X'inhi d-differenza bejn l-istati C u l-istati P tas-CPU?

Fil-proċessuri moderni, il-ġestjoni tal-enerġija mhijiex swiċċ wieħed, iżda sett ta' mekkaniżmi kkoordinati (Stati-C u Stati-P tas-CPU, fost oħrajn) li s-sistema operattiva, il-firmware, u s-CPU nnifisha jużaw biex jaġġustaw il-konsum tal-enerġija, it-temperatura, u l-prestazzjoni f'ħin reali. Dan l-artiklu jiġbor u jorganizza dak it-taħwid ta' akronimi sabiex tkun tista' tifhem x'qed jiġri taħt il-kappa meta l-kompjuter tiegħek jiffranka l-enerġija jew iżid il-veloċità.

Għalkemm kull manifattur u familja ta' CPUs iżidu l-mess tagħhom, il-pedament huwa komuni: L-ACPI jiddefinixxi "stati" standard għas-sistema, l-apparati, u l-proċessur. Hawnhekk se tara d-differenzi bejn l-Istati C u l-Istati P, kif jirrelataw mal-Istati G/S/D, x'impatt fid-dinja reali għandhom fuq il-latenza, għaliex il-gamers u l-awdjofili professjonali spiss jiddiżattivaw l-irqad profond, u liema għodod prattiċi huma disponibbli għall-użu fuq Windows, Linux, u ambjenti bħal ESXi.

ACPI fil-qosor

ACPI (Konfigurazzjoni Avvanzata u Interface tal-Enerġija) huwa l-istandard li jikkoordina l-enerġija fil-PCs u s-servers, u li sostitwixxa l-APM b'aktar kontroll u granularitàTwieled minn idejn Intel, Microsoft u Toshiba fis-snin 90 u evolva biex jinkludi 64-bit, multiproċessar, xarabanks moderni (PCIe, SATA, USB 3.x) u skoperta ta' avvenimenti (eż., il-buttuna tal-qawwa).

Għalkemm l-ACPI jintuża primarjament fil-familja x86, ġie skjerat ukoll fuq arkitetturi oħra. Madankollu, fuq apparati mobbli ARM, jintużaw strateġiji proprjetarji (bħal big.LITTLE u raggruppamenti eteroġenji) biex tibbilanċja l-effiċjenza u r-rispons skont it-tagħbija.

Stati Globali u Sospiżi (Stati-G u Stati-S)

L-istati globali jiddeskrivu l-istat sħiħ tas-sistema. L-aktar importanti huwa G0/S0 (Jaħdem), fejn il-kompjuter ikun attiv. Fuq ħardwer reċenti hemm S0ix (sottostati ta' S0) li jippermettu modi ta' rqad fini ħafna b'parti mis-SoC rieqed, speċjalment fil-laptops.

• G0/S0: sistema li qed taħdem.
• G1 (Irqad): tkopri S1, S2, S3 (sospensjoni għar-RAM) u S4 (ibernazzjoni għad-diska). S3 iżomm ir-RAM imħaddma biex jerġa' jibda malajr; S4 ineħħi l-memorja għal ħażna mhux volatili.
• G2/S5 (Mitfi b'mod artab)Għeluq loġiku b'enerġija minima biex jippermetti l-qawmien permezz ta' avvenimenti (tastiera, netwerk, eċċ.).
• G3 (Mitfi mekkaniku)Għeluq fiżiku; l-RTC biss jibqa' jaħdem għal kull batterija.

Żomm f’moħħok li L-istati C tal-proċessur jinsabu fi ħdan G0/S0Meta s-sistema tidħol f'G1, il-pakkett tas-CPU jintefa u l-istati C jieqfu jdoqqu.

Stati tal-Apparat (Stati-D)

L-ACPI jiddefinixxi wkoll kif il-periferali jorqdu jew jqumu. D0 huwa ekwivalenti għal "operazzjoni sħiħa", D1/D2 huma intermedji (jiddependi mill-apparat) u D3 jinferrex f'Sħun (b'enerġija awżiljarja, jirrispondi għall-bus) jew Kiesaħ (mitfi kompletament, ma jirrispondix). Dan jippermetti, pereżempju, lil kard tan-netwerk li tqajjem il-kompjuter waqt li apparati oħra jibqgħu rieqda.

Stati-T: Modulazzjoni tal-Arloġġ, l-Aħħar Soluzzjoni

Minbarra l-P u ċ-Ċ, hemm il- modulazzjoni tal-arloġġ (Stati-T)Tip ta' PWM li jrażżan il-pulsijiet interni tal-arloġġ f'mudell (eż., 1 minn kull 8), u jnaqqas l-attività mingħajr ma jibdel il-frekwenza bażi reklamata. Huwa maħsub bħala kontromiżura termali jew ta' emerġenza (PROCHOT) u huwa kkontrollat ​​permezz ta' IA32_CLOCK_MODULATION, b'kawżi/logs f'MSR_*_PERF_LIMIT_REASONS.

Għalkemm xi dokumenti jqisuh bħala “irrilevanti”, fil-prattika Jibqa' jidher fuq laptops b'disinn termali ġust u taħt tagħbijiet sostnuti. Jekk tara li l-Windows jirrapporta "veloċità" taħt l-EIST minimu, x'aktarx li hemm T-State attiv (clock gating).

Stati-M: Iffrankar tal-Memorja

L-ACPI jipprovdi wkoll stati tal-memorja biex inaqqas il-konsum tal-enerġija tas-sottosistema tad-DRAM meta s-sistema tkun wieqfa. M0 hija operazzjoni normaliM1/M2 u modi oħra jġiegħlu lill-memorja tirrifreska lilha nnifisha u jnaqqsu l-ħin, u b'hekk inaqqsu l-enerġija b'latenzi itwal ta' qawmien. Dawn huma inqas viżibbli għall-utent, iżda jikkontribwixxu għall-iffrankar ġenerali.

Stati C tal-Proċessur: Irqad bir-ras

Issa ejja nindirizzaw is-suġġett tal-artiklu: Stati-C u Stati-P. Stati-C huma l-istati inattivi tal-kernel jew tal-pakkett. Iktar ma jkun għoli n-numru, iktar ikun profond l-irqad u ffrankar akbar, iżda wkoll latency ogħla ta' qawmien. Dawn jintalbu b'istruzzjonijiet privileġġjati bħal HLT jew MWAIT (tal-aħħar jista' jitlob espliċitament Cx u substatus), u l-immappjar tal-kapaċità jilħaq l-OS permezz tal-ACPI (_CST).

• C0: eżekuzzjoni normali. Hawnhekk jidħlu fis-seħħ l-Istati P.
• C1/C1E (Waqfien): il-qalba tieqaf, ritorn kważi immedjat għal C0; C1E tnaqqas aktar il-konsum.
• C2 (Stop-Clock): Is-sinjali tal-arloġġ jitwaqqfu, ir-ritorn jieħu ftit aktar żmien.
• C3 (Irqad/Irqad Profond)L1/L2 jitlaħlaħ għall-aħħar cache (LLC) u l-arloġġi tal-qalba jintfew; l-istat essenzjali tan-nukleu biss huwa ppreservat.
• C6 u aktar 'il fuqIl-qalba tista' tintefa u l-kuntest tagħha jiġi ssejvjat f'SRAM dedikata, u b'hekk il-vultaġġ tal-qalba jinżel għal ~0 V; malli tintefa, l-istat tal-qalba jiġi restawrat. Xi mudelli jesponu sa C10 fuq pjattaformi reċenti.

Minbarra l-Istati C għal kull nukleu (stati CC), hemm il-pjan ta' Stati C tal-Pakkett (stati PC) li jitfu l-blokki kondiviżi (bħall-LLC) meta l-qlub kollha jippermettu dan. Hemm kombinazzjonijiet invalidi (jekk qalba tkun f'C0, il-pakkett ma jistax ikun f'PC6), u s-CPU tista' awtomatikament "tippromwovi" jew "tnaqqas" it-tier ibbażat fuq il-latenzi u r-residenzi fil-mira.

Il-latenza hija importanti: C1 jiġi abbandunat fi ftit għexieren ta' ċikli biss, filwaqt li C6/C7 jistgħu jiswew mijiet ta' mikrosekondi. Għalhekk, tagħbijiet sensittivi għad-dewmien (logħob, awdjo f'ħin reali, netwerking impenjattiv) isofru jekk il-proċessur jaqa' ta' spiss f'deep sleep.

Stati-P tal-Prestazzjoni: Frekwenza u Vultaġġ

Filwaqt li l-Istati-C huma "reqdin meta ma jkunx hemm xogħol," l-Istati-P huma "aġġustati l-pass meta Iva, hemm xogħol, imma ma jieħux il-massimu.". P0 huwa l-ogħla stat ta' prestazzjoni (l-ogħla frekwenza/vultaġġ), imbagħad jiġu P1, P2... kull wieħed b'pari ta' frekwenza-vultaġġ li qed jonqsu. Dawn it-tabelli huma ddikjarati lill-OS permezz tal-ACPI (_PSS) u kkontrollati minn MSRs bħal IA32_PERF_CTL/IA32_PERF_STATUS.

Storikament is-sistema operattiva kienet titlob għal Stati-P (EIST/SpeedStep fuq Intel, PowerNow! fuq AMD), iżda llum huwa komuni li Stati ta' Prestazzjoni kkontrollati mill-ħardwer (HWP/Speed ​​​​Shift)L-OS tindika preferenza (prestazzjoni/iffrankar) u s-CPU tiddeċiedi f'millisekondi l-punt eżatt, b'granularità fina ħafna għal kull qalba.

Dettall ewlieni: L-Istati-P u l-Istati-C huma "ortogonali"Tista' tkun f'P0 (frekwenza għolja) u, meta ssir inattiv, tidħol f'C6. Bil-maqlub, taħt tagħbija sostnuta f'P2, ma jkun hemm l-ebda C-States għaliex il-qalba tkun qed teżegwixxi (C0). Huwa għalhekk li hija idea tajba li tissepara mentalment "frekwenza/vultaġġ" (P) minn "idle" (C).

Minn APM għal ACPI: bidla fil-paradigma

L-APM kienet l-API preċedenti ġestita primarjament mill-BIOS u d-drivers. Din ippermettiet Itfi l-periferali inattivi u ddefinixxi stati globali sempliċi, iżda s-CPU kien barra mill-kontroll dirett tal-OS għal raġunijiet ta' sigurtà. L-ACPI evolva għal mudell aktar għani u standardizzat, b'deskrizzjonijiet ta' tabelli, kontroll granulari, u kollaborazzjoni mill-qrib bejn il-firmware, l-OS, u l-hardware.

Kif tidħol u toħroġ mill-Istati C

Meta l-iskedatur ma jkollux threads lesti, jesegwixxi HLT jew MWAIT b'indikazzjoni tal-Istat C fil-mira; L-interruzzjonijiet "ikissru" l-irqad u rritorna l-qalba għal C0. Il-caches privati ​​jitneħħew f'C3; il-kuntest jiġi ssejvjat għal SRAM f'C6 u l-vultaġġ jitbaxxa għal żero. Xi CPUs jimplimentaw Power Aware Interrupt Routing (PAIR) biex jirrottaw l-interruzzjonijiet lejn qlub diġà attivi (biex isalvaw) jew għal qlub wieqfa (għall-prestazzjoni), kif xieraq.

Turbo, TDP u limiti tal-qawwa

Il-proċessuri jiddefinixxu TDP li s-sistema tat-tkessiħ trid tkun kapaċi tneħħi fuq bażi sostnuta (PL1: qawwa medja sikura). Hawn fuq, jistgħu jidħlu twieqi b'qawwa ogħla (PL2, u livelli addizzjonali bħal PL3/PL4 skont il-pjattaforma) għal perjodi limitati. Jekk ikun hemm spazju żejjed termali u elettriku, il-qalba tista' taqbeż il-frekwenza bażi permezz tat-Turbo, anke forma asimmetrika (aktar turbo b'inqas qlub attivi).

Meta t-temperaturi jaqbżu l-limitu jew il-VRM/qawwa titlob dan, PROCHOT jista' jiġi attivat u daħħal T-State jew frequency clipping biex tipproteġi ċ-ċippa. Dan l-imġiba hija komuni f'laptops irqaq.

Windows: Pjanijiet tal-Enerġija, Qari, u Kontaturi

Offerti tal-Windows pjanijiet bħal “Iffrankar tal-Enerġija”, “Ibbilanċjat” u “Prestazzjoni Għolja”. L-ewwel waħda għandha t-tendenza li Stati P aktar baxxi b'mod aggressiv u rqad fil-fondIt-tielet iżomm frekwenzi għoljin u jevita tnaqqis fil-latenza għad-detriment tal-effiċjenza. "Balanced" jipprova jsib triq tan-nofs.

Fit-Task Manager, il-“veloċità” hija metrika sintetika li medji għal kull qalba u tikkunsidra d-dazju tal-modulazzjoni jekk ikun hemm Stati-T. Jista' jaqbeż il-bażi (Turbo) jew jaqa' taħt l-EIST minimu (gating). Għal telemetrija avvanzata, il-kontatur "\Processor Information(_Total)\% Processor Performance" jirrifletti l-perċentwal tal-prestazzjoni effettiva mis-CPU.

Hemm utilitajiet biex jiġu djanjostikati jew aġġustati: CPU-Z (dejta bażika), HWiNFO (sensuri), ThrottleStop (arloġġi, Stati-C għal kull qalba u kontroll PROCHOT/modulazzjoni), jew ParkControl (irfinar tal-ipparkjar ewlieni/Stati C) li jmissu parametri moħbija tal-pjan tal-enerġija (powercfg jippermetti l-editjar ta' "IDLE_PROMOTE/DEMOTE", eċċ.).

Linux: cpupower, turbostat u CoreFreq

Fil-Linux, għodod bħal Qawwa tas-CPU uri l-gvernaturi, il-firxiet tal-frekwenza u l-latenzi tat-tranżizzjoni; turbostat juri l-MSRs, ir-raġunijiet tal-limitu tal-prestazzjoni ewlenija (MSR_CORE_PERF_LIMIT_REASONS), u r-residenzi skont l-Istat-C; Frekwenza tal-Qalba jipprovdi stampa dettaljata tal-frekwenzi assoluti, l-Istati-C u t-Turbo għal kull qalba/pakkett.

Nuanza prattika: fuq xi kompjuters, is-sewwieq intel_idle jista' jinjora r-restrizzjonijiet tal-BIOS fuq C-States u jużaw it-tabella tagħhom stess. F'oħrajn, il-firmware "jissakkar" l-aktar C-State profond permess għall-OS permezz tal-MSR.

BIOS/UEFI u Profili: Min Hu Verament inkarigat?

Fis-settings tal-BIOS/UEFI ġeneralment jidhru swiċċijiet ewlenin: EIST/SpeedStep, TurboBoost u CPU C-StatesBarra minn hekk, ħafna servers jippermettulek tagħżel profili tal-enerġija: "Prestazzjoni Massima" (kollox fl-aqwa tiegħu, b'latenzi minimi) jew "OS Controlled/Custom," fejn l-hypervisor jew l-OS jirregolaw l-P/C-States. L-għażla ta' "OS Control Mode" tiddelega l-intelliġenza lis-sistema operattiva.

Jekk tuża hypervisors bħal ESXi, hija idea tajba li tgħaqqad Modalità ta' Kontroll tal-OS fil-BIOS bil-pjan ta' "Prestazzjoni Għolja" tal-hypervisor meta l-għan ikun li titnaqqas il-prestazzjoni (pereżempju b'NSX-T, Edge Nodes, jew funzjonijiet sensittivi għal-latenza). F'dak ix-xenarju, tara P-State 0 aktar ta' spiss u C-States limitati għal C0/C1; bi pjan "Ibbilanċjat", il-host se jiddependi aktar fuq P-States aktar baxxi u C-States aktar profondi.

Biex niġbru fil-qosor dan l-inkwiet kollu ta' C-States u P-States: L-ACPI jiddefinixxi l-frejm, is-C-States jiffrankaw l-enerġija meta ma jkunx hemm xogħol, il-P-States jaġġustaw il-gerijiet għolja/baxxi taħt tagħbija, it-T-States isalvaw il-ġurnata f'sħana estrema, u l-M-States inaqqsu l-watts mill-memorja. Is-sigriet hu li tagħżel il-profil it-tajjeb għall-użu tiegħek., kejjel bl-għodda korretta u, jekk meħtieġ, issettja limiti sensibbli fuq il-fond tar-riposu.

Artiklu relatat:

Modern Standby ixxotta l-batterija waqt l-irqad: kif tiddiżattivah

Daniel Terrasa

Editur speċjalizzat fi kwistjonijiet ta’ teknoloġija u internet b’aktar minn għaxar snin esperjenza f’midja diġitali differenti. Ħdimt bħala editur u kreatur tal-kontenut għal kumpaniji tal-kummerċ elettroniku, komunikazzjoni, marketing online u reklamar. Ktibt ukoll fuq websajts tal-ekonomija, il-finanzi u setturi oħra. Ix-xogħol tiegħi huwa wkoll il-passjoni tiegħi. Issa, permezz tal-artikoli tiegħi fi Tecnobits, Nipprova nesplora l-aħbarijiet u l-opportunitajiet ġodda kollha li d-dinja tat-teknoloġija toffrilna kuljum biex intejbu ħajjitna.