11.2.1 Технология Enhanced Intel SpeedStep
В отличие от предыдущей версии технологии Intel SpeedStep, которая применялась в мобильных процессорах и предусматривала возможность работы процессора лишь на двух тактовых частотах, улучшенная технология Enhanced Intel SpeedStep определяет использование нескольких возможных напряжений питания и частот (в совокупности – рабочих точек). Это позволяет достичь лучшего соотношения «напряжение/частота» и более эффективного режима функционирования, когда производительность согласуется с рабочей нагрузкой.
Изменение тактовой частоты процессора достигается за счет изменения коэффициента умножения тактовой частоты (FID), а количество возможных рабочих точек зависит от максимальной тактовой частоты процессора (от возможных значений коэффициента умножения).
Управление переходами между различными рабочими точками выполняется только самим процессором и блоком регулятора напряжения (VRM). Для установки требуемого напряжения процессор посылает служебные VID-последовательности непосредственно в VRM-модуль. При этом не используются никакие другие компоненты системы при осуществлении перехода между рабочими состояниями процессора.
Переход между различными рабочими точками процессора, характеризующимися напряжением и частотой, происходит таким образом, чтобы обеспечивать работоспособность процессора во время самого перехода (который не может осуществляться мгновенно). Для того чтобы осуществить переход на более высокую тактовую частоту, сначала до требуемого уровня меняется напряжение процессора. Процесс изменения напряжения длится порядка 100 мкс, то есть является достаточно продолжительным. Чтобы сохранить работоспособность процессора при изменении напряжения, частоту процессора при этом менять не следует. Когда же напряжение изменится и достигнет требуемого уровня, происходит скачкообразное увеличение частоты процессора, которое длится порядка 10 мкс. Если требуется осуществить переход к меньшей частоте, сначала происходит практически мгновенное изменение частоты (в течение 10 мкс), а после этого постепенно уменьшается напряжение самого процессора – уже при неизменной частоте (рис. 11.2).
Кроме технологии Enhanced Intel SpeedStep, в современных процессорах Intel используется еще один режим энергосбережения, известный как «улучшенный режим простоя» (Enhanced Halt State). Данный режим обозначается С1Е и представляет собой режим работы процессора с низким энергопотреблением, вхождение в который осуществляется при его «усыплении» посредством выполнения специальных инструкций HLT или MWAIT. В данном режиме процессор способен динамически понижать коэффициент умножения частоты системной шины (FID) и уровень питающего напряжения (VID) и автоматически восстанавливаться до состояния максимальной производительности по мере необходимости без вмешательства со стороны операционной системы.
11.2.2 Технология Cool'n'Quiet
Данная технология (в буквальном переводе «холодный и тихий»), используемая в процессорах AMD, по своей сути мало чем отличается от технологии Enhanced Intel SpeedStep и заключается в динамическом управлении тактовой частотой и напряжением питания ядра, что, в свою очередь, позволяет оптимизировать температурный режим работы процессора.
При отсутствии загрузки центральный процессор по команде HLT переходит в режим Halt; процессор при этом не выполняет никаких вычислительных задач, то есть останавливается и запускается Halt-цикл. Как только будет выявлена активность, тактовая частота процессора автоматически увеличится до максимального значения, а при простое процессор вновь вернется в режим пониженного потребления энергии.