ロジックを検証します: ベースクロック速度が低い - CPU ブースト = CPU 寿命が延びる?

Question

最新のプロセッサには多くの省電力機能があります。Boost もその 1 つですが、他の機能には、使用されていない CPU 部分をシャットダウンするパワーゲーティングがあります。

最新の CPU のブースト機能により、ほとんどが軽負荷のシステムでは、一時的なタスクをできるだけ早く取り除き、できるだけ速やかに最低電力状態に戻すことができます。最新の CPU は 1.5GHz の「基本」クロック速度を備えていますが、熱と電力の予算に応じて最大 3.5GHz までブーストすることができ、理論上は理論上の電力の 2 倍以上になります。

ブーストを無効にすると、1.5GHz の速度しか表示されなくなります。そのため、タスクが発生するたびに、CPU が 2 倍の時間実行している可能性があります。ブーストを上げると、作業量は同じで熱もより多く発生しますが、熱は、長時間にわたって熱を発生する低ピーククロック速度よりも、短時間の高クロック速度を吸収して長期間にわたって放散できることを意味します。CPU が長時間「完全にオン」になると、より多くの熱が発生することもあります。

理論的には、より短時間でブーストを高くすることで、より強くフォールバックし、パーツをより早くシャットダウンして、より低い平均温度と電力予算まで動作させることができます。

この原則は数年前にインテルによって提唱され、「アイドルへのレース」または「スリープへの競争」（プロセッサの一部がアイドル中にスリープできるため）。

AMD や ARM にも、この種の「低いベースクロック、高いピーククロック、適度な熱吸収クロック速度」のバージョンがあることから、メーカーがこのアプローチをどう考えているかがわかるはずです。

平均温度が低くなると、CPU だけでなく他の部品の寿命も延びます。

クロックを高速化し、ヒートシンクに熱の爆発を吸収させると、シャットダウンする前に平均熱がそれほど高くなる時間がないため、実際にファンを回転させる必要がなくなります。より多くのパーツがオンのままになっている期間が長くなると、ヒートシンクに吸収される熱量が増え、ファン速度の増加をトリガーする熱センサーに向かう可能性があります。ファン速度を低くすると (またはファンをオフにすると)、ファンの寿命も長くなります。

私は、コンピューターの機械部品よりもはるかに長持ちする CPU を使ったことがあります。私の経験では、ファンはソリッドステートシリコンよりもずっと早く壊れますし、ハードディスクが突然消えた後も CPU が問題なく動作し続けている間、機械式ハードドライブが壊れてしまったこともあります。

もちろん、CPU が 1 日 24 時間、1 週間 7 日、1 年 365 日フル稼働する場合は、寿命や摩耗を気にするかもしれませんが、CPU 自体よりも、機械的な故障やその他のコンポーネントの故障に見舞われる可能性の方がはるかに高くなります。

インターネットの閲覧や小規模なバーストタスクだけを行っている場合は、エンジニアが設定した通りにコンピューターを動作させるだけにしてください。CPU を 100% 使用するタスクがある場合でも、ブーストを有効にすると、余分な熱余裕があればそれを使用できるため、5 時間ではなく 4.5 時間で完了する可能性があります。

通常の使用では、ワークロードに問題が発生するか、不要なファンノイズが発生することがわかっている場合を除き、ブーストを無効にする本当の理由はないと思います。

ブーストを制限するできるパフォーマンスと全体的な発熱を制限するという利点があるため、個人的には無効にすることを検討するのはそのときだけかもしれません。何かにどれくらい時間がかかるかは気にしないが、「涼しく静かに」したい場合、そのときが無効にするときかもしれません。

ブーストと省電力のこの動的な調整をすべて無効にすることで、実際にプロセッサの寿命が意味のある形で延びることを示唆する証拠は実際にはありません。シリコンスイッチングはシリコン自体に特に害を及ぼすわけではありません (フラッシュメモリは特別なケースです)。最も有害なのは熱です。これは、熱センサーとそれらのデバイスに基づく制限によって管理されます。

ノートパソコンは、CPU ファンが詰まったり壊れたりしてサーマルスロットリングが発生しても、基本的には機能し続けて何年も使い続けることが知られています。CPU 自体は、ファンやサーマルペーストなどの機械部品よりも長持ちすることがよくあります。突然の壊滅的な事態が発生しない限り、CPU は非常に耐久性の高いデバイスです。

単純な事実は、現代のCPUは常に1秒間に何百回もオンとオフを切り替えているということです。ブーストをブロックしても、Cステートを無効にしない限り省電力モードは停止しません（詳細は後述）。そうすると、実際にはもっと熱。

Intel プロセッサには、C ステートと呼ばれるものがあります。基本的に、C0 は「完全に起動して実行中」で、C7 は「深い眠り」です。C ステートは CPU が稼働している状態です。C7 は基本的にコアのシャットダウンですが、すぐに再起動できる状態です。コアを比較的早く再起動できるため、スリープ/シャットダウンよりもソフトですが、アクティブなコアよりもはるかに少ない電力を消費します。

からIntel エネルギー効率プラットフォームのホワイトペーパー15ページに各州で何が起きるかを大まかに示した画像があります

とともに

サポートされている一般的なコアレベルの C 状態は次のとおりです。

C0 – コードを実行するアクティブ状態

C1 – 停止、スヌープサービス

C3 - コア（L1/L2）キャッシュがフラッシュされました

C6 – コアの状態が保存され、コア電圧が約0に低下しました

C7 – 最後のコアがC7に入ると、LLCは段階的にフラッシュされます

サポートされている一般的なパッケージレベルの状態は次のとおりです。

PC0 – アクティブ状態

PC1 – 低遅延状態

PC3/PC6 – LLC 方式有効、保持電圧

PC7 (ディープパワーダウン) – LLC を完全に縮小、スヌープなし、パッケージの積極的な電力削減

C2 ポップアップ – バスマスタートラフィック用

そして、確かに、HWinfo では、コアが C7 に入っていること、パッケージが時々完全に C7 に入って実質的に一瞬シャットダウンしていることがわかります。一部のキャッシュは有効ですが、コアは事実上シャットダウンされ、最小電力モードになります。実行の準備はできていますが、半分だけ目を離して待っています。

ベンチマークを実行すると、コアが完全に C0 に入ることがわかります。私のシステムでは、シングルコアベンチマークを実行すると、Core0 がフルスピードになり、他の 3 つのコアはほとんどシャットダウンされます。これが、シングルコアブーストがフルシステム負荷よりも高くなるようにする省電力機能です。

Answer 1