Dè an diofar eadar stàitean-C agus stàitean-P an CPU?

Ann am pròiseasairean an latha an-diugh, chan e aon suidse a th’ ann an riaghladh cumhachd, ach seata de uidheaman co-òrdanaichte (Stàitean-C agus Stàitean-P an CPU, am measg feadhainn eile) a bhios an siostam obrachaidh, am bathar-bog, agus an CPU fhèin a’ cleachdadh gus caitheamh cumhachd, teòthachd, agus coileanadh atharrachadh ann an àm fìor. Tha an t-artaigil seo a’ cruinneachadh agus ag eagrachadh an t-sreath sin de acronaim gus an urrainn dhut tuigsinn dè tha a’ tachairt fon chochall nuair a shàbhaileas do choimpiutair cumhachd no a luathaicheas e.

Ged a chuireas gach neach-dèanamh agus teaghlach CPU a shealladh fhèin ris, tha am bunait cumanta: Tha ACPI a’ mìneachadh “stàitean” àbhaisteach airson an t-siostaim, innealan, agus pròiseasar. An seo chì thu na h-eadar-dhealachaidhean eadar C-States agus P-States, mar a tha iad a’ buntainn ri G/S/D-States, dè a’ bhuaidh a th’ aca san t-saoghal fhìor air latency, carson a bhios cluicheadairean agus luchd-èisteachd proifeasanta gu tric a’ cur casg air cadal domhainn, agus dè na h-innealan practaigeach a tha rim faighinn airson an cleachdadh air Windows, Linux, agus àrainneachdan mar ESXi.

ACPI ann an ùine ghoirid

ACPI (Advanced Configuration and Power Interface) an inbhe a bhios a’ stiùireadh cumhachd ann an coimpiutairean agus frithealaichean, agus sin an àite APM le barrachd smachd agus mion-fhiosrachadhRugadh e bho làimh Intel, Microsoft agus Toshiba anns na 90an agus dh’fhàs e gus busaichean ùr-nodha 64-bit, ioma-phròiseasadh (PCIe, SATA, USB 3.x) agus lorg thachartasan (me, am putan cumhachd) a thoirt a-steach.

Ged a thathas a’ cleachdadh ACPI sa mhòr-chuid anns an teaghlach x86, chaidh a chleachdadh air ailtireachdan eile cuideachd. Air innealan gluasadach ARM, ge-tà, thathar a’ cleachdadh ro-innleachdan seilbhe (leithid big.LITTLE agus cruinneachaidhean eadar-dhealaichte) gus cothromachadh a dhèanamh eadar èifeachdas agus freagairt a rèir an luchd.

Stàitean Cruinneil agus Stàitean Crochte (Stàitean-G agus Stàitean-S)

Tha staidean cruinneil a’ toirt cunntas air staid iomlan an t-siostaim. Is e am fear as cudromaiche G0/S0 (Ag obair), far a bheil an coimpiutair gnìomhach. Air bathar-cruaidh o chionn ghoirid tha S0ix (fo-stàitean de S0) a leigeas le modhan cadail glè mhath le pàirt den SoC a’ cadal, gu sònraichte ann an coimpiutairean-uchd.

• G0/S0: siostam ag obair.
• G1 (Na chadal): a’ còmhdach S1, S2, S3 (cur dheth gu RAM) agus S4 (cur a’ gheamhraidh gu diosg). Cumaidh S3 cumhachd an RAM gus ath-thòiseachadh gu sgiobalta; bidh S4 a’ glanadh cuimhne gu stòradh neo-luaineach.
• G2/S5 (Soft-off)Dùnadh sìos loidsigeach le cumhachd as ìsle gus leigeil le dùsgadh le tachartasan (meur-chlàr, lìonra, msaa.).
• G3 (Meacanaigeach dheth)Dùnadh corporra; chan eil ach an RTC a’ mairsinn gach bataraidh.

Cumaibh ann an cuimhne sin Tha C-Staidean a’ phròiseasair a’ fuireach taobh a-staigh G0/S0Nuair a thèid an siostam a-steach do G1, thèid am pasgan CPU a dhùnadh sìos agus stadaidh C-States a’ cluich.

Staidean Innealan (Staidean-D)

Bidh ACPI cuideachd a’ mìneachadh mar a bhios innealan iomaill a’ cadal no a’ dùsgadh. Tha D0 co-ionann ri “làn-obrachadh”, tha D1/D2 eadar-mheadhanach (a rèir an inneil) agus bidh D3 a’ dol a-steach do Theth (le cumhachd taice, a’ freagairt ris a’ bhus) no Fuar (gu tur dheth, gun fhreagairt). Leigidh seo, mar eisimpleir, le cairt lìonra an coimpiutair a dhùsgadh fhad ‘s a tha innealan eile nan cadal.

Stàitean-T: Mion-atharrachadh Cloc, an Roghainn mu Dheireadh

A bharrachd air P agus C, tha an modulachadh cloca (Stàitean-T)Seòrsa de PWM a chuireas bacadh air cuislean cloca a-staigh ann am pàtran (me, 1 a-mach à gach 8), a’ lughdachadh gnìomhachd gun atharrachadh a dhèanamh air an tricead bunaiteach a chaidh a shanasachadh. Tha e an dùil a bhith na cheum-dìon teirmeach no èiginn (PROCHOT) agus tha e fo smachd tro IA32_CLOCK_MODULATION, le adhbharan/logaichean ann an MSR_*_PERF_LIMIT_REASONS.

Ged a tha cuid de sgrìobhainnean den bheachd gu bheil e “neo-iomchaidh”, ann an cleachdadh Bidh e a’ nochdadh fad na h-ùine air coimpiutairean-uchd le dealbhadh teirmeach cothromach. agus fo luchdan leantainneach. Ma chì thu Windows ag aithris “astar” fo an EIST as ìsle, tha e coltach gu bheil T-State gnìomhach (geatadh clog).

Stàitean-M: Sàbhalaidhean Cuimhne

Bidh ACPI cuideachd a’ toirt seachad staidean cuimhne gus caitheamh cumhachd fo-shiostam DRAM a lughdachadh nuair a bhios an siostam dìomhain. Is e obrachadh àbhaisteach a th’ ann an M0Bidh modhan M1/M2 agus modhan eile a’ toirt air a’ chuimhne ùrachadh fhèin agus a’ slaodadh sìos an ùine, a’ lughdachadh cumhachd le dàil dùsgadh nas fhaide. Chan eil iad sin cho follaiseach don neach-cleachdaidh, ach tha iad a’ cur ris na sàbhalaidhean iomlan.

Stàitean-C a’ phròiseis: Cadal leis a’ cheann

Bruidhnidh sinn a-nis air cuspair an artaigil: C-States agus P-States. Is iad na C-States na staidean neo-ghnìomhach den eithne no den phacaid. Mar as àirde an àireamh, ’s ann as doimhne a bhios an cadal agus sàbhalaidhean nas motha, ach cuideachd dàil dùsgadh nas àirde. Thèid an iarraidh le stiùiridhean prìomhaideach leithid HLT no MWAIT (faodaidh an tè mu dheireadh Cx agus fo-inbhe iarraidh gu soilleir), agus ruigidh am mapadh comas an OS tro ACPI (_CST).

• C0: cur an gnìomh àbhaisteach. Seo far a bheil Stàitean-P a’ tighinn a-steach don gheama.
• C1/C1E (Stad): stadaidh an cridhe, tilleadh cha mhòr sa bhad gu C0; bidh C1E a’ lughdachadh caitheamh tuilleadh.
• C2 (Stad-chloc)Tha comharran a’ chloca air stad, bheir tilleadh beagan nas fhaide.
• C3 (Cadal/Cadal Domhainn)Tha L1/L2 air a shruthladh chun tasgadan mu dheireadh (LLC) agus tha gleocaichean cridhe air an tionndadh dheth; chan eil ach staid riatanach an niùclas air a ghleidheadh.
• C6 agus os a chionnFaodar an cridhe a dhùnadh sìos agus a cho-theacsa a shàbhaladh ann an SRAM sònraichte, a’ toirt bholtaids a’ chridhe sìos gu ~0 V; nuair a dh’fhàgas tu e, thèid staid a’ chridhe ath-nuadhachadh. Bidh cuid de mhodalan a’ nochdadh suas ri C10 air àrd-ùrlaran o chionn ghoirid.

A bharrachd air na C-Staidean gach niùclas (CC-staidean), tha plèana Pasgan C-Stàitean (PC-stàitean) a chuireas dheth blocaichean co-roinnte (mar an LLC) nuair a leigeas a h-uile cridhe leis. Tha measgachaidhean mì-dhligheach ann (ma tha cridhe ann an C0, chan urrainn don phacaid a bhith ann am PC6), agus faodaidh an CPU an ìre a “bhrosnachadh” no a “lughdachadh” gu fèin-ghluasadach stèidhichte air latencies agus còmhnaidhean targaid.

Cùisean dàil: Tha C1 air a thrèigsinn ann an dìreach beagan dhusan cearcallan, agus faodaidh C6/C7 ceudan de mhicro-dhiogan a chosg. Mar sin, bidh luchdan a tha mothachail air dàil (geamannan, claisneachd fìor-ùine, lìonrachadh dùbhlanach) a’ fulang ma thuiteas am pròiseasar gu tric ann an cadal domhainn.

Stàitean-P Coileanaidh: Tricead agus Bholtaids

Ged a tha Stàitean-C nan “cadal nuair nach eil obair ann”, tha Stàitean-P nan “atharrachadh an astar nuair a bhios iad…” Tha obair ann, ach chan eil i a’ toirt a’ chuid as motha” ’S e P0 an staid coileanaidh as àirde (an tricead/bholtaids as àirde), agus an uair sin thig P1, P2… gach fear le paidhrichean tricead-bholtaids a tha a’ lùghdachadh. Tha na clàran seo air an cur an cèill don OS tro ACPI (_PSS) agus air an smachdachadh le MSRan mar IA32_PERF_CTL/IA32_PERF_STATUS.

Gu h-eachdraidheil, dh'iarr an siostam obrachaidh P-States (EIST/SpeedStep air Intel, PowerNow! air AMD), ach an-diugh tha e cumanta... Stàitean Coileanaidh fo smachd bathar-cruaidh (HWP/Speed ​​Shift)Tha an siostam-obrachaidh a’ comharrachadh roghainn (coileanadh/sàbhalaidhean) agus bidh an CPU a’ co-dhùnadh ann am mìle-diogan an dearbh phuing, le mion-fhiosrachadh glè mhionaideach gach cridhe.

Prìomh mhion-fhiosrachadh: Tha stàitean-P agus stàitean-C “ceart-cheàrnach”Faodaidh tu a bhith aig P0 (tricead àrd) agus, nuair a dh’fhàsas tu neo-ghnìomhach, a dhol a-steach do C6. Air an làimh eile, fo luchd leantainneach aig P2, chan eil C-States ann leis gu bheil an cridhe ag obair (C0). Sin as coireach gu bheil e na dheagh bheachd "tricead/bholtaids" (P) a sgaradh gu inntinn bho "dìomhain" (C).

Bho APM gu ACPI: gluasad paradigm

B’ e APM an API roimhe a bha air a riaghladh sa mhòr-chuid bhon BIOS agus draibhearan. Cuir dheth innealan neo-ghnìomhach agus mìnich staidean cruinneil sìmplidh, ach bha an CPU taobh a-muigh smachd dhìreach an OS air adhbharan tèarainteachd. Dh’fhàs ACPI gu bhith na mhodail nas beairtiche, nas cunbhalaiche, le tuairisgeulan clàr, smachd mionaideach, agus co-obrachadh dlùth eadar firmware, OS, agus bathar-cruaidh.

Mar a thèid thu a-steach agus a-mach às na Stàitean-C

Nuair nach eil snàithleanan deiseil aig an clàr-ama, bidh e a’ cur an gnìomh HLT no MWAIT le moladh air an C-State targaid; Bidh briseadh a’ “briseadh” cadail agus an cridhe a thilleadh gu C0. Thèid tasgadan prìobhaideach a shruthladh aig C3; thèid co-theacsa a shàbhaladh gu SRAM aig C6 agus thèid am bholtadh a lùghdachadh gu neoni. Bidh cuid de CPUan a’ cur an gnìomh Power Aware Interrupt Routing (PAIR) gus eadar-bhrisidhean a stiùireadh gu cridheachan a tha gnìomhach mu thràth (gus an sàbhaladh) no gus cridheachan a chuir dheth (airson coileanadh), mar a bhios iomchaidh.

Turbo, TDP agus crìochan cumhachd

Bidh pròiseasairean a’ mìneachadh TDP a dh’fheumas an siostam fuarachaidh a bhith comasach air a sgaoileadh gu cunbhalach (PL1: cumhachd cuibheasach sàbhailte). Os a chionn, faodaidh uinneagan le cumhachd nas àirde a dhol a-steach (PL2, agus ìrean a bharrachd leithid PL3/PL4 a rèir an àrd-ùrlair) airson ùine chuingealaichte. Ma tha àite-cinn teirmeach is dealain ann, faodaidh an cridhe a dhol thairis air an tricead bunaiteach tro Turbo, eadhon cumadh neo-chothromach (barrachd turbo le nas lugha de choraichean gnìomhach).

Nuair a bhios an teòthachd a’ dol thairis air an stairsneach no nuair a dh’iarras an VRM/cumhachd e, Faodar PROCHOT a ghnìomhachadh agus cuir a-steach T-State no bearradh tricead gus an sliseag a dhìon. Tha an giùlan seo cumanta ann an coimpiutairean-uchd tana.

Windows: Planaichean Cumhachd, Leughaidhean, agus Cunntairean

Tairgsean Windows planaichean mar “Sàbhaladh Lùtha”, “Cothromach” agus “Coileanadh Àrd”. Tha a’ chiad fhear buailteach a bhith ìsleachadh P-States gu ionnsaigheach agus cadal gu socairBidh an treas fear a’ cumail suas triceadan àrda agus a’ seachnadh tuiteaman ann an latency aig cosgais èifeachdais. Bidh “Cothromach” a’ feuchainn ri meadhan-thalamh a lorg.

Ann am Manaidsear Gnìomha, 's e meatrach synthetigeach a th' ann an "astar" a tha cuibheasachdan gach cridhe agus a’ beachdachadh air dleasdanas modulachaidh ma tha Stàitean-T ann. Dh’fhaodadh e a bhith nas àirde na a’ bhunait (Turbo) no nas ìsle na an EIST (geatadh) as ìsle. ​​Airson telemetry adhartach, tha an cunntair “\Processor Information(_Total)\% Processor Performance” a’ nochdadh ceudad na coileanaidh èifeachdaich leis an CPU.

Tha goireasan ann airson breithneachadh no atharrachadh: CPU-Z (dàta bunaiteach), HWiNFO (mothachairean), Stad-smùid (clocaichean, C-States gach cridhe agus smachd PROCHOT/modulation), no Pàirceadh Smachd (gleusadh pàircidh bunaiteach/Stàitean-C) a bhios a’ beantainn ri paramadairean plana cumhachd falaichte (le powercfg a’ ceadachadh deasachadh “IDLE_PROMOTE/DEMOTE”, msaa.).

Linux: cumhachd CPU, turbostat agus CoreFreq

Ann an Linux, innealan mar Cumhachd CPU seall riaghladairean, raointean tricead agus latencies gluasaid; turbostat a’ taisbeanadh MSRan, adhbharan crìochan coileanaidh bunaiteach (MSR_CORE_PERF_LIMIT_REASONS), agus àiteachan-còmhnaidh a rèir C-State; agus TriceadCridhe a’ toirt seachad sealladh mionaideach air triceadan iomlan, C-States agus Turbo gach cridhe/pacaid.

Mion-fhiosrachadh practaigeach: air cuid de choimpiutairean, an draibhear Faodaidh intel_idle dearmad a dhèanamh air cuingealachaidhean BIOS thairis air C‑States agus an clàr fhèin a chleachdadh. Ann an cuid eile, bidh am firmware a’ “glasadh” an C‑State as doimhne a tha ceadaichte airson an OS tro MSR.

BIOS/UEFI agus Pròifilean: Cò dha-rìribh a tha os cionn gnothaichean?

Anns na roghainnean BIOS/UEFI mar as trice bidh iad a’ nochdadh suidsichean iuchrach: EIST/SpeedStep, TurboBoost agus CPU C-StatesA bharrachd air sin, leigidh mòran frithealaichean leat pròifilean cumhachd a thaghadh: “Coileanadh as Àirde” (a h-uile càil aig a’ char as fheàrr, le glè bheag de dh’ ùine) no “Smachdaichte/Gnàthaichte leis an t-siostam obrachaidh,” far a bheil an hypervisor no an siostam obrachaidh a’ riaghladh stàitean P/C. Ma thaghas tu “Modh Smachd OS”, thèid an fhiosrachadh a thoirt don t-siostam obrachaidh.

Ma chleachdas tu hypervisors mar ESXi, ’s e deagh bheachd a th’ ann an cur còmhla Modh Smachd OS ann am BIOS leis a’ phlana “Àrd-choileanadh” den hypervisor nuair a tha an t-amas coileanadh a bhrùthadh (mar eisimpleir le NSX-T, Edge Nodes, no gnìomhan a tha mothachail air latency). Anns an t-suidheachadh sin, chì thu P-State 0 nas trice agus C-States air an cuingealachadh ri C0/C1; le plana “Cothromach”, bidh an aoigh an urra ri P-States nas ìsle agus C-States nas doimhne.

Gus geàrr-chunntas a dhèanamh air a’ bhreugan seo gu lèir le Stàitean-C agus Stàitean-P: bidh ACPI a’ mìneachadh a’ fhrèam, bidh Stàitean-C a’ sàbhaladh cumhachd nuair nach eil obair ann, bidh Stàitean-P ag atharrachadh gèar àrd/ìosal fo luchd, bidh Stàitean-T a’ sàbhaladh an latha ann an teas anabarrach, agus bidh Stàitean-M a’ bearradh watts far cuimhne. Is e am prìomh rud am pròifil cheart a thaghadh airson do chleachdadh., tomhais leis na h-innealan ceart agus, ma tha sin riatanach, suidhich crìochan reusanta air doimhneachd fois.

Artaigil co-cheangailte:

Bidh Modern Standby a’ drèanadh bataraidh rè cadal: mar a chuireas tu dheth e

Daniel Terrasa

Neach-deasachaidh speisealaichte ann an teicneòlas agus cùisean eadar-lìn le còrr air deich bliadhna de eòlas ann an diofar mheadhanan didseatach. Tha mi air a bhith ag obair mar neach-deasachaidh agus neach-cruthachaidh susbaint airson e-malairt, conaltradh, margaidheachd air-loidhne agus companaidhean sanasachd. Tha mi cuideachd air sgrìobhadh air làraich-lìn eaconamachd, ionmhais agus roinnean eile. Tha an obair agam cuideachd na thoileachas dhomh. A-nis, tro na h-artaigilean agam ann an Tecnobits, Bidh mi a’ feuchainn ri sgrùdadh a dhèanamh air na naidheachdan agus na cothroman ùra a tha saoghal teicneòlais a’ tabhann dhuinn gach latha gus ar beatha adhartachadh.