Алгоритм - Учебный центр

Версия сайта для слабовидящих
Заполните форму ниже! Мы вам перезвоним!

Нажав на кнопку "Отправить", Я даю своё согласие на автоматизированную обработку указанной информации, распространяющейся на осуществление всех действий с ней, включая сбор, передачу по сетям связи общего назначения, накопление, хранение, обновление, изменение, использование, обезличивание, блокирование, уничтожение и обработку посредством внесения в электронную базу данных, систематизации, включения в списки и отчетные формы.


Технология Speed Shift. Новые подходы к экономии энергии.

Технология Speed Shift. Новые подходы к экономии энергии.

Начиная с процессоров Skylake стремление к экономии электроэнергии опять резко активизировалось. И здесь получили развитие как традиционные подходы, так и некоторые принципиально новые идеи. Теперь процессорный дизайн не включает в себя интегрированный преобразователь питания. Он был убран именно из соображений экономичности – в наиболее энергоэффективных CPU с тепловым пакетом порядка 4,5 Вт это решение оказалось слишком расточительным, поэтому теперь конвертер питания вновь поселился на материнских платах (но в будущих микроархитектурах Intel собирается вернуть преобразователь обратно в процессор, но не во всех версиях дизайна, а только в тех, которые рассчитаны на достаточно либеральные тепловые пакеты).

Второе достаточно очевидное нововведение состоит в том, что инженеры Intel разбили процессор на большее, чем раньше, число энергетических доменов, способных независимо отключаться от линий питания в случае их бездействия. Теперь дело дошло даже до отдельных исполнительных устройств. Например, в Skylake могут независимо обесточиваться в случае простоя даже 256-битные исполнительные устройства, отвечающие за исполнение AVX2-команд.

Впрочем, всё это – не очень новый подход, подобные техники в том или ином виде используются уже очень давно. Между тем в Skylake есть и действительно революционное нововведение – технология Speed Shift, суть которой заключается в том, что процессору теперь даётся куда большая свобода действий в управлении собственными энергосберегающими состояниями.

Обычно современные процессоры могут самостоятельно, то есть без участия операционной системы (ОС), переключать свою частоту между номинальным состоянием и турборежимом. Однако переход в экономичные состояния с пониженными напряжениями и частотами требует непосредственного участия ОС. Команды к снижению частот даёт именно она, предварительно обратившись к микропрограмме и выяснив, какие режимы со сниженным энергопотреблением может предложить конкретный экземпляр CPU. В результате переключение в любое экономичное состояние – это целый комплекс мероприятий, на который требуется немалое время. Ещё хуже дело обстоит с выходом из таких режимов. Процессор должен проинформировать операционную систему, о том, что что-то произошло, затем система должна обработать эту информацию и передать процессору команду на переключение частоты – такая цепочка действий занимает до 30 мс.

Внедрение же Speed Shift даёт процессору большую самостоятельность. Да, он сохраняет свою подчинённость операционной системе, которая может перевести его на более низкую частоту, например для экономии энергии в заканчивающейся батарее мобильного устройства. Но рутинные вопросы переключения энергосберегающих состояний процессор теперь берёт полностью на себя, что существенно улучшает время реакции и позволяет входить в энергосберегающие режимыи выходить из нихза единицы миллисекунд. Уменьшение времени реакции на изменение условий должно, с одной стороны, послужить цели экономии энергии, а с другой —способно положительно сказаться и на производительности. Иными словами, процессоры Skylake с технологией Intel Speed Shift смогут самостоятельно подбирать наиболее подходящую частоту работы исходя из возложенной на них нагрузки, причём переключение состояний будет происходить более точно и более быстро.

Следует отметить, что в Speed Shift учитывается и ещё один аспект, который ранее обходился разработчиками стороной. Снижение частоты для уменьшения энергопотребления не всегда даёт ожидаемый эффект. Проблема заключается в том, что при уменьшении частоты ниже некоторого граничного значения потребление начинает падать в гораздо меньшей степени из-за приобретающих большее влияние токов утечки. Поэтому в некоторых энергосберегающих режимах эффективнее оказывается поднять частоту процессора, быстро выполнить необходимый код, а затем перевести процессор в режим сна. Именно такая стратегия и применяется в Skylake, где введены специальные алгоритмы, способные в глубоких энергосберегающих состояниях периодически отправлять процессор в состояние сна и затем пробуждать его для решения текущих низкоприоритетных задач.

Технология Speed Shift является достаточно интересным и актуальным решением, но для её работы требуется поддержка со стороны операционной системы (её смогла обеспечить лишь Windows 10). Все же остальные OC, в том числе и всевозможные вариации Linux или Android, поддержку Speed Shift не обеспечивали. Однако со временем эта проблема естественно всеми так или иначе будет решена.


Лицензия