1. 超能网 >> 
  2. 评测 >> 
  3. CPU >> 
  4. SNB系列第六弹,Turbo Boost 2.0加速技术解析

SNB系列第六弹,Turbo Boost 2.0加速技术解析

2011-1-3 11:03  |  作者:thesea   |  关键字:Sandy Bridge,Turbo Boost,睿频

分享到:
   随着Intel的Tick-Tock周期更新,新一代的Sandy Bridge也即将正式亮相,新一代Turbo Boost 2.0也随之登场。<br><br>  等到Sandy Bridge正式上市之后,在Turbo Boost 2.0的加速下可以达到3.8GHz的高频,日后甚至可以藉此一圆P4时代未竟的4G梦想。
本文约2736字,需5分钟阅读(全文浏览

  目前的桌面CPU市场上,双核CPU毫无疑问地成为装机首选,四核或更多核心的CPU占有率依然比较低,这固然与它们高昂的售价有直接关系,但是多核CPU还有一个难言之隐,那就是在部分应用场合中它们的性能有时都比不过双核甚至单核CPU,消费者的选择意愿不足。

  多核CPU囿于TDP功耗的限制,其频率并不会很高(旗舰级除外),例如英特尔四核Core i5-750的频率为2.66GHz,而双核的Core i5-650就有3.2GHz,除了针对多核做过优化的软件及游戏应用外,i5-650的性能大都要高过i7-750,考虑到两者售价上的大幅差异,这样的事实很难让消费对多核处理器青睐有加。为了解决这个问题,CPU厂商需要在多核力量大与高频性能高之间做个平衡,在需要高频率的时候动态提升多核CPU的频率。

  两大CPU厂商中最先拿出解决方案的是财大气粗的Intel,它为Nehalem架构的新一代Core i7/i5处理器引入了一种名为Turbo Boost(睿频)的核心/频率动态调节技术,这一技术也是酷睿2时代IDA(Intel Dynamic Acceleration Technology,Intel动态加速技术)的延伸,当时IDA可以休眠CPU中的一个核心而提升另一个核心的运行频率,现在的睿频技功能更强,可以实现多个核心的动态加速。

Turbo Boost加速技术原理分析
 


Nehalem处理器中的PCU单元

  Nehalem架构的CPU每一个核心都有自己的PLL(Phase Locked Loop,相位锁定回路)电路,这样每个核心的电压和频率都可以独立控制,为此Intel专门在CPU内部设计了PCU(Power Control Unit,功耗控制)单元,PCU会以1ms(每秒1000次)的速度实时监测这四个核心的温度、电流及功耗等参数。独立控制的状态参数也是Turbo Boost加速的物理基础。


不同C-State下的功耗水平与活动状态

  除独立的物理电路之外,Turbo Boost还需要Deep Power Down Technology技术(深度电源管理模式)的辅助,它将CPU内核按照不同的活动状态分类,历经多代技术之后目前有C0、C1、C3、C4和C6等几种状态,其中C1为工作模式表示当前正在执行指令,C1到C6则为不同的省电模式。其中值得注意是C6状态,此状态下处理器可实时清除L1 Cache内所有数据,在保存处理器微架构状态下,关掉内核(Core Clock与PLL将停止)及L2 Cache,虽然芯片组会继续为I/O提供内存交换动作,但却不会唤醒相关内核。只有需要内核时,电压才会攀升,开启Core Clock与PLL,处理器将进行重置,把Cache数据从内存中回传,微架构状态将完全恢复,继续执行指令。

   C0和C1状态的核心被视为Active core,而C3和C6两种状态则被视为Unactive core,每个核心处于Active还是Unactive成为Turbo Boost加速开启与否的重要因素。

  根据Intel的官方文档分析,Turbo Boost会受到以下因素影响:

    1.CPU型号
    2.处于Active状态的内核数量
    3.TDP功耗
    4.内核的电流
    5.内核的功耗
    6.内核的温度

  其中第一个限制其实是人为的,并不存在技术上的障碍,真正影响Turbo Boost的2、4、5、6这四项,一旦实际应用不能完全利用所有核心导致出现Unacive内核,睿频加速就开始发挥作用。

  汇总一句话,Turbo Boost实际上就是PCU单元不断监测CPU内每个核心的状态,一旦有一个或多个多个内核处于Unactive状态,PCU就会自动提升处于Active状态的内核的运行频率,直到达到TDP限制。提升幅度以bin为计量,在现在Nehalem架构中1 bin=bclk频率,也就是133.33MHz,每个CPU型号提升的幅度取决于基础频率以及TDP上限,普通型号的TDP上限不超过140W,旗舰级的EE版则可以放宽到190W。

  多数桌面型号处理器的Turbo Boost可以提升幅度都在1-2 bins,只有个别特殊型号才可以达到5-7 bins,其中基础频率越低提升越明显,节能型的提升要高于标准型的,32nm工艺的则要好于45nm工艺的老型号,这也再次说明了TDP功耗高低决定了Turbo Boost加速的上限。

  • 1.Turbo Boost加速技术原理分析
  • 2.Turbo Boost 2.0亮点分析
    1. 
    2. 游客  2015-12-23 10:54

      A rolling stone is worth two in the bush, thanks to this arlicte.

      已有7次举报

      支持(1)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      6#

    3. 
    4. 游客  2014-09-12 03:18

      请问Laptop core I5 可以换成 core I7的吗?

      已有1次举报

      支持(0)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      5#

    5. 
    6. 游客  2011-02-17 00:16

      Trans-Am系统?

      已有1次举报

      支持(0)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      4#

    7. 
    8. 云瑞终极杀人王 2011-01-06 20:18

      好东西,就是买不起~

      已有1次举报

      支持(0)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      3#

    9. 
    10. 游客  2011-01-03 16:52

      网友 [hi_templar] 的原贴:1楼
      TB看起来灵活加给力,实际折射出4核6核处理器在没有相应软件优化前提下的尴尬与无奈,就像当年P4的超线程技术,实属不得已而为之,绝非神马秘密武器。
      p4的超线程是intel自己蛋痛,弄了个超长的流水线,执行程序完全没效率的补偿方案

      已有1次举报

      支持(0)  |   反对(1)  |   举报  |   回复

      2#

    11. 
    12. hi_templar高中生 2011-01-03 14:44

      TB看起来灵活加给力,实际折射出4核6核处理器在没有相应软件优化前提下的尴尬与无奈,就像当年P4的超线程技术,实属不得已而为之,绝非神马秘密武器。

      已有1次举报

      支持(0)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      1#

    查看全部评论(6)
    回复