Wat is die verskil tussen C-toestande en P-toestande van die SVE?

In moderne verwerkers is kragbestuur nie 'n enkele skakelaar nie, maar 'n stel gekoördineerde meganismes (onder andere C-toestande en P-toestande van die SVE) wat die bedryfstelsel, firmware en die SVE self gebruik om kragverbruik, temperatuur en werkverrigting intyds aan te pas. Hierdie artikel distilleer en organiseer daardie wirwar van akronieme sodat jy kan verstaan ​​wat onder die enjinkap gebeur wanneer jou rekenaar krag bespaar of versnel.

Alhoewel elke vervaardiger en SVE-familie sy eie tikkie byvoeg, is die fondament algemeen: ACPI definieer standaard "toestande" vir die stelsel, toestelle en verwerker. Hier sal jy die verskille tussen C-State en P-State sien, hoe hulle verband hou met G/S/D-State, watter werklike impak hulle op latensie het, waarom spelers en professionele oudiofiele dikwels diep slaap deaktiveer, en watter praktiese gereedskap beskikbaar is vir gebruik op Windows, Linux en omgewings soos ESXi.

ACPI in 'n neutedop

ACPI (Gevorderde konfigurasie en kragkoppelvlak) is die standaard wat krag in rekenaars en bedieners orkestreer, en dit vervang APM met groter beheer en granulariteitDit is in die 90's uit die hand van Intel, Microsoft en Toshiba gebore en het ontwikkel om 64-bis, multiverwerking, moderne busse (PCIe, SATA, USB 3.x) en gebeurtenisopsporing (bv. die aan/uit-knoppie) in te sluit.

Alhoewel ACPI hoofsaaklik in die x86-familie gebruik word, is dit ook op ander argitekture ontplooi. Op ARM-mobiele toestelle egter, eie strategieë word gebruik (soos big.LITTLE en heterogene groepe) om doeltreffendheid en reaksie te balanseer, afhangende van die lading.

Globale en Opskortende State (G-State en S-State)

Globale toestande beskryf die volledige toestand van die stelsel. Die belangrikste is G0/S0 (Werkend), waar die rekenaar aktief is. Op onlangse hardeware is daar S0ix (subtoestande van S0) wat baie fyn slaapmodusse moontlik maak met 'n deel van die SoC wat slaap, veral in skootrekenaars.

• G0/S0: stelsel in werking.
• G1 (Slaap): dek S1, S2, S3 (onderbreek na RAM) en S4 (slaapmodus na skyf). S3 hou die RAM aangedryf om vinnig te hervat; S4 spoel geheue na nie-vlugtige stoorplek.
• G2/S5 (Sag-af)Logiese afskakeling met minimum krag om wakkerwording deur gebeurtenisse (sleutelbord, netwerk, ens.) toe te laat.
• G3 (Meganies af)Fisiese afskakeling; slegs die RTC oorleef per battery.

Hou dit in gedagte Die verwerker se C-toestande leef binne G0/S0Wanneer die stelsel G1 binnegaan, word die SVE-pakket afgeskakel en C-State hou op speel.

Toesteltoestande (D-toestande)

ACPI definieer ook hoe randapparatuur slaap of wakker word. D0 is gelykstaande aan "volle werking", D1/D2 is intermediêr (toestelafhanklik) en D3 vertak na Warm (met hulpkrag, reageer op die bus) of Koud (heeltemal af, reageer nie). Dit laat byvoorbeeld 'n netwerkkaart toe om die rekenaar wakker te maak terwyl ander toestelle aan die slaap bly.

T-state: Klokmodulasie, die laaste uitweg

Benewens P en C, is daar die klokmodulasie (T-toestande): 'n soort PWM wat interne klokpulse in 'n patroon onderdruk (bv. 1 uit elke 8), wat aktiwiteit verminder sonder om die geadverteerde basisfrekwensie te verander. Dit is bedoel as 'n termiese of noodteenmaatreël (PROCHOT) en word beheer via IA32_CLOCK_MODULATION, met oorsake/logs in MSR_*_PERF_LIMIT_REASONS.

Alhoewel sommige dokumente dit as "irrelevant" beskou, in die praktyk Dit verskyn steeds op skootrekenaars met 'n billike termiese ontwerp en onder volgehoue ​​ladings. As jy sien dat Windows 'n "spoed" onder die minimum EIST rapporteer, is daar waarskynlik 'n aktiewe T-toestand (klokpoort).

M-State: Geheuebesparings

ACPI bied ook geheuetoestande om die DRAM-substelsel se kragverbruik te verminder wanneer die stelsel onaktief is. M0 is normale werkingM1/M2 en ander modusse dwing die geheue om self te verfris en vertraag die tydsberekening, wat krag verminder met langer wekvertragings. Hierdie is minder sigbaar vir die gebruiker, maar dra by tot die algehele besparing.

Verwerker C-toestande: Slaap met kop

Kom ons kyk nou na die onderwerp van die artikel: C-toestande en P-toestande. C-toestande is die onaktiewe toestande van die kern of pakket. Hoe hoër die getal, hoe dieper die slaap en groter besparings, maar ook hoër wekvertraging. Hulle word aangevra met bevoorregte instruksies soos HLT of MWAIT (laasgenoemde kan eksplisiet 'n Cx en substatus aanvra), en die vermoëkartering bereik die OS via ACPI (_CST).

• C0: normale uitvoering. Dit is waar P-State ter sprake kom.
• C1/C1E (Stilstand)die kern stop, byna onmiddellike terugkeer tot C0; C1E verminder verbruik verder.
• C2 (Stopklok)Klokseine word gestop, terugkeer neem 'n bietjie langer.
• C3 (Slaap/Diep Slaap)L1/L2 word na die laaste kasgeheue (LLC) gespoel en kernklokke word afgeskakel; slegs die essensiële toestand van die kern word bewaar.
• C6 en hoërDie kern kan afgeskakel word en die konteks daarvan in toegewyde SRAM gestoor word, wat die kernspanning tot ~0 V verlaag; na uitgang word die kerntoestand herstel. Sommige modelle stel bloot aan tot C10 op onlangse platforms.

Benewens die C-toestande per kern (CC-toestande), is daar die vlak van Pakket C-State (PC-state) wat gedeelde blokke (soos die LLC) afskakel wanneer alle kerne dit toelaat. Daar is ongeldige kombinasies (as 'n kern in C0 is, kan die pakket nie in PC6 wees nie), en die SVE kan die vlak outomaties "bevorder" of "degradeer" gebaseer op teikenvertragings en -verblyf.

Latensie-aangeleenthede: C1 word binne net 'n paar dosyn siklusse laat vaar, terwyl C6/C7 honderde mikrosekondes kan kos. Gevolglik ly vertragingsensitiewe ladings (speletjies, intydse klank, veeleisende netwerkwerk) as die verwerker gereeld in diep slaap verval.

Prestasie P-toestande: Frekwensie en Spanning

Terwyl C-state "slaap wanneer daar geen werk is nie," is P-state "pas die tempo aan wanneer Ja, daar is werk, maar dit verg nie die maksimum nie.". P0 is die hoogste werkverrigtingstoestand (hoogste frekwensie/spanning), dan kom P1, P2… elk met afnemende frekwensie-spanningspare. Hierdie tabelle word via ACPI (_PSS) aan die bedryfstelsel verklaar en deur MSR'e soos IA32_PERF_CTL/IA32_PERF_STATUS beheer.

Histories het die bedryfstelsel vir P-state gevra (EIST/SpeedStep op Intel, PowerNow! op AMD), maar vandag is dit algemeen om Hardeware-beheerde Prestasietoestande (HWP/Spoedverskuiwing)Die bedryfstelsel dui 'n voorkeur aan (werkverrigting/besparing) en die SVE besluit in millisekondes die presiese punt, met 'n baie fyn per-kern granulariteit.

'n Belangrike detail: P-toestande en C-toestande is "ortogonaal"Jy kan by P0 (hoë frekwensie) wees en, wanneer jy onaktief raak, C6 betree. Omgekeerd, onder volgehoue ​​las by P2, is daar geen C-toestande nie, want die kern is besig om uit te voer (C0). Daarom is dit 'n goeie idee om "frekwensie/spanning" (P) geestelik van "onaktief" (C) te skei.

Van APM na ACPI: 'n paradigmaskuif

APM was die vorige API wat hoofsaaklik vanaf BIOS en drywers bestuur is. Dit het dit moontlik gemaak. Skakel onaktiewe randapparatuur af en definieer eenvoudige globale toestande, maar die SVE was om sekuriteitsredes buite die direkte beheer van die bedryfstelsel. ACPI het ontwikkel na 'n ryker, meer gestandaardiseerde model, met tabelbeskrywings, gedetailleerde beheer en noue samewerking tussen firmware, bedryfstelsel en hardeware.

Hoe om die C-state te betree en te verlaat

Wanneer die skeduleerder geen drade gereed het nie, voer dit HLT of MWAIT uit met 'n wenk van die teiken C-State; Onderbrekings “breek” slaap en stuur die kern terug na C0. Privaat kasgeheue word by C3 skoongemaak; konteks word by C6 na SRAM gestoor en die spanning word na nul verlaag. Sommige SVE's implementeer Power Aware Interrupt Routing (PAIR) om onderbrekings na te roeteer. reeds aktiewe kerne (om te stoor) of om kerne te laat stilstand (vir prestasie), soos toepaslik.

Turbo-, TDP- en kraglimiete

Verwerkers definieer 'n TDP wat die verkoelingstelsel op 'n volgehoue ​​basis moet kan verdryf (PL1: veilige gemiddelde krag). Hierbo kan hoër kragvensters ingaan (PL2, en bykomende vlakke soos PL3/PL4 afhangende van die platform) vir beperkte periodes. Indien daar termiese en elektriese kopruimte is, kan die kern die basisfrekwensie via Turbo oorskry, selfs asimmetriese vorm (meer turbo met minder aktiewe kerne).

Wanneer temperature die drempel oorskry of die VRM/krag dit vereis, PROCHOT kan geaktiveer word en gaan T-toestand of frekwensieafsnyding in om die skyfie te beskerm. Hierdie gedrag is algemeen in dun skootrekenaars.

Windows: Kragplanne, lesings en tellers

Windows-aanbiedinge planne soos “Energiebesparing”, “Gebalanseerd” en “Hoë Prestasie”. Die eerste is geneig om verlaag P-toestande aggressief en slaap diepDie derde handhaaf hoë frekwensies en vermy latensie-dalings ten koste van doeltreffendheid. "Gebalanseerd" probeer 'n middelgrond.

In Taakbestuurder is "spoed" 'n sintetiese maatstaf wat gemiddeldes per kern en neem modulasiepligte in ag as daar T-toestande is. Dit kan die basis (Turbo) oorskry of onder die minimum EIST (poortverkeer) val. Vir gevorderde telemetrie weerspieël die "\Processor Information(_Total)\% Processor Performance"-teller die persentasie effektiewe werkverrigting deur die SVE.

Daar is hulpmiddels om te diagnoseer of aan te pas: CPU-Z (basiese data), hwinfo (sensors), Gasstop (klokke, C-toestande per kern en PROCHOT/modulasiebeheer), of Parkbeheer (kernparkeer-afstemming/C-toestande) wat versteekte kragplanparameters raak (powercfg laat die redigering van "IDLE_PROMOTE/DEMOTE" toe, ens.).

Linux: cpupower, turbostaat en CoreFreq

In Linux, gereedskap soos cpukrag toon goewerneurs, frekwensiebereike en oorgangslatensies; turbostaat vertoon MSR'e, redes vir kernprestasielimiet (MSR_CORE_PERF_LIMIT_REASONS), en verblyfplekke volgens C-staat; en KernFrekwensie bied 'n gedetailleerde oorsig van absolute frekwensies, C-toestande en Turbo per kern/pakket.

'n Praktiese nuanse: op sommige rekenaars, die drywer intel_idle kan BIOS-beperkings ignoreer oor C-State en gebruik hul eie tabel. In ander "sluit" die firmware die diepste C-State wat vir die OS toegelaat word via MSR.

BIOS/UEFI en Profiele: Wie is werklik in beheer?

In die BIOS/UEFI-instellings verskyn hulle gewoonlik sleutelskakelaars: EIST/SpeedStep, TurboBoost en CPU C-StatesDaarbenewens laat baie bedieners jou toe om kragprofiele te kies: "Maksimum Prestasie" (alles op sy beste, met minimale latensies) of "OS Beheer/Aangepas", waar die hipervisor of OS P/C-toestande beheer. Deur "OS Beheermodus" te kies, word die intelligensie aan die bedryfstelsel delegeer.

As jy hipervisors soos ESXi gebruik, is dit 'n goeie idee om dit te kombineer OS-beheermodus in BIOS met die "Hoëprestasie"-plan van die hipervisor wanneer die doel is om werkverrigting te verminder (byvoorbeeld met NSX-T, Edge Nodes of latensie-sensitiewe funksies). In daardie scenario sal jy P-Staat 0 meer gereeld sien en C-Staate beperk tot C0/C1; met 'n "Gebalanseerde" plan sal die gasheer meer staatmaak op laer P-Staate en dieper C-Staate.

Om hierdie hele C-State en P-State gemors op te som: ACPI definieer die raamwerk, C-State bespaar krag wanneer daar geen werk is nie, P-State pas hoë/lae rat onder las aan, T-State red die dag in uiterste hitte, en M-State skeer watt van geheue af. Die sleutel is om die regte profiel vir jou gebruik te kies., meet met die korrekte gereedskap en, indien nodig, stel sinvolle perke op die diepte van rus.

Verwante artikel:

Moderne Standby dreineer battery tydens slaap: hoe om dit af te skakel

Daniel Terras

Redakteur spesialiseer in tegnologie en internetkwessies met meer as tien jaar ondervinding in verskillende digitale media. Ek het gewerk as 'n redakteur en inhoudskepper vir e-handel, kommunikasie, aanlyn bemarking en advertensiemaatskappye. Ek het ook op ekonomie, finansies en ander sektore se webwerwe geskryf. My werk is ook my passie. Nou, deur my artikels in Tecnobits, Ek probeer om al die nuus en nuwe geleenthede te verken wat die wêreld van tegnologie ons elke dag bied om ons lewens te verbeter.