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Enschuldigung, nur Computerübersetzung

Die Regelungsmitteln die Produktivität und dem Energieverbrauch

Jewgenij Rudometov

Rudometov@rudometov.com

Für die Erhöhung der Effektivität der Arbeit der Computeruntersysteme werden die vielfältigen Regelungsmitteln die Produktivität und dem Energieverbrauch verwendet

Die Regelungsmitteln die Produktivität und dem Energieverbrauch finden allen bol'shee den Vertrieb. Die eingebauten Ketten, die die Verkleinerung der Taktfrequenz bei der Senkung der Rechenbelastung gewährleisten, lässt zu, die Betriebsspannung zu verringern, und die Verkleinerung beider dieser Parameter trägt zur bedeutenden Senkung teploobrazovanija bei.

Als das Beispiel der wirksamen Regelungsmitteln die Produktivität und der Optimierung des Energieverbrauchs (und, also und der Senkung teploobrazovanija) kann man die Prozessoren Intel bringen. In ihrem Bestand sind die folgenden Mittel realisiert:

·         den Detektor der Notüberhitzung (catastrophic shutdown detector);

·         den Mechanismus automatisch termal'nogo des Monitorings (automatic thermal monitoring mechanism) — Thermal Monitor 1 und Thermal Monitor 2;

·         die Modulation der Taktfrequenz nach der Abfrage (software controlled on-demand clock modulation);

·         die Technologie Enhanced Intel SpeedStep.

Den Detektor der Notüberhitzung — vollständig den automatischen Mechanismus, der zum ersten Mal erscheinend in den Prozessoren der Familie P6 und auch in den Prozessoren Intel Pentium 4 realisiert ist , Xeon und Pentium M. Nach der Errungenschaft der bestimmten Temperaturschwelle, die bei der Herstellung des Prozessors einsteilbar wird, die Arbeit wird bis zum Eingang des speziellen Signals RESET # angehalten.

Thermal Monitor 1 (TM1) — der Mechanismus, der die verbreitete Benennung "trottling" bekam (Throttling oder Thermal Throttling, sowie Thermal Trip). Ist in den Prozessoren Intel Pentium 4, Xeon und Pentium M realisiert  . Stellt die Kombination des zweiten Temperatursensors (erster dient dem Mechanismus der Notabschaltung), des kalibrierten auf der Produktionsstufe auch Prozessors, und des Mechanismus der Modulation der Taktfrequenz des Prozessors dar.

Die Modulation des Taktsignals, das auf den Prozessor vom System der Thermokontrolle gereicht wird, ist auf der Abb. 1 gebracht.

Die Abb. 1. Die Modulation des Taktsignals, das auf den Prozessor vom System der Thermokontrolle gereicht wird

Im Unterschied zum Detektor der Notüberhitzung, der Mechanismus TM1 ist wie bestimmt, als auch kontrolliert mit Hilfe der speziellen Instruktionen. Laut den Empfehlungen Intel, der Mechanismus TM1 soll sich in BIOS bei der Initialisierung des Prozessors, sich einreihen nachher vom Betriebssystem nicht zu ändern. Im Falle der ausserplanmässigen Situation zum Beispiel der Unterbrechung kulera, gewährleistet der Mechanismus die Aufrechterhaltung der Temperatur des Prozessors auf dem maximal sicheren Niveau mittels der Senkung seiner Produktivität.

Thermal Monitor 2 (TM2) — der mehr vollkommene Mechanismus der Sicherung des Prozessors von der Überhitzung, realisiert in den Prozessoren Intel Pentium M, sowie in den verbesserten Modellen Intel Pentium 4 und Xeon. Vom wesentlichen Unterschied von TM1 ist eine Verwaltung der Frequenz (genauer, FID — den Faktor der Frequenz des Systembusses) und der nährenden Anstrengung (VID) des Prozessors. Auf Kosten von der Senkung der nährenden Anstrengung, TM2 lässt zu, die große Produktivität des Prozessors in die Situationen der Überhitzung bei der identischen Senkung des Niveaus der davon konsumierten Elektroenergie zu speichern. Die Verantwortung für die Nutzung TM2 wird auf BIOS gesetzt.

Das Einschalten des Mechanismus TM2 wird für die älteren Modelle der Prozessoren zum Beispiel für die Modelle nicht weniger 2.8 GGts bei der Taktfrequenz des Busses die 166 MHz nicht weniger 3.6 GGts bei der Taktfrequenz des Busses die 200 MHz empfohlen    . Für die jüngeren Modelle ist es empfehlenswert, TM1 zu verwenden. Das gleichzeitige Einschalten oder das Ausschalten TM1 und TM2 ist ein ausserplanmässiges Regime der Arbeit des Prozessors es ist vom Produzenten nicht empfehlenswert. Die Installation der zweckbestimmten Werte FID und VID soll BIOS auf der Stufe der Initialisierung des Prozessors geschehen.

Die Modulation der Taktfrequenz auf Anfrage (ODCM) gewährleistet die Programmverkleinerung der thermischen Belastung auf den Prozessor während seiner Betriebsunterbrechung. Es wird der Programmjob des minimalen Niveaus des Zyklus der nutzbringenden Tätigkeit des Prozessors auf Kosten von der Technologie der Programmmodulation der Taktfrequenz des Prozessors (trottlinga) gewährleistet.

Die Technologie Enhanced SpeedStep (EIST) gewährleistet das Enrgiesparen, und, also und niedrig teploobrazovanie. Von vornherein ist sie in den Prozessoren Intel Pentium M erschienen . Ist auf den Wechsel der Technologie Intel SpeedStep, ispol'zumoj in den mobilen Prozessoren Intel Pentium III und Pentium 4 gekommen  . Die mehr vollkommene Technologie gewährleistet wirksamer der Verwaltung des Energieverbrauchs des Prozessors mittels der dynamischen Veränderung der diskreten Zustände der Produktivität des Prozessors (P-state transitions, protzt jedes P-state mit der Kombination der Werte FID und VID).

Sind von den Herstellern der angegebenen Mittel und die modernen polynuklearen Prozessoren nicht gelassen, die Mehrheit aus denen werden nach der Architektur Intel Core erstellt. Zu ihm verhalten sich dvuh'jadernye Intel Core 2 Duo und chetyreh'jadernye des Modells. Zum Wort, zu sagen, ober zwei - (die Abb. 2) und unterstützen die viernuklearen Modelle alle früher betrachteten Technologien der Verwaltung der Produktivität und dem Energieverbrauch. Zu ihm verhalten sich: die Technologie der Verwaltung der Produktivität des Prozessors auf Anfrage Enhanced Intel SpeedStep (EIST), der Funktion der Sicherung des Prozessors von der Überhitzung Thermal Monitor 1 (TM1) und Thermal Monitor 2 (TM2), die Technologie der Modulation der Taktfrequenz des Prozessors auf Anfrage On-Demand Clock Modulation (ODCM), sowie die verbesserten Regimes der Betriebsunterbrechung Enhanced C States (CxE).

Die Abb. 2. Den Prozessor Intel Core 2 Extreme X6800

In den polynuklearen Prozessoren der Lineale Intel Core 2, sowie in den mobilen Prozessoren Intel Core Solo/Duo, war die letzte Funktion im Falle aller möglichen Zustände der Untätigkeit des Prozessors, einschließlich die Regimes Stop Grant (C2), Deep Sleep (C3) und Deeper Sleep (C4) ausgedehnt. Für desktopnyh der Prozessoren Intel Core 2 ist nur das Regime Enhanced Halt (C1) State — C1E standardmäßig aufgenommen . Ist es damit verbunden, dass die tieferen Regimes "des Traumes" des Prozessors in desktopnyh die Bahnsteige in der Regel nicht verwendet werden. So "wird" zum Beispiel, dank der Nutzung des Regimes C1E die nominelle Frequenz des Kernes des Prozessors bis zum minimalen Niveau — 1600 MHz (die Taktfrequenz des Busses die 266 MHz, den minimalen Faktor 6x) gestürzt"  .

Die aufgezählten Technologien bewertend, muss man bemerken, dass es auf die Regelungsmitteln die Produktivität und des Mittels und der Technologie der Erhöhung der Taktfrequenzen zu bringen ist nötig. Wie bekannt, bei der Erhöhung der Taktfrequenzen nimmt die Produktivität zu. Die Methode der Erhöhung der Taktfrequenzen hat die Benennung overclocking (die Vertreibung) bekommen.

Die Möglichkeit der Vertreibung der Chips ist darauf gegründet, was die Mehrheit von ihnen den bedeutenden technologischen Vorrat, der das gewährleistete Niveau der Produktivität der ganzen ausgegebenen Serie gewährleistet haben. Zu solchen Chips verhalten sich zum Beispiel die Prozessoren, die Videochips, die integrierten Schaltkreise des Gedächtnisses und sogar die Festplatten. Ihr Häufigkeits-technologischer Vorrat kann im Laufe der individuellen Anpassung realisiert sein.

Diese Möglichkeit bewertend, muss man bemerken, dass die Ideen der Verwaltung der Produktivität bei der bedeutenden Zahl der potentiellen Benutzer populär sind. Diesen Umstand konnten die Herstellerfirmen der Mutterleiterplatten berücksichtigen, deren Mehrheit der Erzeugnisse mit den entsprechenden Mitteln versorgt sind.

Über die Häufigkeitsanpassungen sagend, muss man, dass von den wichtigen Charakteristiken, bestimmend razgonnyj das Potential der Mutterleiterplatte bemerken, es ist die fliessende Veränderung der Anstrengung des Kernes des Prozessors, sowie einer Ernährung der Bausteine DRAM und der Videobusse als PCI Express oder AGP. Dabei wird zulässig und verhältnismäßig sicher die Vergrößerung des Niveaus der Anstrengung des Kernes des Prozessors am 5-10 % bei der Versorgung der Kontrolle hinter dem Temperaturregime der Ausbeutung angenommen . Nichtsdestoweniger, für die Versorgung der maximalen Niveaus der Zuverlässigkeit ist und sicher ekspluatatsy zweckmässig, sich der Regimes mit den erhöhten Niveaus energopitanija zu enthalten.

In der Regel, zur Zeit verwirklichen sich alle Operationen nach der Vertreibung und der Kontrolle hinter den bestimmten Parametern in den entsprechenden Menüpunkten BIOS Setup oder dem Starten der entsprechenden Programmbausteine.

Die Hardware-Unterstützung der gegebenen Möglichkeiten verwirklichen die speziellen Ketten, die die privaten Regimes der Hauptuntersysteme aufgeben. Eines der Schemen der Bildung der Taktfrequenzen für die Hauptuntersysteme des Rechners ist auf der Abb. 2 gebracht.

Die Abb. 3. Die Variante des Schemas der Bildung der Taktfrequenzen für die Hauptuntersysteme des Rechners

Zu Zwecken der flexiblen Verwaltung der Produktivität erstellen die Konstrukteure verschiedene Varianten, die die Veränderung der Möglichkeiten der Veränderung der Koeffizienten ermöglichen, der das Verhältnis aufgebenden Frequenzen der Busse des Prozessors, des Gedächtnisses und, möglich, des Videoadapters.

Die Veränderung der Häufigkeitsregimes verwirklicht sich mit Hilfe der in die Architektur eingebauten Mutterleiterplatten der speziellen Mittel. Zu ihrer Zahl verhalten sich die Chips PLL (phase-locked loop), realisierend im Bestand verwaltet vom Strom oder der Anstrengung der Generatoren (VCO — Voltage Controlled Oscillator), verwirklichend die ständige Observation der Phase des Eingangssignals. Solche Generatoren werden für die Verwaltung der Frequenz verwendet. Auf der Mutterleiterplatte PLL wird für die Bildung einiger Frequenzen verwendet.

Eines der Beispiele der Realisierung PLL, verwendet zum Beispiel in den Mutterleiterplatten Gigabyte, ist auf der Abb. 3 gebracht.

Die Abb. 4. Die Variante der Realisierung des Schemas des Chips PLL

Die elektronischen Ketten mit der Hard-Und-Softwareveränderung der Frequenzen, die auf die Hauptuntersysteme des Rechners gereicht werden, gewährleistet die umfassenden Möglichkeiten für die verwaltete Vertreibung.

Die ähnlichen Lösungen werden zum Beispiel in den Modellen der Mutterleiterplatten solchen bekannten Produzenten wie Gigabyte verwendet. Die nach der Frequenz geänderten Taktsignale werden auf die Komponente chipseta, erfüllend die Funktionen North Bridge, durch die sich die Verwaltung der Schnellparameter des Prozessors verwirklicht, der Bausteine des Arbeitsspeichers, des Videoadapters gereicht. Dabei ist für die Erhöhung der Stabilität, in den am meisten vollkommenen Modellen die Möglichkeit der fliessenden Veränderung der Niveaus der nährenden Anstrengungen für die Hauptuntersysteme des Rechners vorgesehen.

Über die Regelungsmitteln sagend darf man nicht nicht die Existenz der Firmentechnologien, die die Verwaltung der Produktivität der Hauptuntersysteme gewährleisten bemerken. Als das Beispiel kann man die Reihe der Technologien der Gesellschaft Gigabyte bringen.

Die Technologie C.I.A. 2 (CPU Intelligent Accelerator) verwirklicht die dynamische Veränderung der Frequenz des Prozessors (genauer, FSB) und der Betriebsspannung je nach dem laufenden Laden. Es ist die Auswahl einen der Regimes der Vertreibung möglich: Disable, Cruise, Sports, Racing, Turbo, Full Thrust. Jedes der Regimes bestimmt den Umfang der Zunahme der Taktfrequenz.

Noch ein Tool der Erhöhung der Produktivität des Rechners sind die Firmenmittel der Verbesserung der Arbeit des Untersystemes des Gedächtnisses. Als das Beispiel kann M.I.B betrachtet werden. 2 (Memory Intelligent Booster) von Gigabyte, zulassend, die Arbeit mit dem Arbeitsspeicher auf Kosten von der Berücksichtigung der Charakteristiken der bekannten Chips/Bausteine zu optimieren.

Es bleibt  übrig, zu ergänzen, dass die angegebenen Technologien der Satz der Firmendienstprogramme vom selben Produzenten der Mutterleiterplatten ergänzt. Zu ihrem Bestand gehört zum Beispiel das Programm EasyTune 5. Mit Hilfe dieses Programms kann man die Reihe der Operationen, solcher wie das Monitoring der Systemparameter und die Vertreibung verwirklichen. Für die Benutzer ist die Veränderung der Frequenz und mnozhitelja des Prozessors, mnozhitelja für das Gedächtnis, der Frequenz des Busses PCI Express und der Betriebsspannung des Prozessors, des Gedächtnisses und der südlichen Brücke chipseta zugänglich, aber in den kleineren Grenzen, als ist aus BIOS zugänglich.

Natürlich, in vielen Modellen gibt es auch die entsprechenden Mittel der Erhöhung der Taktfrequenzen der Videountersysteme.

Zum Schluss ist nötig es zu erinnern, dass die Auswahl der Mutterleiterplatte die Möglichkeiten des zukünftigen Rechners in bedeutendem Grade bestimmt.

Bei der Vorbereitung des Artikels waren die Materialien des Buches verwendet
«Die Mutterleiterplatten und chipsety. 4 izd. Die Anatomie des PC». — SPb.: Peter, 2007. — 368с.



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