從至強(qiáng)5500系列開(kāi)始，英特爾將集成功率門(mén)限作為處理器重要的技術(shù)應(yīng)用到處理器當(dāng)中。集成功率門(mén)限運(yùn)行的原理是這樣的——當(dāng)處理器需求非常頻繁的時(shí)候，處理器的每個(gè)核心都會(huì)緊張忙碌的工作;而當(dāng)需求下降到一定程度時(shí)，某些內(nèi)核可能并沒(méi)有需要處理器的線(xiàn)程內(nèi)容，在發(fā)現(xiàn)不活躍的處理器內(nèi)核之后，系統(tǒng)可以智能將這些內(nèi)核的功耗降低到接近于0的狀態(tài)，進(jìn)而降低處理器的功耗。

智能電源管理——英特爾智能節(jié)能技術(shù)(Intel Intelligent Power Technology)

自動(dòng)低功耗狀態(tài)(Automated Low Power States)可以自動(dòng)將處理器和內(nèi)存置入最低功耗狀態(tài)，從而在不影響性能的情況下滿(mǎn)足當(dāng)前工作負(fù)載的運(yùn)行需求。相比最初的英特爾四核處理器，英特爾至強(qiáng)5500系列處理器使電源管理能力提高了5倍：運(yùn)行狀態(tài)增加5倍，閑置功耗降低5倍，從低功耗狀態(tài)來(lái)回切換的速度提高了5倍。

當(dāng)服務(wù)器工作負(fù)載較輕的時(shí)候，依靠自動(dòng)低功耗狀態(tài)技術(shù)，通過(guò)監(jiān)控I/O、內(nèi)存、處理器的工作負(fù)載要求，可在負(fù)載需求降低的時(shí)候?qū)⑦@些組件自動(dòng)降低到最低的可用功耗狀態(tài)，這樣可以在不影響整體性能的情況下顯著的降低能耗，進(jìn)而降低成本。

如果要用更易懂的語(yǔ)言來(lái)形容智能節(jié)能技術(shù)的話(huà)，那么它就相當(dāng)于一個(gè)非常高級(jí)的汽車(chē)用自動(dòng)變速箱，它的厲害之處，就是可以感應(yīng)到駕駛者對(duì)車(chē)速的要求，自動(dòng)在十多個(gè)檔位之間自動(dòng)、平滑的切換，從而保證汽車(chē)時(shí)時(shí)都能在滿(mǎn)足這些速度要求的同時(shí)維持最佳燃油利用率。

總體說(shuō)來(lái)，英特爾功率門(mén)限(Integrated Power Gates)和英特爾智能節(jié)能技術(shù)(Intel Intelligent Power Technology)——這對(duì)組合可是今天英特爾服務(wù)器處理器能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)化節(jié)能效果的功臣。前者是基于英特爾領(lǐng)先的制造工藝和晶體管技術(shù)，可以將處理器閑置時(shí)的功耗大幅降低，并允許其每個(gè)內(nèi)核單獨(dú)降低功耗;后者則更為智能，可判斷出處理器正在運(yùn)行的工作負(fù)載壓力和數(shù)據(jù)吞吐量，并根據(jù)其變化讓處理器在多達(dá)15種運(yùn)行狀態(tài)(每種狀態(tài)對(duì)應(yīng)不同的功耗水平)間切換，從而實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的、迅捷的功耗調(diào)節(jié)功能，這種功能能夠讓處理器在輸出足以滿(mǎn)足應(yīng)用需求的性能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)最大程度的節(jié)能。

免費(fèi)主頻提升——Intel Turbo Boost Technology

眾所周知，核心數(shù)量在一定程度上決定了處理器的功耗。處理器的核心數(shù)量越多，其功耗也會(huì)不可避免的會(huì)增加。然而，針對(duì)于多核心處理器高功耗的問(wèn)題，除了剛剛我們介紹的功率門(mén)限和智能節(jié)能技術(shù)之外，Intel Turbo Boost Technology也為能效管理起到了重要的作用。

Turbo Boost，顧名思義，就是加速技術(shù)，它最初來(lái)源于Nehalem架構(gòu)的至強(qiáng)5500處理器當(dāng)中。借助電源管理技術(shù)，通過(guò)分析當(dāng)前處理器的負(fù)載情況，智能地完全關(guān)閉一些用不上的核心，把能源留給使用中的核心，并使它們運(yùn)行在更高的頻率，進(jìn)一步提升性能;相反，需要多個(gè)核心時(shí)，動(dòng)態(tài)開(kāi)啟相應(yīng)的核心，智能調(diào)整頻率。這樣，在不影響處理器的TDP情況下，能把核心工作頻率調(diào)得更高。

舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，如果某個(gè)游戲或軟件只用到一個(gè)核心，Turbo Boost技術(shù)就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉其他三個(gè)核心，把運(yùn)行游戲或軟件的那個(gè)核心的頻率提高，也就是自動(dòng)超頻，在不浪費(fèi)能源的情況下獲得更好的性能。

Nehalem架構(gòu)的CPU每一個(gè)核心都有自己的PLL(Phase Locked Loop，相位鎖定回路)電路，這樣每個(gè)核心的電壓和頻率都可以獨(dú)立控制，為此Intel專(zhuān)門(mén)在CPU內(nèi)部設(shè)計(jì)了PCU(Power Control Unit，功耗控制)單元，PCU會(huì)以1ms(每秒1000次)的速度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)這四個(gè)核心的溫度、電流及功耗等參數(shù)。獨(dú)立控制的狀態(tài)參數(shù)也是Turbo Boost加速的物理基礎(chǔ)。

除獨(dú)立的物理電路之外，Turbo Boost還需要Deep Power Down Technology技術(shù)(深度電源管理模式)的輔助，它將CPU內(nèi)核按照不同的活動(dòng)狀態(tài)分類(lèi)，歷經(jīng)多代技術(shù)之后目前有C0、C1、C3、C4和C6等幾種狀態(tài)，其中C1為工作模式表示當(dāng)前正在執(zhí)行指令，C1到C6則為不同的省電模式。其中值得注意是C6狀態(tài)，此狀態(tài)下處理器可實(shí)時(shí)清除L1 Cache內(nèi)所有數(shù)據(jù)，在保存處理器微架構(gòu)狀態(tài)下，關(guān)掉內(nèi)核(Core Clock與PLL將停止)及L2 Cache，雖然芯片組會(huì)繼續(xù)為I/O提供內(nèi)存交換動(dòng)作，但卻不會(huì)喚醒相關(guān)內(nèi)核。只有需要內(nèi)核時(shí)，電壓才會(huì)攀升，開(kāi)啟Core Clock與PLL，處理器將進(jìn)行重置，把Cache數(shù)據(jù)從內(nèi)存中回傳，微架構(gòu)狀態(tài)將完全恢復(fù)，繼續(xù)執(zhí)行指令。

而當(dāng)英特爾推出Sandy Bridge處理器的時(shí)候，Intel Turbo Boost Technology技術(shù)也隨之升級(jí)到了2.0版本，它在原有的基礎(chǔ)上改進(jìn)了算法，增強(qiáng)了自動(dòng)提速的彈性，甚至可以動(dòng)態(tài)調(diào)控集成的GPU的頻率。

Turbo Boost 2.0可以短時(shí)間突破TDP功耗限制

在Turbo Boost 2.0中，TDP方面的限制有所放松，PCU單元可以控制active core在較短時(shí)間內(nèi)突破TDP上限之后才會(huì)逐漸降至穩(wěn)定狀態(tài)，IDF會(huì)議上的資料顯示最高峰階段長(zhǎng)達(dá)25秒，不要小看這一點(diǎn)時(shí)間，這只是一個(gè)加速周期循環(huán)，等到CPU的發(fā)熱被帶走之后，TurboBoost 2.0也會(huì)進(jìn)入下一個(gè)25秒的加速循環(huán)，這樣累積下來(lái)的提速效果將比目前1-2 bins的提升更為明顯。最重要的是，用戶(hù)也不必?fù)?dān)心這樣做會(huì)損壞處理器，因?yàn)槎虝r(shí)間超越TDP功耗依然處于安全設(shè)計(jì)內(nèi)。

另外值得一提的是Turbo Boost 2.0中不僅能調(diào)節(jié)CPU頻率，也會(huì)對(duì)集成GPU同樣也會(huì)起到加速作用，并隨著系統(tǒng)負(fù)載的不同協(xié)調(diào)二者的頻率升降。

云計(jì)算時(shí)代的數(shù)據(jù)中心， 一方面要求數(shù)據(jù)中心保持高可用性，能高效、安全地運(yùn)營(yíng);另一方面，用戶(hù)會(huì)盡可能要求數(shù)據(jù)中心降低能源消耗和運(yùn)行成本;而且數(shù)據(jù)中心必須具備靈活的擴(kuò)展能力，以應(yīng)對(duì)多變的業(yè)務(wù)需求及未來(lái)的不確定因素。借助于英特爾處理器的集成功率門(mén)限及智能電源管理技術(shù)，可以幫助企業(yè)更好的實(shí)現(xiàn)節(jié)能與高效，從而在競(jìng)爭(zhēng)中獲得充分的靈活性與強(qiáng)大的實(shí)力。

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