Hver er munurinn á C-ástandi og P-ástandi örgjörvans?

Í nútíma örgjörvum er orkustjórnun ekki einn rofi, heldur safn af samhæfðar aðferðir (C-ástand og P-ástand örgjörvans, meðal annars) sem stýrikerfið, vélbúnaðarforritið og örgjörvinn sjálfur nota til að stilla orkunotkun, hitastig og afköst í rauntíma. Þessi grein dregur saman og skipuleggur þessa flækju af skammstöfunum svo þú getir skilið hvað er að gerast undir húddinu þegar tölvan þín sparar orku eða hraðar.

Þó að hver framleiðandi og örgjörvafjölskylda bæti við sínum eigin blæ, þá er grunnurinn sameiginlegur: ACPI skilgreinir staðlað „ástand“ fyrir kerfið, tækin og örgjörvann. Hér sérðu muninn á C-stöðum og P-stöðum, hvernig þau tengjast G/S/D-stöðum, hvaða raunveruleg áhrif þau hafa á seinkun í raunveruleikanum, hvers vegna leikjaspilarar og atvinnuhljóðfíklar slökkva oft á djúpsvefni og hvaða hagnýt verkfæri eru í boði til notkunar í Windows, Linux og umhverfi eins og ESXi.

ACPI í hnotskurn

ACPI (Ítarlegri stillingar og rafmagnsviðmót) er staðallinn sem stýrir aflgjafa í tölvum og netþjónum, og það skipt út APM með meiri stjórn og nákvæmniÞað varð til úr höndum Intel, Microsoft og Toshiba á tíunda áratugnum og þróaðist til að innihalda 64-bita, fjölvinnslu, nútímalegar rútur (PCIe, SATA, USB 3.x) og atburðagreiningu (t.d. rofann).

Þó að ACPI sé aðallega notað í x86 fjölskyldunni hefur það einnig verið notað í öðrum arkitektúrum. Á ARM farsímum hins vegar... Sérsmíðaðar aðferðir eru notaðar (eins og big.LITTLE og ólíkir klasar) til að halda jafnvægi á milli skilvirkni og viðbragða eftir álaginu.

Alþjóðleg og frestað ríki (G-ríki og S-ríki)

Alþjóðleg ástand lýsir heildarástandi kerfisins. Mikilvægast er G0/S0 (Í gangi), þar sem tölvan er virk. Á nýlegum vélbúnaði er S0ix (undirástand S0) sem leyfa mjög fínar svefnstillingar þar sem hluti af SoC sefur, sérstaklega í fartölvum.

• G0/S0: kerfi í notkun.
• G1 (Svefn): nær yfir S1, S2, S3 (stöðvun í vinnsluminni) og S4 (dvala á disk). S3 heldur vinnsluminni gangandi til að halda áfram fljótt; S4 tæmir minnið í óstöðugt geymslurými.
• G2/S5 (Mjúk slökkvun)Rökrétt lokun með lágmarksafli til að leyfa vakningu vegna atburða (lyklaborðs, nets o.s.frv.).
• G3 (Vélræn slökkvun)Slökkvun; aðeins RTC-inn virkar fyrir hverja rafhlöðu.

Hafðu það í huga C-stöður örgjörvans eru innan G0/S0Þegar kerfið fer í G1 slokknar á örgjörvapakkanum og C-stöður hætta að spila.

Tækjastöður (D-stöður)

ACPI skilgreinir einnig hvernig jaðartæki sofa eða vakna. D0 jafngildir „fullri notkun“, D1/D2 eru millistig (háð tæki) og D3 greinist í Heitt (með hjálparafli, svarar strætó) eða Kalt (alveg slökkt, svarar ekki). Þetta gerir til dæmis netkorti kleift að vekja tölvuna á meðan önnur tæki eru í dvala.

T-ríki: Klukkustýring, síðasta úrræðið

Auk P og C er þar klukkumótun (T-ástand): eins konar PWM sem bælir niður innri klukkupúlsa í mynstri (t.d. 1 af hverjum 8), sem dregur úr virkni án þess að breyta auglýstri grunntíðni. Það er ætlað sem mótvægisaðgerð gegn hitauppstreymi eða neyðartilvikum (PROCHOT) og er stjórnað með IA32_CLOCK_MODULATION, með orsökum/skrám í MSR_*_PERF_LIMIT_REASONS.

Þó að sum skjöl telji það „óviðeigandi“, þá í reynd Það heldur áfram að birtast á fartölvum með sanngjörnu hitakerfi og við viðvarandi álag. Ef þú sérð Windows tilkynna „hraða“ undir lágmarks EIST, þá er líklega T-ástand virkt (klukkustýring).

M-ríki: Minnissparnaður

ACPI býður einnig upp á minnisstöðu til að draga úr orkunotkun DRAM undirkerfisins þegar kerfið er óvirkt. M0 er eðlileg virkniM1/M2 og aðrar stillingar neyða minnið til að endurnýja sig sjálfkrafa og hægja á tímasetningunni, sem dregur úr orkunotkun með lengri vekjaratíma. Þetta er minna sýnilegt fyrir notandann en stuðlar að heildarsparnaðinum.

C-stöður örgjörva: Svefn með höfuðið í gangi

Við skulum nú fjalla um efni greinarinnar: C-ástand og P-ástand. C-ástand eru óvirk ástand kjarnans eða pakkans. Því hærri sem talan er, því dýpri svefninn og meiri sparnaður, en einnig meiri seinkun á uppvakningu. Beiðnir eru um þær með forréttindaskipunum eins og HLT eða MWAIT (það síðarnefnda getur sérstaklega beðið um Cx og undirstöðu), og vörpun getu berst stýrikerfinu í gegnum ACPI (_CST).

• C0: venjuleg framkvæmd. Þetta er þar sem P-ríki koma við sögu.
• C1/C1E (Stöðvun)kjarninn stoppar, næstum samstundis endurkoma til C0; C1E dregur enn frekar úr notkun.
• C2 (Stöðvuklukka)Klukkumerkin eru stöðvuð, afturkoma tekur aðeins lengri tíma.
• C3 (Svefn/Djúpur svefn)L1/L2 er hreinsað í síðasta skyndiminnið (LLC) og kjarnaklukkur eru slökktar; aðeins grunnástand kjarnans varðveitist.
• C6 og hærraHægt er að slökkva á kjarnanum og vista samhengi hans í sérstöku SRAM, sem lækkar kjarnaspennuna niður í ~0 V; við lokun er kjarnaástandið endurreist. Sumar gerðir verða fyrir allt að C10 á nýlegum kerfum.

Auk C-ástanda í hverjum kjarna (CC-ástanda) er til planið fyrir Pakki C-ríki (PC-ríki) sem slökkva á sameiginlegum blokkum (eins og LLC) þegar allir kjarnar leyfa það. Það eru ógildar samsetningar (ef kjarni er í C0, getur pakkinn ekki verið í PC6), og örgjörvinn getur sjálfkrafa „uppfært“ eða „lækkað“ stigið byggt á markmiðsseinkun og búsetu.

Seinkun skiptir máli: C1 er yfirgefið eftir aðeins nokkra tugi hringrása, en C6/C7 getur kostað hundruð míkrósekúndna. Þess vegna þjáist álag sem er viðkvæmt fyrir töfum (leikir, rauntímahljóð, krefjandi nettengingar) ef örgjörvinn lendir oft í djúpum svefni.

Afköst P-ástand: Tíðni og spenna

Þó að C-ríki séu „sofandi þegar engin vinna er“, þá eru P-ríki „aðlaga hraðann þegar Já, það er vinna, en hún tekur ekki hámarkið„P0 er hæsta afkastaástandið (hæsta tíðni/spenna), síðan koma P1, P2… hvert með minnkandi tíðni-spennu pörum. Þessar töflur eru skilgreindar til stýrikerfisins í gegnum ACPI (_PSS) og stjórnaðar af MSR eins og IA32_PERF_CTL/IA32_PERF_STATUS.“

Sögulega séð bað stýrikerfið um P-stöður (EIST/SpeedStep á Intel, PowerNow! á AMD), en í dag er algengt að ... Vélbúnaðarstýrð afkastastaða (HWP/hraðabreyting)Stýrikerfið gefur til kynna óskir (afköst/sparnað) og örgjörvinn ákveður nákvæman punkt á millisekúndum, með mjög fínni nákvæmni á hverjum kjarna.

Lykilatriði: P-ástand og C-ástand eru „rétthyrnd“Þú getur verið á P0 (há tíðni) og, þegar þú verður óvirkur, farið inn í C6. Aftur á móti, við viðvarandi álag á P2, eru engar C-ástand þar sem kjarninn er í gangi (C0). Þess vegna er góð hugmynd að aðgreina hugrænt „tíðni/spenna“ (P) frá „óvirkni“ (C).

Frá APM til ACPI: hugmyndabreyting

APM var fyrra API-ið sem aðallega var stjórnað úr BIOS og reklum. Slökktu á óvirkum jaðartækjum og skilgreindu einföld alþjóðleg ástand, en örgjörvinn var utan beinnar stjórnunar stýrikerfisins af öryggisástæðum. ACPI þróaðist í ríkari og stöðluðari líkan, með töflulýsingum, nákvæmari stjórn og nánu samstarfi milli vélbúnaðar, stýrikerfis og vélbúnaðar.

Hvernig á að komast inn í og ​​fara úr C-ríkjunum

Þegar tímaáætlunin hefur enga þræði tilbúna keyrir hún HLT eða MWAIT með vísbendingu um markmiðs C-ástandið; Truflanir „rjúfa“ svefninn og skila kjarnanum aftur í C0. Einkaskyndiminnið er tæmt í C3; samhengið er vistað í SRAM í C6 og spennan er lækkuð í núll. Sumir örgjörvar nota Power Aware Interrupt Routing (PAIR) til að beina truflunum til þegar virkir kjarnar (til að vista) eða til að gera kjarna óvirka (vegna frammistöðu), eftir því sem við á.

Turbo, TDP og aflmörk

Örgjörvar skilgreina TDP sem kælikerfið verður að geta leyst upp stöðugt (PL1: örugg meðalafl). Fyrir ofan geta rafdrifnar rúður komist inn (PL2og viðbótarstig eins og PL3/PL4 eftir kerfi) í takmarkaðan tíma. Ef hitauppstreymi og rafmagnsrými er til staðar getur kjarninn farið yfir grunntíðnina í gegnum Turbo, jafnvel ósamhverf lögun (meiri túrbó með færri virkum kjarna).

Þegar hitastig fer yfir þröskuldinn eða VRM/afl krefst þess, Hægt er að virkja PROCHOT og slá inn T-ástand eða tíðniklippingu til að vernda örgjörvann. Þessi hegðun er algeng í þunnum fartölvum.

Windows: Orkuáætlanir, mælingar og teljarar

Windows tilboð áætlanir eins og „Orkusparnaður“, „Jafnvægi“ og „Afkastamikil“. Sá fyrsti hefur tilhneigingu til að Lækka P-ástand árásargjarnlega og sofa værtÞriðja kerfið viðheldur háum tíðnum og forðast lækkun á seinkun á kostnað skilvirkni. „Jafnvægi“ reynir að finna milliveg.

Í Task Manager er „hraði“ tilbúin mælikvarði sem meðaltöl á kjarna og tekur tillit til mótunarskyldu ef T-ástand eru til staðar. Það getur farið yfir grunngildið (Turbo) eða farið niður fyrir lágmarks EIST (hliðun). Fyrir háþróaða fjarmælingu endurspeglar teljarinn „\Processor Information(_Total)\% Processor Performance“ hlutfall virkrar afkasta örgjörvans.

Það eru til verkfæri til að greina eða leiðrétta: CPU-Z (grunngögn), HWiNFO (skynjarar), Inngjöfarstöðvun (klukkur, C-stöður á kjarna og PROCHOT/mótunarstýring), eða ParkControl (kjarnastilling á bílastæði/C-stöður) sem snerta falda orkuáætlunarbreytur (powercfg gerir kleift að breyta „IDLE_PROMOTE/DEMOTE“ o.s.frv.).

Linux: örgjörvaafl, turbostat og CoreFreq

Í Linux eru verkfæri eins og örgjörvaorku sýna stýringar, tíðnibil og seinkun á umbreytingum; túrbínustöð sýnir MSR, ástæður fyrir afkastamörkum kjarna (MSR_CORE_PERF_LIMIT_REASONS) og búsetu eftir C-ríki; og Kjarnatíðni veitir ítarlega yfirsýn yfir algildar tíðnir, C-stöður og túrbó á hvern kjarna/pakka.

Hagnýtt smáatriði: á sumum tölvum er bílstjórinn intel_idle getur hunsað BIOS takmarkanir yfir C-ástand og nota sína eigin töflu. Í öðrum „læsir“ vélbúnaðarinn dýpsta C-ástandið sem stýrikerfið leyfir í gegnum MSR.

BIOS/UEFI og prófílar: Hver ræður raunverulega?

Í BIOS/UEFI stillingunum birtast þær venjulega lykilrofar: EIST/SpeedStep, TurboBoost og CPU C-StatesAð auki leyfa margir netþjónar þér að velja aflgjafasnið: „Hámarksafköst“ (allt í besta falli, með lágmarks seinkun) eða „Stýrikerfisstýrt/Sérsniðið“, þar sem stýrikerfið stýrir tölvu-/tölvustöðum. Með því að velja „Stýrikerfisstýringarstilling“ er upplýsingaöflunin færð yfir á stýrikerfið.

Ef þú notar hypervisora ​​eins og ESXi, þá er góð hugmynd að sameina Stýrikerfisstýringarstilling í BIOS með „Afkastamiklum“ áætlun á ofurvöktunarkerfinu þegar markmiðið er að minnka afköst (til dæmis með NSX-T, Edge Nodes eða seinkunarnæmum aðgerðum). Í því tilfelli muntu sjá P-ástand 0 oftar og C-ástand takmarkað við C0/C1; með „jafnvægisáætlun“ mun hýsingaraðilinn treysta meira á lægri P-ástand og dýpri C-ástand.

Til að draga saman allt þetta C-ríki og P-ríki klúður: ACPI skilgreinir rammann, C-ríki spara orku þegar engin vinna er, P-ríki stilla háan/lágan gír undir álagi, T-ríki bjarga deginum í miklum hita og M-ríki raka vött af minni. Lykilatriðið er að velja rétta prófílinn fyrir þína notkun., mæla með réttum verkfærum og, ef nauðsyn krefur, setja skynsamleg takmörk á hvíldardýpt.

Tengd grein:

Nútímalegur biðtími tæmir rafhlöðuna í svefni: hvernig á að slökkva á honum

Daníel Terrasa

Ritstjóri sérhæfður í tækni- og netmálum með meira en tíu ára reynslu í mismunandi stafrænum miðlum. Ég hef starfað sem ritstjóri og efnishöfundur fyrir rafræn viðskipti, samskipti, markaðssetningu á netinu og auglýsingafyrirtæki. Ég hef einnig skrifað á vefsíður hagfræði, fjármála og annarra geira. Vinnan mín er líka ástríða mín. Nú, í gegnum greinar mínar í Tecnobits, Ég reyni að kanna allar fréttir og ný tækifæri sem tækniheimurinn býður okkur á hverjum degi til að bæta líf okkar.