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电脑节能的移动处理器知识解说

07-22 17:30:43| http://www.caiwu51.com |电脑硬件知识|人气:577我要推荐此文给好友

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  说起绿色环保,好像总让人觉得有些遥远,设备能耗的降低、二氧化碳排放量的减少、不可再生资源用量的减少等等,好像都是厂家的广告宣传。实际上,绿色环保绝不只是口号,它与我们的现实生活息息相关。因为如果我们日常生活中使用的笔记本没有节能技术,我们永远只能用又厚又重、续航两小时以内的产品。而在笔记本的节能设计当中,处理器是整个内部设计的中心,如果拥有一颗高效、节能的“芯”,笔记本不仅能超长续航,而且可以极致轻薄。

  低功耗处理器:路途平坦省体力

  从最早的10微米技术到90nm、65nm、45nm、32nm,再到将于今年晚些时候面世的22nm技术,厂家对于改善CPU制造工艺的追求从不曾停息,这一方面是为了降低成本――在同样大小的硅片上,可以制造出更多数量的CPU,而另一方面,则是节能环保的要求。

  制程对功耗的影响是多方面的。首先,制程的改进,可以缩小CPU核心的面积,这样,各晶体管之间的连接导线也大大缩短,信号无需“长途奔波”,这样传导时能量的损失自然也就大大降低;其次,精密技术生产出的晶体管,其结电容很小,PN结之间的势垒也较低,这样,其驱动电压和驱动电流也随之降低,功耗自然也随之下降。也许,由此减少的功耗在单只晶体管中,几乎可以忽略不计,但别忘了,现在的CPU结构,那可是相当复杂,SNB四核处理器所集成的晶体管已接近10亿个,每个晶体管上省下一点电,那积沙成塔,节能效果可是相当明显噢。这就好比跑步,跑的路程短了,跑道平整了,跑起来自然也不那么费劲,不至于浑身大汗淋漓。

  在实际制造过程中,厂家还有更多技术以降低CPU功耗。如用HIGH-K(半导体的一种新技术)级材料、减少线路间漏电、避免电能无谓损耗、用金属栅极来提升驱动能力等等。其中低电压(ULV)处理器,更是节能先锋。CPU工作电压的降低,令其驱动电流也大大减小,如此一来,ULV处理器的功耗,往往只有常规电压处理器的一半左右,部分ULV处理器功耗,更是达到5W,直逼Atom。这对笔记本带来的变化是全面的,更长的电池续航时间,更简单的散热设计,更轻的重量。可以说,2010轻薄笔记本旋风,11英寸超轻薄本的异军突起,其幕后主导者正是ULV处理器。
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SNB的制程优势令功耗得到有效控制


  睿频技术:劳逸结合 睿控体力

  说起睿频技术,那可是广受DIY爱好者的欢迎,它可以在CPU执行繁重任务时,对一个或多个核心进行官方超频。而SNB使用的第二代睿频技术,在CPU温度未达到限制时,甚至容许CPU功耗在短时间内超过TDP限制,以达到最强悍的性能。

  说睿频能提升性能,相信没人反对,而要说它节能,实际功耗都可能超过TDP限制了,这还叫节能吗?还别说,睿频技术在提升性能的同时,还真有不小的节能作用。虽然其功耗在会短时间内提升,看似耗电,但却能够缩短CPU的重载时间,而且,CPU在“睿频”时,其功耗的提升,远小于频率和性能的提升,这就相对于用“爆发力”来解决问题,之后,就可以开始休息,其整体能耗,反而是有所下降的,更何况睿频技术使得还不是“蛮劲”,而是一种全局睿智型控制,它可以根据负载的类型,自动关闭多核处理器中无用的核心,以降低CPU整体功耗,并相应增加工作核心的超频幅度。

  这样,不仅整体功耗能得到有效控制,起到较好的节能效果,还能进一步增加速度。    低功耗也有高性能,超频也能节能,这才是睿频技术中睿字的魅力。
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睿频二代工作原理,能在单核、双核、四核间进行智能控制,降低功耗

  CPU加速方案:专用通道,省电快速

  以往的CPU,太过于铁面无私,每个程序,都得按排序、译码、执行的预定流程办事,哪怕是常用的“熟面孔”程序也绝不徇私,这虽然让程序有良好的兼容性,却让执行效率打了折扣。

  在英特尔最新的笔记本处理器平台SandyBridge(以下简称SNB)中,采用了一种绝招——为常用程序开启“特殊通道”。这种新技术的CPU上增设的媒体处理核心,专门为视频解码和编码提供服务,由于媒体处理核心专门为视频进行优化设计,其视频执行效率相当高。如播放1080P全高清视频时,能够让CPU占有率由原来的40%以上骤降到10%左右,此时,CPU不仅可以腾出空闲来作其他事,功耗还能减半。

  无独有偶,AMD新近推出的APU也有不俗的程序加速功能,依靠内置显卡的辅助运算,它可为常用的IE9、Office、暴风影音、Flash播放等常用操作进行优化,让其速度有数倍的提升。而这些,都是在不增加CPU使用率的同时,起到一定的节能效果。

  虽然两大巨头的加速方式迥异,英特尔是依靠CPU为视频加速,而AMD则依靠显卡为常用程序加速,但殊途同归,其目的,就是利用原有的技术优势,为常用程序提速,让消费者有更好,更全面的体验,并提供更好的节能效果。
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APU的加速技术为日常应用提速




  Tegra 2让平板电脑性能和节能双赢

  在移动电脑端,平板电脑可说是最火爆的产品,如果提到节能,ARM架构处理器在平板电脑领域走在了英特尔的前面。ARM处理器总会让我们惊叹,数百毫瓦的功耗,那可堪称是节能典范。但是,过于节能会影响性能,而基于ARM架构的NVIDIA Tegra 2处理器的出现打破了这一局面。

  ARM处理器节能的原因,在于简单的架构和使用的简单指令集。要知道,ARM7使用的仅是三级流水线,而ARM 9的流水线也只有8级,这较之Core核心的13级流水线来说,要短得多。打个比方,ARM处理器就像是一条简单的流水线,工人数量的减少,自然可以让其所付的工资(电能)也大大降低。

  同时,ARM处理器使用的是精简指令集,也就是其指令,是CPU在一个时间周期内就可以完成的指令,这就意味着其流水线的每个工位的运算较为简单,这就相当于流水线上,可以使用非熟练工,那薪酬水平(电能)自然也可以大大压缩。当然,简单架构并非ARM处理器的专利,实际上,借助简化结构,×86架构的Atom也获得了较低的功耗。
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Tegra2的内部结构图,性能和节能有很好的平衡

  而NVIDA基于ARM架构上新近推出的Tegra 2则在性能与节能上取得更好的平衡,其内部不仅集成了双核ARM Cortex-A9处理器,还集成了ARM7核心、3D显卡、音频、高清解码系统等子系统,令其成为一个完整的高能平台(相对于传统ARM处理器而言)。按说,系统复杂程度和性能的大幅度提高,将会令其功耗大涨,但Tegra 2在功耗上,却与上一代单核心Tegra平台基本持平,这还要得益于其出色的节能控制功能。在正常情况下,芯片内部的各模块都处于关闭状态,只有当程序需要时,模块功能才打开,这就极大的降低了其功耗,尤其是静态功耗,达到了节能的目的。

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