Часть 2: новые процессоры, новые технологии

Не прошло недели с момента публикации предыдущего материала на тему технологий управления энергопотреблением современных процессоров, как в распоряжении нашей тестовой лаборатории оказался процессор Intel Pentium 4, а неделей позже — Intel Xeon с новой ревизией ядер Prescott и Nocona, соответственно (степпинг E0, сигнатура CPUID = 0F41h). Первый демонстрировал, на первый взгляд, весьма интересное поведение при нахождении в режиме простоя (о котором пойдет речь ниже). Причина этого явления была выяснена довольно скоро — оказалось, что новая ревизия ядра Prescott наряду с технологиями Execute Disable (XD bit) и Thermal Monitor 2 (TM2) поддерживает новую технологию «улучшенного режима простоя» (Enhanced Halt State, известную также как C1E). Аналогичный режим работы, наряду с серверной технологией Enhanced SpeedStep (DBS), реализован и в новой ревизии ядра Nocona. Настоящая статья посвящена изучению технологии C1E, а также механизма термального мониторинга №2, реализованного в процессорах Pentium 4/Xeon с выходом новой ревизии ядер Prescott/Nocona.

Конфигурация тестовых стендов

Стенд №1

• Процессор: Intel Pentium 4 3,6 ГГц (ядро Prescott, CPUID 0F41h)
• Чипсет: Intel 925XE
• Материнская плата: Intel D925XECV2, версия BIOS 1817 от 10/12/2004
• Память: 2x256 МБ Samsung DDR2-533
• Видео: Leadtek PX350 TDH, NVIDIA PCX5900

Стенд №2

• Процессоры: 2x Intel Xeon 3,6 ГГц (ядро Nocona, CPUID 0F41h)
• Чипсет: Intel E7520
• Материнская плата: Intel Server Board SE7250AF2, версия BIOS 2023 от 08/05/2004
• Память: 4x1024 МБ Patriot Registered DDR2-533
• Видео: ATI RAGE XL PCI (интегрированное)
• HDD: WD Raptor WD360, SATA, 10000 rpm, 36GB

Программное обеспечение

• версии 1.3beta2
• версии 2.0.11.46
• версии 1.01

Технология «улучшенного режима простоя» (Enhanced Halt State)

Какова же возможная альтернатива? Можно предположить, что, поскольку некоторые блоки процессора (например, арбитры шины, асинхронные префетчеры и пр.), скорее всего, не могут легко осуществлять переход между различными скоростями функционирования, инженеры Intel, скорее всего, «разделили» процессорное ядро на несколько независимо тактируемых составляющих (либо за счет нескольких PLL, либо за счет делителей частоты, преобразующих опорную тактовую частоту). Часть из этих составляющих всегда функционирует на полной частоте (в эту часть попадает и Time Stamp Counter, на показаниях которого основан общепринятый метод измерения тактовой частоты процессора), тогда как остальные части (исполнительные модули) могут тактироваться меньшей частотой. При этом, правда, не совсем понятно, зачем инженеры Intel решили тактировать TSC полной частотой, тогда как счетчики производительности процессора (Performance Monitoring Counters, PMC) работают на «уменьшенной» частоте?

Возможные объяснения этого факта, равно как и выбор между представленными точками зрения оставим на откуп читателю. Со своей стороны отметим, что в ходе нашего исследования нам не удалось обнаружить каких-либо экспериментальных свидетельств в пользу второй, более «официальной» гипотезы. Разумеется, у нас нет явных свидетельств и в пользу нашей точки зрения, за исключением того, что она не противоречит экспериментальным фактам. Поэтому займемся «доказательством от противного». Среди основных возражений против нашей точки зрения можно наметить, во-первых, некорректность методики определения частоты процессора, а во-вторых, фактически, наше заявление о том, что процессоры Pentium 4 и Xeon могут работать на полной частоте при пониженном напряжении питания (в режимах TM2, DBS и C1E).

Начнем с первого утверждения. Корректность определения фактической частоты процессора не вызывает сомнений — этим методом пользуются все без исключения системные утилиты (CPU-Z, WCPUID), наконец, сама операционная система, а также… Intel Processor Identification Utility! Приведенный ниже скриншот получен на процессоре Intel Xeon 3.6 ГГц при включении технологии Enhanced SpeedStep.

Мы полагаем, картина не требует пояснений: частота процессора измерена утилитой по TSC (3.6 ГГц), а частота системной шины — простым делением ее на текущий «коэффициент умножения» 14x, что приводит к неправильному конечному значению 1028 МГц и красноречивой надписи «Overclocked!» . Итак, если «неправильным» методом пользуются и утилиты Intel, что же тогда следует считать «правильным» методом? Применение формул вида

FSB_freq = TSC_freq / Startup_FID
CPU_freq = FSB_freq * Current_FID,

т.е. банальное умножение частоты системной шины процессора на текущий «коэффициент умножения»? (именно этот метод, по всей видимости, использовался при демонстрации технологии DBS на IDF 2004 Russia) Извините, но это уже не подлинное измерение , а натуральный подгон , выдача желаемого за действительное. К тому же, этот метод будет явно не универсальным, т.е. непригодным для любого x86-совместимого процессора.

Смотрите, что происходит: процессор «уверен», что он по-прежнему работает в штатных условиях, в связи с чем динамически управляет своим питающим напряжением в режиме простоя благодаря технологии C1E. Тогда как его реальная частота — как подлинная, так и эффективная — равны 3.74 ГГц. Получается, что процессоры Pentium 4 и Xeon действительно могут работать на полной частоте при пониженном напряжении питания, если они находятся в режиме простоя (C1/C1E).

Таким образом, приведенные выше факты, хотя и явно не подтверждают, но дополнительно подкрепляют наш вывод о единой основе реализации функций управления производительностью и энергопотреблением процессоров Intel Pentium 4 и Xeon.

В ассортименте компаний AMD и Intel для десктопов всегда присутствуют энергоэффективные процессоры, но мало кто задумывается сколько они экономят электричества. Обычно производители снижают энергопотребление путем внедрение в алгоритм работы CPU профили с пониженной частотой. Например , вместо диапазона 3,8-4,4 ГГц процессор развивает частоту от 2,3 до 4,4 ГГц. Благодаря этому в работе при частичной или минимальной нагрузкой энергопотребление снижается со средних 90-120 ватт до 35-35 ватт. Насколько сильно это влияет на общее потребление мы и попытаемся выяснить.

Энергоэффективные процессоры: насколько высок уровень энергопотребления?

есть ли смысл в энергоэффективных процессорах?

• Энергоэффективные процессоры можно распознать по названию продукта. В случае с CPU производства компании Intel используется сокращение «S» или «T», AMD помечает такие процессоры маленькой буквой «e».
• Значение Thermal Design Power (TDP) у энергоэффективных процессоров находится в районе 35-45 Вт. У обычных процессоров, как правило, это значение находится в диапазоне от 65 до 95 Вт.

Энергоэффективные процессоры: есть ли в них смысл на самом деле?

• На практике низкий уровень энергопотребления энергоэффективных процессоров оказывается подходящим не для любой цели использования. Так как в большинстве случаев у таких процессоров работают два, а не четыре ядра, для выполнения заданий им может потребоваться несколько больше времени.
• Однако, настоящей проблемой это будет только при многопоточности. Для среднестатистического PC-пользователя Multithreading представляет из себя не самый большой интерес. По этой причине не слишком большая переплата за энергоэффективный процессор в большинстве случаев будет оправданной.
• Помимо экономии непосредственно на электричестве, вы получаете еще и несколько более тихую работу вентилятора системы охлаждения и меньшее количество выделяемого тепла. В случае с очень компактными системами этот фактор может оказаться чрезвычайно важным.
• Кроме того, для гейминга, как говорится, от случая к случаю, энергоэффективные процессоры, благодаря соответствующим графическим картам, тоже могут оказаться вполне пригодными. Тем не менее , учтите, что в многопользовательском режиме из-за проблем с многопоточностью энергоэффективные CPU могут стать вашим слабым местом.
• В среднем ПК потребляет от 100 до 350 ватт (системный блок), а на долю процессора приходится не более 100-120 ватт. Поэтому использование энергоэффективного CPU приводит к экономии 40-60 ватт, что на фоне суммарно используемой энергии не так уж и много.
• Покупка энергоэффективного процессора актуальна для miniITX систем. В таких корпусах используются материнские платы с системой питания невысокой мощности. Поэтому, установив CPU со сниженным энергопотреблением, вы уместите компактную систему охлаждения в корпус и избавитесь от чрезмерного выделения тепла.

ВведениеПроцессоры Sandy Bridge завоевали право называться революционным развитием микроархитектуры Core не только своим увеличившимся быстродействием - одновременно они предложили пользователям и большую удельную производительность в пересчёте на каждый ватт затраченной энергии. Это сразу же благотворно сказалось на увеличении времени работы от батареи современных мобильных компьютеров, приблизив к реальности мечту о ноутбуках, не требующих подзарядки в течение всего рабочего дня. Более того, именно микроархитектура Sandy Bridge должна дать жизнь новому классу портативных устройств - ультрабукам, которые будут сочетать в себе основные преимущества планшетов и классических ноутбуков: компактность, лёгкость, универсальность и невысокую стоимость. Иными словами, влияние современной процессорной микроархитектуры на развитие мобильного рынка оказалось более чем заметно.

Но энергетическая эффективность Sandy Bridge находит отражение не только в свойствах нынешних ноутбуков. Свою роль сыграла она и в десктопном сегменте. Так, именно благодаря ей Intel представила целое большое семейство процессоров для настольных систем, обладающих пониженным энергопотреблением. Эти процессоры смогли получить прописку в отдельном классе домашних компьютеров, называемом «Lifestyle PC» и объединяющем HTPC, компактные и тихие домашние системы, моноблоки и так далее. Конечно, мы не можем сказать, что до выхода Sandy Bridge Intel не могла предложить пользователям ничего подобного, но раньше десктопные процессоры с низким тепловыделением были представлены лишь исключительными и редкими моделями. Теперь ситуация серьёзно изменилась: параллельно с обычными десктопными 95- и 65-ваттными CPU ассортимент продукции Intel расширился за счёт двух полноценных линеек процессоров с заниженными тепловыми пакетами 65 и 45/35 Вт. Более того, эти процессоры, как и их «нормальные» собратья, обладают вполне приемлемым по быстродействию встроенным графическим ядром серии Intel HD Graphics, которое во многих экономичных системах позволяет обходиться без дискретной графической карты.

Конечно, экономичные модели несколько уступают по характеристикам обычным процессорам, не ставящим во главу угла низкое энергопотребление и тепловыделение. Но, тем не менее, охарактеризовать их быстродействие каким-нибудь обидным эпитетом невозможно, так как по современным меркам они вполне производительны. Следующая таблица показывает, как распределяются штатные тактовые частоты актуальных процессоров в обычных и экономичных линейках.

Частоты обычных процессоров приводятся на розовом фоне. На салатовом фоне указаны частоты экономичных процессоров S-серии, обладающих сниженным до 65 Вт типичным тепловыделением. Голубой фон выделяет частоты представителей T-серии, относящихся к числу наиболее энергоэффективных моделей - с тепловым пакетом 35 или 45 Вт.

Грубо говоря, S-серия предлагает экономичные версии наиболее производительных процессоров Sandy Bridge и обеспечивает 30-процентное снижение тепловыделения за счёт 20-процентного снижения тактовой частоты. T-серия обеспечивает более радикальную экономию, но при этом снижение тактовой частоты относительно обычных моделей может достигать 25-30 %.

В этом материале мы решили обратить внимание на наиболее интересную линейку экономичных процессоров - серию T. Их расчётное тепловыделение настолько низко, что позволяет без всяких ухищрений использовать такие CPU в самых малогабаритных Mini-ITX корпусах и собирать на их основе тихие безвентиляторные системы. Так как интегрированное в эти процессоры видеоядро серии Intel HD Graphics во многих случаях позволяет обойтись без внешней графической карты, а энергопотребление необходимого для Sandy Bridge чипсета составляет всего 6,1 Вт, то полная система с процессором T-серии легко может ужиться с 60-ваттным блоком питания, по энергетическим параметрам вплотную приближаясь к мобильным платформам. Однако возникает вопрос - не на слишком ли значительные жертвы с точки зрения производительности придётся пойти нацеленным на экономию пользователям? Именно эти сомнения мы и постараемся развеять данным исследованием.

Процессоры Sandy Bridge, T-серия

Любые энергоэффективные процессоры Intel получает очень простым способом. В технологическом процессе между стандартными полупроводниковыми кристаллами Sandy Bridge и кристаллами для процессоров с пониженным энергопотреблением и тепловыделением не делается никаких различий. Лишь на завершающем этапе производства процессорам, которые впоследствии должны отличаться пониженным тепловыделением и энергопотреблением, присваиваются более низкие тактовые частоты и дополнительно для них устанавливается уменьшенное напряжение питания. Этих двух элементарных действий оказывается вполне достаточно для того, чтобы развести процессоры Core второго поколения по разным группам, типичное тепловыделение в которых отличается в разы.

Хотя описанный подход к созданию энергоэффективных CPU и кажется примитивным, с полупроводниковыми кристаллами Sandy Bridge он не только прекрасно работает, но и позволяет сохранить их низкую себестоимость. Именно благодаря этому цены на процессоры T-серии лишь немного выше, чем у обычных моделей. Так что Intel не ставит на пути их распространения никаких препон экономического характера, что дополнительно подстёгивает их широкое распространение.

В настоящее время Intel может предложить четыре процессора серии T с типичным тепловыделением, уменьшенным до 45 или 35 Вт. Все эти процессоры относятся к разным линейкам и отличаются не только по тактовой частоте. Они предлагают различное количество вычислительных ядер и отличающийся набор поддерживаемых технологий. Иными словами, их разнообразия вполне достаточно для того, чтобы можно было подобрать наиболее подходящий вариант, исходя из требуемого уровня производительности и функциональности.

Давайте познакомимся с представителями серии T поближе.

Core i5-2500T

Core i5-2500T - это единственный четырёхъядерный представитель в T-серии. Очевидно, что втискивание этого процессора в столь узкие рамки энергопотребления далось нелегко, типичное тепловыделение для него установлено равным 45 Вт, в то время как у всех остальных представителей T-серии TDP равно 35 Вт. Поэтому то, что номинальная частота этой модели составляет всего 2,3 ГГц, то есть ниже частоты полноценного Core i5-2500 на целый гигагерц, никакого удивления не вызывает.

Впрочем, понятие номинальной тактовой частоты для Core i5-2500T - очень относительное. Этот процессор поддерживает технологию Turbo Boost, которая в данном случае работает весьма агрессивно. Максимальные частоты, до которых может авторазгоняться Core i5-2500T при нагрузке на разное количество ядер, приводятся в таблице. Для сравнения в эту же таблицу мы поместили данные о работе технологии Turbo Boost в обычных процессорах Core i5.

Как видно, сравнительно низкая частота присуща Core i5-2500T только при нагрузке на три или четыре ядра. В состоянии же менее интенсивной нагрузки этот процессор способен на значительный авторазгон, достигающий одного гигагерца. В результате, экономичный процессор догоняет своих полноценных собратьев и при пассивности двух или трёх ядер способен выдавать даже более высокую производительность, чем Core i5-2300 или Core i5-2310.

Величине напряжения, которая отображена на приведённом выше скриншоте CPU-Z, верить нельзя. На самом деле наш экземпляр Core i5-2500T питался от 1,080 В, что примерно на 0,1 В меньше напряжения обычных четырёхъядерных процессоров Core i5. Так что экономичность Core i5-2500T проистекает не только из его урезанных тактовых частот, но и из его работы на пониженном напряжении.

Особенно любопытно в связи с этим выглядят характеристики встроенного в Core i5-2500T графического ядра. В данном случае это - Intel HD Graphics 2000 с шестью исполнительными устройствами, присутствующее в большинстве процессоров Core второго поколения для десктопов. Однако частота этого ядра в Core i5-2500T может варьироваться в гораздо более широких пределах, чем у остальных процессоров. Номинальное значение равно 650 МГц (против обычных 850 МГц), но «графический» Turbo Boost может обеспечивать повышение этой частоты до 1,25 ГГц (против 1,1 ГГц в стандартном варианте). Иными словами, если нагрузка на графику не сопровождается полной занятостью процессорных ядер, то Core i5-2500T будет превосходить по 3D-быстродействию даже и 95-ваттный Core i5-2500.

Core i5-2390T

Хотя Intel и отнесла Core i5-2390T к семейству Core i5, этот процессор отличается от остальных представителей этого семейства кардинально. В то время как все остальные Core i5 - это четырёхъядерные CPU, Core i5-2390T - процессор с двумя вычислительными ядрами. Однако в семейство Core i3 он тоже бы полноценно не вписался, поскольку в нём есть поддержка технологии Turbo Boost, присущая лишь линейкам Core i5 и Core i7. Иными словами, самым правильным было бы выделить рассматриваемый CPU в несуществующую «промежуточную» группу Core i4, но, очевидно, Intel ради одного продукта запутывать и без того непростую номенклатуру не захотела.

Аналогично процессорам Core i3, Core i5-2390T поддерживает технологию Hyper-Threading, то есть, в операционной системе он выглядит четырёхъядерником, как и «настоящие» Core i5. Однако Hyper-Threading не может быть альтернативой физическим процессорным ядрам, так что их отсутствие приходится компенсировать тактовыми частотами. Например, штатная частота Core i5-2390T составляет 2,7 ГГц, в то время как частота Core i5-2500T на 400 МГц ниже.

Достаточно энергично ведёт себя в Core i5-2390T и технология Turbo Boost. Давайте сравним частоты 35-ваттного Core i5-2390T с частотами других двухъядерных Sandy Bridge с технологией Hyper-Threading, не относящихся к экономичной серии и имеющих TDP 65 Вт.

Несмотря на то, что номинальная тактовая частота Core i5-2390T существенно ниже частоты процессоров серии Core i3, при реальной работе он может разгоняться и превосходить их в быстродействии, ведь остальные двухъядерные Sandy Bridge технологию Turbo Boost не поддерживают вовсе. Будучи же реализованной в экономичном двухъядернике, эта технология носит явно не формальный характер, она способна существенно поднимать частоту данного CPU.

Рабочее напряжение Core i5-2390T оказалось равным 1,092 В, и это - выше напряжения Core i5-2500T. Но, тем не менее, за счёт сокращённого количества вычислительных ядер двухъядерный процессор обладает более низким расчётным типичным тепловыделением 35 Вт.

Что же касается ядра графического, то в данном случае в процессор встроено Intel HD Graphics 2000 с более низкой, чем у обычных CPU номинальной частотой 650 МГц. Однако технология Turbo Boost для GPU компенсирует этот недостаток - авторазгон графики предусмотрен до 1,1 ГГц, то есть до того же уровня, до которого может автономно разгоняться графическое ядро в 95-ваттных Core i5. В тоже время это означает, что по скорости графики Core i5-2390T уступает своему четырёхъядерному экономичному собрату, Core i5-2500T.

Core i3-2100T

В процессоре Core i3-2100T не таится никаких особенных секретов. Это - обычный двухъядерный Core i3 с поддержкой технологии Hyper-Threading, но без технологии Turbo Boost, у которого в угоду снижению тепловыделения и энергопотребления уменьшена тактовая частота. Впрочем, величина этого уменьшения не так уж и существенна. Даже обычные процессоры Core i3 достаточно экономичны , поэтому для того, чтобы Core i3-2100T вписался в 35-ваттный тепловой пакет, Intel потребовалось сбавить его частоту относительно 65-ваттного Core i3-2100 лишь на 600 МГц.

Следует заметить, что в данном случае можно было обойтись и меньшим замедлением. Например, аналогичный по количеству ядер и потоков Core i5-2390T успешно работает на более высокой тактовой частоте, не выходя за 35-ваттные рамки. Так что всего лишь 2,5-гигагерцовая частота Core i3-2100T - это отчасти и маркетинговый шаг, направленный на то, чтобы между Core i5-2390T и Core i3-2100T был заметный разрыв в производительности. Тем более что рабочее напряжение у Core i3-2100T и Core i5-2390T одинаково и составляет 1,092 В.

Графическое ядро в Core i3-2100T не отличается от графики в Core i5-2390T. Используется Intel HD Graphics 2000 с шестью исполнительными устройствами и частотой от 650 МГц до 1.1 ГГц в режиме авторазгона.

Углубляясь в изучение различий между Core i3-2100T и Core i5-2390T, необходимо отметить, что процессор младшей серии лишён поддержки набора инструкций AES. Но это - особенность всех Core i3, которая не имеет никакого отношения к энергосбережению.

Pentium G620T

Замыкает четвёрку процессоров со сниженным тепловыделением процессор серии Pentium. Это - Pentium G620T - бюджетный двухъядерный CPU без Hyper-Threading и без поддержки технологии Turbo Boost. От обычного Pentium G620 его отличает уменьшенная на 400 МГц тактовая частота и сниженное с 65 до 35 Вт расчётное тепловыделение.

Как мы видели в предыдущих тестах , даже стандартные процессоры Pentium по своему потреблению не слишком сильно отличаются от Core i3-2100T. Так что создание в рядах этого семейства 35-ваттной модели - не ахти какое усовершенствование. Однако напряжение питания экономичного бюджетного CPU оказалось сбавлено до 1,056 В - это примерно на 0,05 В ниже напряжения, используемого обычными Pentium.

Графическое ядро у Pentium G620T - Intel HD Graphics. По сравнению с графикой, встраиваемой в процессоры Core второго поколения, оно лишено поддержки технологии Quick Sync, и это особенность любых Pentium. Что же отличает именно энергоэффективную модель, так это рабочие частоты этого GPU. Номинальное значение составляет 650 МГц, а не 850 МГц. Впрочем, максимальная частота при авторазгоне доходит до 1,1 ГГц, то есть, по данному параметру отличий от 65-ваттных Pentium нет.

Как и вся остальная линейка Pentium, энергоэффективная модель не имеет поддержки инструкций AES и AVX. Также в спецификациях этого процессора не значится поддержка DDR3-1333 SDRAM, так что на практике данный CPU приходится использовать с более медленной памятью.

Как мы тестировали

В тестировании экономичных процессоров T-серии мы решили сопоставить его производительность со скоростью работы обычных LGA1155 процессоров. Это позволит ответить на поставленный в самом начале вопрос - сильно ли теряют в быстродействии 45- и 35-ваттные CPU в сравнении с типичными Sandy Bridge. Поэтому вместе с четвёркой процессоров с суффиксом T в названии в испытаниях приняли участие Core i5-2310, Core i3-2120, Core i3-2100, Pentium G850 и Pentium G620.

При тестировании энергоэффективных Sandy Bridge мы старались воссоздать типичную для них «среду обитания», а потому отказались от использования внешней производительной видеокарты, предпочтя ей встроенное в процессор графическое ядро. В качестве же основы тестовой платформы нами была выбрана популярная Mini-ITX материнская плата на чипсете Intel H61, ASUS P8H61-I.

В результате, состав тестовых систем включал следующие аппаратные и программные компоненты:

Процессоры:

Inlel Core i5-2500T (Sandy Bridge, 4 ядра, 2,3 ГГц, 6 Мбайт L3, 45 Вт);
Inlel Core i5-2390T (Sandy Bridge, 2 ядра, 2,7 ГГц, 3 Мбайта L3, 35 Вт);
Inlel Core i5-2310 (Sandy Bridge, 4 ядра, 2,9 ГГц, 6 Мбайт L3, 95 Вт);
Intel Core i3-2120 (Sandy Bridge, 2 ядра, 3,3 ГГц, 3 Мбайта L3, 65 Вт);
Intel Core i3-2100 (Sandy Bridge, 2 ядра, 3,1 ГГц, 3 Мбайта L3, 65 Вт);
Intel Core i3-2100T (Sandy Bridge, 2 ядра, 2,5 ГГц, 3 Мбайта L3, 35 Вт);
Intel Pentium G850 (Sandy Bridge, 2 ядра, 2,9 ГГц, 3 Мбайта L3, 65 Вт);
Intel Pentium G620 (Sandy Bridge, 2 ядра, 2,6 ГГц, 3 Мбайта L3, 65 Вт);
Intel Pentium G620T (Sandy Bridge, 2 ядра, 2,2 ГГц, 3 Мбайта L3, 35 Вт).

Процессорный кулер: штатный комплектный кулер Intel.
Материнская плата: ASUS P8H61-I (LGA1155, Intel H61, Mini-ITX).
Память - 2 x 2 GB DDR3 SDRAM (Kingston KHX1600C8D3K2/4GX):

DDR3-1067 7-7-7-21 при использовании процессора Pentium G620 и Pentium G620T;
DDR3-1333 9-9-9-27 при использовании остальных процессоров.

Жёсткий диск: Kingston SNVP325-S2/128GB.
Блок питания: Tagan TG880-U33II (880 Вт).
Операционная система: Microsoft Windows 7 SP1 Ultimate x64.
Драйверы:

Intel Chipset Driver 9.2.0.1030;
Intel HD Graphics Driver 15.22.1.2361;
Intel Management Engine Driver 7.1.10.1065;
Intel Rapid Storage Technology 10.5.0.1027.

Производительность

Общая производительность

Для оценки производительности процессоров в общеупотребительных задачах мы традиционно используем тест Bapco SYSmark 2012, моделирующий работу пользователя в распространённых современных офисных программах и приложениях для создания и обработки цифрового контента. Идея теста очень проста: он выдаёт единственную метрику, характеризующую средневзвешенную скорость компьютера.

Результаты в SYSmark 2012 получаются вполне ожидаемыми. Core i5-2500T проигрывает Core i5-2310 примерно 9%, Core i3-2100T уступает своему 65-ваттному собрату 17 %, а Pentium G620T отстаёт от обычного Pentium G620 на 13 %. Вместе с тем, 45-ваттный четырёхъядерный Core i5-2500T опережает все 65-ваттные двухъядерники, и это же можно сказать о двухъядерном Core i5-2390T, которому хорошо помогает наличествующая в нём технология Turbo Boost. Более же медленный двухъядерный экономичный процессор Core i3-2100T с точки зрения быстродействия выступает наравне с Pentium G850, а вот Pentium 620T оказывается совсем неторопливым продуктом, который, очевидно, сможет соперничать лишь с невышедшими пока что представителями серии Celeron в LGA1155 исполнении.

Более глубокое понимание результатов SYSmark 2012 способно дать знакомство с оценками производительности, получаемое в различных сценариях использования системы. Сценарий Office Productivity моделирует типичную офисную работу: подготовку текстов, обработку электронных таблиц, работу с электронной почтой и посещение Интернет-сайтов. Сценарий задействует следующий набор приложений: ABBYY FineReader Pro 10.0, Adobe Acrobat Pro 9, Adobe Flash Player 10.1, Microsoft Excel 2010, Microsoft Internet Explorer 9, Microsoft Outlook 2010, Microsoft PowerPoint 2010, Microsoft Word 2010 и WinZip Pro 14.5.

В сценарии Media Creation моделируется создание рекламного ролика с использованием предварительно отснятых цифровых изображений и видео. Для этой цели применяются популярные пакеты компании Adobe: Photoshop CS5 Extended, Premiere Pro CS5 и After Effects CS5.

Web Development - сценарий, в рамках которого моделируется создание web-сайта. Используются приложения: Adobe Photoshop CS5 Extended, Adobe Premiere Pro CS5, Adobe Dreamweaver CS5, Mozilla Firefox 3.6.8 и Microsoft Internet Explorer 9.

Сценарий Data/Financial Analysis посвящён статистическому анализу и прогнозированию рыночных тенденций, которые выполняются в Microsoft Excel 2010.

Сценарий 3D Modeling всецело посвящён созданию трёхмерных объектов и рендерингу статичных и динамических сцен с использованием Adobe Photoshop CS5 Extended, Autodesk 3ds Max 2011, Autodesk AutoCAD 2011 и Google SketchUp Pro 8.

В последнем сценарии, System Management, выполняется создание бэкапов и установка программного обеспечения и апдейтов. Здесь задействуются несколько различных версий Mozilla Firefox Installer и WinZip Pro 14.5.

Производительность в приложениях

Для измерения быстродействия процессоров при компрессии информации мы пользуемся архиватором WinRAR , при помощи которого с максимальной степенью сжатия архивируем папку с различными файлами общим объёмом 1.4 Гбайт.

Измерение производительности в Adobe Photoshop мы проводим с использованием собственного теста, представляющего собой творчески переработанный Retouch Artists Photoshop Speed Test , включающий типичную обработку четырёх 10-мегапиксельных изображений, сделанных цифровой камерой.

При тестировании скорости перекодирования аудио используется утилита Apple iTunes , при помощи которой осуществляется преобразование содержимого CD-диска в AAC-формат. Заметим, что характерной особенностью этой программы является способность использования лишь пары процессорных ядер.

Для измерения скорости перекодирования видео в формат H.264 используется x264 HD тест , основанный на измерении времени обработки исходного видео в формате MPEG-2, записанного в разрешении 720p с потоком 4 Мбит/сек. Следует отметить, что результаты этого теста имеют огромное практическое значение, так как используемый в нём кодек x264 лежит в основе многочисленных популярных утилит для перекодирования, например, HandBrake, MeGUI, VirtualDub и проч.

Тестирование скорости финального рендеринга в Maxon Cinema 4D выполняется путём использования специализированного теста Cinebench .

Глядя на приведённые диаграммы, можно ещё раз повторить всё то, что уже было сказано применительно к результатам SYSmark 2011. В целом, Core i5-2500T и Core i5-2390T представляются весьма производительными, но при этом экономичными процессорами. В большинстве случаев их скорость оказывается в промежутке между быстродействием четырёхъядерных 95-ваттных Core i5 и двухъядерных 65-ваттных Core i3. Поэтому именно эти процессоры представляют основной интерес в том случае, если вы хотите собрать мощную и экономичную систему.

Что касается быстродействия Core i3-2100T и Pentium G620T, то их в первую очередь следует рассматривать с позиции выгодной цены. Откровенно говоря, результаты они показывают невысокие, но никто и не обещал, что недорогие решения будут блистать головокружительной производительностью.

В дополнение к проведённым тестам, для проверки работы технологии Intel Quick Sync мы провели измерение скорости перекодирования 3-гигабайтного 1080p-ролика в формате H.264 (который представлял собой 40-минутную серию популярного телесериала) с уменьшением разрешения для просмотра на iPhone 4. Для перекодирования использовалась популярная коммерческая утилита Cyberlink MediaEspresso 6.5, поддерживающая технологию Quick Sync.

Тут результаты разделяются на две большие группы. В первую попадают процессоры Core i5 и Core i3, в которых есть поддержка технологии Quick Sync, во второй оказываются Pentium, этой технологии лишённые. Разница во времени транскодирования у этих групп - примерно четырёхкратная. Второй фактор, который может оказать влияние на скорость работы MediaEspresso - это частота графического ядра. Именно поэтому экономичный Core i5-2500T неожиданно выходит в этом тесте лидером. Его графическое ядро способно динамически разгоняться до 1,25 ГГц, в то время как во всех остальных процессорах максимальная частота графики ограничена величиной 1,1 ГГц.

Игровая производительность

Группа игровых 3D тестов открывается результатами 3DMark Vantage, который использовался с профилем Entry.

На количество очков в популярном тесте 3DMark Vantage в первую очередь оказывает влияние графическая производительность. Поэтому первое место тут занимает Core i5-2500T, у которого ядро Intel HD Graphics 2000 работает на более высокой, чем у остальных участников теста, частоте. Остальные же процессоры расположились относительно плотной группой, в которой различия в показаниях определяются в первую очередь их вычислительными возможностями. При этом заметим, что в отличие от результатов в SYSMark 2012 и в приложениях, в 3DMark Vantage несколько разочаровывающе смотрится Core i5-2390T. Тут его скорость скатывается до уровня Core i3-2100 из-за того, что это - двухъядерный процессор, хотя производитель и относит его к серии Core i5.

Для исследования скорости работы в реальных играх нами были отобраны Far Cry 2, Dirt 3 и Starcraft 2. Эти игры характерны тем, что на встроенном в процессор графическом ядре Intel HD Graphics 2000 они показывают приемлемый уровень производительности. Правда, для его достижения тесты мы проводили в режиме 1280x800, а уровень настроек качества устанавливался в положение Low.

И вновь в лидерах по понятным причинам оказывается Core i5-2500T. Казалось бы, графическое ядро HD Graphics 2000 у этого процессора может разгоняться всего лишь немного сильнее, чем в других CPU, но и даже этого хватает для вполне ощутимого игрового превосходства. Остальные процессоры Core i5 и Core i3 расположились на диаграммах тесной группой. Только лишь Core i3-2100T несколько поотстал в Starcraft 2. Как и младшим CPU семейства Pentium, ему явно не хватает вычислительной производительности для того, чтобы в этой весьма процессорозависимой игре полностью обеспечить работой графику.

Энергопотребление

Как показало тестирование, процессоры серии T существенно уступают «обычным» модификациям по вычислительной производительности. Это - побочный эффект снижения энергопотребления, которое достигается в том числе и уменьшением таковых частот. Однако до сих пор про низкий уровень потребления мы говорили лишь в теоретическом ключе, основываясь на официальных спецификациях. Теперь же настало время оценить практическую энергоэффективность.

На следующих ниже графиках приводится по две величины энергопотребления. Первая - это полное потребление систем (без монитора), представляющее собой сумму энергопотребления всех задействованных в системе компонентов. Вторая - потребление одного только процессора по выделенной для этой цели 12-вольтовой линии питания. В обоих случаях КПД блока питания не учитывается, так как наша измерительная аппаратура устанавливается после блока питания и фиксирует напряжения и токи, поступающие в систему по 12-, 5- и 3.3-вольтовым линиям. Во время измерений нагрузка на процессоры создавалась 64-битной версией утилиты LinX 0.6.4 . Для нагрузки графических ядер использовалась утилита FurMark 1.9.1 . Кроме того, для правильной оценки энергопотребления в простое мы активировали все имеющиеся энергосберегающие технологии, а также технологию Turbo Boost.

Различия в потреблении обычных и экономичных процессоров заметны уже в состоянии простоя. 45- и 35-ваттные модификации процессоров даже при бездействии могут обеспечить общую экономию в размере 1-2 Вт, которая достигается за счёт более низкого процессорного напряжения в состоянии простоя при активации технологии Enhanced Intel Speedstep.

Очень интересная картина наблюдается при нагрузке только на одно вычислительное ядро процессора. Здесь 45- и 35-ваттные процессоры Core i5-2500T и Core i5-2390T никак не обнаруживают свою экономичность. Причина этого кроется в очень агрессивной реализации у них технологии Turbo Boost. При частичной занятости они резво задирают тактовую частоту, выбирая весь ресурс теплового пакета и вплотную приближаясь по быстродействию к 95- и 65-ваттным собратьям, которые на столь же решительный авторазгон не решаются. Что же касается Core i3-2100T и Pentium G620T, то в них технологии Turbo Boost нет, а потому их потребление оказывается на несколько ватт ниже, чем у 65-ваттных Core i3-2100 и Pentium G620.

Любопытные результаты получаются и при максимальной нагрузке на вычислительные мощности процессоров. В целом, системы, построенные с применением представителей T-серии, демонстрируют существенно более низкое потребление, чем платформы, использующие стандартные процессоры того же класса. Но, тем не менее, в практических показателях потребления можно заметить некоторые забавные нестыковки. Например, процессор Core i5-2500T, обладающий максимальным расчётным тепловыделением 45 Вт, оказывается прожорливее, чем Core i3-2120, TDP которого на 20 Вт выше. Понятно, что происходит это из-за разного количества ядер, но факт остаётся фактом. Аналогичным образом Core i5-2390T демонстрирует более высокое потребление, чем Pentium G850.

Всё это говорит о том, что процессоры T-серии в реальной жизни не всегда экономичнее своих «нормальных» собратьев. Они лучше с точки зрения удельной производительности на каждый затраченный ватт энергии, но при сопоставлении абсолютных значений энергопотребления могут проигрывать существенно более медленным CPU с более высоким декларируемым уровнем TDP. И это нужно иметь в виду.

При тестировании потребления с графической нагрузкой результаты не преподносят никаких особенных сюрпризов. Графическое ядро Intel HD Graphics 2000 гораздо менее прожорливо, чем вычислительные ядра, поэтому производитель оптимизацией этой части CPU особо не занимался. Результатом такого подхода является слабое расхождение в реально измеренном потреблении в данном случае. Выделяется только Core i5-2500T, у которого графическое ядро разгоняется до более высокой частоты, чем во всех остальных случаях.

Аналогичная картина наблюдается и при использовании процессоров в роли основы медиацентра. Нагрузка в виде декодирования видеоконтента высокого разрешения приводит к незначительно различающемуся потреблению у систем с процессорами с 95-, 65-, 45- и 35-ваттным тепловым пакетом.

Выводы

Микроархитектура Sandy Bridge поражает своей многогранностью. Мы уже не раз восхищались тем, насколько производительными могут быть построенные на ней процессоры, а сегодня мы убедились, что она с равным успехом подходит и для создания привлекательных предложений для тихих, малогабаритных и экономных систем. Впрочем, основанные на Sandy Bridge экономичные процессоры T-серии обнаружили ряд своеобразных особенностей, которые никак не отражены в спецификациях и способны несколько изменить общее впечатление об этих продуктах.

Посмотрим на энергопотребление. Несмотря на то, что процессоры серии T обладают вдвое меньшим TDP по сравнению с обычными процессорами, это совершенно не означает, что в реальности они потребляют вдвое меньше. Во-первых, экономичные процессоры достаточно близко подбираются к границе своего теплового пакета, в то время как CPU, не отягощенные никакими обязательствами в части максимального тепловыделения, нередко демонстрируют куда меньшее, чем значится в спецификации, энергопотребление и тепловыделение на практике. Поэтому в действительности разница в практическом потреблении между T и не-T процессорами одного класса двукратной не бывает. Во-вторых, серьёзное различие в потреблении у экономичных и обычных процессоров проявляется лишь в небольшом числе сценариев, в то время как в большинстве ситуаций они вообще демонстрируют очень близкие энергетические аппетиты. Фактически, энергоэффективность моделей T-серии обнаруживается только лишь при тяжёлой многопоточной вычислительной нагрузке. В состояниях же простоя, при однопоточной работе или при задействовании графического ядра процессоры T-серии никаких серьёзных преимуществ в части потребления не дают.

Всё это означает, что смысла в использовании специальных энергоэффективных вариантов Sandy Bridge ради одной только экономии электроэнергии практически нет. Учитывая, что в реальной работе максимальная загрузка процессора носит спорадический характер, процессоры T-серии не дадут существенного выигрыша при оплате счетов за электроэнергию.

Реальные и неоспоримые преимущества этих процессоров проявляются в другом - когда по каким-то причинам необходимо гарантированно ограничить сверху максимальные величины потребления или тепловыделения. Например, если система собрана в корпусе, дающем возможность разместить лишь систему охлаждения небольшой эффективности или в том случае, когда вынужденно используется маломощный блок питания, процессоры Intel T-серии могут оказаться действительно незаменимыми.

Однако ограничения в энергопотреблении и тепловыделении существенно сказываются на скорости. С точки зрения пиковой вычислительной производительности, процессоры со сниженным до 45 и 35 Вт тепловым пакетом работают в среднем на 15-20 % медленнее обычных CPU того же класса и аналогичной стоимости. Впрочем, в случае с Core i5-2500T и Core i5-2390T столь существенное отставание проявляется лишь при тяжёлой многопоточной нагрузке, в остальных же ситуациях данным экономичным процессорам серьёзно помогает агрессивно настроенная технология Turbo Boost. Другая же пара процессоров T-серии, Core i3-2100T и Pentium G620T, поддержки Turbo Boost не имеет и сильно отстаёт от полноценных аналогов при любом раскладе.

Но не всё так плохо. Core i5-2500T и Core i5-2390T - это уникальные с точки зрения быстродействия продукты, которые в ряде аспектов способны превзойти обычные 95- и 65-ваттные процессоры. В частности, Core i5-2500T обладает самой быстрой модификацией графического ядра Intel HD Graphics 2000, обеспечивающей более высокую по сравнению с большинством LGA1155-собратьев производительность этого процессора в 3D и при использовании технологии Quick Sync. Core i5-2390T же вообще можно назвать самым быстродействующим двухъядерным десктопным процессором на базе микроархитектуры Sandy Bridge.

В итоге, мы приходим к выводу, что процессоры серии T, и в особенности те из них, которые относятся к семейству Core i5, - это очень любопытные продукты, обладающие порой даже совершенно неожиданными преимуществами. Однако в целом говорить о Core i5-2500T, Core i5-2390T, Core i3-2100T и Pentium G620T можно только как о нишевых продуктах, действительно интересных лишь в ограниченном числе ситуаций. При этом не следует забывать и о том, что во многих случаях вместо процессоров T-серии можно вообще обойтись 65-ваттными Pentium , которые в реальности нередко демонстрируют сравнимое или даже более низкое энергопотребление, чем 45- и 35-ваттные процессоры семейств Core i5 и Core i3.

Иными словами, выбор подходящего CPU для энергоэффективной системы - вопрос очень непростой, и единого рецепта для ответа на него не существует. Предложенный Intel вариант со специальными модификациями с низкими тепловыми пакетами отметать, конечно, не следует, но мы не можем сказать, что он будет единственно верным в любом случае.

Другие материалы по данной теме

Настоящий Fusion. Обзор APU AMD Llano A8-3800
Обзор процессоров Pentium G850, Pentium G840 и Pentium G620
Обзор процессоров Core i3-2120 и Core i3-2100

Введение.
Достаточно давно мне хотелось остановиться на вопросах обеспечения снижения энергопотребления современных персональных компьютеров и ноутбуков. Многие пользователи оправданно зададут вопрос: "Зачем это надо? - производитель уже позаботился обо всех тонкостях энергопотребления моей системы. Как показывает опыт, к сожалению, это практически всегда не так. Если производители ноутбуков еще как-то стараются обеспечить снижение энергопотребления своих устройств, то с персональными компьютерами, как правило, все находится в запущенном состоянии.

Энергопотребление персональных компьютеров и необходимо снижать по следующим причинам:
- снижая энергопотребление ноутбука, вы продлеваете его время автономной работы,
- продлевая время автономной работы ноутбука, вы добиваетесь, снижения циклов заряда/разряда аккумуляторной батареи и продлеваете его срок службы,
- вместе с энергопотреблением снижается и тепловыделение компонентов ноутбука или персонального компьютера, что позволяет, с одной стороны, повысить стабильность работы системы, с другой стороны, продлить срок службы электрических компонентов,
- снижение энергопотребления персонального компьютера и ноутбука позволит сократить расходы на электричество. Для многих это до сих пор не критично, но стоимость электроэнергии растет день ото дня, государственная политика заставляет граждан устанавливать электросчетчики, количество компьютеров в семье увеличивается из года в год, длительность их работы удлиняется в пропорциональных масштабах, поэтому в технологиях снижения энергопотребления заинтересован каждый из нас.

Определение ключевых компонентов энергопотребления системы.

Несмотря на то, что современный персональный компьютер и ноутбук настолько различны между собой, как правило, они полностью идентичны по схемам строения. В ноутбуке производители стараются компоновать все, таким образом, чтоб максимально уменьшить итоговые размеры. В то время как любой персональный компьютер является модульной системой, любой компонент которой может быть заменен без каких-либо проблем.

Картинка кликабельна --

На представленном рисунке видны компоненты стандартного системного блока . Знание этих компонентов системы позволит вам еще на этапах сборки или апгрейда своего компьютера определиться с теми параметрами, которые позволят вам снизить энергопотребление системы. Итак, современный системный блок содержит:
- корпус,
- блок питания,
- материнская плата,

Оперативная память,
- видеокарта/видеокарты,
- жесткий диск/диски,
- привод компакт-дисков,
- дисководы,
- картридеры,
- системы охлаждения процессора, корпуса.
Звуковые карты, ТВ-тюнеры в отдельном исполнении редко встречаются в современных компьютерах. Во-первых, все существующие материнские платы имеют встроенные контроллеры звука, которые не уступают по качеству звучания дешевым звуковым картам и картам среднего ценового диапазона. Во-вторых, ТВ-тюнеры отслужили свой век, как и коаксиальное телевидение. В эпоху FulHD, IP-TV, DVB говорит о ТВ-тюнерах попросту излишне.

Энергосбережение: корпус и блок питания.

Для многих может показаться странным, обсуждать блок питания и корпус в контексте энергосберегающих технологий. Тем не менее, практика показывает, что пользователи зачастую выбирают корпус по внешнему виду и его ценовому параметру. При этом следует понимать, что малогабаритный, плохо вентилируемый корпус будет способствовать перегреванию компонентов системы и снижению стабильности работы того же процессора, оперативной памяти, материнской платы при снижении напряжений питания, чем мы будем заниматься в дальнейшем.

Блок питания может стать источником неэффективного энергопотребления в первую очередь. Любой современный блок питания должен обеспечивать высокие показатели КПД при преобразовании тока высокого напряжения в 12, 5 и 3,3 вольта.

Любой современный блок питания имеет соответствие одному из стандартов серии 80 Plus . Стандарт 80 Plus был принят еще в далеком 2007 году, в рамках энергосберегающих стандартов Energy Star четвертого пересмотра. Данный стандарт требует от производителей блоков питания обеспечение 80% КПД своих устройств при различных нагрузках, - 20%, 50% и 100% от номинальной мощности.

Из этого следует, что для обеспечения максимальной эффективности вашего блока питания, он должен быть нагружен не менее 20 % от своей номинальной мощности. Абсолютно не правильно, когда пользователь приобретает блоки питания "с запасом" на 900 и 1200 Ватт. При выборе блока питания руководствуйтесь тем, что без нагрузки на систему, нагрузка на него не должна падать ниже 20% и он должен иметь сертификат соответствия 80 Plus.

Картинка кликабельна --

Справедливости ради, нужно отметить, что на сегодняшний день стандарт 80 Plus дифференцировался на следующие категории:
- 80 Plus
- 80 Plus Bronze
- 80 Plus Silver
- 80 Plus Gold
- 80 Plus Platinum.

Различие между стандартами заключается в обеспечении более высоких показателей КПД внутри семейства стандарта 80 Plus. Если при 50% нагрузке блок питания стандарта 80 Pus обеспечивает КПД на уровне 80%, то дорогие блоки питания соответствующие стандарту 80 Plus Platinum обеспечивают КПД на уровне 94% и выше.

Энергосбережение: материнская плата.

На сегодняшний день материнские платы развиваются максимально быстро, не отставая от развития процессоров. Следует понимать, что материнские платы состоят из различных наборов контроллеров, обеспечение слаженной работы которых, и является основной задачей материнской платы. В большинстве случае, энергопотребление материнской платы зависит от вида примененного северного и южного моста. Современные северные мосты значительно снизили свое энергопотребление, что повлекло за собой уменьшение размеров их систем охлаждения. Многие пользователи помнят времена, когда система охлаждения северного моста состояла из нескольких тепловых трубок соединенных с радиаторами охлаждения. Появление последнего поколения системной логики от Intel позволило снова отойти на уровень обычных радиаторов.

В силу общих тенденций, многие именитые производители материнских плат, такие как Gigabyte , ASUS , MSI демонстрируют на выставках свои новые "экологичные" продукты. Как правило, экологичность данных решений достигается за счет оптимизации схем питания процессора и видеокарт, - основных потребителей любого системного блока. Как правило, это осуществляется за счет применения многофазных стабилизаторов напряжения процессоров.

Современные материнские платы , применяют в схемах питания от шести до двенадцати стабилизаторов напряжения. Данные схемы значительно повышают стабильность подаваемого напряжения, но увеличивают энергопотребление. Поэтому производители "экологичных" материнских плат оснащают их технологиями, которые при низкой нагрузке на систему питания выключают часть фаз, и питание процессора осуществляется за счет одной-двух фаз стабилизаторов напряжения.

При покупке материнской платы, также следует быть более внимательным. Приобретение "навороченной" материнской платы всегда оборачивается повышенным энергопотреблением. Если вам никогда не будет нужен порт FireWire, не следует за него переплачивать, а затем ежемесячно платить за то электричество, которое потребляет его контроллер на материнской плате.

Энергосбережение: процессор.

Ведущие производители процессоров AMD и Intel на протяжении последних десятилетий занимаются снижением энергопотребления своих продуктов. Следует отдать должное, вся эстафета была начата компанией AMD, в которой она удерживала прочное лидерство на протяжении двух-трех лет. Были времена, когда процессоры компании AMD с технологией Cool"n"Quiet имели значительно меньшее энергопотребление, нежели процессоры от компании Intel линеек Pentium 4 и Pentium D.

Компания Intel быстро наверстала свое отставание и внедрила технологию EIST - Enhanced Intel SpeedStep Technology, которая прекрасно себя показала в последних поколениях процессоров. В то время как новые процессоры от компании Intel обзаводятся все новыми и новыми технологиями энергосбережения и наращивают производительность, от компании AMD существенных рывков вперед мы не видим.

Как известно, ключевым энергопотребителем любого персонального компьютера или ноутбука является именно процессор, поэтому мы остановимся на вопросах снижения его энергопотребления.

Для того чтоб понять, как можно снизить энергопотребление , вы должны четко для себя представлять, от чего оно зависит. Энергопотребление современного процессора зависит:
- от напряжения питания подаваемого на транзисторы,
- частоты работы процессора. Частота работы процессора формируется из произведения его множителя на частоту шины.

По сути дела, технологии Cool"n"Quiet и EIST занимаются снижением энергопотребления именно за счет этих двух параметров. К сожалению, чаще всего мы сталкиваемся с работой не с напряжением питания процессора, а с работой его частотой. При снижении нагрузки на процессор энергосберегающие технологии снижают множитель процессора и тем самым добиваются снижения энергопотребления процессора. При появлении нагрузки на процессоре, множитель возвращается на прежние значения, и процессор работает, как ни в чем не бывало. К сожалению, данная методика снижения энергопотребления не всегда позволяет добиться высокой энергоэффективности. Покажем на примере.
В качестве примера выбран процессор Core 2 Duo с номинальной частотой работы 2,0 Ггц.

Картинка кликабельна --

Из представленной диаграммы видно, что температура работы процессора без включения режима энергосбережения, при номинальном множителе x12 и напряжении питания 1,25 вольт мы имеем рабочую температуру порядка 55-56 градусов в простое.

Картинка кликабельна --

После подачи нагрузки на процессор, при аналогичных условиях работы мы фиксируем среднею температуру работы порядка 71-72 градусов, что и было зафиксировано на наших диаграммах.
Температура ядер снимается по внутренним датчикам, поэтому погрешности минимальны. Учитывая тот факт, что между энергопотреблением процессора и его рабочей температурой имеется прямопропорциональная связь, мы будем ориентироваться на данный параметр при оценке его энергоэффективности.
Следующим этапом мы снизили множитель до минимально возможных значений, до 6. При этом частота процессора составила 997 Мгц, грубо можно округлить до 1 Ггц. Напряжение питания осталось неизменным, в районе 1,25 вольт.

Картинка кликабельна --

Из представленных данных видно, что в режиме простоя, рабочая температура процессора изменилась очень мало, она осталась, по-прежнему, в рамках 55-56 градусов. Отсюда напрашивается вывод о том, что от простого снижения частоты работы процессора мы выигрываем очень мало.

Картинка кликабельна --

После этого мы подали нагрузку на , но множитель и рабочее напряжение процессора оставили на прежнем уровне. Естественно, подобное тестирование имеет значение только с практической стороны, реализовывать его в жизни мы не рекомендуем. Связано это с тем, что именно от частоты процессора зависит его производительность, и никто не покупает высокочастотный процессор для его последующей работы на заниженных частотах. После стабилизации температурных значений, мы получили среднею рабочую температуру равную 65-66 градусам, что на шесть градусов ниже, чем при работе процессора на номинальной частоте равной 2 Ггц.
Из этого всего следует, что действительно энергосбережение от снижения рабочей частоты процессора путем изменения значения множителя имеет место быть, но оно не того уровня, которого нам бы хотелось видеть, в каждом конкретном случае. Поэтому мы приступаем к работе с напряжением процессора.

Наш процессор и материнская плата позволяют изменять напряжение питания процессора в промежутке 0,95-1,25 вольт. Шаг составляет 0,0125 вольт. Это связано с тем, что процессор установлен в ноутбуке, материнские платы которых, редко когда дают возможность менять рабочие напряжения компонентов в широких диапазонах.
Для того чтоб доказать эффективность снижения рабочего напряжения процессора в плане снижения его энергопотребления и тепловыделения, мы оставим его рабочую частоту на уровне 1 Ггц, но параллельно снизим рабочее напряжение до минимально возможных значений, - 0,95 вольт.

Картинка кликабельна --

Данная манипуляция позволила нам снизить температуру простоя процессора до 45-46 градусов, что представлено на диаграмме. В данном режиме мы добиваемся максимально возможно низкого энергопотребления процессора. Снижение рабочего напряжения до 0,95 вольт позволило нам снизить рабочую температуру простоя на 10 градусов!!!

Картинка кликабельна --

Для оценки эффективности метода снижения рабочего напряжения процессора, мы подали на него нагрузку. В результате чего мы получили рабочую температуру в нагрузке равную 50-51 градусам, в то время как без изменения напряжения и аналогичной производительности системы на частоте 1 Ггц ранее мы получали 65-66 градусов. Полученные нами данные зафиксированы на диаграммах.

Энергопотребление процессора: выводы

- Из всего вышеизложенного следует, что для обеспечения высокой энергоэффективности процессора не следует только снижать рабочую частоту процессора, как это делается многими ноутбуками и персональными компьютерами в рамках энергосберегающих технологий от Intel и AMD. Снижение частоты работы процессора всегда должно сопровождаться снижением его рабочего напряжения.

Учитывая тот факт, что любой процессор может работать при более низком напряжении при более низких частотах своей работы, следует подобрать свое минимальное стабильное напряжение для каждой частоты его работы.

Для определения приблизительных рабочих напряжений для каждой частоты (множителя) процессора достаточно построить график прямой зависимости минимального напряжения от частоты путем нанесения максимальных и минимальных значений. Это значительно облегчит работу начинающим пользователям.

- Для обеспечения необходимой энергоэффективности процессора, необходимо правильно настроить существующие технологии или применять сторонние программные продукты, которые могли бы снижать частоту процессора, его напряжение при низкой нагрузке и повышать их при ее повышении.

Энергосбережение процессора: RightMark CPU Clock Utility (RMClock)

Утилита имеет небольшой вес, порядка 250 килобайт . Не требуется какой-либо установки, просто распаковываете его в выбранную папку и запускаете файл RMClock.exe. Для простоты ссылка на архив с программой будет представлена в конце нашей статьи.

На момент написания статьи последняя версия программы 2.35 имеет следующий функционал в рамках бесплатного использования:
- контроль тактовой частоты процессоры,
- контроль троттлинга,
- контроль уровня загрузки процессора, ядер процессора,
- контроль рабочего напряжения процессора,
- контроль температуры процессора/ядер процессора,
- постоянный мониторинг указанных параметров,
- возможность изменения напряжения процессора из операционной системы,
- возможность изменения множителя процессора (его частоты) из операционной системы,
- автоматическое управление частотой и напряжением процессора в зависимости от подаваемой нагрузки на него. Концепция носит название "Perfomance on demand" или "производительность по требованию".

Картинка кликабельна --

Запустив программный продукт, вы попадаете в один из разделов его меню. Мы перечислим весь функционал RightMark CPU Clock Utility по порядку. В разделе About представлена информация о разработчиках, их сайте, и ссылка на лицензионное соглашение. Базовая версия продукта поставляется бесплатно для некоммерческих целей, никакой регистрации не требуется. Имеется профессиональная версия, которая предоставляет гораздо более широкий функционал настроек работы системы и стоит символические 15 долларов. Для начинающего пользователя возможностей базовой версии вполне хватит.

Картинка кликабельна --

В закладке "Settings " представлены настройки программы для удобства его использования. К сожалению, русского языкового пакета, который встречался в ранее выпущенных версиях продукта, в нашем случае не оказалось, но в этом нет ничего страшного. В данной закладке имеется возможность выбора цвета оформления и, прошу обратить внимание, - режим автозапуска.

За режим автозапуска отвечает подраздел "Startup options ". Автозапуск RightMark CPU Clock Utility при загрузке операционной системы позволяет максимально легко решить вопросы энергосбережения без вмешательства в BIOS компьютера, что особенно полезно, когда BIOS не предоставляет каких-либо возможностей по изменению рабочего напряжения и множителя процессора. Подобное встречается в BIOS"ах современных ноутбуков.

Поставив галочку в окне пункта "Start minimized to system tray " вы избавите себя от надобности постоянно закрывать окно программы при очередном запуске. Оно будет выполнять свои задачи после автоматического запуска с предварительным свертыванием.

Пункт "Run at Windows startup :" позволяет установить автоматический запуск программного продукта и выбрать, как это делать. В нашем случае мы осуществляем автоматический запуск через реестр, также имеется возможность автоматического запуска через папку "Автозагрузка". Оба варианта прекрасно работают, начиная от Windows XP заканчивая Windows 7.

Имеется возможность записи необходимых параметров работы процессора в Log-файл . Данный параметр бывает необходим для выяснения причин нестабильной работы системы.

Картинка кликабельна --

В закладке "CPU info " представлена информация о процессоре, его характеристики на текущий момент. Перечислены поддерживаемые технологии энергосбережения. Чем более современный процессор, тем больше технологий он поддерживает.

Картинка кликабельна --

В закладке "Monitoring " представлены диаграммы изменения рабочей частоты ядра процессора, его троттлинг, нагрузка на него, множитель, рабочее напряжение и температура. Количество вкладок соответствует количеству ядер процессора.

Картинка кликабельна --

Во вкладке "Management " пользователю предоставляется возможность выбора метода переключения множителей, методов определения фактической нагрузки на процессор, интеграции программного продукта с энергосберегающими технологиями операционной системы.

Пункт "P-states transitions method " позволяет выбрать метод перехода от одной заданной комбинации множителя-напряжения на другой. Имеются следующие возможности выбора:
- Single-step: множитель переключается с шагом равной единице. То есть при переходе с множителя 10 на множитель 12 всегда будет промежуточное звено 11.
- Multi-step: переход будет осуществляться с переменным шагом. В случае нашего примера, с 10 сразу на 12.

Пункт "Multi-CPU load calculation " позволяет определить метод определения загрузки процессора. Данный параметр будет влиять на скорость переключения комбинации множитель-напряжение на процессоре. В каждом случае подбирается исходя из индивидуальных особенностей работы пользователя. Обычно данный параметр мы не меняем и оставляет на указанном на скрине значении, который означает, что оценка будет осуществляться по максимальной нагрузке любого из ядер процессора.

Пункт "Standby/hibernate action " позволяет выбрать действие программы при переходе в режим гибернации или сна. Как правило, оставление текущего профиля работы является вполне достаточным.

В разделе "CPU Default Settings " представлены следующие пункты:
- Restore CPU defaults on management turns off, который позволяет вернуть первоначальные параметры работы процессора после выбора режима "No Power Managemet".
- Restore CPU defaults on application exit, который позволяет вернуть первоначальные параметры работы процессора после выключения RightMark CPU Clock Utility.

В разделе "CPU defeaults selection" выбирается метод определения комбинаций множитель-напряжение у процессора:
- CPU-defined default P-state, комбинация определяются процессором,
- P-state found at startup, комбинации определяются при загрузке программы,
- Custom P-state, комбинации устанавливаются вручную.

Пункт "Enable OS power management integration " позволяет создать профиль в схемах энергопотребления системы под названием "RMClock Power Management".

Картинка кликабельна --

В разделе "Profiles " пользователю предлагается задать те самые комбинации множитель-напряжение, - P-state. Во-первых, предлагается выбрать профили в зависимости от режима энергопотребления, - сеть или батарея/ИБП.

Ниже предлагается выбрать множители процессора и напряжение для них в каждом конкретном случае. Как правило, я выбираю три значения:
- минимальный множитель и минимальное напряжение для него,
- максимальный множитель и минимально рабочее напряжение для него,
- среднее значение множителя, а напряжение для него устанавливается самой программой исходя из максимальных и минимальных значений.

Как правило, подобный подход подходит для большинства ноутбуков и персональных компьютеров. Естественно, бывают исключения, и пользователю приходится длительно подбирать минимальное напряжение для каждого множителя.

Картинка кликабельна --

Затем устанавливаете галочки для уже выбранных профилей в соответствующих разновидностях работы программы:
- No management - без управления, в настройках не нуждается
- вкладки "Power Saving", "Maximal performance", "Perfomance on Demand" по сути дела равнозначны и позволяют установить диапазоны изменения множителей-напрежения процессора.

Например, в нашем случае для вкладки "Power Saving " мы выбрали минимально возможный множитель и напряжением, для вкладки "Maximal performance" максимальный множитель и минимально рабочее напряжение при данной частоте у процессора.

В разделе производительность по требованию "Perfomance on Demand " выбрали три комбинации множитель-напряжение:
- x4-0,95 вольт
- x9-1,1 вольт
- x12-1,25 вольт.

Картинка кликабельна --

Затем наводите на значок в области уведомлений рабочего стола программы RightMark CPU Clock Utility и выбираете необходимые параметры процессора, которые всегда должны вам показываться и выбираете текущий профиль работы. Я всегда ставлю для мониторинга частоту процессора и его температуру работы, что всегда удобно и отчасти интересно.

Картинка кликабельна --

На рисунке представлены три пиктограммы в области уведомлений рабочего стола:
- пиктограммы программы RightMark CPU Clock Utility,
- текущая частота процессора,
- его текущая температура.

Картинка кликабельна --

На скрине представлены диаграммы работы процессора в режиме "Производительность по требованию ". Видно, как программный продукт при увеличении нагрузки на процессор ступенчато увеличивает его множитель и напряжение вначале до x9-1,1 вольт и при необходимости до максимальных x12-1,25 вольт. Как только нагрузка падает, все ступенчато возвращается обратно.
Подобная регулировка практически никак не влияет на итоговую производительность системы.

Картинка кликабельна --

Во вкладке "Battery info " предлагается выбрать способы оповещения о состоянии аккумуляторной батареи ноутбука.

Во вкладке "Advanced CPU settings " предлагается выбрать опрашиваемые температурные датчики процессора, включаемые технологии энергосбережения.
Все эти энергосберегающие технологии описаны на сайте Intel . Мы просто хотим сказать, что, как правило, их включение не влияет на стабильность системы, поэтому - почему бы их не включить?

Наш процессор относится к раннему семейству процессоров Core 2 Duo . Современные процессоры поддерживает не активные у нас технологии:
- Engage Intel Dynamic Acceleration (IDA)
- Enable Dynamic FSB Frequency Switching (DFFS)

Первая технология позволяет процессору повысить множитель одного из ядер при отсутствии нагрузки на второе. Например, работают два ядра процессора при частоте 2,2 Ггц. Процессор оценивает, что нагрузка подается только на одно ядро, то его множитель будет повышен, и он начнет работать на частоте 2,4 Ггц. Технология интересная, но опасная на разогнанных процессорах.

Вторая технология позволяет добиться еще более сильного снижения рабочей частоты процессора в режимах простоя. Ранее мы говорили о том, что итоговая частота процессора - это всегда произведение множителя на частоту системной шины. Современные процессоры Intel в рамках технологии DFFS позволяют снижать не только значение множителя, но и частоту шины, что позволяет достичь еще более низких частот. Данная технология также опасна для разогнанных процессоров, так как можно получить нестабильность со стороны оперативной памяти.

Картинка кликабельна --

Пожалуй, это все что мы хотели рассказать о программном продукте RightMark CPU Clock Utility . Остается посоветовать следить за ее обновлениями. При этом не имеет смысл обновляться, когда у вас уже на протяжении многих месяцев все стабильно работает. Имеет смысл искать новую версию при смене процессора или переходе на более современную операционную систему.
Использование программы RightMark CPU Clock Utility позволит вам максимально продлить жизнь не только своего процессора, но и системы питания материнской платы, а также значительно снизить шум от системы охлаждения процессора, который не будет надрываться для его охлаждения, когда вы будете печатать, смотреть фильмы или просто листать страницы в Интернете.

Энергопотребление процессора: определяем минимальное рабочее напряжение

В своей статье я многократно указывал на то, что важно определить минимальное рабочее напряжение для каждой частоты работы процессора. Делается это путем проб и ошибок. Как правило, последовательно выполняется следующий цикл задач:
- снижение напряжения на один пункт,
- проверка стабильности процессора в стресс-тестовом программном продукте,
- понижение или повышение напряжения на один пункт в зависимости от результатов стресс-тестирования.

Для стресс-тестирования процессоров существует множество программных продуктов. Они были описаны в одной из наших статей. Считаю, что наиболее ценной из них является программа Prime95. Ссылка на нее будет предоставлена в конце статьи. Она полностью бесплатна и доступна для скачивания в сети.

Картинка кликабельна --

Последняя ее версия была выпущена в 2008 году, как раз тогда, когда было необходимо внедрить мультиядерность в тестирование. Имеется возможность выбора различных методов тестирования, указывать длительность тестирования, периодичность тестирования и т.д.

Картинка кликабельна --

Выбираем метод тестирования в разделе "Options "=> "Torture test " и запускаем его. Длительность тестирования полностью зависит от вас. Как правило, при определении ориентировочного минимального напряжения я дожидаюсь либо первой ошибки, либо провожу тестирование в течение получаса. Если полчаса теста прошло без ошибок, снижаем напряжение на один пункт и вперед заново.
После того, как вы определились с минимальным напряжением окончательно, имеет смысл оставить тест на ночь. За несколько часов кропотливой работы, практически всегда удается выявить возникающие ошибки.
Нередко, операционная система зависает или в лучшем случае, выдает "синий экран смерти ". Это говорит о том, что напряжение занижено и возникла ошибка, - следует поднять рабочее напряжение на процессоре для данной частоты.

Картинка кликабельна --

В нашем случае, мы определили минимальное рабочее напряжение для нашего процессора . Как оказалось, при максимальной частоте в 2 Ггц нашему процессору 1,25 вольт совсем не нужны. Он вполне стабильно работает и при 1,00 вольтах. Стабильность операционной системы была обнаружена и при режиме 0,975 вольт, но Prime95 сообщил об ошибке, которая пропала после поднятия напряжения до 1,00 вольт.

В итоге мы имеем

:
- процессор с неизменным уровнем производительности и частотой работы 2 Ггц,
- максимальную рабочую температуру в нагрузке 62-63 градуса, вместо привычных 72 градусов,
- более низкое энергопотребление, которое позволяет без каких-либо схем энергопотребления от Acer, Asus, Samsung, Gigabyte максимально продлить длительность работы ноутбука от аккумуляторной батареи не теряя уровня производительности,
- более низкое энергопотребление позволит сократить расходы на электричество, особенно, если указать данные значения в описанном выше программном продукте RightMark CPU Clock Utility.

В действительности, подобное низкое рабочее напряжение процессора для оверклоккера говорит всегда об одном, - об его высоком разгонном потенциале. Но нюансам разгона у нас будут посвящены другие статьи, - тема разгона процессора выходит за рамки темы об энергосбережении. Заключение.
Прочитав статью, у пользователя должен возникнуть вопрос: "Неужели производители настолько неумелые, что сами не понижают рабочее напряжение процессоров, особенно в ноутбуках, где это так критично?" Ответ прост и заключается в том, что процессоры выпускаются массово, ноутбуки также выходят с конвейера. Не в интересах производителей затягивать процесс производства, поэтому кому-то везет и его процессор показывает чудеса разгона, а у кого-то отказывается это делать, у кого-то процессор работает при напряжении 1,175 вольт, а у кого-то он стабилен и при 0,98 вольтах. Покупка электроники, - это всегда лотерея. Что скрыто под этикеткой в каждом конкретном случае, познается только на практике.
В заключение хочется поблагодарить разработчиков программных продуктов RightMark CPU Clock Utility и Prime95 , которым наш портал МегаОбзор вручает золотую почетную медаль. Ждем ваших вопросов и напоминаем, что все, что вы делаете со своей электроникой, вы делаете на свой страх и риск.

RightMark CPU Clock Utility можно найти по .
Описанную в статье программу Prime95 можно найти по .

Процессор обычно является самым "прожорливым" компонентом внутри среднего настольного ПК. Энергопотребление процессора впервые стало серьёзной проблемой, когда Intel стала приближаться к 4-ГГц порогу с процессором Pentium 4, потреблявшим больше 100 Вт энергии , для которого стала необходима мощная система охлаждения. Впрочем, энергопотребление и производительность не слишком хорошо сочетались в этом чипе. Появление первого двуядерного процессора Pentium D 800 ещё сильнее осложнило ситуацию, и так было до выхода Core 2 Duo примерно полтора года назад. С тех пор мы получили практически 400% прирост соотношения производительности на ватт, от линейки Pentium 4 600 до современных процессоров Core 2. Мы рассмотрим некоторые эволюционные особенности в данной статье.

Когда мы оценивали типичное энергопотребление двух систем AMD и Intel , то мы отслеживали энергию, необходимую для выполнения реальных задач на протяжении определённого времени, что мы симулировали с помощью BAPCo"s SYSmark 2007. Этот тест основан на реальных приложениях, которые обрабатывают данные в многозадачном окружении. Когда в большинстве публикаций указаны данные максимального и минимального энергопотребления системы и компонентов, эти числа дают лишь часть информации. Энергопотребление следует всегда соотносить с производительностью, поскольку более скоростная система может быстрее переходить в состояние с эффективным энергопотреблением, чем медленная система, что в результате даёт большую экономию энергии на протяжении длительного периода времени, пусть даже в мгновенных значениях более скоростная система отличается большим энергопотреблением.

В нашей статье мы оценивали процессоры AMD Athlon 64 X2 5000+ (65 нм) и Intel Core 2 Duo E6400. Оба процессора являются быстрыми и эффективными двуядерными процессорами, но Intel Core 2 Duo смог выиграть битву за эффективность благодаря преимуществу по производительности - процессор быстрее переходил в экономичное состояние бездействия, чем аналог AMD. Но что будет, если сравнить Core 2 Duo с процессором Core 2 Quad? И насколько этот процессор эффективнее, чем Pentium 4 и Pentium D? Давайте посмотрим!

Процессоры на 3,0 ГГц

Хотя Intel меняет спецификации Socket 775 с каждым новым поколением процессоров, сокет сохранил совместимость со старыми моделями Socket 775. Пусть для Core 2 Duo вам потребуется новая материнская плата (особенно для грядущего 45-нм поколения Penryn, которое выйдет в первом квартале 2008 года), на многих современных материнских платах Socket 775 вполне возможно запустить даже старый Pentium 4. Благодаря столь удачным обстоятельствам, мы смогли протестировать четыре разных типа процессоров на эталонной тестовой системе.

Мы решили выбрать одинаковую рабочую частоту, которую можно было выставить для всех процессоров в линейке. Мы хотели установить частоту от 2,6 до 2,8 ГГц, но это оказалось невозможным из-за разных частот шины CPU (FSB). Поэтому пришлось остановиться на 3,0 ГГц, что можно получить и на процессорах Core 2 на FSB1333, и на процессорах Pentium на FSB800. В случае систем Core 2 память работала на частоте 533 МГц (DDR3-1066 с задержками CL7-7-7-20), а с процессорами Pentium использовалась память DDR3 на частоте 400 МГц (DDR3-800 и CL6-6-6-18). Собственно, это настройки по умолчанию материнской платы Asus P5E3 X38. Более высокие частоты памяти привели бы к росту энергопотребления, хотя и к небольшому, если учесть общее энергопотребление системы от 77 до 203 Вт.

Установку процессоров и запуск их на 3,0 ГГц мы смогли выполнить без проблем. Мы использовали материнскую плату Asus P5E3 Deluxe с BIOS версии 0402 от 19 сентября 2007.

СОДЕРЖАНИЕ

Работа с Андроидом