指令核心到电源降功耗全家总动员

2019-04-10 22:02:49 来源: 池州信息港

Intel秋季IDF的探讨了当今为热门的功耗和MPU问题,从晶体管层到处理器外部,为了降低电脑功耗我们可以做很多工作。

首先我们需要了解问题所在,想当年486DX处理器的功耗只有3W,而现在的奔腾D处理器功耗达到了115W,20年来提升了30倍之多,还好幸运的是性能的提升比功耗的提升大多了,Conroe比起当年的486来,性能功耗比提升了100倍。

处理器的功耗计算为:动态电容负载X电压的平方X频率,从这个公式可以看出,降低电压是有效的降低总功耗方法,比降低频率和改变电容负载影响更大,同时改变频率比改变电容负载设计容易得多。芯片构架的更改需要很大的成本,而电压一般是跟频率相关的地暖防冻剂
,理想的是在一定的范围内,你可以降低电压,同时降低频率,会得到很好的效果,比如说你把处理器频率和电压都降低了10%,也就是速度慢了一成,功耗将会降低27%,但是芯片设计师一般会倾向于提高性能,如果你要求他们牺牲10%的性能来省电30%,他们会认为你不合逻辑。

既然为了性能考虑不能大幅降低电压,只能在核心设计上多下功夫了。在Banias和Merom核心上Intel花费了很大的力气,首先是拓宽微指令,Banias可以每时钟处理3个指令,而Merom增加到了4个,这样在不提高频率的情况下提升性能33%,也可以实现降低频率降低功耗而不损失性能,除此之外,的Macro-Ops和Macro-Ops Fusion功能将指令进行整合优化广州废金属回收
,Core 2处理器都可以将多个宏操作整合到一个指令中,从而提高性能,而不增加功耗高速公路声屏障

如果你把两个指令整合成一个来执行,你就只需要一个执行单元来做这项工作,因此而空闲出的另外一个执行单元就可以执行另外的指令操作,从而提高性能,或是根据我们的需要直接关闭从而降低功耗。通过这种执行单元的关闭来降低功耗同时保证性能,我们就可以降低频率、电压而不损失性能,达到总体节电的目的了。

另外还可以利用多核来降低功耗,一个速度很快的单核例如奔四,功耗是很高的,而使用四个频率较低的核心处理器,总体晶体管数量相同,可以达到同样的性能水平,但是功耗可以动态平衡,负荷不高的时候关闭几个核心,就达到很好的降低功耗目的了。例如你只是10%的负荷,就可以让其中一个核心半频率运行,剩下三个核心全关闭,这样一来就可以节省大量的功耗。

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