cpu电压高功耗低

核心提示要想解决CPU的高功耗,制程的提升是最直接的改善的方法。一条粗的电阻丝和一条细的电阻丝谁的功耗大,对于稍有电学知识的人来说是个很容易理解的问题。这也有助于我们来认识制程改进是如何达到降低降低功耗的目的。在CPU中同样使用到了电路与各个细小的

要想解决CPU的高功耗,制程的提升是最直接的改善的方法。一条粗的电阻丝和一条细的电阻丝谁的功耗大,对于稍有电学知识的人来说是个很容易理解的问题。这也有助于我们来认识制程改进是如何达到降低降低功耗的目的。在CPU中同样使用到了电路与各个细小的元件连接,虽然这些电路及其细微,但由于如果全部连接起来的话像CPU这样的超大规模集成电路的线路长度将达到一个恐怖的数量级,功耗就会在这些线路中被转换热量。而制程的提升则把这些线路变得更细,功率也可借此而大幅下降。用65nm工艺制造的奔腾 D 850,比起90nm工艺制造的制造的同样CPU来功耗下降30W就是最好的佐证。

·降低电压

高电压是造成功耗提升的一个重要因素,电压与功耗总是成正比的关系。在CPU中最大功耗可由核心电压×最大电流简单计算而估得。通常CPU内部的电流都是不可减小的,而且集成电路都属于高电路设备,目前CPU中最大的电流已经达到了60W以上。因此虽然供给CPU的'电压并不大,但与大电流相乘后,带来的功耗也是不容忽视的。不过正因为电压的基数小,即使降低的幅度不太大,所带来的功耗下降仍然相当明显。不过电压并不是说降就能降的,一旦降得过低,内部的CMOS管就会变得及其不稳定,工作可靠性也随之大大降低。这还必须进行彻头彻尾的技术改进和材料改进才能达到。

·减少晶体管数量

CPU界总是使用晶体管数量来衡量,集成技术的高低,老大Intel更是这一方式的忠实拥护者,按照摩尔定律所说的18个月晶体管数量翻一番的速度进行增长。在Prescott核心的奔腾 4上,晶体管数量就达到了已经达到了1.69亿个的水平,比前辈Northwood核心增加了两部以上,因此虽然工艺更先进,但功耗反而继续提升。并且随着多核心和大缓存技术的流行,晶体管的数量也直线成几何速度增长。数以亿计的晶体管本身就是个消耗能源的大户。在相同制程下,越高的晶体管数量拥有越低的功耗已经是一个既成的事实。通过优化设计,减低晶体管数量是一行之有效的降低功耗手段。//本文来自转载请注明

·降低频率

实际上过于注重频率的提升,也是导致CPU功耗日益加大的重要因素。在以前看来频率是衡量CPU性能的最重要标志,关于频率并不能和性能划上等号的说法直到近年才被消费者所意识到。要想提高频率有很多方法,如采用全新的设计、提升电压、制程提升等。但来得最简单直接的却是采用超长流水线设计,在此设计中CPU的流水线被分化得相当详细,频率提升的空间也相应增大。这就如同更详细的生产流水线拥有更高的效率一样。但问题在于这样的流水线延时和错误率也极其低下,导致最终CPU效率也直线下降,性能反而不佳。而且由于采用更多的晶体管增大了CPU的功耗。奔腾 4和奔腾 D就是这一设计的最显著应用,在市场上这些CPU总是频率最高者,功耗也同样如此。降低流水线等级在近年来看也得到了CPU厂商的大量采用,就连Intel都启用了短流水线设计的酷睿2 来迎合这一趋势。

CPU功耗

CPU的功耗:是处理器最基本的电气性能指标。

CPU的峰值功耗:处理器的核心电压与核心电流时刻都处于变化之中,这样处理器的功耗也在变化之中。在散热措施正常的情况下(即处理器的温度始终处于设计范围之内),处理器负荷最高的时刻,其核心电压与核心电流都达到最高值,此时电压与电流的乘积便是处理器的峰值功耗。

TDP功耗

因此,从上面我们对“功耗”和“TDP”的解释,大家可以看到,TDP并不等于功耗,它是当处理器达到负荷最大的时候,释放出的热量。而实际功耗对最终用户才有意义。以下是来自博客@英特尔中国关于“功耗”和“TDP”的解释。

随着处理器的功耗不断的降低,越来越多的人开始关注TDP和功耗的话题,甚至作为衡量处理器好坏的标准。其实我们一直强调,无论是CPU还是GPU,在获取高性能的同时,都不应该以高功耗作为代价 ,那并不是技术进步的表现。而在这一点上,Intel与AMD正在不断改变,以带来高性能的同时,功耗也在逐步的降低。

此前TDP这个功耗数据是提供给散热器厂商,因为在它反应的是CPU在负载情况下的最高热量,对于散热器厂商来说,按照这个设计功耗,制作可以驱散这个最高热量的散热器,随着大家对于整机的功耗越来越重视,因此,这个CPU的TDP值也给最终用户提供。在CPU的外包装上就可以看到,其中AMD处理器的外包装在很明显的位置上标注了这款产品的TDP值。

热量功耗

PRB值为1的处理器的功耗要比PRB为0的处理器大得多。PRB的全称是Platform Requirement Bit。处理器的一个针脚会告知主板自己的这个针脚定义是0还是1。由于PRB=1的电气指标较高,所以只支持PRB=0相应规范的主板无法正常启动 PRB=1的处理器。Intel使用775_VR_CONFIG_04A或04B来标示PRB=0或者是PRB=1的处理器。LGA775盒装处理器的包 装盒上会注明:

Intel P4架构处理器的过热保护机制

从P4诞生,Intel就在处理器中加入了过热保护机制,以防止在散热器无法有效发挥作用的前提下保证处理器的安全。Intel保护处理器的通常办法是在温度达到或超过设计温度的时候降低处理器的工作主频。

热量监视(Thermal Monitor)

热量监视功能是随P4一起诞生的,只要采用NetBurst架构的处理器,不管其核心是Willamatte,Northwood或是Prescott, 都会具备TM功能。它的主要功能是监视处理器的温度,TM保护处理器是通过处理器内部的热量控制电路(Thermal Control Circuit)来实现的。TCC内建在CPU内部,所以TM不需要软件或是用户设置。一旦CPU出厂,TM的设置便不能由第三方进行修改。所以TM是非 常底层的硬件保护机制。

 
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