CPU-ийн C төлөв ба P төлөвийн хооронд ямар ялгаа байдаг вэ?

Орчин үеийн процессоруудад тэжээлийн удирдлага нь нэг унтраалга биш, харин нэг багц юм зохицуулалттай механизмууд (C-төлөв болон CPU-ийн P-төлөв, бусад) Үйлдлийн систем, програм хангамж, CPU өөрөө эрчим хүчний хэрэглээ, температур, гүйцэтгэлийг бодит цаг хугацаанд тохируулахад ашигладаг. Энэхүү нийтлэл нь товчилсон үгсийн ээдрээг боловсруулж, цэгцлэх бөгөөд ингэснээр таны компьютер эрчим хүч хэмнэх эсвэл хурдасгахад тагны доор юу болж байгааг ойлгох болно.

Хэдийгээр үйлдвэрлэгч болон CPU-ийн гэр бүл бүр өөр өөрийн гэсэн мэдрэмж төрүүлдэг боловч суурь нь нийтлэг байдаг: ACPI стандарт "төлөв байдлыг" тодорхойлдог систем, төхөөрөмж, процессорын хувьд. Эндээс та C-States ба P-States-ийн ялгаа, G/S/D-Төлөвүүдтэй хэрхэн холбогдож байгаа, тэдгээр нь хоцролтод бодит ертөнцөд ямар нөлөө үзүүлдэг, яагаад тоглогчид болон мэргэжлийн аудиофилууд гүн нойрыг ихэвчлэн хаадаг, Windows, Linux болон ESXi зэрэг орчинд ашиглах боломжтой ямар практик хэрэгслийг харах болно.

Товчхондоо ACPI

ACPI (Advanced Configuration and Power Interface) нь компьютер болон серверийн хүчийг зохицуулдаг стандарт юм APM-ийг илүү их хяналт, нарийвчлалтайгаар сольсон. Энэ нь 90-ээд онд Intel, Microsoft, Toshiba компаниудын гараас үүссэн бөгөөд 64 битийн, олон процессортой, орчин үеийн автобус (PCIe, SATA, USB 3.x) болон үйл явдлыг илрүүлэх (жишээ нь, асаах товчлуур) зэрэг хөгжсөн.

Хэдийгээр ACPI нь үндсэндээ x86 гэр бүлд ашиглагддаг ч бусад архитектурууд дээр бас ашиглагддаг. Харин ARM мобайл төхөөрөмж дээр өмчийн стратеги ашигладаг (том.LITTLE болон нэг төрлийн бус кластер гэх мэт) ачаалалаас хамааран үр ашиг, хариу үйлдлийг тэнцвэржүүлэх.

Дэлхийн болон түдгэлзүүлсэн мужууд (G-улсууд ба S-улсууд)

Дэлхийн улс орнууд системийн бүрэн төлөв байдлыг тодорхойлдог. Хамгийн чухал нь G0/S0 (Ажиллаж байна), компьютер идэвхтэй байгаа газар. Сүүлийн үеийн техник хангамж дээр байдаг S0ix (S0-ийн дэд төлөв) Энэ нь SoC-ийн нэг хэсэг, ялангуяа зөөврийн компьютерт унтдаг маш нарийн унтах горимыг зөвшөөрдөг.

• G0/S0: систем ажиллаж байна.
• G1 (унтах): S1, S2, S3 (RAM-д түдгэлзүүлэх) болон S4 (диск рүү унтрах) -ийг хамарна. S3 нь RAM-ыг тэжээдэг хурдан үргэлжлүүлэх; S4 нь санах ойг тогтворгүй санах ой руу шилжүүлдэг.
• G2/S5 (Зөөлөн унтраах): Үйл явдал (гар, сүлжээ гэх мэт) -ээр сэрэх боломжийг олгохын тулд хамгийн бага хүчээр логик унтрах.
• G3 (Механик унтраалттай): Физик унтрах; Батерей бүрт зөвхөн RTC үлддэг.

Үүнийг санаарай Процессорын C-төлөвүүд G0/S0 дотор амьдардаг: Систем G1-д орох үед CPU-ийн багц унтарч, C-States тоглохоо зогсооно.

Төхөөрөмжийн төлөв (D-төлөв)

ACPI нь захын төхөөрөмжүүд хэрхэн унтдаг эсвэл сэрдэгийг тодорхойлдог. D0 нь "бүрэн ажиллагаатай" тэнцүү, D1/D2 нь завсрын (төхөөрөмжөөс хамааралтай) ба D3 нь Халуун (туслах тэжээлтэй, автобусанд хариу үйлдэл үзүүлдэг) эсвэл Хүйтэн (бүрэн унтарсан, хариу өгөхгүй) гэж хуваагддаг. Энэ нь жишээлбэл, сүлжээний карт нь бусад төхөөрөмжүүд унтаж байх үед компьютерийг сэрээх боломжийг олгодог.

T-States: Цагийн модуляц, сүүлчийн амралтын газар

P, C-ээс гадна нь байдаг цагийн модуляц (T-төлөв): дотоод цагийн импульсийг хэв маягаар (жишээ нь, 8 тутмын 1) дарж, зар сурталчилгааны үндсэн давтамжийг өөрчлөхгүйгээр үйл ажиллагааг бууруулдаг нэг төрлийн PWM. Энэ нь дулааны болон онцгой байдлын эсрэг арга хэмжээ (PROCHOT) байх зориулалттай бөгөөд MSR_*_PERF_LIMIT_REASONS-д шалтгаан/логтой IA32_CLOCK_MODULATION-аар удирддаг.

Хэдийгээр зарим баримт бичиг үүнийг "хамааралгүй" гэж үздэг ч бодит байдал дээр Энэ нь дулааны загвартай зөөврийн компьютер дээр байнга гарч ирдэг болон тогтвортой ачааллын дор. Хэрэв та Windows EIST-ийн доод хэмжээнээс доогуур "хурд"-ыг мэдээлж байгааг харвал T-төлөв идэвхтэй (цагийн тохируулга) байх магадлалтай.

M-States: Санах ойн хэмнэлт

ACPI нь систем идэвхгүй байх үед DRAM дэд системийн эрчим хүчний хэрэглээг багасгахын тулд санах ойн төлөвүүдийг өгдөг. M0 нь хэвийн үйл ажиллагаа юмM1/M2 болон бусад горимууд нь санах ойг өөрөө сэргээж, цаг хугацааг удаашруулж, сэрэх хугацааг уртасгаж хүчийг бууруулдаг. Эдгээр нь хэрэглэгчдэд бага харагдах боловч нийт хэмнэлтэд хувь нэмэр оруулдаг.

Процессорын C-төлөв: Толгойтой унт

Одоо нийтлэлийн сэдвийг авч үзье: C-төлөв ба Р-төлөв. C-төлөвүүд нь цөм эсвэл багцын идэвхгүй төлөв юм. Энэ тоо өндөр байх тусам нойр нь гүн гүнзгий байдаг мөн илүү их хэмнэлт, гэхдээ бас илүү өндөр сэрэх саатал. Тэдгээрийг HLT эсвэл MWAIT (сүүлийнх нь Cx болон дэд статусыг тодорхой хүсэлт гаргаж болно) гэх мэт давуу эрхтэй зааварчилгаагаар шаарддаг бөгөөд чадварын зураглал нь ACPI (_CST) -ээр дамжуулан үйлдлийн системд хүрдэг.

• C0: хэвийн гүйцэтгэл. Эндээс P-төлөвүүд гарч ирдэг.
• C1/C1E (зогсоох): гол зогсох, бараг тэр даруй буцах C0 хүртэл; C1E нь хэрэглээг улам багасгадаг.
• C2 (Зогсоох цаг): Цагийн дохио зогссон, буцах нь бага зэрэг удаж байна.
• C3 (Унтах/Гүн нойр): L1/L2-г сүүлчийн кэш (LLC) хүртэл угааж, үндсэн цагийг унтраасан; зөвхөн цөмийн үндсэн төлөв хадгалагдана.
• C6 ба түүнээс дээш: Цөмийг унтрааж, контекстийг нь тусгай SRAM-д хадгалж, үндсэн хүчдэлийг ~0 В хүртэл бууруулах боломжтой; гарах үед үндсэн төлөв сэргээгддэг. Зарим загварууд сүүлийн үеийн платформууд дээр C10 хүртэл байдаг.

Цөм дэх C-төлөвөөс (CC-төлөв) гадна дараахь хавтгай байдаг. Багц C-төлөв (PC-төлөв) бүх цөм зөвшөөрвөл хуваалцсан блокуудыг (ХХК гэх мэт) унтраадаг. Буруу хослолууд байдаг (хэрэв цөм нь C0-д байгаа бол пакет нь PC6-д байх боломжгүй) бөгөөд CPU нь зорилтот хоцрогдол болон оршин суух хугацаан дээр үндэслэн шатлалыг автоматаар "дэмжих" эсвэл "бууруулах" боломжтой.

Хоцролттой холбоотой асуудлууд: C1 нь хэдхэн арван мөчлөгт хаягддаг, харин C6/C7 нь хэдэн зуун микросекундын үнэтэй байж болно. Тиймээс, процессор байнга гүн нойронд автдаг бол сааталд мэдрэмтгий ачаалал (тоглоом тоглох, бодит цагийн аудио, шаардлагатай сүлжээ) үүсдэг.

Гүйцэтгэлийн P-төлөв: Давтамж ба хүчдэл

C-төлөвүүд "ажилгүй үед унтдаг" байхад P-төлөвүүд "хүрээг нь тохируулдаг. Тийм ээ, ажил байдаг, гэхдээ энэ нь хамгийн их зүйлийг шаарддаггүй.”. P0 нь хамгийн өндөр гүйцэтгэлийн төлөв (хамгийн өндөр давтамж/хүчдэл), дараа нь P1, P2… тус бүр нь буурч буй давтамж-хүчдэлтэй байна. Эдгээр хүснэгтүүдийг ACPI (_PSS)-ээр дамжуулан үйлдлийн системд зарлаж, IA32_PERF_CTL/IA32_PERF_STATUS гэх мэт MSR-уудаар удирддаг.

Түүхэнд үйлдлийн систем нь P-төлөвүүдийг (Intel дээр EIST/SpeedStep, AMD дээр PowerNow!) хүссэн боловч өнөөдөр энэ нь нийтлэг байдаг. Техник хангамжийн удирдлагатай гүйцэтгэлийн төлөв (HWP/Speed ​​Shift): Үйлдлийн систем нь давуу талыг (гүйцэтгэл/ хэмнэлт) заадаг бөгөөд CPU нь яг тодорхой цэгийг миллисекундээр шийддэг бөгөөд нэг цөмд маш нарийн ширхэгтэй байдаг.

Гол дэлгэрэнгүй мэдээлэл: P-төлөв ба С-төлөвүүд нь “ортогональ”Та P0 (өндөр давтамж) дээр байж, идэвхгүй болсны дараа C6-г оруулна уу. Үүний эсрэгээр, P2-ийн тогтвортой ачааллын үед цөм нь ажиллаж байгаа (C0) учраас C-төлөв байхгүй. Ийм учраас "давтамж/хүчдэл" (P) -ийг "сул зогсолт" (C) -аас ялгах нь зүйтэй.

APM-ээс ACPI руу: парадигмын өөрчлөлт

APM нь үндсэндээ BIOS болон драйверуудаас удирддаг өмнөх API байсан. Зөвшөөрсөн Идэвхгүй дагалдах төхөөрөмжүүдийг унтрааж, энгийн дэлхийн төлөвүүдийг тодорхойлно, гэхдээ CPU нь аюулгүй байдлын үүднээс үйлдлийн системийн шууд хяналтаас гадуур байсан. ACPI нь хүснэгтийн тайлбар, нарийн хяналт, програм хангамж, үйлдлийн систем, техник хангамжийн хооронд нягт хамтын ажиллагаа бүхий илүү баялаг, илүү стандартчилагдсан загвар болж өөрчлөгдсөн.

С мужид хэрхэн орох, гарах

Төлөвлөгчид ямар ч урсгал байхгүй үед зорилтот C-төлөвийн зааврын дагуу HLT эсвэл MWAIT-г гүйцэтгэдэг; Тасалдал нь нойрыг "тасалдаг" ба цөмийг C0 руу буцаана. Хувийн кэшийг C3 дээр цэвэрлэдэг; контекстийг C6 дээр SRAM-д хадгалж, хүчдэлийг тэг хүртэл бууруулна. Зарим CPU нь тасалдлыг чиглүүлэхийн тулд Power Aware Interrupt Routing (PAIR)-ыг хэрэгжүүлдэг аль хэдийн идэвхтэй цөм (хадгалах) эсвэл сул зогсолттой цөм (гүйцэтгэлийн хувьд) зохих ёсоор.

Турбо, TDP болон тэжээлийн хязгаарлалт

Процессорууд нь хөргөлтийн систем нь тасралтгүй сарних чадвартай байх ёстой гэж TDP-ийг тодорхойлдог (PL1: аюулгүй дундаж хүч). Дээрээс нь өндөр цахилгаан цонхнууд орж болно (PL2, мөн платформоос хамааран PL3/PL4 гэх мэт нэмэлт түвшнийг хязгаарлагдмал хугацаанд ашиглах боломжтой. Хэрэв дулааны болон цахилгааны зай байгаа бол цөм нь Turbo-ээр дамжуулан үндсэн давтамжаас давж болно тэгш бус хэлбэр (цөөн идэвхтэй цөмтэй илүү турбо).

Температур нь босго хэмжээнээс давсан эсвэл VRM/хүч чадал шаардсан үед, PROCHOT-г идэвхжүүлж болно чипийг хамгаалахын тулд T-State буюу давтамжийн хайчилбарыг оруулна уу. Энэ үйлдэл нь нимгэн зөөврийн компьютерт түгээмэл байдаг.

Windows: Эрчим хүчний төлөвлөгөө, уншилт, тоолуур

Windows санал болгож байна "Эрчим хүчний хэмнэлт" гэх мэт төлөвлөгөөнүүд, "Тэнцвэртэй" ба "Өндөр гүйцэтгэл". Эхнийх нь хандлагатай байдаг P-төлөвийг түрэмгийлэн бууруулж, тайван унтдагГурав дахь нь өндөр давтамжийг хадгалж, үр ашгийн зардлаар хоцрогдол буурахаас зайлсхийдэг. "Тэнцвэртэй" дундаж газрыг оролддог.

Даалгаврын менежер дэх "хурд" нь синтетик хэмжигдэхүүн юм нэг цөмд ногдох дундаж ба модуляцийн үүргийг харгалзан үздэг хэрэв Т мужууд байгаа бол. Энэ нь суурийн (Турбо) хэмжээнээс хэтэрч эсвэл EIST (gating) доод хэмжээнээс доогуур байж болно. Дэвшилтэт телеметрийн хувьд “\Процессорын мэдээлэл(_Нийт)\% Процессорын гүйцэтгэл” тоолуур нь CPU-ийн үр дүнтэй гүйцэтгэлийн хувийг харуулдаг.

Оношлох, тохируулах хэрэгслүүд байдаг: CPU‑Z (үндсэн өгөгдөл), HWiNFO (мэдрэгч), ThrottleStop (цаг, нэг цөмд C-төлөв болон PROCHOT/модуляция хяналт), эсвэл ParkControl далд эрчим хүчний төлөвлөгөөний параметрүүдэд хүрэх (зогсоолын үндсэн тохируулга/C-States) (powercfg "IDLE_PROMOTE/DEMOTE" гэх мэтийг засварлахыг зөвшөөрдөг).

Линукс: cpupower, turbostat болон CoreFreq

Линукс дээр ийм хэрэгслүүд CPU-ийн хүч захирагч, давтамжийн хүрээ, шилжилтийн хоцролтыг харуулах; турбосат MSR, үндсэн хязгаарын шалтгаан (MSR_CORE_PERF_LIMIT_REASONS) болон оршин суух эрхийг C-State-ээр харуулна; болон Үндсэн давтамж Цөм/багц бүрд үнэмлэхүй давтамж, C-төлөв болон Турбо-ийн нарийвчилсан мэдээллийг өгдөг.

Практик нюанс: зарим компьютер дээр драйвер intel_idle нь BIOS-ийн хязгаарлалтыг үл тоомсорлож болно C-төлөвүүдийг давж, өөрсдийн хүснэгтийг ашиглана. Бусад тохиолдолд програм хангамж нь MSR-ээр дамжуулан үйлдлийн системд зөвшөөрөгдсөн хамгийн гүн C-төлөвийг "түгжигддэг".

BIOS/UEFI ба профайл: Хэн хариуцах вэ?

BIOS/UEFI тохиргоонд тэдгээр нь ихэвчлэн гарч ирдэг түлхүүр шилжүүлэгч: EIST/SpeedStep, TurboBoost болон CPU-ийн C-StatesНэмж дурдахад, олон серверүүд танд эрчим хүчний профайлыг сонгох боломжийг олгодог: "Хамгийн их гүйцэтгэл" (бүх зүйл хамгийн сайн, хамгийн бага хоцролттой) эсвэл гипервизор эсвэл үйлдлийн систем нь P/C-төлөвийг удирддаг "OS Controlled/Custom". "Үйлдлийн удирдлагын горим"-ыг сонгох нь үйлдлийн системд оюун ухааныг шилжүүлдэг.

Хэрэв та ESXi гэх мэт гипервизоруудыг ашигладаг бол нэгтгэх нь зүйтэй "Өндөр гүйцэтгэл" төлөвлөгөөтэй BIOS дахь үйлдлийн системийн хяналтын горим Зорилго нь гүйцэтгэлийг шахах (жишээ нь NSX-T, Edge Nodes эсвэл хоцролтод мэдрэмтгий функцууд) үед гипервизорын. Энэ тохиолдолд та P-State 0-г илүү олон удаа харж, C-States C0/C1-ээр хязгаарлагдах болно; "Тэнцвэртэй" төлөвлөгөөтэй бол хост нь доод P-төлөв болон гүн С-төлөвүүдэд илүү найддаг.

Энэ бүхэл бүтэн C-States болон P-States эмх замбараагүй байдлыг нэгтгэн дүгнэвэл: ACPI нь хүрээг тодорхойлдог, C-төлөвүүд нь ажилгүй үед эрчим хүч хэмнэдэг, P-төлөвүүд ачаалалтай үед өндөр/бага араагаа тохируулдаг, T-төлөвүүд нь хэт халуунд өдрийг хэмнэдэг, M-төлөвүүд нь санах ойгоос ваттуудыг хусдаг. Хамгийн гол нь таны хэрэглээнд тохирох профайлыг сонгох явдал юм., зөв ​​хэрэгслээр хэмжиж, шаардлагатай бол амрах гүнд мэдрэмжтэй хязгаарлалт тогтооно.

Холбоотой нийтлэл:

Орчин үеийн Standby нь унтах үед зайгаа шавхдаг: үүнийг хэрхэн идэвхгүй болгох вэ

Даниел Терраса

Редактор нь технологи, интернетийн асуудлаар мэргэшсэн бөгөөд янз бүрийн дижитал медиа дээр арав гаруй жилийн туршлагатай. Би цахим худалдаа, харилцаа холбоо, онлайн маркетинг, сурталчилгааны компаниудад редактор, контент бүтээгчээр ажиллаж байсан. Би бас эдийн засаг, санхүү болон бусад салбарын вэб сайтууд дээр бичсэн. Миний ажил бас миний хүсэл тэмүүлэл. Одоо миний нийтлэлүүдээр дамжуулан Tecnobits, Би өдөр бүр бидний амьдралыг сайжруулахын тулд технологийн ертөнц бидэнд санал болгож буй бүх мэдээ, шинэ боломжуудыг судлахыг хичээдэг.