Технология энергосбережения AOpen Powermaster: снижение частоты CPU и уровня шума “на лету” – THG.RU

Powermaster: псевдо-SpeedStep для Pentium 4

Современные компьютеры могут выполнять великое множество задач, от офисных приложений до мультимедийных программ, работая центром вашей “цифровой вселенной”. Но вот с потреблением энергии и выделением тепла дела не так хороши.

Хотя гонка производительности настольных компьютеров вряд ли когда-нибудь завершится, сегодня многие упрекают маркетингового лидера Intel за то, что он слишком мало уделяет внимания системам энергосбережения. Кроме того, конкурент AMD сегодня может использовать меньшие тактовые частоты, которые обеспечивают схожий уровень производительности. В итоге AMD получила прекрасную возможность атаки на Intel, предложив более эффективный по энергопотреблению процессорный дизайн.

Лидирующие производители компонентов, особенно Intel, иногда испытывают сложности с адаптацией линеек настольных продуктов к быстро меняющимся рыночным условиям. Сборщики ноутбуков, с другой стороны, уже давно ушли от более дешёвых, но и более “прожорливых” настольных процессоров типа Pentium 4 к более дорогим Pentium M, которые позволяют увеличить время автономной работы. Если бы Pentium 4 имел те же функции энергосбережения, что и Pentium M, Intel не смогла бы оправдать более высокие цены на предложения Centrino.

AOpen решила обойти эту проблему, разработав материнскую плату, позволяющую автоматически понижать тактовую частоту процессора при уменьшении нагрузки на систему. Вследствие снижения тактовых частот, уменьшается тепловыделение, а также и снижаются требования к охлаждению, и мы получаем уменьшение уровня шума. Наши тесты стали прекрасным тому подтверждением.

Производительность: потребности против возможностей

Под нормальными рабочими условиями нагрузка на процессор возрастает редко и на небольшое время. Для наших измерений мы использовали Pentium 4 с Hyper-Threading, поэтому в закладке “Производительность” диспетчера задач показаны два (логических) процессора.

Как нам кажется, не всегда стоит ставить производительность современных скоростных CPU на первое место. Ведь тепловыделение при этом достигает 80 Вт, если не больше, а с таким количеством тепла системе справиться тяжело. Подобное тепловыделение оправданно, только если высокая производительность действительно используется или обеспечивает ощутимое уменьшение времени выполнения задания.

Высокое энергопотребление, безусловно, фактор неприятный. Если принять во внимание систему с процессором 2 ГГц или выше, то вряд ли можно спорить с тем, что обычным офисным приложениям или даже простейшим мультимедийным программам такая мощность ни к чему. Собственно, это наглядно заметно на закладке “Производительность” диспетчера задач. Тактовые частоты при этом остаются прежними всё время, то же самое можно сказать и про энергопотребление – независимо от того, что делает (или не делает) пользователь.

Управление энергопотреблением настольного ПК

В процессе проектирования CPU для ноутбуков перед ведущими разработчиками процессоров стояли именно проблемы энергопотребления и охлаждения – при этом, они связаны с тактовой частотой и напряжением питания. При уменьшении частоты падает как тепловыделение, так и производительность. Реализация этого принципа от Intel известна под названием SpeedStep; AMD продвигает схожие технологии PowerNow! (для ноутбуков) и Cool & Quiet (для настольных ПК).

Процессоры AMD Athlon 64, поддерживающие Cool & Quiet, могут снижать тактовую частоту вплоть до 800 МГц (зависит от модели). Процессоры Intel Pentium 4 поддержали схожую технологию позднее, с выходом дорогой линейки 600 с 2 Мбайт кэша L2. Но даже в этом случае об эффективном энергосбережении можно говорить лишь с натяжкой, ведь частота снижается всего до уровня 2,8 ГГц (в 3,5 раза больше, чем 800 МГц у AMD).

AOpen i915a-PLF с технологией Powermaster

Материнская плата AOpen 915P-Motherboard i915Pa-PLF содержит новый набор функций энергосбережения под названием Powermaster. В их задачу входит управление тактовой частотой во время работы системы для эффективной экономии энергии и снижения тепловыделения. В итоге тактовая частота процессора может меняться (она является произведением частоты шины на множитель, к примеру, 3,4-ГГц процессор и 200-МГц FSB дают множитель 17). В нашем тестировании материнская плата снижала частоту на величину вплоть до 42%. Для этого при минимальной нагрузке шина уменьшала частоту до 140 МГц, что с множителем 17 давало частоту процессора 2,4 ГГц.

Принцип работы Powermaster нельзя назвать новым – многие производители используют такой же подход при “разгоне” системы под высокими нагрузками. MSI предлагает подобную возможность в виде чипов Corecell; Abit предоставляет функцию microGuru и т.д. Но распространение этого принципа и на замедление системы – достаточно свежая идея от AOpen.

Плата поддерживает только память DDR400, обеспечивая четыре слота. DDR2 установить не получится. Гигабитный Ethernet поддерживается через чип Realtek, подключённый по PCI Express. Южный мост ICH6 предлагает четыре порта Serial ATA и разъём UltraATA для подключения оптических приводов. На плате также присутствует звуковая система 7.1 и контроллер FireWire. Наконец, отметим три 32-битных слота PCI.

Настройка: через BIOS или в Windows

Материнская плата AOpen может работать в нескольких режимах: Performance (производительный), Normal (обычный), Automatic (автоматический) и Silent (бесшумный). Необычно здесь то, что в автоматическом и бесшумном режимах плата “на лету” регулирует частоту FSB. В нормальном режиме плата работает как обычно, а в производительном – обеспечивает динамический “разгон” системы.

Если нагрузка процессора невелика, то частота FSB снижается до 140 МГц, как мы уже описывали выше. В итоге CPU работает намного холоднее и тише, что можно сказать и про чипсет материнской платы. В бесшумном (Silent) режиме тактовая частота FSB при высоких нагрузках повышается до 200 МГц (стандартная величина), но в автоматическом режиме она увеличивается вплоть до 215 МГц (“разгон” на 7,5%). В то же время, в бесшумном режиме частота увеличивается, только если система испытывает продолжительную высокую нагрузку на CPU.

Powermaster в работе: с 3,4 до 2,4 ГГц

На практике технология Powermaster заработала удивительно хорошо. По принципу действия она напоминает технологии Powernow!, SpeedStep или Cool & Quiet – то есть практически незаметна при высокой нагрузке на CPU. Но как только нагрузка снижается, Powermaster позволяет заметно снизить энергопотребление и уровень шума – хороший бонус!

Таблица характеристик

Правильный подход

И хотя из-за недостатка времени мы не проводили подробных измерений тепловыделения, результатов некоторых наблюдений, как нам кажется, тоже будет достаточно. ПК с материнской платой i915a-PLF в бесшумном (Silent) режиме практически не нагревается. Всё дело в том, что энергопотребление северного моста с процессором оказывается на 15 Вт меньшим, чем у обычной системы с идентичными компонентами.

Следует также отметить, что изменения тактовой частоты “на лету” происходили медленнее и с ощутимой задержкой по сравнению с технологиями AMD Cool & Quiet или Intel’s SpeedStep. Если бы у нас было время для проведения полного тестирования материнской платы AOpen, бесшумный (Silent) режим всегда давал бы меньшую производительность – это подтверждают результаты тех немногих тестов, что мы провели. В то же время в обычном (Normal) режиме мы обнаружили, что материнская плата AOpen по производительности находится на уровне конкурирующих продуктов.

Довольно любопытно будет посмотреть на комбинацию материнской платы Powermaster и процессора, который поддерживает функцию Enhanced Speedstep. В случае линейки Intel Pentium 4 600 самым маленьким множителем под минимальной нагрузкой является 14 (тактовая частота CPU 2,8 ГГц с 200-МГц FSB). Плата Powermaster, соответственно, снизит частоту CPU до 1,96 ГГц, что соответствует частоте FSB 140 МГц (с множителем 14). Так как технология SpeedStep обеспечивает ещё и динамическое снижение напряжения, мы должны получить ещё более эффективную экономию энергии. Но давайте припасём эту интересную и мощную комбинацию для будущего тестирования.

В следующем поколении материнских плат AOpen не мешает продумать динамическое изменение напряжения процессора и других компонентов системы – хотя бы минимально. Если снизить частоту северного моста и контроллера DDR400, то мы получим дальнейшую экономию энергии. Впрочем, самым горячим компонентом по-прежнему является CPU, и здесь будет важно, чтобы технологии SpeedStep и Powermaster не конфликтовали друг с другом.

Будем надеяться, что в будущем появится больше материнских плат с такими же расширенными возможностями по энергопотреблению (и снижению частоты), как у AOpen i915a-PLF. Технология Powermaster не только снижает уровень шума и энергопотребление, но и обозначает шаг в правильном направлении – в сторону систем, ещё более дружественных к пользователю.