RSS订阅自动低功耗状态
- 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。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。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。
自动低功耗状态 - 基本定义
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。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
自动低功耗状态 - 常用的低功耗设计技术
自动低功耗状态根据实时负载调整系统的功耗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。
自动低功耗状态 - 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。
自动低功耗状态 - 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。
自动低功耗状态 - 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。
自动低功耗状态 - 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。
自动低功耗状态 - 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。
自动低功耗状态 - 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。
自动低功耗状态 - 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。[2]
自动低功耗状态 - 自动低功耗状态自动化能效带来智能业务
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%。
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。
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