英特尔睿频加速技术是什么

小白 QA 2020-06-15 22:18:59 阅读(...)

英特尔睿频加速技术可以理解为自动超频。当开启睿频加速之后,CPU会根据当前的任务量自动调整CPU主频,从而重任务时发挥最大的性能,轻任务时发挥最大节能优势。

英特尔睿频加速技术可以理解为自动超频。当开启睿频加速之后,CPU 会根据当前的任务量自动调整 CPU 主频,从而重任务时发挥最大的性能,轻任务时发挥最大节能优势。

英特尔睿频加速技术是什么

技术解释

英特尔官方对此技术的解释如下: 当启动一个运行程序后,处理器会自动加速到合适的频率,而原来的运行速度会提升 10%~20% 以保证程序流畅运行;应对复杂应用时,处理器可自动提高运行主频以提速,轻松进行对性能要求更高的多任务处理;当进行工作任务切换时,如果只有内存和硬盘在进行主要的工作,处理器会立刻处于节电状态。这样既保证了能源的有效利用,又使程序速度大幅提升。通过智能化地加快处理器速度,从而根据应用需求最大限度地提升性能,为高负载任务提升运行主频高达 20%以获得最佳性能即最大限度地有效提升性能以符合高工作负载的应用需求:通过给人工智能、物理模拟和渲染需求分配多条线程处理,可以给用户带来更流畅、更逼真的游戏体验。同时,英特尔智能高速缓存技术提供性能更高、更高效的高速缓存子系统,从而进一步优化了多线程应用上的性能。

工作原理

通俗解释

当操作系统遇到计算密集型任务(例如处理复杂的游戏物理引擎或实时预览多媒体编辑内容)时,它需要 CPU 提供更强的性能。这时 CPU 会确定其当前工作功率、电流和温度是否已达到最高极限。如仍有多余空间,则 CPU 会逐渐提高活动内核的频率,以进一步提高当前任务的处理速度。

专业解释

英特尔智能加速技术是一个英特尔新一代的能效管理方案,与以前一味的降低主频以达到控制能耗的想法不同,Turbo Boost 的主旨在于——在不超过总 TDP 的前提下,尽量挖掘 CPU 的性能潜力。

在英特尔 Nehalem、Lynnfield 架构的处理器中,每个处理核心都带有自己的 PLL 同步逻辑单元,每个核心的时钟频率都是独立的,而且每个处理核心都是有自己单独的核心电压,这样的好处是在深度睡眠的时候,个别的处理核心几乎可以完全被关闭。而在之前的多核心处理器中,所有的处理核心都具备相同的核心电压,也就是说着活跃的处理核心与不活跃的处理核心都要消耗相同的功耗。英特尔 Nehalem 架构处理器中的 PCU(Power Control Unit)单元可以监控操作系统的性能,并且向其发出命令请求。因此它可以非常智能的决定系统的运行状态,是在高性能模式,还是在节电模式。

即是说当应用负载提高时,系统可以在 TDP 的允许范围内对核心主频进行超频: 如果 4 个 CPU 内核中有一个或两个核心检测到负荷不高,那么其功耗将会被切断,也就是将相关核心的工作电压设置为 0,而节省下来的电力就会被处理器中的 CPU 用来提升高负荷内核的电压,从而提升核心频率最终提升性能。当然不仅限于这一种状态,也可以是关闭一个核心或者是关闭三个核心。

工作方式

当主动核心负荷大的话,则会通过“P0suteito”设定处理核心处理器状态,这时 Nehalem 可以在检查 TDP 和 CPU 机箱温度(Tcase)、电流量(Icc)后激活 Turbo 方式。在进入 Turbo 方式后,繁忙 CPU 内核的频率会提升一级, 通常每个时钟提升步进是 133MHz(BCLK 频率,可以看作是外频),同时 CPU 功耗控制单元要侦测 TDP/Tcase(机箱温度)/Icc(电流量)等指数,保证 TDP 不会超过额定的范围。如果侦测到的 TDP 数值足够低,或者有其他的核心处在空闲的状态,Nehalem 会将处理器的时钟频率提升到一个更高的步进,也就是将倍频增加。

技术发展

通过 Turbo 方式来优化处理器性能最早是在 45nm 版酷睿 2 Duo(Penryn)处理器上引入的,当时被命名为“Intel Dynamic Acceleration Technology(IDA)”,其工作原理相对简单──Penryn 双内核中当一个核心处于休眠状态时,系统可以自动提升另一个核心的频率。

相对 Penryn 处理器上的 Turbo 来说,Nehalem 架构处理器的 Turbo Boost 技术在最终的频率提升幅度和激发 Turbo 的方式都有所优化,究其原因主要是由于 Nehalem 架构处理器的内核心数量在增加,这就会带来 Turbo 方式启动机会的增加,也就是说在 4 核心处理器上将会有更多启动 Turbo 的机会。同时 Nehalem 架构的处理器的内核能够自由关闭相应核心的电源,所以可以保证处理器在高效运行的同时降低整体功耗。

此外,Turbo Boost 技术还提供了比上一代产品更精细的电源管理模式以及更高的电源管理效率,并且还提供了强大的性能挖掘模式,以更好的满足用户的应用处理需求,真正做到了节能与高效并举。

优势

要证明英特尔睿频加速技术的优势,最简单的方法是与汽车内的加热器进行比较。在正常模式下,加热器会通过仪表板和地板通风孔提供一定热量。在关闭地板通风孔之后,它可以借助额外功率通过仪表板提供更多热量。

英特尔酷睿 i7/i5 处理器以相同的方式配置,为每个内核提供整体的额定功率。然而,如果一个或多个内核未使用满其额定功率,则处理器可自动智能地把未使用的功率转移至工作的内核。由此,工作的内核即可以高于额定频率的主率运行,从而更快速地完成任务。

特点

同类技术比较

英特尔的 turbo Boost 与 AMD 的 turbo core 的比较,英特尔居上。因为睿频加速可以直接将不用的核心屏蔽,而提高剩余核心速度,AMD 的动态超频技术是将不用的核心作降频、降压处理,而非实际的关闭,并提高其他核心的速度,所以功耗要高些,效果差些。显而易见,英特尔的这个技术好于 AMD。

提高性能

随着英特尔 Lynnfield 的发布,原本在 LGA 1366 接口酷睿 i7 处理器上被大家熟悉的 Turbo Boost 加速技术被再次强调,并且被命名为睿频加速技术,这个技术是英特尔官方提供的处理器超频技术。那究竟睿频加速技术能带来多大性能提升?

在运行 3D 渲染软件 CineBench R10 时,用单核心渲染,Turbo Boost 使 2.93G 的 Core i7 870 自动超频到 3.2G,提高单核心性能。LGA 1366 的 Core i7 首先引入 Turbo Boost 技术,获得非常好的效果,对于 LGA 1156 的 Core i5/i7 而言,Turbo Boost 再次加强,自动超频的幅度更大,2.66G 的 Core i5 甚至最高可以自动加速到 3.2G。

LGA 1156 的 Core i5/i7 还会根据被激活的核心数目调整相应的超频幅度,比如 2.93G 的 Core i7 870 在 4 个核心被激活的情况下,可以超频到 3.2GHz,而当只是一个核心被激活的情况下,频率可以达到 3.6GHz!接下来就让来看看在不同的情况下,睿频加速技术到底能带来多大性能提升。

然后再来看看睿频加速技术在不同线程下的运行情况,它们测试使用了大家非常熟悉的多线程计算软件 Wprime 2.0,它能够选择计算的线程数目,通过它能够看到到底哪些核心是工作在超频状态下的。下面是关闭超线程后的运行情况:

轻负载下核心没有被超频

运行 Wprime 2.0 单线程计算过程中可以看到核心已经被超频(注意左边监控器中黄色突出部分)

运行 Wprime 2.0 双线程计算过程同样可以看到核心已经被超频

运行 Wprime 2.0 三线程计算过程同样可以看到核心已经被超频

运行 Wprime 2.0 四线程计算过程同样可以看到核心已经被超频(四个核心同时被超频)

接下来来看一下开启了 HT 超线程技术后的情况。

开启 HT 后下运行四线程计算

开启 HT 后下运行八线程计算(每个线程都工作在超频状态)

最后它们还进行了全面性能对比测试:

它们对比了多套平台在开启了睿频加速技术后的性能,表格中左边的两个日文分别表示的是“无效”和“有效”,具体指的是开启了相应技术后测试环境(比如关闭和开启了 HT 总线以及关闭和开启了睿频加速技术)。

在 CineBench R10 测试中,既对比了关闭和开启了睿频加速技术,又对比了关闭和开启了 HT 总线的性能对比,对比相应性能,可以看到有不小性能提升。

开启关闭睿频加速整机性能大比拼

从数据可以看到开启了睿频加速技术后,各项性能测试确实有较为明显的性能提升,而对于普通用户来说睿频加速技术确实能够获得一定的实惠。

英特尔睿频加速技术,不等同于处理器超频

首先要澄清的是,英特尔睿频加速技术虽然是通过处理器内核运行主频的调整——调高或者调低来提高性能和提高能效,但是和大家提到的”超频”技术有着本质的不同。这个”独门内功”不是通过吃”大力丸”和”补药”外在因素达成的,而是通过英特尔公司深厚的处理器”内功”和”修为”练成的。

来看看英特尔处理器”睿频加速技术”的定义以及处理器”超频”的定义,它们的差别就一目了然了。英特尔睿频加速技术:英特尔最新 Nehalem 微架构处理器内建的一项创新技术,它可以根据实际运行的应用程序的需求,动态地增加处理器内核的运行频率来提高处理器的运行性能,同时保持处理器继续运行在处理器技术规范限定的功耗、电流、电压和温度范围内。”内功修为”长久利于”强身健体”。

处理器”超频”:用户强制处理器的所有内核运行在处理器规格限定频率范围之外,功耗、电流、电压和温度等指标可能都超出技术规范了——超标了。主要是一些超频玩家或者电脑发烧友为了某些特定使用模式用”超标”的方式提高处理器性能。吃“大力丸”了,长久必然“伤身”。

睿频加速技术和处理器超频本质的区别

睿频加速技术无需用户干预,自动实现;超频则需要用户手工调整处理器的各种指标——倍频率,外频,CPU 电压,更换电源和散热方案。

睿频加速技术完全让处理器运行在技术规范内,安全可靠,不需要任何额外的投资,系统运行稳定;超频则可能导致处理器功耗超过技术规范,结果是需要超标的电源和处理器散热方案,增加了系统的成本。而且超频可能导致系统运行不稳定。

睿频加速技术享受完整的英特尔处理器的产品质保条款;超频则不在处理器保修条款的范围内,商家免责——因超频损坏了处理器无法享受保修条例。

注:新发布的酷睿 i7-800 和酷睿 i5-700 系列处理器支持睿频加速技术,其产品工程代码为 Lynnfield。

英特尔睿频加速技术运用的实际效果和好处

以实际发布的一款 Core i7-870 为例,来看看睿频加速技术的提速效果。Core i7-870 的默认工作主频为 2.93GHz:

如果只有一个内核处于运行状态,这个内核可以提速至 3.6GHz,相当于上 5 个台阶,增加了 666MHz = 5 x 133MHz,一个台阶为 133MHz。

如果只有 2 个内核处于运行状态,这 2 个内核可以提速至 3.46GHz,相当于上了 4 个台阶,533MHz = 4 x 133MHz。

如果 3 个或者 4 个内核处于运行状态,这个处理器可以提速到 3.2GHz,相当于上了 2 个台阶,266MHz = 2 x 133MHz。

以前的四核处理器产品因为考虑到处理器整体功耗的问题,所以工作主频都不如双核处理器高,在遇到单线程应用或者双线程应用时四核处理器只有 2 个内核可以派上用场,另外 2 个内核只能空转,主频又比不过双核处理器,所以这时候的性能表现只能输给双核处理器,而且功耗还大——“内功修为”还不到位。所以用户在选择双核和四核处理器的时候就处于进退维谷的境地。

有了支持睿频加速技术的 Core i7/Core i5(Lynnfield)处理器,它们对单线程到多线程的应用都可以通吃,按需输出性能和控制能耗,达到性能功耗比的最佳状态。从第三方测试的基准测试结果可以看到,Core i7/Core i5 性能提升的同时,处理器功耗反而大幅度降低,在高能效上达到了新的水平——”内功”升为更高境界,因此用户再也没有是选择英特尔双核处理器,还是选择英特尔四核处理器这样两难的问题了。

睿频加速技术与超线程技术的比较

睿频加速技术是基于 Nehalem 架构的电源管理技术,通过分析当前 CPU 的负载情况,智能地完全关闭一些用不上的核心,把能源留给正在使用的核心,并使它们运行在更高的频率,进一步提升性能;相反,需要多个核心时,动态开启相应的核心,智能调整频率。这样,在不影响 CPU 的 TDP(热功耗设计)情况下,能把核心工作频率调得更高。

举个简单的例子,如果某个游戏或软件只用到一个核心,Turbo Boost 技术就会自动关闭其他三个核心,把正在运行游戏或软件的那个核心的频率提高,也就是自动超频,在不浪费能源的情况下获得更好的性能。反观 Core2 时代,即使是运行只支持的程序,其他核心仍会全速运行,得不到性能提升的同时,也造成了能源的浪费。

在产品规格中,Core i7 870 单核最高频率甚至能达到 3.60G。LGA 1366 的 Core i7 首先引入 Turbo Boost 技术,获得非常好的效果,对于 LGA 1156 的 Core i5/i7 而言,Turbo Boost 再次加强,自动超频的幅度更大,2.66G 的 Core i5 甚至可以自动加速到 3.2G。

超线程技术(Hyper-Threading,简称 HT),最早出现在 2002 年的 Pentium 4 上,它是利用特殊的硬件指令,把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片,让单个处理器都能使用线程级并行计算,进而兼容多线程操作系统和软件,减少了 CPU 的闲置时间,提高 CPU 的运行效率。基于 Nehalem 架构的 Core i7 再次引入超线程技术,使四核的 Core i7 可同时处理八个线程操作,大幅增强其多线程性能。

超线程技术只需要消耗很小的核心面积代价,就可以在多任务的情况下提供显著的性能提升,比起完全再添加一个物理核心来说要划算得多。比起 Pentium 4 的超线程技术,Core i7 的优势是有更大的缓存和更大的内存带宽,这样就更能够有效的发挥多线程的作用。按照的说法,Nehalem 的 HT 可以在增加很少能耗的情况下,让性能提升 20-30%。

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