Технологии Cool′n′Quiet и EIST

Cool′n′Quiet и EIST

Ничего радикально нового в технологиях AMD Cool′n′Quiet и Enhanced Intel SpeedStep (EIST) нет — это версии мобильных технологий PowerNow! и SpeedStep соответственно.

Основа обеих — динамическое изменение на лету коэффициента умножения частоты процессора (system bus ratio) и питающего его напряжения.

Производитель определяет для своих процессоров несколько так называемых «рабочих точек» (Power States, сокращенно P-States).
Каждой такой точке соответствует определенное рабочее напряжение и коэффициент умножения и с помощью специальных команд операционная система может переключать процессор между этими точками.

Например, у Athlon 64 3800+ таких точек пять.
«Максимальная» точка (Max P-State) соответствует обычному «полноскоростному» режиму работы процессора: тактовая частота — 2,40 ГГц, напряжение питания — 1,5 В; потребляемый ток — до 57,4 А и, главное, тепловыделение вплоть до 89 Вт.
Именно в этом режиме работает система в момент запуска.

Но, если загрузка процессора невелика, операционная система может переключиться в одно из «энергосберегающих» состояний, постепенно снижая коэффициент умножения процессора и питающее его напряжение вплоть до минимального Min P-State, в котором частота процессора составит 1,00 ГГц (200 x 5), напряжение на ядре — 1,10 В, энергопотребление — не более 22 Вт.
А при возникновении ресурсоемкой задачи — мгновенно восстановить быстродействие процессора до максимальных величин.
В секунду таких переключений между различными режимами может быть до сотни, причем для пользовательских программ все это происходит совершенно незаметно.

Минимальная рабочая точка у подавляющего большинства десктопных процессоров AMD одна и та же: 1,00 ГГц, питание 1,10 В, тепловыделение — 22 Вт.

Исключений из этого правила два.
Во-первых, у очень старых Athlon 64 степпинга C0 для Socket 754 Min P-State был более низкочастотным (800 МГц), а тепловыделение — большим (35 Вт).
А во-вторых, у Athlon 64 FX для Socket 939 минимальная рабочая точка — 1,2 ГГц, а тепловыделение — 25 Вт.
Athlon 64 FX для Socket 940 и процессоры Opteron первых степпингов вообще имеют по одной рабочей точке (то есть Coo′ln′Quiet не поддерживают).
Впрочем, если отбросить эти экзотические варианты, получится, что тепловыделение любого процессора AMD K8 в режиме максимального энергосбережения даже чуть меньше, чем у сугубо мобильных Celeron M.
А производительность — заведомо выше, чем, например, у популярного когда-то Pentium III 1000EB.

У Intel технологию EIST поддерживают все процессоры на основе ядра Prescott степпингов старше E0 с шиной 800 МГц (в частности, ее поддерживают все недавно вышедшие процессоры семейства 6xx).
Минимальная рабочая точка у всех этих процессоров — 2,80 ГГц.
Правда, Pentium 4 доступен еще один механизм снижения тепловыделения процессора — пропуск некоторых тактов (троттлинг), но это скорее аварийное средство защиты, нежели реальный механизм уменьшения тепловыделения процессора.

Пара слов о том, что необходимо сделать, чтобы активизировать поддержку Cool’n’Quiet или Enhanced Intel SpeedStep.

Все необходимое для этого программное обеспечение уже включено в состав второго сервис-пака для Windows XP;
если вы используете старые операционные системы, за необходимыми драйверами придется заглянуть на сайт производителя (поддерживаются практически все версии Windows).

Для поддержки Cool′n′Quiet в Linux требуется включить в ядре модуль powernow-k8 (CONFIG_X86_POWERNOW_K8, входит в состав Linux Kernel 2.4 и 2.6) или аналогичный модуль поддержки SpeedStep.

Помимо операционной системы технология должна поддерживаться чипсетом и BIOS материнской платы.

С первым проблем не возникает (известные мне чипсеты все необходимое поддерживают), а вот с BIOS на первых порах у некоторых материнских плат были определенные проблемы.
Так что имейте в виду: если Cool′n′Quiet или EIST на вашей материнской плате работают как-то «неправильно» — имеет смысл заглянуть на сайт производителя и посмотреть прошивку, где все эти проблемы уже исправлены.

Кроме того, как правило, Cool’n’Quiet в BIOS изначально выключена и ее необходимо явным образом включить.
Но и это еще не все: в Windows после этого необходимо установить в диалоге «Управление электропитанием» в качестве схемы энергопотребления строчку «Minimal power management».
Проверить, что «все заработало», можно с помощью стандартных программ, умеющих измерять тактовую частоту процессора (типа CPU-Z) на лету, или специализированными программками (как, например, AMD Cool′n′Quiet Dashboard).

Следует также понимать, что сами по себе технологии Cool′n′Quiet и EIST никак не уменьшают уровень шума, издаваемого системным блоком.
Они просто снижают тепловыделение процессора (что тоже само по себе не плохо — хотя бы потому, что продляется срок эксплуатации кристалла), но вот снизить обороты охлаждающего радиатор вентилятора должен «кто-то посторонний» — сам кулер или материнская плата.

Боксовый кулер AMD умеет автоматически регулировать свои обороты в зависимости от температуры набегающего воздушного потока, но это скорее исключение, нежели правило (к тожу такое решение не очень удачно и уже пройдено компанией Intel — температура набегающего на кулер воздуха не всегда однозначно определяется теплом, которое выделяет процессор), — почти все выпускаемые сейчас топовые кулеры рассчитаны преимущественно на ручную регулировку оборотов вентилятора (или и без нее работают очень тихо).

К счастью, многие современные материнские платы научились регулировать обороты вентиляторов в зависимости от показаний разнообразных термодатчиков (Вплоть до возможности указать для любого из пяти (!) вентиляторов, какое напряжение и при каких температурах на каждый из них следует подавать — подобная система (muGuru) есть на последних платах ABIT типа AV8).
Как правило, эти решения нестандартны, но, например, платы на основе свежих чипсетов Intel уже обзавелись стандартными четырехконтактными коннекторами, один из контактов в которых специально предназначен для более эффективного управления скоростью вращения кулера.
Просто не забудьте включить соответствующую функцию в BIOS Setup.

Будет не лишним упомянуть о работе Cool′n′Quiet в нестандартных режимах функционирования процессора.

Во-первых, при включении C′n′Q сразу же теряется возможность ручного выбора множителя процессора.
То есть в BIOS Setup его по-прежнему можно указывать любым (напомним, что процессоры AMD K8 позволяют использовать любой множитель, не превышающий номинального), но это будет проигнорировано.
Ограничить максимальную тактовую частоту процессора и максимальный коэффициент умножения таким образом нельзя — допустим только разгон процессора по системной шине.

Подобный разгон пропорционально увеличивает тактовые частоты для всех рабочих точек процессора — то есть приходится следить за стабильностью его работы не только при максимальной нагрузке, но и во всех промежуточных рабочих точках.
А вот изменение напряжения на ядре процессора отрабатывается совершенно корректно: если увеличить его, скажем, на 0,1 В, то на десятую долю вольта увеличатся напряжения во всех рабочих точках процессора.

То есть, например, для дальнейшего уменьшения энергопотребления можно совместно с включением C’n’Q слегка понизить питающее процессор напряжение.

Чтобы активизировать поддержку Cool′n′Quiet необходимо:
1. Включить поддержку этой технологии в BIOS материнской платы (как правило, эта опция по умолчанию находится в положении «Выключено»);
2. В Windows XP SP2 (для более старых OС нужно скачать драйвера с сайта производителя) войти в «Пуск» — «Настройка» — «Панель управления» — «Электропитание» — «Схемы управления питанием» и в качестве схемы энергопотребления выбрать «Диспетчер энергосбережения» (Minimal power management).