Проверьте логику: низкая базовая тактовая частота — разгон ЦП = долговечность ЦП?

Question

Современные процессоры имеют множество функций энергосбережения. Boost — одна из них, другие включают power gating для отключения неиспользуемых частей ЦП, когда они не используются.

Функция ускорения современных ЦП позволяет системам, которые в основном загружены лишь слегка, как можно быстрее избавляться от переходных задач и, таким образом, как можно быстрее возвращаться к своему самому низкому уровню энергопотребления. Современные ЦП могут иметь «базовую» тактовую частоту 1,5 ГГц, но могут повышать ее вплоть до 3,5 ГГц в зависимости от теплового и энергетического бюджетов, что в теории в два раза превышает теоретическую мощность.

При отключенном бусте вы увидите только скорость 1,5 ГГц, поэтому всякий раз, когда выполняется задача, это означает, что ЦП может работать с ней вдвое дольше. Хотя это может быть похожий объем работы и генерировать больше тепла для более высокого буста, тепловые эффекты означают, что кратковременная высокая тактовая частота может быть поглощена в краткосрочной перспективе и рассеяна в течение более длительного периода, чем более продолжительная более низкая пиковая тактовая частота, генерирующая тепло в течение более длительного времени. То, что ЦП будет «полностью включен» в течение более длительного времени, также может генерировать больше тепла.

Теория заключается в том, что вы повышаете мощность на более короткий промежуток времени, чтобы иметь возможность сильнее снизить ее и раньше отключить детали, чтобы снизить среднюю температуру и энергетический бюджет.

Этот принцип был выдвинут Intel несколько лет назад как«Гонка на холостом ходу»или «Гонка ко сну» (поскольку части процессора могут перейти в спящий режим во время простоя).

Тот факт, что у AMD и даже ARM есть версии такого рода «низкая базовая тактовая частота, высокая пиковая тактовая частота, умеренная термическая нагрузка», должен подсказать вам, что производители думают об этом подходе.

Более низкие средние температуры могут продлить срок службы не только процессора.

Быстрое включение и впитывание тепла радиатором может означать, что вам на самом деле не нужно вращать вентилятор, поскольку средний нагрев не успел подняться до такой высокой отметки, прежде чем вы снова выключитесь. Более длительный период с большим количеством включенных деталей может означать, что больше тепла впитается в радиатор и в сторону теплового датчика, который запускает увеличение скорости вращения вентилятора. Более низкие скорости вращения вентиляторов (или даже выключенные вентиляторы) могут означать, что они также прослужат дольше.

У меня были процессоры, которые намного пережили любую механическую часть компьютера. По моему опыту, вентиляторы умирают гораздо раньше, чем твердотельные кремниевые, и у меня были механические жесткие диски, которые работали до смерти, в то время как процессор счастливо пыхтел, выполняя свою работу еще долго после того, как жесткий диск внезапно исчез.

Конечно, если ваш процессор будет работать на полную мощность 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, 365 дней в году, то вас, возможно, волнуют долговечность и износ, но гораздо более вероятно, что механические или другие неисправности компонентов выйдут из строя раньше, чем сам процессор.

Если все, что вы делаете, это просматриваете интернет и выполняете небольшие пакетные задачи, то просто оставьте свой компьютер делать то, на что его настроили инженеры. Даже если у вас есть задача, использующая ЦП на 100%, то разрешение ускорения может означать, что она просто завершится за 4,5 часа вместо 5, поскольку ускорение позволит использовать дополнительный тепловой запас, если он есть.

При обычном использовании я не вижу реальной причины отключать функцию Boost, если только вы не знаете, что она создаст проблемы для вашей рабочей нагрузки или вызовет нежелательный шум вентилятора.

Ограничение усиленияможетимеют преимущество в ограничении производительности и общего тепловыделения, так что это может быть единственным случаем, когда я лично рассмотрю возможность его отключения. Если бы мне было все равно, сколько времени займет что-то, но я хотел бы "прохлады и тишины", то это могло бы быть временем для его отключения.

На самом деле нет никаких доказательств, что отключение всей этой динамической регулировки ускорения и энергосбережения на самом деле продлевает срок службы процессора каким-либо значимым образом. Переключение кремния не особенно вредно для самого кремния (флэш-память — особый случай), и самым вредным будет тепло, которое контролируется с помощью тепловых датчиков и ограничений на основе этих устройств.

Ноутбуки, как известно, годами хромали с забитыми или сломанными вентиляторами ЦП, что приводило к тепловому дросселированию, но оставались по сути функциональными. Сам ЦП часто намного переживает механические детали, такие как вентиляторы и термопаста. Пока не происходит ничего внезапного или катастрофического, ЦП являются довольно выносливыми устройствами.

Простой факт заключается в том, что современный процессор постоянно включается и выключается, сотни раз в секунду. Блокировка ускорения не останавливает режимы энергосбережения, если только вы также не отключите C-состояния (подробнее ниже), и тогда вы фактически будете генерироватьболеенагревать.

Процессоры Intel имеют так называемые C-состояния. По сути, C0 — это «полностью бодрствующее и работающее», а C7 — «тяжелый сон». C-состояния — это то, в чем процессор работает вверх и вниз, и хотя C7 по сути является отключением ядра, оно готово к повторному запуску в любой момент. Это мягче, чем сон/выключение, поскольку ядро может быть возвращено обратно относительно быстро, но потребляет гораздо меньше энергии, чем активное ядро.

ОтТехнический документ по энергоэффективным платформам IntelНа странице 15 есть изображение, показывающее приблизительное представление о том, что происходит в каждом штате.

Вместе с

Типичные поддерживаемые C-состояния уровня ядра:

C0 – Активное состояние выполнения кода

C1 – Остановлено, шпионы обслужены

C3 - кэши ядра (L1/L2) очищены

C6 – Состояние ядра сохранено, а напряжение ядра снижено до ~0

C7 – Когда последнее ядро входит в C7, LLC постепенно очищается.

Типичные поддерживаемые состояния уровня пакета:

PC0 – Активное состояние

PC1 – Состояние низкой задержки

PC3/PC6 – действительные пути LLC, напряжение удержания

PC7 (Deep Power down) – LLC полностью сжат, никаких шпионов, агрессивное снижение мощности пакета

C2 Popup – для Bus Master Traffic

И конечно же, в HWinfo вы можете видеть, как ядра входят в C7, а пакет иногда полностью входит в C7 и по сути выключается на мгновение. Некоторые кэши будут действительны, но ядра будут фактически выключены и будут находиться в режиме минимального энергопотребления. Готовы к запуску, но ждут, приоткрыв лишь половину глаза.

При запуске бенчмарка вы видите, что ядра полностью входят в C0, на моей системе, если я запускаю одноядерный бенчмарк, я получаю Core0 на полной скорости, а остальные 3 ядра в основном выключены. Вот где экономия энергии позволяет одноядерному разгону превысить полную загрузку системы.

Answer 1