- Os estados C gardan en repouso (máis profundo = máis latencia), os estados P axustan a frecuencia/voltaxe baixo carga.
- Ambos son ortogonais: a CPU pode durmir profundamente despois de executarse a alta frecuencia.
- As latencias C6/C7 afectan aos xogos, ao audio e ás redes; axusta o estado C máximo en función da carga.
- Usa ferramentas (Windows e Linux) e perfís de BIOS/SO para medir e gobernar sen perder estabilidade.
Nos procesadores modernos, a xestión de enerxía non é un único interruptor, senón un conxunto de mecanismos coordinados (estados C e P da CPU, entre outros) que o sistema operativo, o firmware e a propia CPU empregan para axustar o consumo de enerxía, a temperatura e o rendemento en tempo real. Este artigo destila e organiza esa maraña de acrónimos para que poidas entender o que ocorre baixo o capó cando o teu computador aforra enerxía ou acelera.
Aínda que cada fabricante e familia de CPU engade o seu propio toque, a base é común: ACPI define os "estados" estándar para o sistema, os dispositivos e o procesador. Aquí verás as diferenzas entre os estados C e os estados P, como se relacionan cos estados G/S/D, o impacto que teñen na latencia no mundo real, por que os xogadores e os audiófilos profesionais adoitan desactivar o sono profundo e que ferramentas prácticas están dispoñibles para o seu uso en Windows, Linux e entornos como ESXi.
ACPI en poucas palabras
ACPI (Configuración avanzada e interface de alimentación) é o estándar que orquestra a enerxía nos PC e servidores e que substituíu o APM por un maior control e granularidadeNaceu da man de Intel, Microsoft e Toshiba nos anos 90 e evolucionou para incluír 64 bits, multiprocesamento, buses modernos (PCIe, SATA, USB 3.x) e detección de eventos (por exemplo, o botón de acendido).
Aínda que ACPI se usa principalmente na familia x86, tamén se implementou noutras arquitecturas. Non obstante, en dispositivos móbiles ARM, utilízanse estratexias propietarias (como big.LITTLE e clústeres heteroxéneos) para equilibrar a eficiencia e a resposta dependendo da carga.
Estados globais e suspendidos (estados G e estados S)
Os estados globais describen o estado completo do sistema. O máis importante é G0/S0 (Funcionando), onde o computador está activo. En hardware recente hai S0ix (subestados de S0) que permiten modos de suspensión moi precisos con parte do SoC durmindo, especialmente en portátiles.
- G0/S0: sistema en funcionamento.
- G1 (Durmindo): abrangue S1, S2, S3 (suspensión na RAM) e S4 (hibernación no disco). S3 mantén a RAM alimentada para retomar rapidamente; S4 baleira a memoria a un almacenamento non volátil.
- G2/S5 (Apagado suave)Apagado lóxico con consumo mínimo de enerxía para permitir o espertar por eventos (teclado, rede, etc.).
- G3 (Desactivación mecánica)Apagado físico; só o RTC sobrevive por batería.
Teña presente que Os estados C do procesador están dentro de G0/S0Cando o sistema entra en G1, o paquete da CPU apágase e os estados C deixan de reproducirse.
Estados do dispositivo (estados D)
O ACPI tamén define como os periféricos dormen ou espertan. D0 é equivalente a "funcionamento completo", D1/D2 son intermedios (dependente do dispositivo) e D3 ramifícase en Quente (con alimentación auxiliar, respondendo ao bus) ou Frío (completamente apagado, sen responder). Isto permite, por exemplo, que unha tarxeta de rede esperte o computador mentres outros dispositivos permanecen en repouso.
Estados T: Modulación do reloxo, o último recurso
Ademais de P e C, existe a modulación do reloxo (estados T): un tipo de PWM que suprime os pulsos de reloxo internos nun patrón (por exemplo, 1 de cada 8), reducindo a actividade sen modificar a frecuencia base anunciada. Está pensado como unha contramedida térmica ou de emerxencia (PROCHOT) e contrólase mediante IA32_CLOCK_MODULATION, con causas/rexistros en MSR_*_PERF_LIMIT_REASONS.
Aínda que algúns documentos o consideran "irrelevante", na práctica Segue aparecendo en portátiles cun deseño térmico axeitado e baixo cargas sostidas. Se ves que Windows informa dunha "velocidade" por debaixo do EIST mínimo, é probable que haxa un estado T activo (regulación do reloxo).
Estados M: Aforro de memoria
O ACPI tamén proporciona estados de memoria para reducir o consumo de enerxía do subsistema DRAM cando o sistema está inactivo. M0 é o funcionamento normalM1/M2 e outros modos forzan a memoria a autorrenovarse e ralentizan o tempo, o que reduce o consumo de enerxía con latencias de activación máis longas. Estes son menos visibles para o usuario, pero contribúen ao aforro xeral.
Estados C do procesador: Suspensión coa cabeza
Abordemos agora o tema do artigo: os estados C e os estados P. Os estados C son os estados inactivos do núcleo ou paquete. Canto maior sexa o número, máis profundo será o sono e maiores aforros, pero tamén unha maior latencia de activación. Solicítanse con instrucións privilexiadas como HLT ou MWAIT (esta última pode solicitar explicitamente un Cx e un subestado), e o mapeo de capacidades chega ao sistema operativo a través de ACPI (_CST).
- C0: execución normal. Aquí é onde entran en xogo os estados P.
- C1/C1E (Parada): o núcleo para, retorno case instantáneo a C0; C1E reduce aínda máis o consumo.
- C2 (Cronómetro)Os sinais do reloxo están detidos, o retorno tarda un pouco máis.
- C3 (Sono/Sono profundo)L1/L2 é baleirado á última caché (LLC) e os reloxos do núcleo están desactivados; só se conserva o estado esencial do núcleo.
- C6 e superiorO núcleo pódese apagar e o seu contexto gardarse nunha SRAM dedicada, o que reduce a tensión do núcleo a ~0 V; ao saír, o estado do núcleo restablécese. Algúns modelos expoñen ata C10 en plataformas recentes.
Ademais dos estados C por núcleo (estados CC), existe o plano de Estados C do paquete (estados PC) que desactivan os bloques compartidos (como o LLC) cando todos os núcleos o permiten. Hai combinacións non válidas (se un núcleo está en C0, o paquete non pode estar en PC6) e a CPU pode "promover" ou "degradar" automaticamente o nivel en función das latencias e residencias do obxectivo.
A latencia importa: C1 abandónase en só unhas poucas ducias de ciclos, mentres que C6/C7 poden custar centos de microsegundos. Polo tanto, as cargas sensibles aos atrasos (xogos, audio en tempo real, redes esixentes) sofren se o procesador entra con frecuencia en repouso profundo.
Estados P de rendemento: frecuencia e tensión
Mentres que os estados C "durmen cando non hai traballo", os estados P "axustan o ritmo cando" Si, hai traballo, pero non se esixe o máximo". P0 é o estado de maior rendemento (frecuencia/tensión máis alta), despois veñen P1, P2... cada un con pares de frecuencia-tensión decrecentes. Estas táboas decláranse ao sistema operativo a través de ACPI (_PSS) e contrólanse mediante MSR como IA32_PERF_CTL/IA32_PERF_STATUS.
Historicamente, o sistema operativo pedía estados P (EIST/SpeedStep en Intel, PowerNow! en AMD), pero hoxe en día é común... Estados de rendemento controlados por hardware (HWP/Cambio de velocidade)O sistema operativo indica unha preferencia (rendemento/aforro) e a CPU decide en milisegundos o punto exacto, cunha granularidade moi fina por núcleo.
Un detalle clave: Os estados P e os estados C son "ortogonais"Podes estar en P0 (alta frecuencia) e, ao volverte inactivo, entrar en C6. Pola contra, baixo carga sostida en P2, non hai estados C porque o núcleo está executándose (C0). Por iso é unha boa idea separar mentalmente a "frecuencia/tensión" (P) da "repouso" (C).
De APM a ACPI: un cambio de paradigma
APM era a API anterior xestionada principalmente desde a BIOS e os controladores. Permitía Desactivar os periféricos inactivos e definir estados globais sinxelos, pero a CPU estaba fóra do control directo do sistema operativo por razóns de seguridade. O ACPI evolucionou a un modelo máis rico e estandarizado, con descricións en táboas, control granular e estreita colaboración entre o firmware, o sistema operativo e o hardware.
Como entrar e saír dos estados C
Cando o planificador non ten fíos listos, executa HLT ou MWAIT cunha pista do estado C de destino; As interrupcións "rompen" o sono e devolve o núcleo a C0. As cachés privadas bórranse en C3; o contexto gárdase na SRAM en C6 e a voltaxe redúcese a cero. Algunhas CPU implementan o enrutamento de interrupcións con reconto de enerxía (PAIR) para enrutar as interrupcións a núcleos xa activos (para gardar) ou para núcleos inactivos (para o rendemento), segundo corresponda.
Turbo, TDP e límites de potencia
Os procesadores definen un TDP que o sistema de refrixeración debe ser capaz de disipar de forma sostida (PL1: potencia media segura). Arriba, poden entrar ventás de maior potencia (PL2e niveis adicionais como PL3/PL4 dependendo da plataforma) durante períodos limitados. Se hai marxe térmica e eléctrica, o núcleo pode superar a frecuencia base a través de Turbo, mesmo forma asimétrica (máis turbo con menos núcleos activos).
Cando as temperaturas superan o limiar ou o VRM/potencia o esixe, Pódese activar PROCHOT e introduza o estado T ou o recorte de frecuencia para protexer o chip. Este comportamento é común en portátiles delgados.
Windows: Plans de enerxía, lecturas e contadores
Ofertas de Windows plans como o de “Aforro Enerxético”, «Equilibrado» e «Alto rendemento». O primeiro tende a baixar os estados P de forma agresiva e durmir profundamenteO terceiro mantén as frecuencias altas e evita as caídas de latencia a expensas da eficiencia. "Equilibrado" intenta un punto intermedio.
No Xestor de tarefas, a «velocidade» é unha métrica sintética que medias por núcleo e considera o traballo de modulación se hai estados T. Pode superar a base (Turbo) ou caer por debaixo do EIST mínimo (gating). Para a telemetría avanzada, o contador "\Processor Information(_Total)\% Processor Performance" reflicte a porcentaxe de rendemento efectivo por CPU.
Hai utilidades para diagnosticar ou axustar: CPU-Z (datos básicos), HWiNFO (sensores), Parada do acelerador (reloxos, estados C por núcleo e control de modulación/PROCHOT), ou ParkControl (axuste de aparcadoiro do núcleo/estados C) que tocan parámetros ocultos do plan de enerxía (powercfg permite editar "IDLE_PROMOTE/DEMOTE", etc.).
Linux: CPUPower, TurboStat e CoreFreq
En Linux, ferramentas como potencia da CPU mostrar gobernadores, rangos de frecuencia e latencias de transición; turbostato mostra os MSR, os motivos do límite de rendemento principal (MSR_CORE_PERF_LIMIT_REASONS) e as residencias por estado C; e Frecuencia do núcleo Ofrece unha vista detallada das frecuencias absolutas, estados C e turbo por núcleo/paquete.
Un matiz práctico: nalgúns ordenadores, o controlador intel_idle pode ignorar as restricións da BIOS sobre estados C e usar a súa propia táboa. Noutros casos, o firmware "bloquea" o estado C máis profundo permitido para o sistema operativo mediante MSR.
BIOS/UEFI e perfís: quen está realmente ao mando?
Na configuración da BIOS/UEFI adoitan aparecer interruptores de chave: EIST/SpeedStep, TurboBoost e estados C da CPUAdemais, moitos servidores permiten escoller perfís de enerxía: "Rendemento máximo" (todo no seu mellor momento, con latencias mínimas) ou "Controlado polo sistema operativo/Personalizado", onde o hipervisor ou o sistema operativo rexe os estados de configuración/configuración. Ao seleccionar "Modo de control do sistema operativo", a intelixencia délase ao sistema operativo.
Se usas hipervisores como ESXi, é boa idea combinar Modo de control do sistema operativo na BIOS co plan de "alto rendemento" do hipervisor cando o obxectivo é reducir o rendemento (por exemplo, con NSX-T, nodos perimetrais ou funcións sensibles á latencia). Nese escenario, verás o estado P 0 con máis frecuencia e os estados C limitados a C0/C1; cun plan "equilibrado", o host dependerá máis de estados P máis baixos e estados C máis profundos.
Para resumir toda esta lea de estados C e estados P: o ACPI define o cadro, os estados C aforran enerxía cando non hai traballo, os estados P axustan a marcha alta/baixa baixo carga, os estados T salvan o día en caso de calor extrema e os estados M reducen os vatios da memoria. A clave está en escoller o perfil axeitado para o teu uso., medir coas ferramentas axeitadas e, se é necesario, establecer límites razoables para a profundidade de repouso.
Editor especializado en temas de tecnoloxía e internet con máis de dez anos de experiencia en diferentes medios dixitais. Traballei como editor e creador de contidos para empresas de comercio electrónico, comunicación, marketing online e publicidade. Tamén escribín en sitios web de economía, finanzas e outros sectores. O meu traballo tamén é a miña paixón. Agora, a través dos meus artigos en Tecnobits, intento explorar todas as novidades e novas oportunidades que cada día nos ofrece o mundo da tecnoloxía para mellorar as nosas vidas.