RSS订阅自动低功耗状态
贡献者：angelazhang 浏览：774次 创建时间：2014-12-11
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自动低功耗状态（Automated Low Power States），可自动把处理器和内存置入最低功耗状态，从而在不影响性能的情况下满足当前工作负载的运行需求。相比最初的英特尔四核处理器，英特尔至强 5500 系列处理器使电源管理能力提高了 5 倍：运行状态增加 5 倍，闲置功耗降低 5 倍，从低功耗状态来回切换的速度提高了 5 倍。
1基本定义
英特尔通过以相同功耗提供更出色的性能进一步降低了数据中心的功耗。下一个挑战是帮助数据中心自始至终在所有工作负载中更有效地利用能源。英特尔至强5500系列处理器为 IT 管理部门更新已有数据中心或设计新的数据中心奠定了坚实的基础，可在减少能耗和占地空间的同时显著提升性能。数据中心的效率始于内核 — 借助高能效处理器与子系统充分利用每个机架式、基座式或刀片式服务器。CPU 是最耗能的服务器的部件之一，因此借助高效处理器更新服务器基础设施可带来巨大的效益。英特尔至强5500 系列处理器采用英特尔智能节能技术（英特尔智能功效管理 ），可将闲置功耗降低达 50%。 通过将基于单核处理器的旧式服务器更换为更加节能的全新服务器，能够借助更少的服务器实现业务增长，并进一步提高 IT 性能。一般来说，可以在短短 8 个月内，能源及其它运营成本效益所节省的成本即可抵消新服务器的购买成本。
英特尔智能节能技术（Intelligent Power Technology）之一
2常用的低功耗设计技术
低功耗设计足一个复杂的综合性课题，就流程而言，包括功耗建模、评估以及优化等；就设计抽象层次而言，包括自系统级至版图级的所有抽象层次。同时，功耗优化与系统速度和面积等指标的优化密切相关，需要折中考虑。
动态电压调节
动态功耗与工作电压的平方成正比，功耗可随着工作电压的降低以二次方的速度降低，因此降低工作电压是降低功耗的有力措施。但是，仅仅降低工作电压会导致传播延迟加大，执行时间变长。然而，系统负载是随时间变化的，因此并不需要微处理器所有时刻都保持高性能。动态电压调节DVS(Dynarnic Voltage Scaling)技术降低功耗的主要思路是根据芯片工作状态改变功耗管理模式，从而在保证性能的基础上降低功耗。在不同模式下，工作电压可以进行调整。为了精确地控制DVS，需要采用电压调度模块来实时改变工作电压，电压调度模块通过分析当前和过去状态下系统工作情况的不同来预测电路的工作负荷。
门控时钟和可变频率时钟
在微处理器中，很大一部分功耗来自时钟。时钟是惟一在所有时间都充放电的信号，而且很多情况下引起不必要的门的翻转，因此降低时钟的开关活动性可以对降低整个系统的功耗产生很大的影响。门控时钟包括门控逻辑模块时钟和门控寄存器时钟。门控逻辑模块时钟对时钟网络进行划分，如果在当前的时钟周期内，系统没有用到某些逻辑模块，则暂时切断这些模块的时钟信号，从而明显地降低开关功耗。门控寄存器时钟的原理是当寄存器保持数据时，关闭寄存器时钟，以降低功耗。然而，门控时钟易引起毛刺，必须对信号的时序加以严格限制，并对其进行仔细的时序验证。
另一种常用的时钟技术就是可变频率时钟。它根据系统性能要求，配置适当的时钟频率以避免不必要的功耗。门控时钟实际上是可变频率时钟的一种极限情况(即只有零和最高频率两种值)，因此，可变频率时钟比门控时钟技术更加有效，但需要系统内嵌时钟产生模块PLL，增加了设计复杂度。Intel公司推出的采用先进动态功耗控制技术的Montecito处理器，就利用了变频时钟系统。该芯片内嵌一个高精度数字电流表，利用封装上的微小电压降计算总电流；通过内嵌的一个32位微处理器来调整主频，达到64级动态功耗调整的目的，大大降低了功耗。
并行结构与流水线技术
并行结构的原理是通过牺牲面积来降低功耗。将一个功能模块复制为n(n≥2)个相同的模块，这些模块并行计算后通过数据选择器选择输出，采用二分频的并行结构。
并行设计后，由于有多个模块同时工作，提高了吞吐能力，可以把每个模块的速度降低为原来的l/n。根据延时和工作电压的线性关系，工作电压可以相应降低为原来的l／n，电容增大为原来的n倍，工作频率降低为原来的l／n，根据式(1)功耗降低为原来的1／n2。并行设计的关键是算法设计，一般算法中并行计算的并行度往往比较低，并行度高的算法比较难开发。例如：若原模块的功耗为P=a×CL×V2dd×f，采用二分频结构，由于增加了一个模块和数据选择器，整个电容负载为2．2CL，工作频率为f/2，工作电压可以降为O．6 V。由此可见，二分频并行结构在保持原有电路性能的同时降低了60％的功耗。
流水线技术本质上也是一种并行。把某一功能模块分成n个阶段进行流水作业，每个阶段由一个子模块来完成，在子模块之间插入寄存器。若工作频率不变，对某个模块的速度要求仅为原来的1／n，则工作电压可以降低为原来的1／n，电容的变化不大(寄存器面积占的比例很小)，功耗可降低为原来的1／n2，面积基本不变，但增加了控制的复杂度。例如，若原模块的功耗为P=α×C1×V2dd×f，采用流水线技术，由于增加了寄存器，整个电容负载为1．2CL，工作频率不变，工作电压降为0．6 V。由此可见，流水线技术能显著降低系统功耗。
通过流水线技术和并行结构降低功耗的前提是电路工作电压可变。如果工作电压固定，则这两种方法只能提高电路的工作速度，并相应地增加了电路的功耗。在深亚微米工艺下，工作电压已经比较接近阈值电压，为了使工作电压有足够的下降空间，应该降低阔值电压；但是随着阈值电压的降低，亚阈值电流可能呈指数增长，静态功耗迅速增加。因此，电压的下降空间有限。
低功耗单元库
设计低功耗单元库是降低功耗的一个重要方法，包括调整单元尺寸、改进电路结构和版图设计。用户可以根据负载电容和电路延时的需要选择不同尺寸的电路来实现，这样会导致不同的功耗，因此可以根据需要设计不同尺寸的单元。同时，为常用的单元选择低功耗的实现结构，如触发器、锁存器和数据选择器等。
低功耗状态机编码
状态机编码对信号的活动性具有重要影响，通过合理选择状态机状态的编码方法，减少状态切换时电路的翻转，可以降低状态机的功耗。其原则是：对于频繁切换的相邻状态，尽量采用相邻编码。例如：Gray码在任何两个连续的编码之间只有一位的数值不同，在设计计数器时，使用Gray码取代二进制码，则计数器的改变次数几乎减少一半，显著降低了功耗；在访问相邻的地址空间时，其跳变次数显著减少，有效地降低了总线功耗。
Cache的低功耗设计
作为现代微处理器中的重要部件，Cache的功耗约占整个芯片功耗的30％～60％，因此设计高性能、低功耗的Cach结构，对降低微处理器的功耗有明显作用。Cache低功耗设计的关键在于降低失效率，减少不必要的操作。通常用来降低Cache功耗的方法有以下两种：一种是从存储器的结构出发，设计低功耗的存储器，例如采用基于CAM的Cache结构；另一种是通过减少对Cache的访问次数来降低功耗。
以上主要是从硬件的角度来实现功耗的降低。除了硬件方法，通过软件方面的优化，也能显著地降低功耗。例如：在Crusoe处理器中，采用高效的超长指令(VLIW)、代码融合(Code Morphing)技术、LongRun电源管理技术和RunCooler工作温度自动调节等创新技术，获得了良好的低功耗效果。
3微处理器的低功耗设计研究展望
功耗是微处理器设计长期面临的问题，分析当前的研究状况，未来的低功耗微处理器设计研究有如下发展趋势：
首先，系统级的低功耗设计研究。抽象层次越高，采用低功耗技术功耗可降低的比例越大。
其次，面向功耗的软硬件协同设计。而向功耗的软硬件协同设计可以获得功耗优化的系统架构，再配合有效的功耗管理，可以大大降低最终的功耗。
再次，异步电路的研究。同步电路的时钟功耗在整个系统的功耗中占了相当大的比例。异步逻辑无需全局时钟，而是采用握手信号协调模块问的工作，减少了时钟驱动和同步电路中很多不必要的翻转，从而有效地降低了功耗。然而，异步电路实现困难，且缺乏EDA软件的支持，因而还有待于进一步的研究。
4自动低功耗状态与自动化能效带来的智能业务
英特尔至强5500 系列处理器可在不影响性能的情况下显著提升能效，很重要的原因之一，就是源于自动低功耗状态。
自动化能效
能源应当在可带来业务优势时能够随时随地使用。通过明智地使用可用资源，英特尔® 微体系架构（代码 Nehalem）可根据需要提供性能，从而显著节省功耗。在单个服务器内，英特尔® 智能节能技术可以最大限度地降低功耗。
集成功率门限（Integrated Power Gates）可将个别闲置内核的功耗降低至接近于零的状态，而不受其它运行内核的影响，相比前代双插槽服务器处理器使闲置功耗降低达 50%。
自动低功耗状态（Automated Low Power States），在定义中已述（略）。
高能效带来出色的灵活性
能源应当提高而非影响业务效率。英特尔至强5500 系列处理器在广泛的工作负载性能要求中展示了卓而不凡的性能功耗比，可以在类似功耗下提供高达 2.25 倍的性能。超凡能效可带来更出色的业务灵活性，提供更高性能以加快已有应用与业务流程的运行速度，或提供更多容量与和计算空间以增添新的应用与业务流程。
提升内核效率
数据中心的效率始于内核 — 借助高能效处理器与子系统充分利用每台服务器。CPU 是最耗能的服务器部件之一，因此借助高效处理器更新服务器基础设施可带来巨大的效益。英特尔至强5500 系列处理器采用英特尔智能节能技术，可提供最高的系统级性能功耗比。9 通过借助这些高能效系统更新 IT 基础设施，可以实现业务增长并进一步提高 IT 性能，预计仅通过能源一项节省的成本即可在几个月内抵消新服务器的成本。
5低功耗一体电脑介绍
联想C305舒适型一体电脑
联想C305舒适型一体电脑有红色、粉色、蓝色、黑色与白色五种颜色，屏幕下方的虹桥式底弧上装饰有复杂的蔓草纹；并且我们看到这款的键盘、鼠标采用有线连接的方式；与A600的底座不同，C305采用机身后面的支架与虹桥式底弧共同支撑起整部机器。
配置方面，联想C305舒适型一体电脑采用AMD速龙双核3250e处理器、ATI Radeon HD 4530独立显卡；20英寸、16:9比例、1600×900分辨率的液晶宽屏显示，屏幕上方有一枚具有人脸识别与访客留影功能的130万像素摄像头；拥有2G内存、320G硬盘、Rambo刻录光驱；预装Vista Home Basic操作系统。
内置软件以及安全性方面，联想C305舒适型一体电脑拥有联想100分学校（1年免费帐号）、联想娱乐地带2.0（3个月免费帐号）、金山毒霸等丰富的软件；具备三维降噪360、电磁防辐射、RoHS无铅认证、立体分流散热、智能温控、电源稳压设计等多重保护。提供三年保修，同时赠送“一年免费上门”服务。
明基nScreen i91一体机
明基i91一体电脑采用纯白色外观：主机、键盘、鼠标都是靓丽的白色；18.5英寸液晶屏幕，长宽比为16:9，最佳分辨率为1366×768；遗憾的是这款的鼠标、键盘全是有线连接，与台式机没有什么区别，因而机身上有6个USB接口。
配置上，明基i91一体电脑采用AMD Sempron 210U处理器，（1.5GHz主频，256KB二级缓存，800MHz前端总线）；AMD RS690M+ SB600主板芯片组，集成ATI Mobility Radeon X1250显示核心；拥有1GB DDR2-800内存、160G硬盘、内置无线网卡；预装正版Windows XP操作系统。
神舟唐朝H400R
神舟电脑推出唐朝系列一体式电脑以来，为众多追求时尚且预算略低的消费者解决了选购电脑的问题。唐朝H400R采用英特尔最新推出的奔腾双核T3400处理器，主频为2.16GHz，搭配2GB DDR2内存，160GB SATA硬盘，DVD刻录光驱，性能能够满足日常需要。
神舟唐朝H400R采用黑色为主色调，高雅简洁。17寸宽屏液晶厚度只有5cm。它将所有的组件、接口都集成到液晶显示屏的后部单元。
在接口方面，神舟唐朝H400R除了背后电源接口外，还为广大用户准备了SD、CF、XD、MS、MS pro、SM、MMC等多种存储卡的读卡器。
方正心逸Q200一体电脑
方正心逸Q200一体电脑采用了18.4英寸显示器，其标准分辨率为1680x945，镜面的屏幕和抛光设计的机身也使整体风格统一；屏幕上方有一枚130万像素摄像头，在机身底座上配置了一系列功能按键，最左边的是电源开关，电源开关右边的按键可以调整显示器亮度，然后依次是音量调整和显示器开关的按键；在机身底座的两侧，方正Q200配置了两个扬声器；在键盘的右侧还配置了一系列快捷键，它们分别为我的电脑、上网、静音、计算器、关机功能键，用户可以通过它们轻松开启相应的应用程序。
配置上，方正心逸Q200一体电脑采用英特尔ATOM N270处理器，并且拥有1GB内存和160GB硬盘，采用了英特尔945芯片组主板，集成GMA 950显示核心；内置DVD刻录光驱配置上，方正心逸Q200一体电脑采用英特尔ATOM N270处理器，并且拥有1GB内存和160GB硬盘，采用了英特尔945芯片组主板，集成GMA 950显示核心；内置DVD刻录光驱。
6Intel45W低功耗CPU
英特尔再次推出了多款应用高性能台式机和服务器的处理器产品，这次新推出产品包括英特尔一款最新的Core i5系列产品，两款英特尔酷睿i7处理器以及多款Xeon 3400系列处理器，这次产品的推出宣告英特尔最新Nehalem架构再一次向主流台式机和入门级服务器市场出击。
新推出的处理器产品是采用英特尔45纳米Nehalem微架构，研发代号为“Lynnfield”，该处理器支持全新的英特尔P55 Express芯片组，目前已经上市。另外，所有的处理器均是采用无铅、无卤素设计，并支持独特的英特尔智能加速技术(IntelTurbo Boost Technology)，而且顶级的Core i7处理器还支持英特尔超线程技术。
值得关注的是，新推出的Core ì7和酷睿i5处理器是英特尔第一款同时集成了一个16通道PCI-E2图形端口和双通道内存控制器的产品，并提供所有的输入/输出和管理功能，支持英特尔单芯片P55 Express芯片组。
另外，英特尔还推出了新的Xeon 3400系列处理器，采用英特尔3400和3420芯片组产品可以有效的改善企业在邮件、文件、打印和动态Web服务方面的应用性能，更加快速的提升中小企业的生产效率。
这次推出的入门级服务器处理器，即至强3400系列产品，还提供服务器应用功能，如ECC内存技术和支持RAID0/1/5/10服务器操作系统。其目的是可以帮助小型企业提高64%的业务增长和更加快速的响应时间。
此外，推出的产品中还包括一款英特尔至强L3426，这款处理器产品是仅有45W的低功耗处理器，相比前一代英特尔至强X3380，能耗成本比提升了188％，主要为了满足空间和散热环境受限的创新型服务器机箱的需求。
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