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标题: [交流] 绿色节能电脑使用方法--软硬兼施，对付电老虎CPU [打印本页]

作者: wangzhiyuan 时间: 2007-10-29 02:10 标题: 绿色节能电脑使用方法--软硬兼施，对付电老虎CPU

在486、586时代，CPU耗电量还不到20W，但随着CPU主频的提升，能耗也跟着上升到现在的100W之多，成为电脑中名副其实的“电老虎”，这从那些越来越“夸张”的散热器以及呼呼作响的散热风扇就可感受到。

CPU功耗与供电电压的平方成正比，降低核心电压可以大大降低CPU功耗。从Intel 8086到Intel 80486，CPU的供电电压一直为5V，从Pentium时代开始，电压值一路下滑，直至今天的1V以下。即便如此，由于晶体管数量持续增加，CPU的总体功耗仍在攀升，居高不下的功耗已经成为限制频率继续增加的一道难关。

1.降低CPU功耗的硬功夫

关于降低CPU功耗的工艺措施，本刊2004年第14期的《微处理器制造工艺详解》一文已有论述，在此仅作简单概括。

采用CMOS工艺，降低动态功耗。组成CMOS电路的两只MOS管在电路状态改变期间交替导通，电路状态不变时靠电容放电维持一只管子导通，并不从电源吸收能量，因此动态功耗极低。

采用高k值栅极材料，降低芯片供电电压。为了实现既降低电压又能维持MOS管正常的导通和关闭，就必须尽可能把栅极做得薄。但是，栅极太薄了又容易出现电流泄漏（栅泄漏），ZrO2、SiON以及Si3N4等高k值栅极材料的应用正是为了减少门泄漏电流，从而降低芯片功耗。

MOS管衬底以及层间填充材料采用low-k介质，克服漏电流。MOS器件的衬底材料以及芯片层间的绝缘材料通常采用SiO2，但因SiO2的k值较高而产生较大寄生电容，带来信号串扰和感应漏电，因此，最新的微处理器中广泛采用CDO（碳掺杂的氧化硅）等low-k材料取代SiO2可在一定程度上解决此问题。

铜互连工艺，降低连接线的功率损耗。由于铝电阻率相对较高，也使芯片的功耗升高，因此现在的微处理器内的互连线广泛采用铜导线。

采用BGA封装，将CPU焊接在PCB上。BGA封装的芯片使用球形焊点直接焊接在PCB上，焊点和PCB板的接触面积较大，减少了热量的发生。用于笔记本电脑的CPU、主板的南、北桥芯片和显卡GPU都已广泛采用BGA封装。

动态调节核心电压，按需供电。Intel针对Prescott处理器开发了Dynamic VID（动态电压识别）技术，它可根据处理器的忙碌程度实时调整供电电压，以“见缝插针”的方式降低处理器的功耗。实现Dynamic VID无需任何驱动程序，但需要主板和BIOS支持，并在BIOS中将D-VID选项设为Enabled，动态调节功能才能生效。

多相供电结合大电容滤波，提高供电质量。现在CPU供电电压都是由＋12V电压经DC/DC降压后得到，降压电路基于PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)的开关式调节原理，电路工作过程中的电压跳变产生尖峰脉冲。这些尖峰脉冲如不予以消除，不仅影响CPU工作稳定性，还会大大增加其发热量。解决方式有二：一是采用多相供电方式，输出更多的波头，以降低电压波动幅度；二是在降压电路后增加滤波电容容量，充分滤除纹波成分。

2.CPU节能的软手段

如果说工艺措施是制造商的“硬功夫”，那么作为电脑用户仍可以通过一些“软手段”来降低功耗。Windows 中的System Idle Process（系统空闲进程）用于显示CPU的空闲状态，按“Ctrl＋Alt＋Del”键调出任务管理器，在“进程”中有一项“System Idle Process”，不断跳变的数字表示CPU的空闲度，如果“System Idle Process”在某一时刻的数值为90，说明这时CPU只是使用了全部资源的10％。降低功耗的软手段就是在CPU任务较轻（譬如我们只是在电脑上打字）时通过降低频率或同时降低频率和电压，达到降低功耗之目的。降低频率可减少动态功耗，而降低电压不仅降低动态功耗，还降低了静态功耗，节能效果更佳。降低功耗的软手段通常是采用外挂程序的方式，必须根据所使用的CPU类型，安装和运行相应的节能程序，下面是常用的节能软件和技术。

SpeedStep:Intel为笔记本电脑开发的CPU节能程序，现已发展到第二代。第一代SpeedStep技术提供了两种频率变换状态：全速状态及电池供电时的降频状态；第二代的增强型SpeedStep技术能提供更多的频率档次。

PowerNow!:PowerNow!是AMD在K6-2+和K6-Ⅲ+芯片上采用的与Intel的SpeedStep技术类似的节能技术，它有三种模式：高性能模式、电池节能模式和自动模式。选择自动模式时，CPU可在21种频率中自动切换，达到节能目的。

Cool"n"Quiet:AMD为Athlon 64/FX桌面处理器配备的节能驱动程序，安装该程序后，系统可检测电源使用率，并利用BIOS产生ACPI或PSB(Performance Sate Blocks)更改P-states，将处理器速度从2.0GHz/1.5V/89W降低至800MHz/1.3V/35W的低功耗状态。因此，主板和BIOS都必须支持Cool"n"Quiet才能实现该功能。

LongRun:Transmeta（全美达）为Crusoe处理器开发的节能程序，在新的Efficeon处理器中发展成为LongRun2。LongRun可根据任务的需求情况对CPU频率、电压随时进行动态调节。图10描述了LongRun的频率调整策略：在没有任何任务时，CPU维持300MHz的低频低耗的休眠状态；执行移动光标的任务时，以800MHz的频率运行，任务完成立即返回休眠状态；执行播放DVD任务时，根据系统忙碌程度随时调整时钟频率，时而以1GHz的最高频率工作，时而以900MHz、800MHz、667MHz、533MHz、433MHz的某一频率工作，或者见缝插针地休眠一会儿，播放完毕及时返回休眠状态。

第三方CPU节能软件:如CPU Idle、Waterfall及SoftCooler等，安装这些外挂程序后，当CPU空闲的时候，该程序就会向CPU发出指令（只有几个字节），降低CPU的频率。

作者: sunnyboy 时间: 2007-10-29 10:55

好哦我觉得．楼主是个专业电脑人士．佩服啊　　我再琢磨下

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