Pređi na sadržaj

Dinamičko skaliranje učestanosti

S Vikipedije, slobodne enciklopedije

Dinamičko skaliranje učestanosti (takođe poznato kao CPU regulisanje) je tehnika u arhitekturi računara gde se frekvencija od mikroprocesora može automatski podesiti "u letu", bilo da sačuva napajanje ili da smanji količinu toplote generisane od strane čipa. Dinamičko skaliranje učestanosti se najčešće koristi u laptopovima i drugim mobilnim uređajima, gde energija dolazi iz baterije i na taj način je ograničena. Takođe se koristi u Tihim računarima i da se smanje troškovi energije i hlađenja u preopterećenim mašinama. Manje izlazne toplote, zauzvrat, omogućava da rashladni sistemi budu zagušeni ili isključeni, smanjuje nivo buke i dalje smanjuje potrošnju energije. Takođe se koristi za smanjenje toplote u nedovoljno rashlađenim sistemima kada temperatura dostigne određeni prag, kao što je u slabo rashlađenim overkloking sistemima.

Dinamičko rasipanje (menjanje napona) energije po jedinici vremena od strane čipa je C·V2·A·f, gde je C kapacitet koji se uključi po ciklusu, V je napon, A je Faktor Aktivnosti (engl. Activity Factor))[1] koji ukazuje na prosečan broj komutacionih događaja podvrnutih od strane tranzistora u čipu i f je učestanost prebacivanja (kao neimenovana količina).[2] Napon potreban za stabilan rad određuje se frekvencijom na kojoj je strujno kolo taktovano, i može se smanjiti ako je takođe smanjena frekvencija.[3] Dinamička struja ne učestvuje sa ukupnim naponom čipa, međutim, takođe postoji i statička struja, prvenstveno zbog različitog propuštanja struje.

Propuštanje struje je postalo sve više i više važno kao svojstvo, veličina je postala manja i niži su nivoi praga. U umetnosti dizajniranja sabmikrometarske tehnologije 2008. godine, dinamična struja čini oko dve trećine ukupne struje čipa, što ograničava efikasnost skaliranja učestanosti.

Dinamičko skaliranje napona je još jedna tehnika očuvanja napona koja se često koristi u kombinaciji sa skaliranjem učestanosti, kao učestanost na kojoj čip može raditi, odnosi se na radni napon.

Efikasnost nekih električnih komponenti, kao što su regulatori napona, smanjuje sa povećanjem temperature, tako da struja koja se koristi može da se poveća sa temperaturom. Pošto povećanje upotrebe energije može povećati temperaturu, povećanje u naponu ili učestanosti može povećati sistemske zahteve za napajanje, šak i više nego što ukazuje CMOS formula i obrnuto.[4][5]

Uticaj performansi[uredi | uredi izvor]

Dinamičko skaliranje učestanosti smanjuje broj instrukcija procesora koje on može izdavati u datom vremenskom periodu, čime se smanjuju performanse. Dakle, to se obično koristi kada opterećenje nije CPU-granica.

Dinamičko skaliranje učestanosti po sebi se retko isplati kao način da se sačuva regulisanje napona. Čuvanje najviše napona zahteva dinamičko skaliranje napona, zbog V2 komponente i činjenice da su moderni procesori snažno optimizovani za stanje mirovanja niskog napajanja. U većini slučajeva konstantnog napona je efikasnije da se kratko radi maksimalnom brzinom i ostane u dubokom stanju mirovanja duže (pod nazivom "trka do mirovanja"), nego što je da se radi po sniženoj stopi radnog takta duže vreme i da se samo kratko ostane u stanju lakog mirovanja. Međutim, smanjenje napona zajedno sa taktom možete promeniti te kompromise.

Povezana-ali-suprotna tehnika je overkloking, pri čemu su performanse procesora povećane tako što se pojačava (dinamički) učestanost procesora izvan projektne specifikacije proizvođača.

Jedna od glavnih razlika između njih je u tome što u savremenim PC sistemima overkloking se uglavnom vrši preko prednje magistrale (uglavnom zbog toga što je multiplikator normalno zaključan), ali dinamičko skaliranje učestanosti je obavljeno sa multiplikatorom. Štaviše, overkloking je često statičan, dok je dinamičko skaliranje učestanosti uvek dinamično. Softver često može uključiti učestanost overklokinga u algoritam skaliranja učestanosti, ako su dozvoljeni rizici razgradnje čipa.

Implementacija[uredi | uredi izvor]

Intelova CPU tehnologija reulisanja, SpeedStep, se koristi u njihovoj proizvodnji procesora za mobilne telefone.

AMD koristi dve različite CPU tehnologije regulisanja. AMD-ova Cool'n'Quiet tehnologija se koristi na njihovj proizvodnji procesora za desktop i server računare. Cilj Cool'n'Quiet-a nije da sačuva život baterije, kao što se ne koristi u AMD-ovoj proizvodnji procesora za mobline telefone, već sa ciljem da proizvodi manje toplote, što zauzvrat omogućava sistemu ventilatora da se okreće do sporijih brzina, što rezultuje u hladniji i tiši rad, otuda i naziv tehnologije. AMD-ova PowerNow! CPU tehnologija regulisanja se koristi u proizvodnji procesora za mobline telefone, mada neki podržavaju procesore poput AMD K6-2+, koji se mogu naći u računarima.

VIA Technologies procesori koriste tehnologiju nazvanu LongHaul (UštedaEnergije), dok se Transmetova verzija zove LongRun.

36-procesorski AsAP 1 čip je među prvim multi-jezgarnim procesorskim čipovima za podršku potpuno neograničene operacije radnog takta (zahteva samo da su učestanosti ispod maksimalno dozvoljene), uključujući proizvoljne promene u učestanosti, početku i zaustavljanju. 167-procesor AsAP 2 čip je prvi multi-jezgarni procesorski čip koji omogućava individualne procesore da bi napravio u potpunosti neograničene promene na svojim frekvencijama takta.

Prema ACPI specifikacijama, radna stanja C0 modernog procesora mogu se podeliti na takozvana "P"-stanja (stanja performanse) koja omogućavaju smanjenje stope radnog takta i "T"-stanja (stanja regulisanja) što će dodatno usporiti regulisanje procesora (ali ne i stvarni radni takt) ubacivanjem STPCLK (stop takt) signala i tako izostavljajući uslove rada ciklusa.

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ K. Moiseev, A. Kolodny and S. Wimer. „Timing-aware power-optimal ordering of signals”. ACM Transactions on Design Automation of Electronic Systems, Volume 13 Issue 4, September 2008.  Nedostaje ili je prazan parametar |url= (pomoć);
  2. ^ Rabaey, J. M. (1996). Digital Integrated Circuits. Prentice Hall. 
  3. ^ Dynamic Voltage and Frequency Scaling: The Laws of Diminishing Returns
  4. ^ Chin, Mike. „Asus EN9600GT Silent Edition Graphics Card”. Silent PC Review. str. 5. Arhivirano iz originala 20. 04. 2008. g. Pristupljeno 21. 4. 2008. 
  5. ^ Chin, MIke. „80 Plus expands podium for Bronze, Silver & Gold”. Silent PC Review. Arhivirano iz originala 14. 09. 2012. g. Pristupljeno 21. 4. 2008. 

Literatura[uredi | uredi izvor]

  • Rabaey, J. M. (1996). Digital Integrated Circuits. Prentice Hall. 
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Динамичко_скалирање_учестаности&oldid=27752112”