Что такое cpu saves
990x.top
Простой компьютерный блог для души)
CPU Power Saving Mode — что это в биосе? (Samsung)
CPU Power Saving Mode — активация опции позволит процессору снижать частоту в простое/бездействии, уменьшая энергопотребление/нагрев.
Опция CPU Power Saving Mode позволит процессору работать энергоэффективно. Если процессор не занят ничем, тогда он будет снижать частоту, это положительно скажется на сроке службе всего устройства.
Однако на практике могут быть небольшие проблемы, которые уже исправлены в современных моделях. Но если у вас процессору 2-3 года, то может быть следующее — при бездействии сбросит частоту, однако при появлении активности — поднимет, вроде бы все нормально. Вот только частота не поднимется за долю секунды. Нужно время, примерно до двух секунд для полного восстановления. Это может привести к небольшим подтормаживаниям системы. Современные модели лишены данного минуса, восстановление тактовой частоты происходит в разы быстрее.
Также можете обнаружить опцию Hyperthreading — включение активирует потоки процессора. Одно ядро будет иметь два потока (если вообще присутствует поддержка данной технологии). 2 потока мощнее 1 ядра, но слабее 2 ядер. Данные потоки — являются технологией оптимизации проца, которая повышает производительность, однако вместе с этим увеличивается нагрев (из-за повышения производительности).
Надеюсь данная информация оказалась полезной. Удачи и добра.
Что такое “CPU power saving mode” в BIOS?
В BIOS некоторых материнских плат компьютеров и ноутбуков присутствует опция “CPU power saving mode”. Обычно она расположена на вкладке Advanced. Не все знают для чего она нужна, а также стоит ли ее включать или нет. Об этом и пойдет речь в данной статье.
Для чего нужна данная опция?
Сначала переведем ее название на русский язык. CPU power saving mode значит режим сохранения энергии центральным процессором. Говоря более простым языком при активации данной опции BIOS, То есть переводом ее в состояние Enabled вы разрешаете процессору снижать тактовую частоту тогда, когда он находится в простое или загружен не полностью. Из-за снижения тактовой частоты происходит снижение энергопотребление и как следствие – меньший нагрев, приводящий к снижению оборотов кулера охлаждения.
При повышении нагрузки на процессор, он автоматически выйдет из режима энергосбережения и поднимет свою тактовую частоту.
Нужно ли включать CPU power saving mode?
На первый взгляд все правильно. При простоях процессор замедляется, что приводит к снижению энергопотребления и уровня шума. Вот только на практике работает не все так гладко. Дело в том, что зачастую процессор не успевает выйти на полную рабочую мощность мгновенно и при запуске требовательных приложений первые несколько секунд могут наблюдаться притормаживания.
Поэтому если вам важна работа программ и игр без тормозов рекомендуется отключать CPU power saving mode, переводя его в состояние Disabled.
Что такое cpu saves
Если вы решите разместить у себя дома небольшую майнинговую ферму, то оплата за электричество будет невысокой. Причина в относительно небольшой плате за электричество, которая начисляется бытовым потребителям в РФ. В скором времени такая практика может измениться, а майнеров переведут на промышленные тарифы, превышающие льготные для населения в разы. Вообще попытки подключения к электросетям без учёта использованной энергии фиксируются во многих странах, но далеко не везде это явление носит массовый характер. Возможно, всё дело в суровых наказаниях за подобные действия.
реклама
Всё это приводит к тому, что майнеры в других странах не только занимаются сжиганием электричества, но и пытаются оптимизировать расходы. К примеру, компания MetaMining, владеющая более 30 000 устройств на Ближнем Востоке (штаб-квартира в Дубае), сообщила о создании новой технологии, позволяющей снизить дополнительное потребление энергии в 6 раз. Согласно официальным данным, охлаждение такой большой системы должно быть не только продуманным, но и требует огромных энергоресурсов. Технология под названием «Водяная завеса» способна решить данную проблему.
Обычно, за отвод воздуха отвечают огромные вентиляторы, но инженеры MetaMining используют специализированные контейнеры, внутри которых находятся сотни комплектов оборудования, плотно прилегающих к стенам. В свою очередь уже в стенах циркулирует сложная сеть труб с охлаждающей жидкостью. В результате система становится крайне эффективна, а потребление энергии уходит только на работу самих устройств для добычи Биткоинов. Отдельно отмечается, что на разработку новой технологии ушли долгих два года инноваций, а все будущие проекты MetaMining будут основаны на контейнерах Algeco.
Что означает Power Saving Mode на мониторе и как его исправить?
Во время запуска операционной системы пользователь первым видит логотип материнской платы или производителя монитора, далее – заставку самой операционной системы. Однако бывают случаи, когда при включении монитора юзер видит надпись Power Saving Mode, которую можно перевести как «Режим энергосбережения». Этот режим может активироваться в период неиспользования рабочего ПК, то есть, когда включается ждущий режим и монитор отключается для экономии энергии. Однако надпись Power Saving Mode на мониторе может появляться и из-за неисправности. Поэтому, предлагаем разобраться, почему появляется надпись Power Saving Mode на мониторах и как от неё избавиться.
Причины появления сообщения Power Saving Mode
Активация энергосберегающего режима и появление надписи Power Saving Mode на мониторе возможна как в норме, так и при неисправности. Как в первом, так и во втором случае причин тому может быть несколько:
Если вы попытались вывести монитор из спящего режима, но это не удалось, или надпись Power Saving Mode появилась при загрузке Windows, то действия по решению неполадки будут следующие.
Как избавиться от Power Saving Mode?
Поскольку надпись Power Saving Mode на мониторе может появляться в различных ситуациях, то и методы её решения будут завесить от каждого конкретного случая.
Случай 1. Power Saving Mode при включении ПК
Если при включении компьютера вы наблюдаете надпись Power Saving Mode, которая не сменяется логотипом материнской платы и последующей загрузкой Windows, то советуем выключить его, отключить от электросети. Далее нужно на 15-20 секунд зажать кнопку питания, чтобы снять остатки заряда с конденсаторов и других элементов системной сборки. Если это был временный сбой, то последующий запуск ПК должен оказаться успешным и на мониторе появится изображение. Если же такая ситуация наблюдается часто, то, вероятнее всего, неполадка кроется в источнике питания. Нужно проверить блок питания, конденсаторы на материнской плате, кабели питания от монитора и самого ПК.
Случай 2. Power Saving Mode после замены блока питания, видеокарты и т д
Если после замены блока питания и видеокарты при запуске ПК на мониторе появляется надпись Power Saving Mode, то нужно сбросить настройки BIOSа аппаратным методом. Нужно либо воспользоваться перемычками на материнской плате или на несколько минут вытянуть батарейку на материнской плате.
Случай 3. Power Saving Mode во время работы ПК, при запуске игр и приложений
Если Power Saving Mode на мониторе появляется после запуска игры или приложения, то причина может крыться в перегреве видеокарты. Рекомендуем почистить ПК от пыли, позаботиться о дополнительном охлаждении видеокарты и процессора. Для проверки устройств на перегрев рекомендуем использовать программу AIDA64 (для определения температуры процессора со встроенной графикой) и FurMark.
Случай 4. Power Saving Mode сразу после старта Windows
Неправильное разрешение экрана может вызвать надпись на черном экране. Если после старта Windows на вашем мониторе появилась запись Power Saving Mode, стоит выполнить следующее:
Если вышеописанные решения не помогли…
Если избавиться от надписи на экране монитора вышеуказанными способами не удалось, то нужно приступить к экспериментам.
Если же вообще ничего из вышеперечисленного не помогает, стоит подключить монитор к другому ПК. Если он не работает, то причина в самом устройстве и его нужно продиагностировать специалистом либо полностью заменить.
Краткое руководство по управлению питанием процессора
Как центральный процессор может сокращать собственное энергопотребление? Основы этого процесса — в статье.
Центральный процессор (CPU) спроектирован на бесконечно долгую работу при определенной нагрузке. Практически никто не проводит вычисления круглые сутки, поэтому большую часть времени он не работает на расчетном максимуме. Тогда какой смысл держать его включенным на полную мощность? Здесь стоит задуматься об управлении питанием процессора. Эта тема включает в себя оперативную память, графические ускорители и так далее, но я собираюсь рассказать только про CPU.
Если вы знаете про C-состояния (C-states), P-состояния (P-states) и то, как процессор переходит между ними, то, возможно, в этой статье вы не увидите ничего нового. Если это не так, продолжайте читать.
Я планировал добавить реальные примеры из ОС Linux, но статья становилась все больше, так что я решил приберечь это для следующей статьи.
Основные источники информации, использованные в этом тексте:
Особенности CPU
Согласно официальной странице продукта, мой процессор поддерживает следующие технологии:
Теперь выясним, что значит каждое из этих определений.
Как снизить энергопотребление процессора во время его работы?
На процессорах для массового использования (мы не берем в расчет вещи, которые возможны при их проектировании) для снижения потребляемой энергии можно реализовать один из сценариев:
Второй вариант требует чуть больше объяснений. Энергопотребление интегральной схемы, которой является процессор, линейно пропорционально тактовой частоте и квадратично напряжению.
Примечание для тех, кто разбирается в цифровой электронике: Pcpu = Pdynamic + Pshort circuit + Pleak. При работающем процессоре Pdynamic является наиболее важной составляющей, именно эта часть зависит линейно от частоты и квадратично от напряжения. Pshort circuit пропорционально частоте, а Pleak — напряжению.
Более того, напряжение и тактовая частота связаны линейной зависимостью.
Высокая производительность требует повышенной тактовой частоты и увеличения напряжения, что еще больше влияет на энергопотребление.
Каков предел энергопотребления процессора?
Это во многом зависит от процессора, но для процессора E3-1245 v5 @ 3.50 ГГц расчетная тепловая мощность (Thermal Design Power, TDP) составляет 80 ватт. Это среднее значение, которое процессор может выдерживать бесконечно долго (Power Limit, PL1 на изображении ниже). Системы охлаждения должны быть рассчитаны на это значение, чтобы быть надежными. Фактическое энергопотребление процессора может быть выше в течение короткого промежутка времени (состояния PL2, PL3, PL4 на изображении ниже). TDP измеряется при нагрузке высокой вычислительной сложности (худший случай), когда все ядра работают на базовой частоте (3.5 ГГц).
Как видно на изображении выше, процессор в состоянии PL2 потребляет больше энергии, чем заявлено в TDP. Процессор может находиться в этом состоянии до 100 секунд, а это достаточно долго.
Состояния питания (C-states) vs состояния производительности (P-states)
Состояния питания (C-states) vs состояния производительности (P-states)
Вот два способа снизить энергопотребление процессора:
P-состояния описывают второй случай. Подсистемы процессора работают, но не требуют максимальной производительности, поэтому напряжение и/или тактовая частота для этой подсистемы может быть снижена. Таким образом, P-состояния, P[X], обозначают, что некоторая подсистема (например, ядро), работает на заданной паре (частота, напряжение).
Так как большинство современных процессоров состоит из нескольких ядер, то С-состояния разделены на С-состояния ядра (Core C-states, CC-states) и на С-состояния процессора (Package C-states, PC-states). Причина появления PC-состояний очень проста. Существуют компоненты с общим доступом (например, общий кэш), которые могут быть отключены только после отключения всех ядер, имеющих доступ к этому компоненту. Однако мы в роли пользователя или программиста не можем взаимодействовать с состояниями пакета напрямую, но можем управлять состояниями отдельных ядер. Таким образом, управляя CC-состояниями, мы косвенно управляем и PC-состояниями.
Состояния нумеруются от нуля по возрастанию, то есть C0, C1… и P0, P1… Большее число обозначает большее энергосбережение. C0 означает, что все компоненты включены. P0 означает максимальную производительность, то есть максимальные тактовую частоту, напряжение и энергопотребление.
С-состояния
Вот базовые С-состояния (определенные в стандарте ACPI).
Примечание: Из-за технологии Intel® Hyper-Threading существуют также С-состояния потоков. Хотя отдельный поток может работать с С-состояниями, изменения в энергопотреблении происходят, только когда ядро входит в нужное состояние. В данной статье тема C-состояний на потоках рассматриваться не будет.
Вот описание состояний из даташита:
Примечание: LLC обозначает Last Level Cache, кэш последнего уровня и обозначает общий L3 кэш процессора.
Визуальное представление состояний:
Источник: Software Impact to Platform Energy-Efficiency White Paper
Последовательность C-состояний простыми словами:
Однако если ядро работает (C0), то единственное состояние, в котором может находиться процессор, — C0. С другой стороны, если ядро полностью выключено (C8), процессор может находиться в C0, если другое ядро работает.
Примечание: Intel Software Developer’s Manual упоминает про суб-C-состояния (sub C-state). Каждое С-состояние состоит из нескольких суб-С-состояний. После изучения исходного кода модуля ядра intel_idle я понял, что состояния C1 и C1E являются состоянием С1 с подтипом 0 и 1 соответственно.
Число подтипов для каждого из восьми С-состояний (0..7) определяется с помощью инструкции CPUID. Для моего процессора утилита cpuid выводит следующую информацию:
Замечание из инструкции Intel: «Состояния C0..C7 для расширения MWAIT — это специфичные для процессора C-состояния, а не ACPI C-состояния». Поэтому не путайте эти состояния с ACPI C-состояниями, они явно связаны и между ними есть соответствие, но это не одно и то же.
Я создал гистограмму, представленную ниже, из исходного кода драйвера intel_idle для моего процессора (модель 0x5e). Подписи горизонтальной оси:
Имя C-состояния: специфичное для процессора состояние: специфичное суб-состояние.
Вертикальная ось обозначает задержку выхода и целевые резидентные значения из исходного кода. Задержка выхода используется для оценки влияния данного состояния в реальном времени (то есть сколько времени потребуется для возвращения в С0 из этого состояния). Целевое резидентное значение обозначает минимальное время, которое ядро должно находиться в данном состоянии, чтобы оправдать энергетические затраты на переход в это состояние и обратно. Обратите внимание на логарифмический масштаб вертикальной оси. Задержки и минимальное время нахождения в состоянии увеличивается экспоненциально с увеличением номера состояния.
Константы задержок выхода и целевых резидентных значении C-состояний в исходном коде intel_idle
Примечание: Хотя состояния С9 и С10 включены в таблицу, они имеют 0 суб-состояний и поэтому не используются в моем процессоре. Остальные процессоры из семейства могут поддерживать эти состояния.
Состояния питания ACPI
Прежде чем говорить про P-состояния, стоит упомянуть про состояния питания ACPI. Это то, что мы, пользователи, знаем, когда используем компьютер. Так называемые глобальные системные состояния (G[Х]) перечислены в таблице ниже.
Источник: ACPI Specification v6.2
Также существует специальное глобальное состояние G1/S4, Non-Volatile Sleep, когда состояние системы сохраняется на энергонезависимое хранилище (например, диск) и затем производится выключение. Это позволяет достичь минимального энергопотребления, как в состоянии Soft Off, но возвращение в состояние G0 возможно без перезагрузки. Оно более известно как гибернация.
Существует несколько состояний сна (Sx). Всего таких состояний шесть, включая S0 — отсутствие сна. Состояния S1-S4 используются в G1, а S5, Soft Off, используется в G2. Краткий обзор:
Вот поддерживаемые состояния ACPI.
Комбинации состояний ACPI G/S и С-состояний процессора
Приятно видеть все комбинации в таблице:
В состоянии G0/S0/C8 системы процессора запущены, но все ядра отключены.
В G1 (S3 или S4) некорректно говорить про С-состояния (это касается как CC-состояний, так и PC-состояний), так как процессор полностью обесточен.
Для G3 не существует S-состояний. Система не спит, она физически отключена и не может проснуться. Ей необходимо сначала получить питание.
Как программно запросить переход в энергосберегающее С-состояние?
Современный (но не единственный) способ запросить переход в энергосберегающее состояние — это использовать инструкцию MWAIT или инструкцию HLT. Это инструкции привилегированного уровня, и они не могут быть выполнены пользовательскими программами.
Инструкция MWAIT (Monitor Wait) заставляет процессор перейти в оптимизированное состояние (C-состояние) до тех пор, пока по указанному (с помощью другой инструкции, MONITOR) адресу не будет произведена запись. Для управления питанием MWAIT работает с регистром EAX. Биты 4-7 используются для указания целевого С-состояния, а биты 0-3 указывают суб-состояние.
Примечание: Я думаю, что на данный момент только AMD обладает инструкциями MONITORX/MWAITX, которые, помимо мониторинга записи по адресу, работают с таймером. Это еще называется Timed MWAIT.
Инструкция HLT (halt) останавливает выполнение, и ядро переходит в состояние HALT до тех пор, пока не произойдет прерывание. Это означает, что ядро переходит в состояние C1 или C1E.
Что вынуждает ядро входить в определенное С-состояние?
Как отмечалось ранее, переходы между глубокими С-состояниями имеют высокие задержки и высокие энергетические затраты. Таким образом, такие переходы должны выполняться с осторожностью, особенно на устройствах, работающих от аккумуляторов.
Возможно ли отключить С-состояния (всегда использовать С0)?
Это возможно, но не рекомендуется. В даташите (секция 4.2.2, страница 64) есть примечание: «Долгосрочная надежность не гарантируется, если все энергосберегающие состояния простоя не включены». Поэтому вам не стоит отключать С-состояния.
Как прерывания влияют на процессор\ядро в состоянии сна?
Когда происходит прерывание, соответствующее ядро пробуждается и переходит в состояние С0. Однако, например Intel® Xeon® E3-1200 v5, поддерживает технологию Power Aware Interrupt Routing (PAIR), у которой есть два достоинства:
P-состояния
P-состояния подразумевают, что ядро в состоянии С0, потому что ему требуется питание, чтобы выполнять инструкции. P-состояния позволяют изменять напряжение и частоту ядра (другими словами рабочий режим), чтобы снизить энергопотребление. Существует набор P-состояний, каждое из которых соответствует разных рабочим режимам (пары напряжение-частота). Наиболее высокий рабочий режим (P0) предоставляет максимальную производительность.
Процессор Intel® Xeon® E3–1200 v5 позволяет контролировать P-состояния из операционной системы (Intel® SpeedStep Technology) или оставить это оборудованию (Intel® Speed Shift Technology). Вся информация ниже специфична для семейства Intel® Xeon® E3-1200 v5, но я полагаю, это в той или иной степени актуально и для других современных процессоров.
P-состояния, управляемые операционной системой
В этом случае операционная система знает о P-состояниях и конкретном состоянии, запрошенным ОС. Проще говоря, операционная система выбирает рабочую частоту, а напряжение подбирается процессором в зависимости от частоты и других факторов. После того, как P-состояние запрошено записью в моделезависимый регистр (подразумевается запись 16 бит в регистр IA32_PERF_CTL), напряжение изменяется до автоматически вычисленного значения и тактовый генератор переключается на заданную частоту. Все ядра имеют одно общее P-состояние, поэтому невозможно установить P-состояние эксклюзивно для одного ядра. Текущее P-состояние (рабочий режим) можно узнать, прочитав информацию из другого моделезависимого регистра — IA32_PERF_STATUS.
Смена P-состояния мгновенна, поэтому в секунду можно выполнять множество переходов. Это отличает от переходов C, которые выполняются дольше и требуют энергетических затрат.
P-состояния, управляемые оборудованием
В этом случае ОС знает об аппаратной поддержке P-состояний и отправляет запросы с указанием нагрузки. В запросах не указывается конкретное P-состояние или частота. На основе информации от ОС, а также других факторов и ограничений оборудование выбирает подходящее P-состояние.
Я хочу рассказать об этом подробнее в следующей статье, но сейчас я поделюсь с вами своими мыслями. Мой домашний компьютер работает в этом режиме, я узнал это, проверив IA32_PM_ENABLE. Максимальный (но не гарантированный) уровень производительности — 39, минимальный — 1. Можно предположить, что существует 39 P-состояний. На данный момент уровень 39 установлен ОС как минимальный и как максимальный, потому что я отключил динамическое изменение частоты процессора в ядре.
Заметки про Intel® Turbo Boost
Поскольку TDP (расчетная тепловая мощность) — это максимальная мощность, которую процессор может выдержать, то процессор может повышать свою частоту выше базовой, при условии что энергопотребление не превысит TDP. Технология Turbo Boost может временно повышать энергопотребление до границы PL2 (Power Limit 2) на короткий промежуток времени. Поведение Turbo Boost может быть изменено через подсказки оборудованию.
Применима ли эта информация о C-состояниях и P-состояниях к мобильным и встраиваемым процессорам?
Для примера, недавний MacBook Air с процессором i5-5350U в основном поддерживает возможности, описанные выше (но я не уверен про P-состояния, контролируемые оборудованием). Я также смотрел документацию ARM Cortex-A, и, хотя там применяются другие термины, механизмы управления питанием выглядят похоже.
Как это все работает, например, на Linux?
На этот вопрос я отвечу в другой статье.
Как я могу узнать состояние процессора?
Существует не так много приложений, которые могут выводить эту информацию. Но вы можете использовать, например, CoreFreq.
Вот какую информацию можно получить (это не весь вывод).
Вот информация о ядре, включая информацию о драйвере idle.
Мониторинг счетчиков С-состояний (для ядра):