移动式CPU节能技术一览 沈舟 2000年 第40期 　　笔记本电脑不同于台式机，在很多情况下，它要靠电池来供电的。而即使使用目前最先进、容量最大的电池，也要考虑电池耗尽的情况。因此，如何节约电池能源又不过分降低机器性能的问题就摆到了CPU芯片设计生产厂家面前。Intel、AMD、Transmeta这三家芯片生产厂商在设计笔记本电脑CPU芯片时，普遍采用了一些节能技术。 #1 Intel 　　Intel “SpeedStep”技术是一项旨在彻底区分台式机CPU与笔记本电脑专用CPU性能并与系统运行速度有密切关系的新技术，原来的代号是“Geyserville”。简单来说，采用SpeedStep技术的笔记本电脑可以根据不同的使用环境对CPU的运行速度进行合理调整。当笔记本电脑通过交流适配器由市电供电时，CPU将处于正常工作电压下的全速工作状态，如果是依靠电池供电，CPU则可以自动切换到一个低电压、低功耗、低运行速度的状态去工作。从技术上分析可知，同一处理器工作时，运行速度越快，工作电压越高，功耗也越大；相反处理器的运行速度降低后，工作电压会降低，功耗和发热量也会降低。如PⅢ650MHzCPU，当其处于100MHz外频和6.5倍频正常工作状态时，标准工作电压为1.6V，标准功耗为14.4W；当系统用电池供电且系统运行SpeedStep后，这时的工作状态是100MHz外频和5倍频，工作电压也降到了1.35V，功耗只有7.9W。可见，在采用降频和降压两项措施后，处理器的功耗降低了一半。 　　SpeedStep技术是Intel台式机CPU与笔记本电脑专用CPU相区别的一种重要技术。SpeedStep技术其实是一种“电源增强技术”，是未来新一代超便携笔记本电脑专用PⅢ CPU的基本特征，它能在笔记本电脑使用电池时自动降低CPU运行主频，减少电量的消耗。SpeedStep技术的基本工作过程是，如果笔记本电脑使用的是外接电源，CPU将按照正常的主频率及电压运行；当专用软件检测到笔记本电脑切换到电池电源供电时，软件将自动切换笔记本电脑CPU的主频率及电压至较低状态运行；当笔记本电脑恢复使用外接电源时，CPU又自动切换回到最高主频率及正常电压下工作，使之全速运行。由于采用了SpeedStep技术的笔记本电脑所使用的电池芯数一般在8到10个，高标准配置则可能是12芯数的锂电池，所以它所支持的笔记本电脑的移动工作时间一般都能达到6到8小时。另外，“SpeedStep”技术也允许用户通过控制面板，在使用电池时，强行从电池节能模式切换到高性能模式运行，当然在这种情况下，电池就会消耗很快。 　　Intel还有一种称为“QuickStart”技术，该技术在几乎所有的Intel移动处理器中都采用了，它虽然也是一种节能技术但不同于SpeedStep技术，它是在系统处于空闲状态时，即没有程序运行时，自动降低CPU的功率消耗。 #1 AMD 　　AMD目前在K6－2＋和K6－Ⅲ＋芯片上也采用了与Intel的SpeedStep技术类似的“PowerNow！”技术，它有三种模式：高性能模式（High－performance Mode）、电池节能模式（Battery Saver Mode）和自动模式（Auto Mode）。当使用交流电源时采用高性能模式，CPU芯片以最高标称频率和标准内核电压运行。使用电池时系统会切换到电池节能模式，CPU芯片以相对低的时钟频率和相对低的内核电压运行，在这种情况下，CPU运行电压最低，频率降低百分之二十，这时电池寿命最长，可是性能比较低。自动模式就是由系统自动监视CPU资源的占用情况，这是PowerNow！的独特之处。在这种模式下，根据CPU的使用情况，自动调整时钟频率和内核电压，这样可以得到最佳的性能/电池寿命比，既得到了较长的使用时间，又不降低运行效率。这个模式所实现的功能有点类似我们在台式机上使用的Cpuidle和Waterfall软件所实现的功能。这项技术可以延长百分之三十的电池使用时间而不影响使用。模式设定一般在BIOS中设定或者通过一个控制软件在操作系统中实现，PowerNow！技术可以让CPU在二十几种不同的频率下运行。像K6－2＋高性能模式时是500MHz，2V工作电压，功耗为12W；切换到电池节能模式时仅200MHz到300MHz，1.4V工作电压，功耗只有5W。 #1 Transmeta 　　Transmeta的Crusoe CPU采用的“LongRun”节能技术能够随时检测对CPU资源的需求，并且根据应用程序的实际需要动态地平稳地调整芯片的时钟频率和电压，这样既不会浪费能量也不会浪费电池的寿命。从功能上讲，Intel的SpeedStep在电源管理方面更加灵活，功能更为强大。该技术不仅仅是判断是否使用了交流电源，而是在机器的使用过程中根据目前所执行的软件任务对机器性能的要求自动地调整CPU的时钟频率，比如说如果您正在播放DVD影片，而播放DVD所需要的运算性能只要求您所使用的这种Crusoe CPU以标称频率的一半运行即可，那么LongRun技术会自动调整系统时钟频率为标称的一半。这时电能消耗可以说与执行的任务密切相关。这里特别要指出的是：当时钟速度下降的时候，CPU所消耗的电能会以几何级数下降，而不是线性下降，就是说，芯片时钟速度只需降低10％，功耗就可以降低30％。功耗和电压平方成正比，只要稍微降低电压，就可以显著降低功耗。Crusoe TM5400使用这个技术后，运行普通的办公应用程序时候功耗小于1W，而停止键盘操作后功耗甚至小于8mW。执行数据密集型运算应用程序，平均功耗也不超过2W。Crusoe TM3120使用Linux操作系统，在深度睡眠模式，使用功耗仅为20mW。在正常运行下每天消耗的电源也在1W以下，只有传统笔记本处理器功耗的四分之一。相比较之下，PentiumⅢ就没有自动省电措施，不能根据当前的任务自动调节主频和功耗。根据有关报道，在播放同一张DVD影片时，PentiumⅢ要比Crusoe CPU的表面温度高出一半以上。PentiumⅢ只是根据你是否从使用AC电源适配器转向使用电池方式工作，如果是，处理器就会自动调整其电压和工作主频，而不考虑所执行任务对运算性能的实际需要来进行调整。显而易见，Crusoe CPU所采用的这种技术是一种真正的节能技术，是今后笔记本电脑CPU节能技术发展的方向。