Фарқи байни C-States ва P-States CPU чист?

Дар протсессорҳои муосир, идоракунии нерӯ як коммутатор нест, балки маҷмӯи механизмҳои ҳамоҳангшуда (C-States ва P-States CPU, аз ҷумла дигарон) ки системаи амалиётӣ, нармафзори миёнаравӣ ва худи CPU барои танзими масрафи нерӯ, ҳарорат ва иҷроиш дар вақти воқеӣ истифода мебаранд. Ин мақола он печидагиҳои ихтисоротҳоро мураттаб ва ташкил мекунад, то шумо фаҳмед, ки ҳангоми компютери шумо қувваи барқро сарфа мекунад ё суръатро тезтар мекунад.

Гарчанде ки ҳар як истеҳсолкунанда ва оилаи CPU ламси худро илова мекунад, асос маъмул аст: ACPI стандарти "давлатҳо" -ро муайян мекунад барои система, дастгоҳҳо ва протсессор. Дар ин ҷо шумо фарқиятҳои байни C-States ва P-States-ро хоҳед дид, ки онҳо ба G/S/D-States чӣ гуна муносибат мекунанд, онҳо ба таъхир дар ҷаҳон чӣ гуна таъсир мерасонанд, чаро бозигарон ва аудиофилҳои касбӣ аксар вақт хоби амиқро ғайрифаъол мекунанд ва кадом асбобҳои амалӣ барои истифода дар Windows, Linux ва муҳити монанди ESXi мавҷуданд.

ACPI ба таври мухтасар

ACPI (Конфигуратсияи пешрафта ва интерфейси барқ) стандартест, ки қудратро дар компютерҳо ва серверҳо танзим мекунад ва ин APM-ро бо назорати бештар ва гранулият иваз кард. Он аз дасти Intel, Microsoft ва Toshiba дар солҳои 90-ум ба вуҷуд омада, таҳаввул кард, ки 64-бит, бисёр коркард, автобусҳои муосир (PCIe, SATA, USB 3.x) ва ошкоркунии рӯйдодҳоро (масалан, тугмаи барқ) дар бар мегирад.

Гарчанде ки ACPI асосан дар оилаи x86 истифода мешавад, он инчунин дар дигар меъморӣ ҷойгир карда шудааст. Аммо дар дастгоҳҳои мобилии ARM, стратегияҳои хусусӣ истифода мешаванд (ба монанди кластерҳои калон. LITTLE ва гетерогенӣ) барои мувозинат самаранокии ва ҷавоб вобаста ба сарборӣ.

Давлатҳои глобалӣ ва боздошташуда (G-States ва S-States)

Давлатҳои ҷаҳонӣ ҳолати пурраи системаро тавсиф мекунанд. Муҳимтар аз ҳама G0/S0 (кор), ки компютер фаъол аст. Дар таҷҳизоти охирин вуҷуд дорад S0ix (зерҳоятҳои S0) ки режимҳои хеле хуби хобро бо як қисми хоби SoC имкон медиҳанд, махсусан дар ноутбукҳо.

• G0/S0: система дар амал.
• G1 (хоб): фаро мегирад S1, S2, S3 (ба таваққуф ба RAM) ва S4 (ҳибернатсия ба диск). S3 RAM-ро фаъол нигоҳ медорад зуд аз сар гирифтан; S4 хотираро ба нигаҳдории ғайридавлатӣ тоза мекунад.
• G2/S5 (Хомӯш): Хомӯшии мантиқӣ бо қувваи ҳадди ақал барои бедор шудан аз рӯйдодҳо (клавиатура, шабака ва ғайра).
• G3 (Механикӣ хомӯш): Хомӯшии ҷисмонӣ; танҳо RTC дар як батарея зинда мемонад.

Дар хотир доред C-States протсессор дар дохили G0/S0 зиндагӣ мекунанд: Вақте ки система ба G1 ворид мешавад, бастаи CPU хомӯш мешавад ва C-States бозиро қатъ мекунад.

Давлатҳои дастгоҳ (D-States)

ACPI инчунин муайян мекунад, ки дастгоҳҳои периферӣ чӣ гуна хоб мекунанд ё бедор мешаванд. D0 ба "амалиёти пурра" баробар аст, D1/D2 миёнарав аст (аз дастгоҳ вобаста) ва D3 ба Hot (бо қувваи ёрирасон, ҷавоб додан ба автобус) ё хунук (комилан хомӯш, ҷавоб намедиҳад) ҷудо мешаванд. Ин имкон медиҳад, масалан, корти шабакавӣ компютерро бедор кунад, дар ҳоле ки дастгоҳҳои дигар дар хоб мемонанд.

T-States: Модулияти соат, Курортҳои охирин

Илова ба P ва C, вуҷуд дорад модуляцияи соат (T-States): як намуди PWM, ки импулсҳои дохилии соатиро бо як шакл пахш мекунад (масалан, 1 аз ҳар 8), фаъолиятро бидуни тағир додани басомади пойгоҳи таблиғотӣ коҳиш медиҳад. Он ҳамчун чораи гармидиҳӣ ё ҳолати фавқулодда (PROCHOT) пешбинӣ шудааст ва тавассути IA32_CLOCK_MODULATION бо сабабҳо/логҳо дар MSR_*_PERF_LIMIT_REASONS идора карда мешавад.

Гарчанде ки баъзе хуччатхо онро дар амал «беасос» мешуморанд Он дар ноутбукҳо бо тарҳи гармидиҳии одилона пайдо мешавад ва зери бори устувор. Агар шумо бинед, ки Windows дар бораи "суръат" дар камтар аз ҳадди ақали EIST гузориш медиҳад, эҳтимол дорад T-State фаъол бошад (дарвозаи соат).

M-States: Сарфаи хотира

ACPI инчунин ҳолати хотираро барои кам кардани истеъмоли қувваи барқи зерсистемаи DRAM ҳангоми бекор будани система таъмин мекунад. M0 кори муқаррарӣ астM1/M2 ва шеваҳои дигар хотираро маҷбур мекунанд, ки худтанзимкуниро навсозӣ кунад ва вақтро суст кунад, қувваи барқро бо таъхирҳои тӯлонии бедоршавӣ кам кунад. Инҳо ба корбар камтар намоёнанд, аммо ба сарфаи умумӣ мусоидат мекунанд.

Протсессори C-Ҳолатҳо: Хоб бо сари

Биёед ҳоло ба мавзӯи мақола муроҷиат кунем: C-States ва P-States. C-ҳолатҳо ҳолати бекории ядро ​​ё баста мебошанд. Чӣ қадаре ки шумора зиёд бошад, хоб ҳамон қадар амиқтар мешавад ва сарфаи бештар, балки инчунин таъхири баландтари бедоршавӣ. Онҳо бо дастурҳои имтиёзнок ба монанди HLT ё MWAIT дархост карда мешаванд (охирин метавонад ба таври возеҳ Cx ва зермақомро дархост кунад) ва харитасозии қобилият тавассути ACPI (_CST) ба ОС мерасад.

• C0: иҷрои муқаррарӣ. Дар ин ҷо P-States ба бозӣ меояд.
• C1/C1E (қатъ): ядро ​​қатъ мешавад, бозгашти қариб фаврӣ ба C0; C1E истеъмолро боз ҳам кам мекунад.
• C2 (Соати ист): Сигналҳои соат қатъ карда мешаванд, бозгашт каме бештар вақт мегирад.
• C3 (хоб/хоби амиқ): L1/L2 ба кэши охирин (LLC) рехта мешавад ва соатҳои аслӣ хомӯш карда мешаванд; факат долати асосии ядро ​​нигод дошта мешавад.
• C6 ва боло: ядроро хомӯш кардан мумкин аст ва контексти он дар SRAM-и махсус ҳифз карда шуда, шиддати ядроро то ~0 В паст мекунад; ҳангоми баромадан ҳолати аслӣ барқарор мешавад. Баъзе моделҳо дар платформаҳои охирин то C10 фош мекунанд.

Илова ба C-ҳолатҳои дар як ядро ​​(CC-ҳолатҳо), ҳавопаймои Маҷмӯи C-States (PC-states) ки блокҳои муштаракро хомӯш мекунанд (ба монанди ҶДММ), вақте ки ҳамаи ядроҳо ба он иҷозат медиҳанд. Комбинатсияҳои беэътибор мавҷуданд (агар ядро ​​дар C0 бошад, баста наметавонад дар PC6 бошад) ва CPU метавонад ба таври худкор сатҳро дар асоси таъхирҳо ва резидентҳои мақсаднок "пешбурд" ё "паст" кунад.

Масъалаҳои таъхир: C1 танҳо дар якчанд даҳҳо давраҳо партофта мешавад, дар ҳоле ки C6/C7 метавонад садҳо микросонияҳо арзиш дошта бошад. Аз ин рӯ, агар протсессор зуд-зуд ба хоби амиқ афтад, сарбориҳои ҳассос (бозӣ, аудио дар вақти воқеӣ, шабакаи серталаб) азият мекашанд.

Иҷрои P-давлатҳо: басомад ва шиддат

Дар ҳоле ки C-ҳолатҳо "дар вақти набудани кор хобанд", P-давлатҳо "суръатро вақте танзим мекунанд" Бале, кор ҳаст, аммо он ҳадди аксарро талаб намекунад”. P0 ҳолати баландтарини иҷроиш (басомади баландтарин/шиддат) аст, пас P1, P2… ҳар кадоме бо камшавии ҷуфтҳои басомад-вольт.

Таърихан системаи оператсионӣ барои P-States (EIST/SpeedStep дар Intel, PowerNow! дар AMD) дархост мекард, аммо имрӯз маъмул аст Ҳолатҳои иҷрои аз ҷониби сахтафзор назоратшаванда (HWP/Shift): OS афзалиятро (иҷро/сарфа) нишон медиҳад ва CPU дар миллисонияҳо нуқтаи дақиқро бо гранулярияти хеле хуб барои як ядро ​​муайян мекунад.

Тафсилоти асосӣ: Ҳолатҳои P ва C-ҳолатҳо "ортогоналӣ" мебошандШумо метавонед дар P0 (басомади баланд) бошед ва пас аз ғайрифаъол шудан, C6-ро ворид кунед. Баръакс, дар зери сарбории устувор дар P2, ягон ҳолати C вуҷуд надорад, зеро ядро ​​​​иҷро мешавад (C0). Ин аст, ки чаро фикри хуб аст, ки "басомад/шиддат" (P) аз "бекор" (C) ҷудо карда шавад.

Аз APM ба ACPI: тағирёбии парадигма

APM API-и қаблӣ буд, ки асосан аз BIOS ва драйверҳо идора мешуд. Ичозат дод Дастгоҳҳои периферии ғайрифаъолро хомӯш кунед ва ҳолати оддии глобалиро муайян кунед, аммо CPU бо сабабҳои амниятӣ аз назорати мустақими ОС берун буд. ACPI ба як модели бойтар ва стандартишуда табдил ёфт, ки дорои тавсифи ҷадвал, назорати гранулӣ ва ҳамкории зич байни нармафзор, OS ва сахтафзор мебошад.

Чӣ тавр ворид ва баромадан ба иёлатҳои C

Вақте ки банақшагир риштаҳои омода надошта бошад, он HLT ё MWAIT-ро бо ишораи ҳолати C-ҳадаф иҷро мекунад; Танаффусҳо хобро "шикананд" ва ядроро ба C0 баргардонед. Кэшҳои хусусӣ дар C3 тоза карда мешаванд; контекст дар SRAM дар C6 захира карда мешавад ва шиддат ба сифр паст карда мешавад. Баъзе CPU-ҳо масири Power Aware Interrupt Routing (PAIR) -ро барои масири мутаассифона истифода мебаранд ядроҳои аллакай фаъол (барои захира кардан) ё ядроҳои бекор (барои иҷрои), мувофиқи мувофиқ.

Турбо, TDP ва маҳдудиятҳои барқ

Протсессорҳо TDP-ро муайян мекунанд, ки системаи хунуккунӣ бояд дар асоси устувор пароканда шавад (PL1: қувваи миёнаи бехатар). Дар боло, тирезаҳои барқии баландтар метавонанд дохил шаванд (PL2, ва сатҳҳои иловагӣ ба монанди PL3/PL4 вобаста ба платформа) барои давраҳои маҳдуд. Агар фазои гармидиҳӣ ва барқӣ мавҷуд бошад, ядро ​​метавонад аз басомади базавӣ тавассути Turbo, ҳатто зиёдтар бошад шакли асимметрӣ (турбо бештар бо ядроҳои фаъол камтар).

Вақте ки ҳарорат аз ҳадди меъёр зиёд мешавад ё VRM/қувват онро талаб мекунад, PROCHOT-ро фаъол кардан мумкин аст ва ворид T-State ё басомади буридани барои ҳифзи чипи. Ин рафтор дар ноутбукҳои борик маъмул аст.

Windows: Нақшаҳои барқ, хонишҳо ва ҳисобкунакҳо

Windows пешниҳод мекунад нақшаҳо ба монанди "Сарфаи энергия", «Мувозинат» ва «Самаранокии баланд». Аввалин майл дорад паст кардани P-давлатҳо хашмгин ва хоби солимСеюм басомадҳои баландро нигоҳ медорад ва аз ҳисоби самаранокӣ аз пастшавии таъхирҳо пешгирӣ мекунад. "Мувозинат" кӯшиш мекунад, ки заминаи миёнаро пайдо кунад.

Дар менеҷери вазифаҳо, "суръат" як метрикаи синтетикӣ мебошад, ки миёна барои як ядро ​​ва ба назар мегирад вазифаи модуляция агар Т-давлатҳо вуҷуд дошта бошанд. Он метавонад аз пойгоҳ (Turbo) зиёд бошад ё аз ҳадди ақали EIST (gating) паст шавад. Барои телеметрияи пешрафта, ҳисобкунаки "\Маълумоти протсессори (_Total)\% Иҷрои протсессор" фоизи иҷрои самараноки CPU-ро инъикос мекунад.

Утилитаҳо барои ташхис ё танзим вуҷуд доранд: CPU‑Z (маълумоти асосӣ), HWiNFO (сенсорҳо), Истгоҳи дротл (соатҳо, C-States як аслӣ ва PROCHOT / назорати модуляция), ё ParkControl (танзими асосии таваққуфгоҳ/C‑States), ки ба параметрҳои нақшаи ниҳонии нерӯи барқ ​​дахл доранд (powercfg имкон медиҳад, ки таҳрири “IDLE_PROMOTE/DEMOTE” ва ғ.).

Linux: CPUpower, turbostat ва CoreFreq

Дар Linux, асбобҳо ба монанди қудрати CPU нишон додани губернаторҳо, диапазони басомадҳо ва таъхирҳои гузариш; турбостати MSRs, сабабҳои маҳдудияти асосии perf (MSR_CORE_PERF_LIMIT_REASONS) ва резидентҳоро аз ҷониби C-State нишон медиҳад; ва CoreFreq Манзараи муфассали басомадҳои мутлақ, C-States ва Turbo барои як аслӣ / бастаро таъмин мекунад.

Як нозуки амалӣ: дар баъзе компютерҳо, ронанда intel_idle метавонад маҳдудиятҳои BIOS-ро сарфи назар кунад дар болои C-давлатҳо ва ҷадвали худро истифода баред. Дар дигарон, нармафзори амиқтарин ҳолати C-ро "қуфл" мекунад, ки барои OS тавассути MSR иҷозат дода шудааст.

BIOS/UEFI ва профилҳо: Аслан кӣ масъул аст?

Дар танзимоти BIOS/UEFI онҳо одатан пайдо мешаванд гузаришҳои калидӣ: EIST/SpeedStep, TurboBoost ва CPU C-StatesИлова бар ин, бисёре аз серверҳо ба шумо имкон медиҳанд, ки профилҳои барқро интихоб кунед: "Иҷрои ҳадди аксар" (ҳама чиз дар беҳтаринаш, бо таъхирҳои ҳадди ақал) ё "OS Controlled/Custom", ки дар он гипервизор ё ОС ҳолати P/C-ро идора мекунад. Интихоби "Ҳолати идоракунии OS" иктишофиро ба системаи оператсионӣ вогузор мекунад.

Агар шумо гипервизорҳоро ба монанди ESXi истифода баред, якҷоя кардан хуб аст Усули идоракунии ОС дар BIOS бо нақшаи "Иҷрои баланд" гипервизор вақте ки ҳадаф фишурдани иҷроиш аст (масалан бо NSX-T, гиреҳҳои Edge ё функсияҳои ҳассос ба таъхир). Дар ин сенария, шумо зуд-зуд P-State 0 ва C-States -ро бо C0/C1 маҳдуд хоҳед дид; бо нақшаи "Мувозинат", мизбон бештар ба давлатҳои поёнии P ва амиқтари C-давлатҳо такя мекунад.

Барои ҷамъбаст кардани ин тамоми бесарусомонии C-States ва P-States: ACPI чаҳорчӯбаро муайян мекунад, C-States ҳангоми набудани кор қувваи барқро сарфа мекунад, P-States фишанги баланд / пастро дар зери сарборӣ танзим мекунад, T-States рӯзро дар гармии шадид сарфа мекунад ва M-States ваттҳоро аз хотираи худ метарошанд. Калиди он аст, ки профили дурустро барои истифодаи шумо интихоб кунед., бо асбобҳои дуруст чен кунед ва дар ҳолати зарурӣ дар умқи истироҳат ҳудуди оқилона муқаррар кунед.

Мақолаи марбут:

Модерн Standby ҳангоми хоб батареяро холӣ мекунад: чӣ гуна онро хомӯш кардан мумкин аст

Даниэл Терраса

Муҳаррир дар масъалаҳои технология ва интернет бо таҷрибаи зиёда аз даҳ сол дар васоити гуногуни рақамӣ тахассус дорад. Ман ҳамчун муҳаррир ва эҷодкунандаи мундариҷа барои тиҷорати электронӣ, иртибот, маркетинги онлайн ва ширкатҳои таблиғотӣ кор кардам. Ман инчунин дар вебсайтҳои иқтисод, молия ва дигар соҳаҳо навиштаам. Кори ман ҳам ҳаваси ман аст. Ҳоло, тавассути мақолаҳои ман дар Tecnobits, Ман кӯшиш мекунам, ки ҳама хабарҳо ва имкониятҳои наверо, ки ҷаҳони технология ҳар рӯз барои беҳтар кардани ҳаёти мо пешкаш мекунад, биомӯзам.