在微处理器中节省电力的方法主要有两种,AVFS(自适应电压与频率调节)和DVFS(动态电压和频率调节)。英特尔和AMD已经在DVFS的道路上走过了十几年。
DVFS使用的是被称为开环调节的机制。在这种类型的系统中,CPU供应商将会为不同的目标应用和使用频率决定最佳电压。DVFS并不针对任何特定的芯片进行校准;相反,英特尔和AMD等供应商通过已经验证过的静态模型来确定芯片在给定的频率下运行的工作电压。
DVFS的设计之初就给出了过量的预留。CPU的运行温度将会影响到其电压的需求。而因为AMD和英特尔并不知道其给出的SoC会在40摄氏度还是80摄氏度运行,他们调整了DVFS的模型,确保芯片在工作时不会受到损害。从而在实际工作中,系统的功耗大约是实际所需要功耗的10-20%。
相对的,AVFS使用的则是闭环系统,在该系统中,通过芯片上的硬件机制对电压进行管理,这是通过对节温度和实时频率的实时测量得到的,然后再对电压进行调节以对其进行匹配。这种方式通过去除不要的保护性的电压范围来消除前面提到的功耗浪费。
AVFS的优点可以减少工艺变化带来的影响。每一块晶圆都有自己独特的性质,从而导致有的芯片所需要的电压比其它芯片低,有的芯片则能达到更高的时钟频率,而有的根本就不能工作
AMD已经研发了多项技术来优化电压。为了解决瞬变电压下降问题(也被称作下垂),传统的微处理器设计提供大约10%到15%的额外电压以确保处理器始终拥有适当的电压。但是从能耗的角度来讲,过电压的成本很高,因为它浪费电力的比率,是与电压增加的平方成正比的 (即10%的过电压意味着大约20%的电力浪费)。
最新的处理器可在大约数纳秒或十亿分之一秒内对平均电压和瞬变电压下降进行比较。从CarrizoAPU开始,这项电压自适应操作功能将在CPU和GPU上同时启用。由于频率的调整是在纳秒内完成,计算性能几乎不受影响,而GPU功耗降低达到10%,以及CPU功耗降低高达19%。
除了通过减少核心面积来帮助降低CPU的功耗之外,AMD优化的28nm制程技术带来更佳的电源效率,并调谐GPU执行以在功耗受限情况下达到最佳运行状态。在相同频率下,功耗比Kaveri显卡降低多达20%。结合以上创新,AMD能效创新的目标在于继续以已定型的、成本优化的28nm制程工艺,达到与提升制程工艺相似的节能效果
DVFS使用的是被称为开环调节的机制。在这种类型的系统中,CPU供应商将会为不同的目标应用和使用频率决定最佳电压。DVFS并不针对任何特定的芯片进行校准;相反,英特尔和AMD等供应商通过已经验证过的静态模型来确定芯片在给定的频率下运行的工作电压。
DVFS的设计之初就给出了过量的预留。CPU的运行温度将会影响到其电压的需求。而因为AMD和英特尔并不知道其给出的SoC会在40摄氏度还是80摄氏度运行,他们调整了DVFS的模型,确保芯片在工作时不会受到损害。从而在实际工作中,系统的功耗大约是实际所需要功耗的10-20%。
相对的,AVFS使用的则是闭环系统,在该系统中,通过芯片上的硬件机制对电压进行管理,这是通过对节温度和实时频率的实时测量得到的,然后再对电压进行调节以对其进行匹配。这种方式通过去除不要的保护性的电压范围来消除前面提到的功耗浪费。
AVFS的优点可以减少工艺变化带来的影响。每一块晶圆都有自己独特的性质,从而导致有的芯片所需要的电压比其它芯片低,有的芯片则能达到更高的时钟频率,而有的根本就不能工作
AMD已经研发了多项技术来优化电压。为了解决瞬变电压下降问题(也被称作下垂),传统的微处理器设计提供大约10%到15%的额外电压以确保处理器始终拥有适当的电压。但是从能耗的角度来讲,过电压的成本很高,因为它浪费电力的比率,是与电压增加的平方成正比的 (即10%的过电压意味着大约20%的电力浪费)。
最新的处理器可在大约数纳秒或十亿分之一秒内对平均电压和瞬变电压下降进行比较。从CarrizoAPU开始,这项电压自适应操作功能将在CPU和GPU上同时启用。由于频率的调整是在纳秒内完成,计算性能几乎不受影响,而GPU功耗降低达到10%,以及CPU功耗降低高达19%。
除了通过减少核心面积来帮助降低CPU的功耗之外,AMD优化的28nm制程技术带来更佳的电源效率,并调谐GPU执行以在功耗受限情况下达到最佳运行状态。在相同频率下,功耗比Kaveri显卡降低多达20%。结合以上创新,AMD能效创新的目标在于继续以已定型的、成本优化的28nm制程工艺,达到与提升制程工艺相似的节能效果