Управление энергопотреблением и производительностью

Современные процессоры потребляют значительную мощность (десятки ватт), которая, естественно, выделяется в виде тепла. Мощность (и тепловыделение) растут с повышением тактовой частоты. Если от процессора не требуется максимально возможная производительность, его можно «притормозить» для снижения потребления. Минимальную мощность процессор потребляет при остановленном тактовом генераторе, при этом он не выполняет никаких функций, а последующая подача синхронизации должна сопровождаться сигналом аппаратного сброса RESET. Схемы внутреннего умножения требуют стабильности внешней частоты во время работы процессора, так что для временного снижения потребления приходится использовать специальные механизмы.

Энергопотребление процессора зависит от напряжения питания, тактовой частоты и режима работы (состояния потребления) процессора.

Напряжение питания ядра у современных процессоров задается сигналами VID[6:0], с помощью которых процессор управляет регулятором напряжения (непосредственно или с участием BIOS и чипсета). Эти сигналы задают 4-6-битный идентификатор уровня напряжения (V7D), трактовка которого (соответствие напряжения коду) зависит от типа сокета (слота) для установки процессора. Ряд процессоров имеют отдельные идентификаторы питания кэша L2 (CVID).

Термоконтроль

Современные процессоры имеют встроенные средства термоконтроля, предохраняющие их от выхода из строя в случае перегрева. В процессорах Intel термоконтроль реализуется несколькими способами, разными в разных моделях процессоров.

Термомонитор(thermal monitor) — это встроенные в процессор средства ТСС (Thermal Control Circuit), которые при достижении критической температуры включают модуляцию (прерывание) тактирования ядра. Тактирование включается на 30-50 % времени каждого цикла, длительность выключенного состоя&ния тактирования не превышает 3 мкс. Трафик шины отслеживается, прерывания «защелкиваются», но обслуживание откладывается до ближайшего включения тактирования. Когда температура снижается до нижнего порога, восстанавливается нормальный режим. Термомонитор (если присутствует) может быть программно разрешен или запрещен; пороги температур пользователем не конфигурируемы и не наблюдаемы. Те же средства ТСС могут быть активированы программно (On-Demand mode).

Термомонитор 2(thermal monitor2) — средство аналогичного назначения, но для снижения потребления процессор снижает коэффициент умножения частоты и меняет VID. Для процессора определено две точки — нормальных и пониженных частоты и напряжения, переход выполняется быстро (в пределах 5 мкс), но в процессе смены частоты ядро и кэш для внешних транзакций недоступны.