоров Intel® Core™, и все подробности о нем вы можете узнать здесь.
Что такое пониженное напряжение?
Перед тем как начать, вы должны спросить себя, что именно идет.
В большинстве случаев заводские настройки процессоров предназначены для подачи на ЦП большего напряжения, чем это действительно необходимо. Избыточное напряжение и ток вызывают нагрев ЦП, что еще больше снижает производительность ЦП.
Для решения этой проблемы используется пониженное напряжение. Это простой процесс, в котором пользователи используют специальные инструменты, такие как Throttlestop или Intel XTU, для снижения напряжения процессора при сохранении общей производительности.
Хотя снижение напряжения не обязательно повредит ваш процессор, если вы переборщите, вы можете сделать свой компьютер нестабильным. С другой стороны, скачок напряжения может потенциально повредить ваш процессор. Однако, если вы будете использовать его с умом, вы сможете разогнать свой процессор.
Понижение частоты снижает напряжение / мощность, отправляемую на ваш процессор. Чем больше мощности получает ваш процессор, тем больше он нагревается. Чем меньше мощности он получает, тем круче становится.
Особенность напряжения в том, что оно не влияет на общую производительность даже во время интенсивных игровых сессий.
Параметры, важные для оверклокинга
BIOS обеспечивает доступ ко всему аппаратному обеспечению системы, и поэтому в утилите имеется много меню. Структура BIOS может отличаться в зависимости от производителя системной платы, поэтому точные названия или расположение элементов меню также могут отличаться. Поищите местонахождение необходимых параметров на онлайн-ресурсов или исследуйте меню BIOS, пока не найдете желаемый параметр.
Далее приведен перечень наиболее полезных для оверклокинга параметров:
- CPU Core Ratio
(коэффициент ядра ЦП) или множитель определяет скорость процессора. Общая скорость процессора рассчитывается посредством умножения базовой тактовой частоты (BCLK) на этот коэффициент. Например, при умножении BCLK в 100 МГц на коэффициент ядра 45 мы получим тактовую частоту процессора 4500 МГц или 4,5 ГГц. Обычно этот параметр можно изменить как для отдельных ядер, так и для всех ядер. - CPU Core Voltage
(напряжение ядра процессора) — определяет подаваемое на процессор напряжение. При повышении напряжения ядра процессор получает дополнительные ресурсы для работы на более высокой тактовой частоте. - CPU Cache/Ring Ratio
(коэффициент кэша / вызовов процессора) определяет частоту определенных компонентов процессора, таких как кэш-память и контроллера памяти. - CPU Cache/Ring Voltage
(напряжение кэша / вызовов) позволяет повысить напряжение кэш-памяти процессора. Это помогает стабилизировать работу процессора при оверклокинге. На некоторых платформах это напряжение связано с напряжением ядра процессора, и его нельзя изменить отдельно.
Undervolting
Пару слов на простом языке о том, что будем делать.
Производители, как правило, устанавливают напряжение на ЦП с некоторым запасом, обычно в районе +0,070V ÷ +0,200V (чтобы в не зависимости от партии ЦП — у всех пользователей все работало). Ну а лишнее напряжение — повышает температуру.
Разумеется, этот «запас» по напряжению можно уменьшить (это и называется Undervolting). За счет этой операции можно снизить нагрев ЦП под нагрузкой на 5-20°С (в зависимости от модели и партии). Кстати, как следствие, кулер будет меньше шуметь.
Отмечу, что производительность ЦП от Undervolting не падает (т.к. мы только убираем запас по напряжению)! Даже наоборот, если ваш ЦП раньше сбрасывал частоты от нагрева до высокой температуры — сейчас он может перестать их сбрасывать (из-за снижения температуры) и за счет этого вырастет производительность!
Опасно ли это? В общем-то, нет (повышать напряжение при разгоне — вот это опасно! А мы наоборот снижаем. ) .
Сам я неоднократно снижал напряжение на десятках ПК/ноутбуках (игровых), и никаких проблем не наблюдалось (тем не менее, как всегда, предупреждаю, что все делаете на свой страх и риск) .
Undervolting для Intel Core
Читайте также: 3 самых простых способа узнать, какая сетевая карта стоит на ПК
1) И так, сначала необходимо зайти на официальный сайт Intel и загрузить утилиту Intel® XTU. Она предназначена для тонкой настройки работы ЦП. Сразу предупрежу — эта не та утилита, где можно изменять любые параметры и смотреть, что они дадут (так, что ничего не меняйте, если не знаете, что и за что отвечает!) .
Intel XTU — загрузка и установка утилиты
После установки Intel XTU необходимо будет перезагрузить компьютер.
Кстати!
На некоторых машинах Intel XTU работает некорректно, и после ее установки появляется синий экран (не знаю достоверно почему). В этом случае при следующей перезагрузке ОС у вас появится меню выбора режима загрузки Windows — выберите безопасный режим и удалите утилиту.
2) Далее нам нужно запустить XTU и найти один единственный параметр «Core Voltage Offset» . По умолчанию, этот параметр должен стоят на «0».
После следует сместить этот ползунок влево на «-0,100V» (в своем примере ниже я подвинул на «-0,110V»), и нажать по кнопке «Apply» . Все, напряжение после этой операции было снижено.
Важно! Не устанавливайте параметр Core Voltage Offset в плюс — тем самым вы повышаете напряжение на ЦП.
Core Voltage Offset / Intel XTU
3) Теперь нужно запустить какую-нибудь игру (а лучше протестировать на нескольких) и посмотреть на работу компьютера (ноутбука). Если устройство 20-40 мин. работает в норм. режиме (не зависает, не выключается) — значит Undervolting прошел успешно.
Далее можно снова открыть Intel XTU и поменять «-0,100V» на «-0,120V» (например). Кстати, изменять напряжение нужно небольшими шажками, и после каждого — тестировать работу устройства.
Таким образом можно найти оптимальное значение «Core Voltage Offset» (у каждого ЦП оно будет свое).
Кстати! Как только вы уменьшите напряжение на ЦП на недопустимое значение — компьютер просто выключится или зависнет (возможно появление синего экрана). Если это произошло — значит вы достигли максимума, просто измените Core Voltage Offset на предыдущее значение (при котором все работало).
4) Следить за работой процессора (напряжение, температура, частота и пр.) удобно с помощью утилиты Hwmonitor (ссылка на офиц. сайт). Как видите на скрине ниже, она легко определила, что напряжение было снижено.
Дополнения по теме приветствуются.
Ну а на этом у меня пока все, удачи!
Под термином «разгон» большинство пользователей подразумевает именно увеличение рабочих характеристик центрального процессора. В современных моделях материнских плат эту процедуру можно проводить в том числе из-под операционной системы, однако самым надёжным и универсальным методом является настройка через BIOS. Именно о нём мы сегодня и хотим поговорить.
Мониторинг основных показателей системы
При оверклокинге необходимо обеспечить тщательное наблюдение за системой, поскольку изменения электропитания аппаратного обеспечения могут повлиять на рабочую температуру.
В BIOS имеются очень ограниченные возможности мониторинга системы, поэтому лучше использовать для этой цели программное обеспечение, работающее в Windows. Intel® XTU предлагает полный набор инструментов для мониторинга системы, также доступны другие инструменты, в том числе CPU-Z, CoreTemp, HWiNFO32 и т. д.
Теперь вы понимаете настраиваемые параметры и можете приступить к тестированию производительности системы.
С чего нужно начать
Сразу стоит отметить, что разгоняемыми являются почти все процессоры от AMD (Ryzen или FX), а у Intel это будут модели с индексом «K» или «X» (например, Intel Core i9-9900K или Core i7-9700K). Также для разгона потребуется материнская плата с подходящим чипсетом.
Не вдаваясь в подробности об устройстве чипсета, можно сказать, что для разгона Intel понадобятся материнские платы с чипсетом маркировки «Z» или «X» (Z99, Z390, X99, X299 и т.д.). Для «оверклокинга» процессоров от AMD семейства Ryzen подойдет любая материнская сокета AM4 на чипсетах B350, B450, X370, X470 или X570. Исключение составляет чипсет A320, на котором разгон процессоров AMD не поддерживается.
Как увеличить напряжение питания у Slot-1 процессоров
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:
- Intel® Xeon Processor E3–1200 v5 Product Family Datasheets;
- Intel® Xeon Processor E3–1245 v5 Product Specification;
- Software Impact to Platform Energy-Efficiency (Intel White Paper);
- Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual;
- ACPI Specification v6.2;
- страница ACPI на Википедии;
- Linux Kernel Sources версии 4.13.0.
Все таблицы и изображения взяты из даташита, если не указано иного.
Особенности CPU
Согласно официальной странице продукта, мой процессор поддерживает следующие технологии:
Читайте также: Покупаем монитор: какой тип матрицы выбрать?
- состояния простоя (Idle States);
- усовершенствованная технология Intel® SpeedStep (Enhanced Intel® SpeedStep Technology).
На этой странице вы можете видеть, что «Режим состояния простоя (C-состояния) используется для энергосбережения, когда процессор бездействует» и «Стандартная технология Intel® SpeedStep позволяет переключать уровень напряжения и частоты в зависимости от нагрузки на процессор».
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.
Первый вариант легко понять: если питания нет, то и потребления не будет.
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: P
cpu
= P
dynamic
+ P
short circuit
+ P
leak
. При работающем процессоре P
dynamic
является наиболее важной составляющей, именно эта часть зависит линейно от частоты и квадратично от напряжения. P
short circuit
пропорционально частоте, а P
leak
— 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.
Настройка SOC Voltage для процессоров Ryzen
Разгон оперативной памяти в системах AMD не столь результативен в сравнении с Intel, особенно это касается Ryzen 1000-й и 2000-й серий. Тем не менее, 3000-я серия показывает таки результаты, отчасти сопоставимые с результатами конкурента. Процессоры Ryzen первого поколения могут достичь частоты 3000-3600 МГц, второго поколения — 3400-3800 МГц и более, а третьего — 3800 МГц, но это всё индивидуально, зависит от материнской платы и типа чипов, установленных на планках оперативной памяти. Здесь указаны максимально достижимые результаты.
У процессоров Ryzen есть два параметра напряжения: подаваемое на ядра процессора напряжение и то, которое подаётся на всё остальное (шина Infinity Fabric, контроллер ввода-вывода). Второй параметр и есть SOC Voltage.
По умолчанию его значение установлено в 1,1 В и оно характерно для процессоров Ryzen всех поколений. Даже с ним уже возможно достижение хороших результатов разгона памяти. Компания AMD не рекомендует изменять его. Это один из таких параметров, которые трогать лучше не стоит без необходимости.
Иногда, по умолчанию он установлен в положение
Auto
, вы можете установить его значение в безопасном диапазоне от 1,05 до 1,1 В. Если вас интересовал вопрос SoC Voltage для ryzen сколько должно быть, то теперь вы знаете ответ.
Если же вы решили поэкспериментировать, знайте, что делать это будете на свой страх и риск
. Максимальное значение SoC Voltage для Ryzen — 1,25 В и то это уже предел и доводить напряжение до этого значения крайне не рекомендуется.
Сама по себе настройка SoC Voltage почти ничего не даёт, однако, при сильном повышении частоты памяти, повышение значения этого параметра может добавить немного стабильности.
Теперь ответим на вопрос SoC Voltage где в биосе его найти. Этот параметр обычно находится на вкладке разгона компонентов (OC Tweaker)
в настройках BIOS. Название вкладки может незначительно отличаться для разных материнских плат. Находим его и устанавливаем нужное значение, опять же,
на свой страх и риск.
Читайте также: Беспроводные наушники: как сориентироваться в выборе.
Изменение значения SOC Voltage для Ryzen стоит начать с 1,10 В и постепенно увеличивать с шагом 0,010-0,015 В. После каждого такого шага запускайте операционную систему и оценивайте стабильность работы. Сильно поднимать эту величину не нужно. Оптимальное значение для разгона оперативной памяти — от 1,125 В до 1,150 В. Практика оверклокеров показывает, что все значения выше просто не имеют смысла.
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.
Регулировка тактовой частоты CPU
Аналогично CPU возможно повышение или понижение тактовой частоты графических чипов в пределах, предусмотренных изготовителем. В меню драйвера видеокарт от AMD имеется пункт OverDrive. Активировав эту функцию, вы сможете изменять тактовую частоту графического процессора и памяти карты — поднимать для повышения производительности и снижать для сокращения энергопотребления. Здесь также можно управлять системой охлаждения. Чтобы изменить тактовую частоту на графических картах NVIDIA, помимо обновления драйвера потребуется загрузка системных инструментов от производителя видеочипа.
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.
Они достигаются с помощью:
- C-состояний;
- P-состояний.
С-состояния описывают первый способ снижения энергопотребления процессора, поэтому они называются состояниями простоя. Чтобы отключить какую-то подсистему, на ней ничего не должно выполняться, подсистема должна простаивать. Таким образом, С-состояние, C[X], означает, что одна или несколько подсистем процессора отключены.
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.
План электропитания: безопасная оптимизация
Чтобы устранить перепады в производительности ноутбука, войдите в раздел «Электропитание» в Панели управления Windows 7. Здесь можно выбрать один из планов электропитания — в качестве исходной точки для настройки лучше всего остановиться на «Сбалансированном».
Отметьте его и щелкните по ссылке «Настройка плана электропитания», а затем по «Изменить дополнительные параметры питания». Раскройте в списке пункт «Управление питанием процессора», а затем подпункт «Максимальное состояние процессора». Здесь имеются два параметра — «От сети» и «От батареи» — с установленным по умолчанию значением 100%. Теперь необходимо выяснить, при каком значении процессор без перегрева сохраняет необходимую производительность. При 95 или 90% ноутбуки зачастую работают стабильнее при полной нагрузке и не требуют большего времени при выполнении длительных вычислительных задач вследствие отсутствия перепадов мощности. Если для вас наиболее важным является продолжительность работы аккумулятора и низкий уровень шума вентилятора, установите параметр для работы от батареи на еще более низкой отметке.
Изменение параметров в планах электропитания не представляет опасности, так они находятся в рамках границ, предусмотренных изготовителем. Конечно, следует избегать антиэнергосберегающего плана «Высокая производительность», который целесообразен только для бенчмарков. Он поддерживает постоянную номинальную производительность процессора, что повышает энергопотребление и шум вентилятора и, соответственно, сокращает срок службы компьютера. Это касается не только мобильных, но и настольных компьютеров, которые допускают более масштабное вмешательство в управление тактовой частотой процессора.
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.
Современные процессоры имеют гораздо больше C-состояний. Согласно даташиту, семейство процессоров Intel® Xeon® E3-1200 v5 поддерживает состояния C0, C1, C1E (C1 Enhanced), C2, C3, C6, C7 и C8. Состояния C1 и C1E поддерживаются только ядрами, а состояние C2 — только процессором. Остальные состояния поддерживаются и ядром, и процессором.
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:
Читайте также: Сравнение iPhone XS и iPhone XR: существенна ли разница?
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.
Как вы могли догадаться, CC-состояния и PC-состояния зависят друг от друга, поэтому некоторые их комбинации невозможны. Следующий рисунок демонстрирует это.
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:
MONITOR/MWAIT (5): smallest monitor-line size (bytes) = 0x40 (64) largest monitor-line size (bytes) = 0x40 (64) enum of Monitor-MWAIT exts supported = true supports intrs as break-event for MWAIT = true number of C0 sub C-states using MWAIT = 0x0 (0) number of C1 sub C-states using MWAIT = 0x2 (2) number of C2 sub C-states using MWAIT = 0x1 (1) number of C3 sub C-states using MWAIT = 0x2 (2) number of C4 sub C-states using MWAIT = 0x4 (4) number of C5 sub C-states using MWAIT = 0x1 (1) number of C6 sub C-states using MWAIT = 0x0 (0) number of C7 sub C-states using MWAIT = 0x0 (0)
Замечание из инструкции Intel: «Состояния C0..C7 для расширения MWAIT — это специфичные для процессора C-состояния, а не ACPI C-состояния». Поэтому не путайте эти состояния с ACPI C-состояниями, они явно связаны и между ними есть соответствие, но это не одно и то же.
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.
Как увеличить напряжение питания у Slot-1 процессоров
Авторы статьи не несет отвественности за любой вред, нанесенный компьютеру вследствие применения описанных здесь действий.
По мере развития интеловской платформы от 486 процессоров до Pentium II мы постепенно потеряли возможность вручную выставлять коэффициент умножения, затем напряжение процессора, а теперь все идет к тому, чтобы оградить нас и от выставления частоты шины. Таким образом, монополист на рынке — Intel борется с теми, кто хочет сэкономить свои деньги и не покупать самый мощный процессор, потратив на него заоблачные суммы, а разогнать более дешевый продукт.
Мы же, как пользователи, пытаемся обмануть Intel и уже можем отказаться от автоматического определения частоты шины, заклеивая контакт B21 процессора Pentium II или купив «правильную» материнскую плату. Как поменять жестко зашитый коэффициент умножения, пока не понятно, хотя многие умы давно ломают голову над этой проблемой. Третий пункт нашей антиинтеловской программы — это напряжение питания процессора. Его, тоже оказывается можно поменять вручную, в обход автоопределения.
Зачем это нужно? Ответ прост. Вспомним любимые игрушки оверклокеров — материнские платы ABIT. Все они имеют SoftMenu, которое позволяет увеличить напряжение питания ядра процессора на 10-15%. Если воспользоваться этой возможностью, то разогнать процессор удается чуть побольше — факт. Правда, увеличивая напряжение, мы должны отдавать себе отчет в том, что от этого сокращается ресурс процессора, но чаще не настолько, чтобы этот аргумент мог повлиять на желание выжать несколько десятков лишних мегагерц.
Перейдем к теории. Стандартный процессор, вставляемый в Slot1 сообщает материнской плате о своем питании пятью выводами, именуемыми VID0(Voltage ID0)-VID4. Подавая на них питание, плата смотрит, через какие контакты проходит ток и по логическому состоянию этих выводов принимает решение о подаваемом напряжении питания. Расположение выводов VID на разъеме SEC следующее:
| Вывод | VID0 | VID1 | VID2 | VID3 | VID4 |
| Контакт | B120 | A120 | A119 | B119 | A121 |
Теперь приведем таблицу сигналов VID и соответствующих им напряжений:
| VID4 | VID3 | VID2 | VID1 | VID0 | Напряжение ядра процессора |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1.30 | |
| 1 | 1 | 1 | 1.35 | ||
| 1 | 1 | 1 | 1.40 | ||
| 1 | 1 | 1.45 | |||
| 1 | 1 | 1 | 1.50 | ||
| 1 | 1 | 1.55 | |||
| 1 | 1 | 1.60 | |||
| 1 | 1.65 | ||||
| 1 | 1 | 1 | 1.70 | ||
| 1 | 1 | 1.75 | |||
| 1 | 1 | 1.80 | |||
| 1 | 1.85 | ||||
| 1 | 1 | 1.90 | |||
| 1 | 1.95 | ||||
| 1 | 2.00 | ||||
| 2.05 | |||||
| 1 | 1 | 1 | 1 | 2.10 | |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 2.20 | |
| 1 | 1 | 1 | 2.30 | ||
| 1 | 1 | 1 | 1 | 2.40 | |
| 1 | 1 | 1 | 2.50 | ||
| 1 | 1 | 1 | 2.60 | ||
| 1 | 1 | 2.70 | |||
| 1 | 1 | 1 | 1 | 2.80 | |
| 1 | 1 | 1 | 2.90 | ||
| 1 | 1 | 1 | 3.00 | ||
| 1 | 1 | 3.10 | |||
| 1 | 1 | 1 | 3.20 | ||
| 1 | 1 | 3.30 | |||
| 1 | 1 | 3.40 | |||
| 1 | 3.50 |
Реально доступным является только блокирование (заклеивание скотчем или замазывание лаком) необходимых выводов (аналогично B21). Этим достигается перевод вывода в единичное состояние. Естественно, таким образом ограничиваются доступные комбинации. Например, в случае процессоров, питающихся от 2.8 В, то есть Intel Pentium II 233, 266, 300 переставить напряжение таким образом к сожалению нельзя. Зато, для процессоров, требующих напряжения 2 В, то есть Intel Pentium II 333, 350, 400, 450 и Intel Celeron 266, 300, 300A, 333, можно получить весьма большой выбор напряжений питания: 1.8 В, 1.9 В, 2.2 В, 2.4 В, 2.6 В. Ниже приводится таблица возможных напряжений двухвольтовых процессоров, которые можно получить изолированием выводов:
| Изолируемые контакты | Получаемое напряжение, B | ||||
| A121 | B119 | A119 | A120 | B120 | |
| + | 1.9 | ||||
| + | 1.8 | ||||
| + | 3.4 | ||||
| + | + | 3.2 | |||
| + | + | 3.0 | |||
| + | + | + | 2.8 | ||
| + | + | 2.6 | |||
| + | + | + | 2.4 | ||
| + | + | + | 2.2 | ||
Перевод вывода в нулевое состояние, в принципе, возможен тоже. Для этого его необходимо замкнуть на массу, то есть на один из контактов A2, A6, A10, A14, A18, A22, A26, A30, A34, A38, A42, A46, A50, A54, A58, A62, A66, A70, A74, A78, A82, A86, A90, A94, A98, A102, A106, A110, A114 или на А118. Правда, практически это выполнить достаточно трудно.
Важно не забывать, что повышение питания приводит к существенному увеличению рассеиваемой мощности. Например, при питании 2,6 В потребляемая мощность возрастает, примерно в 1.7 раза по отношению к 2 В. Если не принять серьезных мер по охлаждению процессора, то повышение его температуры в сочетании с увеличением внутренних токов может привести к разрушению его ядра. Кроме того, необходимо контролировать само питание процессора, так как возможны ошибки при заклейке выводов приводящие к напряжениям типа 3.4 В. Хотя такое напряжение может и не привести к мгновенному выходу из строя дорогостоящего оборудования, но через пару минут перегрев может довершить дело.
Поэтому, оптимальными для повышения напряжения являются системные платы с термоконтролем и контролем напряжений питания. В этом случае необходимо сразу после включения проверить в BIOS Setup правильность напряжения. Кроме того, при повышении питания более чем на 10% необходимо хорошо продуманное дополнительное охлаждение процессора.
Читайте также: Как изменить Legacy BIOS на UEFI без переустановки Windows 10?
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.
Как показано на рисунке ниже, для моего процессора все С-состояния, упомянутые ранее, используются в G0/S0. Другими словами, при входе в состояние сна (G1) процессор выключается.
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?
- В состояние С0 ядро входит при загрузке, когда происходит прерывание, или после записи по адресу памяти, который отслеживается инструкцией MWAIT.
- Состояния C1/C1E достижимы с помощью инструкций HLT и MWAIT.
- Войти в состояние С3 можно с помощью инструкции MWAIT. Затем кэши L1 и L2 сбрасываются в кэш верхнего уровня (LLC), и все тактовые генераторы процессора останавливаются. Тем не менее, ядро сохраняет свое состояние, так как не обесточено.
- Вход в состояние С6 возможен через инструкцию MWAIT. Ядро сохраняет состояние на выделенную SRAM и напряжение на ядре снижается до нуля. В этом состоянии ядро обесточено. При выходе из C6 состояние ядра восстанавливается из SRAM.
- Для C7 и C8 аналогично C6.
Хочу напомнить еще раз, я не затрагиваю гипертрединг в этом ответе.
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.
Десктоп: плавающая тактовая частота
Настольные ПК также настраивают свою тактовую частоту в соответствии с актуальными задачами. При этом основное внимание направлено на оптимальное использование процессора и на повышение производительности. Эта технология Intel называется Turbo Boost и появилась в процессорах Core i5 и П. Сначала речь шла только о решении проблемы, состоявшей в том, что многие программы не могли полноценно использовать возможности многоядерных процессоров. В результате одно ядро оказывалось загружено на 100%, а остальные бездействовали. Процессоры с поддержкой Turbo Boost используют свободный потенциал, чтобы разогнать загруженное ядро выше номинальной тактовой частоты. Появившиеся в начале этого года новейшие процессоры на ядре Sandy Bridge продвинулись еще на шаг вперед: они могут на короткое время разгонять все ядра процессора, что при длительном использовании из-за перегрева привело бы к его выходу из строя.
Но поскольку известен интервал, в течение которого нагреваются процессор и радиатор, то первый из них, не доходя до границы перегрева, начинает постепенно снижать тактовую частоту до заданного уровня, так что температурная кривая останавливается у верхней границы допустимого значения. Таким образом, процессор может до 25 секунд обеспечивать заметно более высокую производительность — этого достаточно, чтобы, например, выполнить начальную загрузку, запустить программу или ускорить выполнение операций в Photoshop. AMD предлагает схожую технологию под названием Turbo Core в своих новейших процессорах Phenom II, в маркировке которых присутствует буква Т.
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.
Что такое процессор
Английское название процессора CPU — Central Processing Unit, полностью объясняет назначение данного устройства и переводится, как центральный блок обработки данных. Это небольшое устройство, которое обрабатывает информацию, помещенную на собственных дисках компьютера и в памяти съемных носителей, но подсоединенных к данному компьютеру.
Процессор также управляет работой подключаемых к компьютеру устройств, а именно принтеров, сканеров. Во всем мире только три компании заняты производством CPU:
- VIA Technologies;
- Intel;
- AMD.
От мощности электронного устройства зависит в целом скорость работы компьютера и число выполняемых одновременно операций. Правда, если иметь мощный ЦП, но при этом малую оперативную память, то недостаток памяти обязательно скажется на работоспособности всего компьютера. Он будет тормозить. Частота процессора определяет его мощность и возможности.
Мозг компьютера располагается под радиатором, на котором крепится вентилятор для его охлаждения.
Почему повышение тока на AMD Ryzen не убьёт ваш процессор
Если кто-то хочет повысить быстродействие CPU, обычно он находит способ сделать это. Будь то пользователь, самостоятельно разгоняющий свой компьютер, или же производители материнских плат, подстраивающие настройки для улучшения быстродействия ЦП ещё перед продажей – в итоге всем хочется увеличить быстродействие, и по множеству причин. Эта ненасытная жажда максимального быстродействия означает, однако, что некоторые из этих подстроек и изменений могут вывести ЦП за пределы «спецификаций». В итоге часто можно видеть методы, выполняющие обещания по увеличению скорости работы за счёт увеличения температуры или сокращения времени жизни железа.
В этой связи стоит рассмотреть появившуюся недавно информацию о том, что производители материнских плат играют с настройками тока, подаваемого на процессоры от AMD. Увеличивая его, они увеличивают и потенциальную мощность процессора, что в итоге приводит к увеличению не только скорости работы, но и температуры. Такой подход к подстройке железа нельзя назвать новым, однако недавние события вызвали волну замешательства, вопросов о том, что происходит на самом деле, и какие последствия это может повлечь для процессоров AMD Ryzen. Чтобы прояснить эту ситуацию, мы решили сделать данный обзор.
Старомодные способы: методы расширения спектра, мультиядерные улучшения, PL2
За время работы редактором по материнским платам, а потом и по CPU, я постоянно сталкиваюсь с ухищрениями, на которые производители материнок готовы идти ради того, чтобы вырваться вперёд по быстродействию в гонке с конкурентами. Мы первыми рассказали о такой настройке, как «мультиядерное улучшение» [MultiCore Enhancement], появившейся в августе 2012 года, и выставляющей рабочую частоту всех ядер выше той, что указана в спецификациях, а иногда и откровенно разгоняющей рабочую частоту. Однако производители материнских плат занимались подстройкой разных свойств, связанных с быстродействием, и задолго до этого. Можно вспомнить метод расширения спектра с увеличением базовой частоты со 100 МГц до 104,7 МГц, благодаря которому увеличивалось быстродействие на поддерживающих его системах.
В последнее время на платформах Intel видны попытки производителей по увеличению пределов мощности с тем, чтобы материнские платы выдерживали турборежим работы как можно дольше – и только потому, что производители материнских плат перестраховываются при разработке обеспечения питания компонентов. За последние пару недель мы обнаружили примеры того, как некоторые производители материнских плат просто игнорируют новые требования Intel Thermal Velocity Boost.
Короче говоря, каждый производитель материнских плат хочет быть лучшим, и для этого часто размываются пределы того, что считается «базовыми спецификациями» процессора. Мы довольно часто писали о том, что граница между «спецификациями» и «рекомендуемыми настройками» может быть размытой. Для Intel мощность в режиме турбо, указанное в документации, является рекомендуемой настройкой, и любое значение, установленное на материнских платах, технически укладывается в спецификации. Судя по всему, Intel считает разгоном только увеличение частоты режима турбо.
Подстройка материнских плат с разъёмом AM4
Теперь мы переходим к новостям – производители материнских плат пытаются подстроить материнские платы Ryzen так, чтобы выжать из них больше быстродействия. Как подробно объяснялось на форумах HWiNFO, у платформ АМ4 обычно есть три ограничения: Package Power Tracking (PPT), обозначающее максимальную мощность, которую можно подавать на разъём; Thermal Design Current (TDC), или максимальный ток, подводимый к регуляторам напряжения в рамках тепловых ограничений; Electrical Design Current (EDC), или максимальный ток, который в принципе может подаваться на регуляторы напряжения. Некоторые из этих показателей сравниваются с метриками, получаемыми внутри процессора или снаружи, в сети подачи питания, с целью проверки превышения пороговых значений.
Чтобы подсчитать параметры программного управления питанием, с которым сравнивается РРТ, сопроцессор управления питанием получает значение тока от управляющего контроллера регулятора напряжения. Это не реальное значение силы тока, а безразмерная величина от 0 до 255, где 0 – это 0 А, а 255 – максимальное значение тока, которое может обработать модуль регулятора напряжения. Затем сопроцессор управления питанием проводит свои подсчёты (мощность в ваттах = напряжение в вольтах, умноженное на ток в амперах).
Этот безразмерный диапазон нужно калибровать для каждой материнской платы, в зависимости от её схемы и используемых компонентов – а также дорожек, слоёв и качества в целом. Чтобы получить точное значение коэффициента масштаба, производитель материнских плат должен тщательно замерить правильные показатели, а потом написать прошивку, которая будет использовать эту таблицу в подсчётах мощности.
Это означает, что в принципе существует способ поиграться с тем, как система интерпретирует пиковую мощность процессора. Производители материнских плат могут уменьшать это безразмерное значение тока, чтобы процессор и сопроцессор управления питанием считали, что на процессор подаётся меньше мощности, и в итоге ограничитель PPT не активировался. Это позволяет процессору работать в режиме турбо, превосходящем то, что изначально планировали в AMD.
У этого есть несколько последствий. Процессор будет потреблять больше энергии, в основном в виде увеличения тока. Это приведёт к повышению теплоотдачи. Поскольку процессор работает быстрее (потребляя больше энергии, чем считает ПО), он покажет лучшие результаты в тестах на быстродействие.
Если у вашего процессора базовая TDP 105 Вт, а PPT равняется 142 Вт, то при нормальных условиях стоит ожидать, что на заводских настройках процессора будет рапортовать о потреблении 142 Вт. Однако если установить безразмерный показатель тока на 75% от реального, то реально он будет потреблять в районе 190 Вт = 142/0,75. Если остальные ограничения не затронуты, то процессор будет рапортовать о 75% от PPT, что будет запутывать пользователя.
Выход ли это за рамки спецификаций?
Если считать, что PPT, TDC и EDC являются основой спецификаций AMD для потребления мощности и тока, то да, это выходит за рамки спецификаций. Однако PPT по своей природе выходит за рамки TDP, поэтому тут мы уже попадаем в загадочный мир определений понятия «турбо».
Как мы уже обсуждали ранее касательно мира Intel, пиковое потребление энергии в режиме турбо Intel сообщает производителям материнских плат только в качестве «рекомендованного значения». В итоге чипы от Intel примут любое значение в качестве пикового энергопотребления, как разумные величины типа 200 Вт или 500 Вт, так и безумные, типа 4000 Вт. Чаще всего (и в зависимости от процессора), чип упирается в другие ограничения. Но в случае с самыми мощными моделями этот параметр стоит отслеживать. Значение тау, обозначающее длительность нахождения в режиме турбо, и определяющее объём ведра с энергией, из которого режим турбо её черпает, тоже можно увеличить. Вместо значения по умолчанию из диапазона от 8 до 56 секунд, тау можно увеличивать практически до бесконечности. Согласно Intel, всё это укладывается в спецификации – если производители материнских плат могут делать материнские платы, обеспечивающие все эти показатели.
Intel считает, что настройки выходят за рамки спецификаций, когда частота работы процессора выходит за пределы таблиц турбо режима для Turbo Boost 2.0 (или TBM 3.0, или Thermal Velocity Boost). Когда процессор выходит за эти пределы, Intel считает это разгоном, и считает себя свободной от выполнения гарантийных обязательств.
Проблема в том, что если попытаться перенести те же правила на ситуацию с AMD, то у AMD нет турбо-таблиц как таковых. Процессоры AMD работают, предлагая наибольшую возможную частоту в зависимости от ограничений по току и мощности в любой момент времени. При увеличении количества задействованных в работе ядер уменьшается энергопотребление каждого отдельного ядра, и вслед за ним и общая частота. И тут мы углубляемся в детали по отслеживанию огибающей частоты, и всё усложняется из-за того, что AMD может менять частоту шагами по 25 МГц в отличие от Intel, использующей шаги по 100 МГц.
Также AMD использует возможности, выводящие частоту работы чипа за пределы турбо-частоты, описанные в спецификации. Если вы считаете, что это разгон, и судите только по цифрам на коробке – тогда, да, это разгон. AMD в данном случае специально запутывает ситуацию, однако плюсом можно считать некоторое повышение быстродействия.
Подвергается ли мой процессор опасности?
Сразу ответим на этот вопрос – нет, не подвергается. У обычных пользователей с достаточным уровнем охлаждения и на стоковых настройках в течение ожидаемого срока службы проекта никаких проблем быть не должно.
У большинства современных процессов х86 есть либо трёхгодовая гарантия для ритейл-версий в коробочках, либо годовая на ОЕМ. И хотя AMD и Intel не будут менять вам процессор по окончанию этого периода, ожидается, что большая часть процессоров будет работать не менее 15 лет. Мы до сих пор тестируем разные старые процессоры в старых материнских платах, несмотря на то, что их уже давно не обслуживают (и чаще всего проблема заключается во вздувшихся конденсаторах на материнской плате, а не в процессоре).
Когда с конвейера сходит подложка с процессора, компания получает отчёт о надёжности, что помогает определить потенциальное применение для этих процессоров. Сюда входят и такие показатели, как реагирование на изменение напряжения и частоты, а также подверженность электромиграции.
Кроме физического повреждения или перегрева при отключении предела нагрева, главным способом повредиться у современного процессора будет электромиграция. В этом процессе электроны пробираются через проводники процессора и сталкиваются с атомами кремния (и других элементов), в результате выбивая их из кристаллической решётки. Само по себе это редкое явление (вспомните, к примеру, как давно работает проводка в вашем доме), однако на мелких масштабах оно может влиять на работу процессора.
После смещения атома металла в проводнике с его места в кристаллической решётке сечение проводника в этом месте уменьшается. Это увеличивает его сопротивление, поскольку оно обратно пропорционально сечению. Если выбить достаточно атомов кремния, то проводник перестанет проводить ток, и процессор уже нельзя будет использовать. Этот процесс происходит и в транзисторах – там его называют старением транзистора, из-за чего транзистору с течением времени требуется всё большее напряжение («дрейф напряжения»).
При определённых условиях электромиграция идёт быстрее – всё зависит от температуры, использования компонента и напряжения. Один из основных способов справиться с увеличившимся сопротивлением – увеличить напряжение, что в свою очередь увеличивает температуру процессора. В итоге образуется замкнутый круг, из-за которого эффективность процессора со временем падает.
При повышении напряжения (и энергии электрона) и плотности тока (электронов на площадь сечения) шансы электромиграции возрастают. При повышении температуры ситуация может ухудшиться. Все эти факторы влияют на то, сколько электронов могут запастись энергией, достаточной для осуществления электромиграции.
Неблагоприятный процесс, не правда ли? Раньше так и было. При постепенном усовершенствовании производственного процесса и схем работы логических вентилей производители применяли контрмеры, уменьшающие уровень электромиграции. При уменьшении характерных размеров и напряжения этот эффект также становится всё менее заметным – ведь площадь сечения проводников также уменьшается.
Довольно долго большая часть потребительской электроники не страдала от электромиграции. Единственный раз, когда я лично столкнулся с электромиграцией – это когда у меня был процессор Core i7-2600K Sandy Bridge 2011 года, который я разгонял на соревнованиях до 5,1 ГГц с использованием серьёзного охлаждения. В итоге он дошёл до такого состояния, что через пару лет работы ему для нормального функционирования требовалось большее напряжение.
Но тот процессор я гонял в хвост и гриву. Современное оборудование разработано так, чтобы работать десятилетие или более. Судя по отчётам, увеличение нагрева с увеличением энергопотребление оказывается не таким уж и большим. В отчёте Стилта указано, что процессор, видя наличие доступной мощности, немного увеличивает напряжение, чтобы получить прирост в 75 МГц, что увеличивает напряжение с 1,32 до 1,38 во время прогона теста CineBench R20. Пиковое напряжение, значимое для электромиграции, увеличивается всего лишь от 1,41 до 1,42. Общая мощность растёт на 25 Вт – нельзя сказать, что на порядок.
Так что, если моя материнская плата каким-то образом подстроит это воспринимаемое значение тока, не превратится ли мой процессор в кирпич? Нет. Если только у вас не будет каких-то серьёзных ошибок при сборке (например, в системе охлаждения). Всё предполагаемое время жизни продукта, и ещё лет десять после этого, вряд ли эта подстройка будет иметь какое-то значение. Как уже упоминалось, если бы даже это влияло на электромиграцию, то производители процессора встроили механизмы для того, чтобы противодействовать ей. Единственный способ следить за развитием электромиграции – это отслеживать средние и пиковые значения напряжения годами, и смотреть, подстраивает ли процессор автоматически эти параметры для компенсации.
Стоит отметить, что безразмерный показатель силы тока конечный пользователь подстраивать не может – им управляет материнская плата через обновления в BIOS. Если вы занимаетесь разгоном, то вы влияете на электромиграцию гораздо сильнее, чем эта подстройка. Если кто-то из вас беспокоится о температурных режимах, я думаю, что это как раз те люди, которые уже отслеживают и подстраивают пределы параметров в BIOS.
Как узнать, занимается ли этим моя материнская плата
Во-первых, нужно использовать стоковую систему. Если параметры PPT/TDC/EDC изменены, то система уже подстроена по-другому, поэтому сконцентрируемся только на тех пользователях, которые работают со стоковыми системами.
Затем нужно установить последнюю версию HWiNFO и тест, загружающий систему на 100%, к примеру, CineBench R20.
В HWiNFO есть метрика под названием CPU Power Reporting Deviation [отклонение энергопотребления процессора]. Наблюдайте за этим числом, когда система находится под нагрузкой. У нормальной материнской платы число будет равно 100%, а у материнской платы с подстроенным током или регуляторами напряжения этот показатель будет меньше 100%.
- Ваш AMD Ryzen работает на полностью заводских настройках, установленных в BIOS. Никаких настроек в ОС и изменения ограничений по энергопотреблению или току.
- Когда ваш процессор загружен на 100%.
Если это не так, то значение параметра Power Reporting Deviation ничего не значит. Если же эти условия выполнены, а показатель падает ниже 100%, то ваша материнская плата изменяет работу процессора.
Какие у меня есть варианты?
Если ваша материнская плата пытается выжать из процессора больше, чем надо, однако вас устраивает температурный режим и энергопотребление компьютера, то просто наслаждайтесь дополнительным быстродействием. Даже если это всего лишь дополнительные 75 МГц.
С AMD это никак не связано, поскольку вся ответственность ложится на производителей материнских плат. Пользователи могут захотеть обратиться к производителю материнских плат и попросить прислать обновление для BIOS. Если пользователь захочет вернуть такую материнскую плату в магазин, ему нужно уточнить этот вопрос у продавца.
Хотя такое поведение вроде бы нарушает спецификации PPT, на самом деле оно не выходит за (плохо обозначенные) пределы частот. Эта ситуация похожа на то, как производители материнских плат играются с ограничениями мощности на системах от Intel. Однако, возможно, было бы приятно иметь в BIOS опцию, которая позволяла бы включать и выключать такое поведение.
- «Анатомия RAM»
- «Питание современных процессоров»
- «Кэш – король быстродействия: нужен ли процессорам четвёртый уровень кэширования»