Як skylake економить енергію

Відео: Прилад для економії електрики 20-30% (реальна правда)

З новими енергозберігаючими функціями Intel робить свої процесори Skylake придатними для мобільних пристроїв. Ми розповімо в деталях, як вони працюють.

Шосте покоління процесорів Intel Core, відоме під назвою Skylake, може використовуватися в обчислювальних пристроях різних типів - від планшетів до настільних комп`ютерів. У порівнянні з попередником Broadwell у вас буде, наприклад, на годину більше часу, щоб дивитися фільми на ноутбуку без підзарядки, отримуючи при цьому більш якісне зображення. Для виконання таких обіцянок Intel всерйоз взялася за справу і реалізувала кілька нових цікавих енергозберігаючих функцій.



У Skylake Intel спирається на традиційні методи для реалізації функцій економії енергії всередині процесора. Одну з них можна назвати просто: «відключити все непотрібне». Технологія Power Gate відключає всі непотрібні компоненти від харчування. Нововведенням є те, що Skylake управляє специфічними «доменами харчування» (Power Domains) і використовує дуже багато маленьких «енергетичних шлюзів» (транзисторів Power Gate). Вони визначають, наскільки широко програми використовують функціональні одиниці процесора і використовують взагалі.

Виходячи з принципу «краще менше, та краще», Skylake зменшує асоціативність L2-кеша з восьмикратною до чотирикратної - так резервується менше областей для проміжного запам`ятовування, що призводить до невеликої втрати продуктивності, але заощаджує енергію. Крім того, використовуваний ще в Broadwell перетворювач напруги знову перенесений на материнську плату, що знижує нагрівання процесора. Такі обчислювальні операції, як декодування відео, прискорюються на апаратному рівні відеоядром, і це теж економить електроенергію.




Однак всі ці енергозберігаючі функції кілька меркнуть в порівнянні з тими удосконаленнями, які можливі в поєднанні з Windows 10. Найважливішою функцією є Speed Shift. Наступник технології Speed Step вбудовується в Windows 10, починаючи зі збірки 10586. Йдеться про те, як процесори переходять до виконання наступної операції, і перш за все про те, хто це контролює - центральний процесор або операційна система.





Історично процесори Intel підтримують кілька режимів роботи (P-state) в залежності від того, скільки ресурсів потрібно для вирішення обчислювальної задачі. Рівні P-state визначають тактову частоту і робоча напруга, при цьому статус Р0 означає, що процесор працює в режимі максимальної продуктивності, а потім потужність зменшується з P1 і P2 до Pn.

Протягом приблизно 30 мілісекунд швидкодію може бути збільшено, якщо цього вимагає програма. При цьому Windows визначає, який P-статус використовує процесор між 1 і n. І тільки останню краплю потужності (прискорення в режимі автоматичного розгону в режимі Р0) контролює сам процесор.

В рамках Speed Shift операційна система Windows 10 передає контроль за даним процесом центрального процесора. Windows більше не визначає самостійно P-state, а тільки вказує, коли потрібна мінімальна і максимальна швидкодія. При цьому на який саме частоті працювати, визначає центральний процесор. Перевага такої технології полягає в тому, що алгоритм перемикання апаратного забезпечення працює набагато швидше, ніж Speed Step. З Speed Shift перехід з одного рівня швидкодії на інший відбувається протягом всього однієї мілісекунди. Для користувача це відчутну знижує час відгуку, тобто ОС швидше реагує на його запити. Крім того, це економить електроенергію, так як система швидше перемикається в енергозберігаючий режим.




Другий нової енергозберігаючої функцією, яка працює в тісній зв`язці з Windows 10, є Duty Cycle Control. Е е ідея полягає в наступному: існує рівень потужності, починаючи від якого вже недоцільно сповільнювати роботу процесора, інакше у користувача складеться враження, що система більше не працює плавно. З Duty Cycle Control процесор дуже швидко (кожні 800 мікросекунд) перемикається на більш високу частоту, відпрацьовує призначені завдання і потім ненадовго повністю відключається, тільки для того щоб потім знову почати працювати ще швидше. У підсумку виходить, що завдання вирішуються швидше, і при цьому економиться ще більше енергії, ніж при більш повільною і тривалої обробці.

Важливою функцією для користувачів, які майже ніколи не вимикають свої пристрої, є режим очікування. Тут Skylake розширює можливості операційної системи Windows 10. Microsoft називає це «сучасним режимом очікування». Сюди входить три режими: вже відомий режим S3 (Suspend to RAM), який доповнює режим Connected Standby (S0), починаючи з Windows 8. При цьому комп`ютер також споживає дуже мало енергії, але швидше приходить в робочий стан і навіть приймає повідомлення в режимі сну. З Skylake тепер з`являється і третя опція - Disconnected Standby. У ньому комп`ютер також швидко реагує (час переходу в активну стадію становить 500 мс), але на відміну від Connected Standby не потребує SSD і спеціальному мережевому апаратному забезпеченні на материнській платі.