Edc процессор что это
Все современные процессоры от AMD имеют разблокированный множитель, поэтому в большинстве случаев вы можете повысить производительность системы на несколько процентов. Обычно для разгона процессора Ryzen принято пользоваться настройками материнской платы BIOS, но есть и другой, более простой путь. Компанией AMD была выпущена специальная утилита — Ryzen Master, которая позволяет менять настройки разгона процессора прямо в операционной системе.
В сегодняшней статье мы поговорим о том, как пользоваться Ryzen Master, какие возможности предоставляет эта утилита, а также что с помощью нее можно сделать.
Но прежде чем мы перейдем к самой статье, я хочу отметить, что этой программой можно не только разогнать процессор, но и его сжечь. Поэтому вы должны быть очень осторожны при выполнении всех действий, а я не несу никакой ответственности за возможные повреждения, которые вы получите при выполнении инструкций из этой статьи. Также производитель в свою очередь сообщает, что гарантия на сожженные при разгоне процессоры не распространяется. Ну, а теперь можно.
Как пользоваться AMD Ryzen Master
После запуска программы вам снова нужно подтвердить, что вы согласны с риском:
Программа предоставляет вам очень много возможностей по разгону процессора и оперативной памяти, но давайте сначала разберемся в ее интерфейсе, чтобы нигде не запутаться.
Как это все работает, например, на Linux?
На этот вопрос я отвечу в другой статье.
Старомодные способы: методы расширения спектра, мультиядерные улучшения, PL2
За время работы редактором по материнским платам, а потом и по CPU, я постоянно сталкиваюсь с ухищрениями, на которые производители материнок готовы идти ради того, чтобы вырваться вперёд по быстродействию в гонке с конкурентами. Мы первыми рассказали о такой настройке, как «мультиядерное улучшение» [MultiCore Enhancement], появившейся в августе 2012 года, и выставляющей рабочую частоту всех ядер выше той, что указана в спецификациях, а иногда и откровенно разгоняющей рабочую частоту. Однако производители материнских плат занимались подстройкой разных свойств, связанных с быстродействием, и задолго до этого. Можно вспомнить метод расширения спектра с увеличением базовой частоты со 100 МГц до 104,7 МГц, благодаря которому увеличивалось быстродействие на поддерживающих его системах.
В последнее время на платформах Intel видны попытки производителей по увеличению пределов мощности с тем, чтобы материнские платы выдерживали турборежим работы как можно дольше – и только потому, что производители материнских плат перестраховываются при разработке обеспечения питания компонентов. За последние пару недель мы обнаружили примеры того, как некоторые производители материнских плат просто игнорируют новые требования Intel Thermal Velocity Boost.
Короче говоря, каждый производитель материнских плат хочет быть лучшим, и для этого часто размываются пределы того, что считается «базовыми спецификациями» процессора. Мы довольно часто писали о том, что граница между «спецификациями» и «рекомендуемыми настройками» может быть размытой. Для Intel мощность в режиме турбо, указанное в документации, является рекомендуемой настройкой, и любое значение, установленное на материнских платах, технически укладывается в спецификации. Судя по всему, Intel считает разгоном только увеличение частоты режима турбо.
Как я могу узнать состояние процессора?
Существует не так много приложений, которые могут выводить эту информацию. Но вы можете использовать, например, CoreFreq.
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.
Производительность Precision Boost
После того, как настройка Precision Boost Overdrive завершена, давайте сравним быстродействие с отключённым и включённым параметром PBO на примере процессора AMD Ryzen 5 2600X. Тесты проводились с помощью бенчмарка Cinebench R20 в многопоточном и однопоточном режимах. С отслеживанием показаний нам поможет программа AMD Ryzen Master. Мы будем сравнивать температуру процессоров, частоту их ядер и отслеживать параметры PPT, EDC и TDC.
Первый тест проведём с отключённым PBO Ryzen.
Процессор набрал 2728 баллов в многопоточном режиме и 370 баллов в однопоточном.
Теперь включим AMD Precision Boost Overdrive и сравним полученные результаты.
Процессор показал более высокие результаты с включённым параметром Precision Boost Overdrive: 3066 баллов в многопоточном режиме и 428 баллов в однопоточном.
Давайте сравним показания, полученные в AMD Ryzen Master. Температура и показатели замерялись перед самым окончанием теста. В случае выключенного параметра Precision Boost Ryzen процессор работает на базовой частоте — 3,6 ГГц, параметры PPT, EDC и TDC неактивны, а температура остаётся невысокой.
С включённым параметром AMD Precision Boost Overdrive картина иная: процессор работает на частоте 4050 МГц, температура выше почти на 20°, а параметры PPT, EDC и TDC демонстрируют изменения. Наблюдая за ними, можем видеть как работает параметр Precision Boost Overdrive. В данном случае частота не поднялась выше из-за параметра EDC (ограничение по току), достигшему своего предельного значения. Как видно, производительность процессора при включённом параметре Precision Boost Overdrive заметно повышается. Это касается как многопоточного, так и однопоточного режимов. Продолжительность работы в режиме ускорения зависит от качества охлаждения процессора и элементов питания материнской платы.
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.
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.
Установка Ryzen Master
После завершения загрузки запустите программу. На первом шаге вам нужно согласится с условиями лицензии и с предупреждением о потере гарантии:
Дальше дождитесь завершения установки и нажмите кнопку Launch and Exit:
6. Применение профиля
Чтобы применить только что созданный профиль, сначала сохраните его. Для этого нажмите кнопку Save Profile на нижней панели:
Затем, нажмите кнопку Apply на верхней панели. После нажатия этой кнопки, настройки сразу же применяются. Вы можете видеть результат в hwinfo64:
Также вы можете нажать кнопку Apply and test, чтобы программа сразу же выполнила стресс тест новой конфигурации.
Встроенная утилита стресс теста не всегда находит проблемы, поэтому лучше использовать стороннюю программу, например Intel inBurn Test. Затем, как я говорил выше, если все хорошо, можно разгонять дальше. Если компьютер зависает, перезагружается, или программа сообщает об ошибке значит надо повысить напряжение. Если повышать уже некуда, значит и разогнать дальше нельзя.
Но важно отметить, что Ryzen Master не сохраняет ваши настройки после перезагрузки. Эта программа существует для того, чтобы вы могли проверить конфигурацию здесь и сейчас. После того, как вы все сделаете и все будет в порядке, вам нужно будет либо каждый раз применять нужный профиль после перезагрузки системы, либо установить выбранные значения в BIOS. Так что разгон через Ryzen Master — вещь удобная, но сохранять настройки все-равно придется где-то еще.
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.
3. Выбор профиля
Допустим, вы убедились что все хорошо и процессор можно пробовать разгонять. Текущий профиль редактировать нельзя. Давайте выберем профиль 1, для этого просто кликните по нему на нижней панели:
Как видите, многие пункты стали активными и вы можете их менять.
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:
- G0/S0: Компьютер работает, не спит.
- G1: Sleeping.
- G1/S1: Power on Suspend. Состояние системы сохраняется, питание процессора и кэшей поддерживается.
- G1/S2: Процессор отключен, кэши сброшены.
- G1/S3: Standby или Suspend to RAM (STR). Оперативная память остается практически единственным компонентом с питанием.
- G1/S4: Hibernation или Suspend to Disk. Все сохраняется в энергонезависимую память, все системы обесточиваются.
Вот поддерживаемые состояния ACPI.
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:
- Сократить энергопотребление подсистемы (ядра или другого ресурса, такого как тактовый генератор или кэш) путем отключения питания (уменьшив напряжение до нуля).
- Снизить энергопотребление путем снижения напряжения и/или таковой частоты подсистемы и/или целого процессора.
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.
Подвергается ли мой процессор опасности?
Сразу ответим на этот вопрос – нет, не подвергается. У обычных пользователей с достаточным уровнем охлаждения и на стоковых настройках в течение ожидаемого срока службы проекта никаких проблем быть не должно.
У большинства современных процессов х86 есть либо трёхгодовая гарантия для ритейл-версий в коробочках, либо годовая на ОЕМ. И хотя AMD и Intel не будут менять вам процессор по окончанию этого периода, ожидается, что большая часть процессоров будет работать не менее 15 лет. Мы до сих пор тестируем разные старые процессоры в старых материнских платах, несмотря на то, что их уже давно не обслуживают (и чаще всего проблема заключается во вздувшихся конденсаторах на материнской плате, а не в процессоре).
Когда с конвейера сходит подложка с процессора, компания получает отчёт о надёжности, что помогает определить потенциальное применение для этих процессоров. Сюда входят и такие показатели, как реагирование на изменение напряжения и частоты, а также подверженность электромиграции.
Кроме физического повреждения или перегрева при отключении предела нагрева, главным способом повредиться у современного процессора будет электромиграция. В этом процессе электроны пробираются через проводники процессора и сталкиваются с атомами кремния (и других элементов), в результате выбивая их из кристаллической решётки. Само по себе это редкое явление (вспомните, к примеру, как давно работает проводка в вашем доме), однако на мелких масштабах оно может влиять на работу процессора.
После смещения атома металла в проводнике с его места в кристаллической решётке сечение проводника в этом месте уменьшается. Это увеличивает его сопротивление, поскольку оно обратно пропорционально сечению. Если выбить достаточно атомов кремния, то проводник перестанет проводить ток, и процессор уже нельзя будет использовать. Этот процесс происходит и в транзисторах – там его называют старением транзистора, из-за чего транзистору с течением времени требуется всё большее напряжение («дрейф напряжения»).
При повышении напряжения (и энергии электрона) и плотности тока (электронов на площадь сечения) шансы электромиграции возрастают. При повышении температуры ситуация может ухудшиться. Все эти факторы влияют на то, сколько электронов могут запастись энергией, достаточной для осуществления электромиграции.
Неблагоприятный процесс, не правда ли? Раньше так и было. При постепенном усовершенствовании производственного процесса и схем работы логических вентилей производители применяли контрмеры, уменьшающие уровень электромиграции. При уменьшении характерных размеров и напряжения этот эффект также становится всё менее заметным – ведь площадь сечения проводников также уменьшается.
Довольно долго большая часть потребительской электроники не страдала от электромиграции. Единственный раз, когда я лично столкнулся с электромиграцией – это когда у меня был процессор Core i7-2600K Sandy Bridge 2011 года, который я разгонял на соревнованиях до 5,1 ГГц с использованием серьёзного охлаждения. В итоге он дошёл до такого состояния, что через пару лет работы ему для нормального функционирования требовалось большее напряжение.
Но тот процессор я гонял в хвост и гриву. Современное оборудование разработано так, чтобы работать десятилетие или более. Судя по отчётам, увеличение нагрева с увеличением энергопотребление оказывается не таким уж и большим. В отчёте Стилта указано, что процессор, видя наличие доступной мощности, немного увеличивает напряжение, чтобы получить прирост в 75 МГц, что увеличивает напряжение с 1,32 до 1,38 во время прогона теста CineBench R20. Пиковое напряжение, значимое для электромиграции, увеличивается всего лишь от 1,41 до 1,42. Общая мощность растёт на 25 Вт – нельзя сказать, что на порядок.
Так что, если моя материнская плата каким-то образом подстроит это воспринимаемое значение тока, не превратится ли мой процессор в кирпич? Нет. Если только у вас не будет каких-то серьёзных ошибок при сборке (например, в системе охлаждения). Всё предполагаемое время жизни продукта, и ещё лет десять после этого, вряд ли эта подстройка будет иметь какое-то значение. Как уже упоминалось, если бы даже это влияло на электромиграцию, то производители процессора встроили механизмы для того, чтобы противодействовать ей. Единственный способ следить за развитием электромиграции – это отслеживать средние и пиковые значения напряжения годами, и смотреть, подстраивает ли процессор автоматически эти параметры для компенсации.
Стоит отметить, что безразмерный показатель силы тока конечный пользователь подстраивать не может – им управляет материнская плата через обновления в BIOS. Если вы занимаетесь разгоном, то вы влияете на электромиграцию гораздо сильнее, чем эта подстройка. Если кто-то из вас беспокоится о температурных режимах, я думаю, что это как раз те люди, которые уже отслеживают и подстраивают пределы параметров в BIOS.
Особенности CPU
Согласно официальной странице продукта, мой процессор поддерживает следующие технологии:
- состояния простоя (Idle States);
- усовершенствованная технология Intel® SpeedStep (Enhanced Intel® SpeedStep Technology).
Теперь выясним, что значит каждое из этих определений.
Подстройка материнских плат с разъёмом AM4
Теперь мы переходим к новостям – производители материнских плат пытаются подстроить материнские платы Ryzen так, чтобы выжать из них больше быстродействия. Как подробно объяснялось на форумах HWiNFO, у платформ АМ4 обычно есть три ограничения: Package Power Tracking (PPT), обозначающее максимальную мощность, которую можно подавать на разъём; Thermal Design Current (TDC), или максимальный ток, подводимый к регуляторам напряжения в рамках тепловых ограничений; Electrical Design Current (EDC), или максимальный ток, который в принципе может подаваться на регуляторы напряжения. Некоторые из этих показателей сравниваются с метриками, получаемыми внутри процессора или снаружи, в сети подачи питания, с целью проверки превышения пороговых значений.
Чтобы подсчитать параметры программного управления питанием, с которым сравнивается РРТ, сопроцессор управления питанием получает значение тока от управляющего контроллера регулятора напряжения. Это не реальное значение силы тока, а безразмерная величина от 0 до 255, где 0 – это 0 А, а 255 – максимальное значение тока, которое может обработать модуль регулятора напряжения. Затем сопроцессор управления питанием проводит свои подсчёты (мощность в ваттах = напряжение в вольтах, умноженное на ток в амперах).
Этот безразмерный диапазон нужно калибровать для каждой материнской платы, в зависимости от её схемы и используемых компонентов – а также дорожек, слоёв и качества в целом. Чтобы получить точное значение коэффициента масштаба, производитель материнских плат должен тщательно замерить правильные показатели, а потом написать прошивку, которая будет использовать эту таблицу в подсчётах мощности.
Это означает, что в принципе существует способ поиграться с тем, как система интерпретирует пиковую мощность процессора. Производители материнских плат могут уменьшать это безразмерное значение тока, чтобы процессор и сопроцессор управления питанием считали, что на процессор подаётся меньше мощности, и в итоге ограничитель PPT не активировался. Это позволяет процессору работать в режиме турбо, превосходящем то, что изначально планировали в AMD.
У этого есть несколько последствий. Процессор будет потреблять больше энергии, в основном в виде увеличения тока. Это приведёт к повышению теплоотдачи. Поскольку процессор работает быстрее (потребляя больше энергии, чем считает ПО), он покажет лучшие результаты в тестах на быстродействие.
Если у вашего процессора базовая TDP 105 Вт, а PPT равняется 142 Вт, то при нормальных условиях стоит ожидать, что на заводских настройках процессора будет рапортовать о потреблении 142 Вт. Однако если установить безразмерный показатель тока на 75% от реального, то реально он будет потреблять в районе 190 Вт = 142/0,75. Если остальные ограничения не затронуты, то процессор будет рапортовать о 75% от PPT, что будет запутывать пользователя.
Настройка Precision Boost Overdrive для Ryzen
Для того, чтобы активировать Precision Boost, необходимо зайти в настройки BIOS (клавиши F2 или Del сразу после включения) и найти этот параметр в меню (в зависимости от модели матплаты) по такому пути: Advanced -> AMD CBS -> NBIO Common Options -> XFR Enhancement.
Внимание! Далее придётся согласиться с тем, что мы можем потерять гарантию на процессор в случае изменения данного параметра.
Нажимаем кнопку напротив пункта Precison Boost Overdrive. Загружается контекстное меню. Для включения Precision Boost Overdrive выбираем пункт меню Enable. По умолчанию параметр установлено Auto.
Теперь вы знаете как включить Precision Boost Overdrive. Таким же образом Precision Boost можно будет и отключить, выбрав пункт меню Disabled.
Что такое параметр Precision Boost Overdrive?
Прежде всего, разберемся что это в биосе Precision Boost Overdrive. Сама идея автоматического разгона появилась давно. Предшествующая Precision Boost технология Turbo Core применялась уже в 2010-м году для процессоров Phenom II X6. Обе эти технологии позволяют увеличить быстродействие процессоров, но Precision Boost опирается на большее количество параметров и тонко реагирует на их изменения.
Существует уже два поколения технологии Precision Boost: Precision Boost и Precision Boost 2. Первая версия применялась для процессоров Ryzen первого поколения, вторая — для второго и третьего поколений этих процессоров. Главное отличие версий — способность Precision Boost 2 регулировать частоту каждого ядра по отдельности. Как работает эта технология?
Имеются четыре основных параметра:
- Precision Boost Overdrive Scalar — коэффициент зависимости напряжения, подаваемого на процессор, от его частоты.
- PPT Limit (Package Power Tracking) — ограничение потребляемой процессором энергии.
- EDC Limit (Electrical Design Current) — ограничение тока, подаваемого на процессор. Зависит от электрической схемы VRM на материнской плате.
- TDC Limit (Thermal Design Current) — тоже ограничение тока, но этот параметр определяется эффективностью охлаждения VRM.
Процессор будет увеличивать частоту своих ядер до тех пор, пока значение одного из параметров не выйдет за рамки допустимых значений, или пока процессор не достигнет своего частотного максимума. Для разных материнских платах будут и различающиеся результаты выполнения автоматического разгона. Эта функция уже есть на платах с чипсетами B450, X370, X470, но её может не быть у плат с чипсетами серии A.
5. Настройка частоты процессора
Чтобы иметь возможность изменять частоту процессора необходимо в разделе Control Mode выбрать Manual.
Теперь вы можете установить частоту и напряжение для каждого ядра отдельно или для всех сразу. Для этого просто кликните по ядру или нажмите кнопку All Cores. Для изменения частоты используйте кнопки со стрелками вверх и вниз.
Например, я установил у себя частоту 4,2 ГГц и напряжение 1,40625 вольт. Эти значения я взял с текущего профиля Turbo Boost. Фактически я увеличил частоту на 50 МГц, а напряжение оставил таким, как было. Разгон Ryzen Master или любым другим способом — это нахождение идеального баланса между частотой и напряжением. AMD рекомендует использовать их процессоры под напряжением 1,35 вольта, допустимо повышение напряжения до 1,4 вольта, а повышение до 1,5 и выше приводит к сокращению срока службы процессора и выхода его из строя.
При разгоне нужно увеличивать частоту с шагом 25-50 МГц и сохранять и тестировать работу процессора. Если все хорошо, увеличивать частоту дальше, а если нет, увеличивать напряжение с минимальным шагом. Нет смысла приводить в статье какие-либо стандартные значения, так как у каждого процессора они свои и если вы будете использовать мои параметры, то рискуете сломать свое оборудование.
С-состояния
Вот базовые С-состояния (определенные в стандарте ACPI).
- C0: Active, процессор/ядро выполняет инструкции. Здесь применяются P-состояния, процессор/ядро могут работать в режиме максимальной производительности (P0) или в режиме энергосбережения (в состоянии, отличном от P0).
- C1: Halt, процессор не выполняет инструкций, но может мгновенно вернуться в состояние С0. Поскольку процессор не работает, то P-состояния не актуальны для состояний, отличных от С0.
- C2: Stop-Clock, схож с C1, но требует больше времени для возврата в C0.
- С3: Sleep. Возврат в C0 требует ощутимо большего времени.
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:
- Нормальная работа при C0.
- Сначала останавливается тактовый генератор простаивающего ядра (С1).
- Затем локальные кэши ядра (L1/L2) сбрасываются и снимается напряжение с ядра (С3).
- Как только все ядра отключены, общий кэш (L3/LLC) ядер сбрасывается и процессор (почти) полностью может быть обесточен. Я говорю «почти», потому что, по моим предположениям, какая-то часть должна быть активна, чтобы вернуть процессор в состояние С0.
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:
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.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.
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.
Выводы
Теперь вы знаете почему EDC CPU слишком высокая в AMD Ryzen Master и как решить эту проблему в несколько кликов.
Производительность процессора в немалой мере зависит от частоты его ядер. Для достижения максимального быстродействия многие пользователи выполняют разгон процессора. Процедура требует определенных знаний и опыта, имеющихся не у всех.
Для таких случаев созданы технологии автоматического разгона —процессор может автоматически поднимать свою частоту для увеличения быстродействия. Технология, созданная для процессоров AMD Ryzen, называется Precision Boost. В этой статье мы узнаем, что это за технология, зачем она нужна, а также как пользоваться Precision Boost Overdrive Ryzen.
4. Настройка ядер
Первое, чем мы можем заняться — это включение и выключение ядер. Строка, где отображалась частота каждого ядра стала активной. Здесь ядра разделены на две блока CXX1 и CXX2. Золотой звездочкой обозначено самое быстрое ядро. Серебряной — второе по скорости. А серебряными точками обозначаются следующие по скорости ядра в рамках одного блока.
Чтобы отключить ядро просто кликните зеленой кнопке нужного ядра. Ryzen Master сообщит, что ядро отключено.
Включить его можно таким же образом. Обратите внимание, что настройки не применяются сразу. Для их применения необходимо сохранить и применить профиль.
1. Интерфейс программы
Окно программы можно разделить условно на четыре части:
- Верхняя панель — на ней находится кнопка Reset, для сброса настроек до состояния по умолчанию, Settings — для открытия настроек и Help — для открытия справки. Ещё здесь приведена информация о программе. Здесь же будут кнопки для применения настроек. В левом верхнем углу есть кнопка Expand, которая позволяет посмотреть график изменения температуры и частоты процессора.
- Информационная панель — сразу же под верхней панелью находится еще одна панель с информацией о текущей температуре, частоте ядер и энергопотреблении, об этих параметрах мы поговорим позже;
- Рабочее пространство — здесь находятся основные переключатели и настройки, с помощью которых мы будем разгонять процессор. Первый профиль только для чтения поэтому пока ничего менять нельзя;
- Нижняя панель — позволяет выбрать профиль с настройками. Доступно четыре профиля: Game mode, Creator mode, Профиль 1 и Профиль 2. Также здесь расположены кнопки для сохранения профиля и его экспорта.
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.
Какие у меня есть варианты?
Если ваша материнская плата пытается выжать из процессора больше, чем надо, однако вас устраивает температурный режим и энергопотребление компьютера, то просто наслаждайтесь дополнительным быстродействием. Даже если это всего лишь дополнительные 75 МГц.
С AMD это никак не связано, поскольку вся ответственность ложится на производителей материнских плат. Пользователи могут захотеть обратиться к производителю материнских плат и попросить прислать обновление для BIOS. Если пользователь захочет вернуть такую материнскую плату в магазин, ему нужно уточнить этот вопрос у продавца.
Хотя такое поведение вроде бы нарушает спецификации PPT, на самом деле оно не выходит за (плохо обозначенные) пределы частот. Эта ситуация похожа на то, как производители материнских плат играются с ограничениями мощности на системах от Intel. Однако, возможно, было бы приятно иметь в BIOS опцию, которая позволяла бы включать и выключать такое поведение.
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:
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.
Почему EDC CPU слишком высокое?
Сначала необходимо понять за что отвечает этот параметр. EDC или Electrical Design Current — это показатель, который характеризует ток в амперах, потребляемый процессором. В программе AMD Ryzen Master этот показатель отображается в процентах от максимального значения, которое может выдать система питания материнской платы.
Если это значение достигает 90 и 100 процентов при нагрузке на процессор — это вполне нормально. Процессор работает на максимальной мощности, а значит и потребляет много энергии.
Но без нагрузки это просто ненужная трата электричества. И проблема здесь не в самом процессоре, а в настройках Windows. По умолчанию система использует план управления питанием, оптимизированный для Ryzen. Если вы хотите уменьшить значение EDC необходимо выбрать сбалансированый план. Для этого откройте поиск и наберите Питание:
Откройте Выбор схемы управления питанием, затем в открывшемся окне нажмите Показать дополнительные схемы управления питанием:
Здесь выберите схему Сбалансированная:
Теперь можете открыть Ryzen Master и убедится что во время простоя значение EDC CPU находится в допустимых пределах.
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:
- для энергосбережения прерывание может быть переадресовано работающему ядру, чтобы не будить спящее ядро;
- для производительности прерывание может быть переадресовано от работающего на полную мощность ядра к простаивающему (С1) ядру.
Состояния питания (C-states) vs состояния производительности (P-states)
Состояния питания (C-states) vs состояния производительности (P-states)
Вот два способа снизить энергопотребление процессора:- отключить некоторые подсистемы;
- снизить напряжение/частоту.
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.
Выводы
Теперь вы знаете как выполняется настройка Precision Boost Overdrive. С помощью параметра PBO можно значительно повысить производительность процессоров AMD Ryzen. Не стоит однако забывать, что изменение этого параметра лишит вас гарантии на процессор. Температура процессора значительно повышается. Если у вас недостаточно хорошее охлаждение, перегревшийся процессор начнёт автоматически снижать свою частоту. В этой статье мы узнали, как работает технология PBO Ryzen, на что она влияет и какая от неё польза.
Если кто-то хочет повысить быстродействие CPU, обычно он находит способ сделать это. Будь то пользователь, самостоятельно разгоняющий свой компьютер, или же производители материнских плат, подстраивающие настройки для улучшения быстродействия ЦП ещё перед продажей – в итоге всем хочется увеличить быстродействие, и по множеству причин. Эта ненасытная жажда максимального быстродействия означает, однако, что некоторые из этих подстроек и изменений могут вывести ЦП за пределы «спецификаций». В итоге часто можно видеть методы, выполняющие обещания по увеличению скорости работы за счёт увеличения температуры или сокращения времени жизни железа.
В этой связи стоит рассмотреть появившуюся недавно информацию о том, что производители материнских плат играют с настройками тока, подаваемого на процессоры от AMD. Увеличивая его, они увеличивают и потенциальную мощность процессора, что в итоге приводит к увеличению не только скорости работы, но и температуры. Такой подход к подстройке железа нельзя назвать новым, однако недавние события вызвали волну замешательства, вопросов о том, что происходит на самом деле, и какие последствия это может повлечь для процессоров AMD Ryzen. Чтобы прояснить эту ситуацию, мы решили сделать данный обзор.
2. Текущее состояние процессора
Первым делом, давайте оценим текущее состояние процессора. Для этого взгляните на информационную панель. Здесь вы видите такие параметры:
- Temperature — текущая температура процессора;
- Peak Speed — максимальная частота процессора за последнее время;
- PPT или Total Socket Power — общее потребление энергии сокетом процессора, отображается в процентах от максимальных возможностей материнской платы;
- TDC или Thermal Design Current — выражается в процентах от максимальной возможности материнской платы. Представляет из себя показатель текущей силы тока по отношению до такой силы тока, которая будет приводить к повышенному тепловыделению;
- EDC или Electrical Design Current — представляет из себя максимальное значение силы тока в за короткий период. Выражается тоже в процентах по отношению с возможностями материнской платы.
- PTC или Proccessor Thermal Control — показывает температуру, при которой будет начато снижение тактовой частоты процессора для защиты от перегрева (троттлинг).
По этим параметрам вы уже можете определить есть ли у вас возможность разгонять процессор. Если температура процессора и так слишком высокая (80 С — это уже много), то сначала стоит подумать о лучшей системе охлаждения. А если показатель потребления энергии PPT доходит до пиковых значений, то, возможно, стоит использовать материнскую плату с более сильным блоком питания. Также желательно прогнать какой-либо стресс тест процессора, и посмотреть как меняются эти параметры. Посмотреть изменения температуры и частоты можно кнопкой Expand:
Выводы
В этой статье мы рассмотрели как пользоваться AMD Ryzen Master последней версии. Эта программа позволяет отслеживать текущее состояние процессора, а также выполнять его разгон, сразу же проверяя все ли правильно работает. Кроме разгона процессора в программе можно разгонять память, но я не рекомендую использовать ее для этого. Обычно у оперативной памяти уже есть XMR профили, с помощью которых можно выполнять разгон, они доступны в BIOS. Это намного проще и безопаснее. Надеюсь эта инструкция AMD Ryzen Master была вам полезной.
Новые пользователи, которые только купили процессор Ryzen и пытаются его разогнать или просто посмотреть его состояние через программу AMD Ryzen Master могут столкнутся с тем, что значение параметра EDC для CPU будет слишком высоким даже в режиме простоя системы. Часто это значение может доходить до 90 или 100 процентов.
В этой небольшой статье мы разберемся что означает EDC, а также почему программа Ryzen Master отображает такое высокое значение этого параметра.
Выход ли это за рамки спецификаций?
Если считать, что PPT, TDC и EDC являются основой спецификаций AMD для потребления мощности и тока, то да, это выходит за рамки спецификаций. Однако PPT по своей природе выходит за рамки TDP, поэтому тут мы уже попадаем в загадочный мир определений понятия «турбо».
Как мы уже обсуждали ранее касательно мира Intel, пиковое потребление энергии в режиме турбо Intel сообщает производителям материнских плат только в качестве «рекомендованного значения». В итоге чипы от Intel примут любое значение в качестве пикового энергопотребления, как разумные величины типа 200 Вт или 500 Вт, так и безумные, типа 4000 Вт. Чаще всего (и в зависимости от процессора), чип упирается в другие ограничения. Но в случае с самыми мощными моделями этот параметр стоит отслеживать. Значение тау, обозначающее длительность нахождения в режиме турбо, и определяющее объём ведра с энергией, из которого режим турбо её черпает, тоже можно увеличить. Вместо значения по умолчанию из диапазона от 8 до 56 секунд, тау можно увеличивать практически до бесконечности. Согласно Intel, всё это укладывается в спецификации – если производители материнских плат могут делать материнские платы, обеспечивающие все эти показатели.
Intel считает, что настройки выходят за рамки спецификаций, когда частота работы процессора выходит за пределы таблиц турбо режима для Turbo Boost 2.0 (или TBM 3.0, или Thermal Velocity Boost). Когда процессор выходит за эти пределы, Intel считает это разгоном, и считает себя свободной от выполнения гарантийных обязательств.
Проблема в том, что если попытаться перенести те же правила на ситуацию с AMD, то у AMD нет турбо-таблиц как таковых. Процессоры AMD работают, предлагая наибольшую возможную частоту в зависимости от ограничений по току и мощности в любой момент времени. При увеличении количества задействованных в работе ядер уменьшается энергопотребление каждого отдельного ядра, и вслед за ним и общая частота. И тут мы углубляемся в детали по отслеживанию огибающей частоты, и всё усложняется из-за того, что AMD может менять частоту шагами по 25 МГц в отличие от Intel, использующей шаги по 100 МГц.
Также AMD использует возможности, выводящие частоту работы чипа за пределы турбо-частоты, описанные в спецификации. Если вы считаете, что это разгон, и судите только по цифрам на коробке – тогда, да, это разгон. AMD в данном случае специально запутывает ситуацию, однако плюсом можно считать некоторое повышение быстродействия.
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.
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 узнать, занимается ли этим моя материнская плата
Во-первых, нужно использовать стоковую систему. Если параметры PPT/TDC/EDC изменены, то система уже подстроена по-другому, поэтому сконцентрируемся только на тех пользователях, которые работают со стоковыми системами.
Затем нужно установить последнюю версию HWiNFO и тест, загружающий систему на 100%, к примеру, CineBench R20.
В HWiNFO есть метрика под названием CPU Power Reporting Deviation [отклонение энергопотребления процессора]. Наблюдайте за этим числом, когда система находится под нагрузкой. У нормальной материнской платы число будет равно 100%, а у материнской платы с подстроенным током или регуляторами напряжения этот показатель будет меньше 100%.
- Ваш AMD Ryzen работает на полностью заводских настройках, установленных в BIOS. Никаких настроек в ОС и изменения ограничений по энергопотреблению или току.
- Когда ваш процессор загружен на 100%.
Если это не так, то значение параметра Power Reporting Deviation ничего не значит. Если же эти условия выполнены, а показатель падает ниже 100%, то ваша материнская плата изменяет работу процессора.
Читайте также: