Глава 11. Технологии, поддерживаемые современными микропроцессорами
Кроме технологии Hyper-Treading, рассмотренной в главе 7, современные микропроцессоры поддерживают ряд других новейших технологий: тепловой защиты, энергосбережения, расширенной памяти, антивирусной защиты и виртуализации.
11.1 Технологии тепловой защиты
Как уже отмечалось, современные процессоры рассеивают такую тепловую мощность, что для ее эффективного отвода требуется использовать очень мощные кулеры. Однако даже мощные кулеры не гарантируют, что в периоды стопроцентной загрузки процессора его локальная температура не превысит допустимых значений. Поэтому все современные процессоры (и Intel, и AMD) имеют встроенные средства тепловой защиты. Наиболее сложный механизм, предотвращающий перегрев, используется в процессорах Intel. Именно с рассмотрения этих механизмов мы и начнем.
11.1.1 Технология Thermal Monitor
Технология Thermal Monitor реализована следующим образом: при нагревании процессора до некоторой критической температуры генерируется специальный сигнал, в результате чего активизируется режим тепловой защиты процессора, при котором он остывает. При достижении нормальной температуры процессор возвращается к обычному режиму работы. Естественно, что в режиме активизации тепловой защиты процессор работает не на полную мощность, то есть его остывание происходит за счет потери производительности.
Рассмотрим данную технологию более подробно. Для контроля температуры во все современные процессоры Intel встроены два термодатчика (термодиода), один из которых сообщает системе аппаратного мониторинга материнской платы температуру ядра процессора, а еще один является частью схемы Thermal Monitor и расположен в самой «горячей» точке ядра процессора – возле блоков ALU.
При достижении некоторого критического значения температуры (по состоянию термодатчика, расположенного возле блоков ALU) генерируется специальный сигнал PROCHOT#, который активизирует специальный модуль Thermal Control Unit. Температура, при которой «выставляется» сигнал PROCHOT#, индивидуально калибруется для каждого процессора при производстве исходя из величины рассеиваемой им мощности. Однажды заданное значение температуры для сигнала PROCHOT# уже не может быть изменено.
Задача модуля Thermal Control Unit заключается в том, чтобы модулировать номинальную тактовую частоту процессора. Смысл модуляции заключается в том, что в период действия сигнала PROCHOT# на номинальный сигнал тактовой частоты процессора накладывается еще один служебный сигнал, частота которого существенно ниже тактовой частоты процессора. В результате частота, которая подается на вычислительные блоки процессора, является прореженной, и можно говорить о том, что ядро процессора работает на пониженной частоте (рис. 11.1). Важно отметить, что технология Thermal Monitor никак не влияет на частоту тактирования процессора, а лишь модулирует частоту тактирования вычислительных блоков процессора.
В результате образования «холостых» тактов процессор будет иметь меньшую производительность и меньшее тепловыделение, а температура процессора начнет уменьшаться. С понижением температуры ядра количество холостых циклов начнет уменьшаться и, как только температура ядра процессора снизится ниже порогового значения примерно на 1С, сигнал PROCHOT# исчезнет, а номинальная частота процессора совпадет с эффективной.
Важно отметить, что сигнал PROCHOT# может быть «выставлен» при достижении критической температуры не только процессором, но и системами тепловой защиты других компонентов, например модуля регулировки напряжения (Voltage Regulation, VR) или модулей памяти.