笔记本电脑低功耗新技术 阿紫 2000年 第18期 　　随着Intel和AMD之间的竞争加剧，X86处理器已经进入了1GHz的时代，但是主频的提升所带来的高发热和高功耗问题也一直困扰着各系统集成厂商。其实高功耗和高发热量是两个紧密联系的东西，要减少发热量除了改进散热措施外，降低功耗是最直接，最有效的办法之一。在笔记本电脑上，由于它本身体积和结构上的限制，造成它不太可能像台式机一样采用巨大的散热片和强劲的散热风扇，甚至是制冷措施（如半导体制冷片）进行散热，一般只有改进笔记本电脑的内部结构，加强通风散热，当然更主要的是有一颗低功耗的“芯”！ 解决笔记型电脑的耗电问题，其中之一是降低液晶显示器的耗电量，另一主要的手段就是降低处理器的功耗。 　　当然，你可以采用一块低主频的处理器，以达到减少发热量、降低功耗的目的，但是这也意味着你的笔记本电脑的整体性能不佳。为此，很多厂商都在绞尽脑汁，既希望低发热、低功耗，又希望可以保持不错的性能。 　　想要有一块低发热的处理器，最有效的方法就是改进工艺，比如采用0.18微米的制作艺，工艺改进后，处理器将使用更低的电压，发热及功耗会迅速下降。 　　在现有工艺水平下，要想做到低发热和低功耗，就必须采用别的技术了。 　　英特尔采用了SpeedStep技术来达到这一目的。而AMD在2000年的4月18日发表它的新款笔记本K6－2＋和K6－Ⅲ＋处理器时，承诺将会采用与Intel相同的频率和电压调降方式，名为PowerNow!的新技术。另一方面，Toshiba则为笔记本电脑设置了新的冷却系统。 　　来自于完全不同厂商的新技术，将改进笔记本电脑的散热，降低其功耗。笔记本电脑的性能一向落后于桌面电脑，而高发热量和高功耗的处理又不适宜于使用在笔记本电脑上，不过在采用这些厂商的新技术后，笔记本电脑也可以使用较高主频的处理器了。 #1 Intel的SpeedStep技术 　　英特尔笔记本Pentium Ⅲ处理器所采用的SpeedStep技术为何物呢？ 　　英特尔的SpeedStep，原来的代号是Geyserville（意指间歇喷泉）。该技术通过控制处理器运行模式，在笔记本电脑采用电池供电时，就降低处理器的运行时钟频率，以及处理器的核心电压，达到降低消耗电量的目的。 　　内建SpeedStep技术的笔记本Pentium Ⅲ处理器有自动检测电力模式，采用自动或手动方式切换两种模式。在使用交流电供电时（即插上电源线），由于电力供应没有什么后顾之忧，于是处理器将处于最佳性能模式，笔记本Pentium Ⅲ 650MHz处理器的工作时钟频率为650MHz，在性能能上毫不打折扣。 　　一旦拔下电源线，采用电池供电时，内建SpeedStep技术的笔记本Pentium Ⅲ处理器就会自动降低处理器运行的时钟频率，笔记本Pentium Ⅲ 650MHz、600MHz处理器都会降速至500MHz，同时处理器的核心电压也由1.6V降低至1.35V。虽然处理器性能降低，不过却可减少所消耗电能，有效延长笔记本电脑电池的使用时间；使用者还可以在英特尔开发的图形接口软件上以手动方式选择不降频，这时处理器将不工作在省电模式下。 　　当使用者重新插上电源线以交流电供电后，采用内建SpeedStep技术的Pentium Ⅲ笔记本电脑即会自动将核心电压提高至1.6V，同时工作的时钟频率也自动提高，以回复最佳性能能状态；SpeedStep技术检测不同电能供应方式，切换至不同运行模式的时间仅需2000分之1秒，不会影响使用者的正常工作。 　　SpeedStep技术可降低45％的处理器功耗，但却可以保持80％的最佳性能；由于功耗与电压的平方成正比、与时钟频率成正比，因此，降低电压与降低时钟频率都可降低功耗，达到省电的目的，尤其是功耗与电压平方成正比，只要略微地降低电压就可有效的降低功耗。 　　为了确保SpeedStep可以顺畅运行，采用内建SpeedStep技术的Pentium Ⅲ笔记本电脑，必须使用符合SpeedStep技术的组件，包括系统BIOS、ASIC切换控制、英特尔芯片等，以及操作系统的支持，Windows 98／95、Windows NT 4.0以及Windows 2000都可以很好地支持这种技术。 此外英特尔也推出了低耗电量的笔记本Pentium Ⅲ 500MHz处理器，核心电压为1.35伏特，采用固定频率设计。最新的笔记本Pentium Ⅲ 733MHz也已经发布。 　　新款处理器为笔记本电脑带来性能的革新，无论是在插电运行、还是在脱电使用电池时，笔记本电脑均能够以台式机的速度运行并达到最佳性能。新款处理器的推出，增强了英特尔在电源管理特性和封装技术领域的业界领导地位，同时使得笔记本电脑制造商能够将650MHz主频的超高性能集成到各种笔记本电脑中，包括全尺寸的和超薄的笔记本电脑。 #1 AMD的PowerNow! 　　Intel的SpeedStep技术却实很优秀，但AMD绝对不落人后，将于今年推出同类型产品，代号双子星（Gemini），使用了PowerNow!技术。 　　看到PowerNow!，大家一定就会联想到AMD出色的3D Now!，不过这次PowerNow!是使用在笔记本电脑上的，其目的是为了减少AMD笔记本处理的发热量，降低其功耗，这项技术将应用在它的K6－2＋与K6－Ⅲ＋芯片上。 　　PowerNow!将会有三种运行模式：芯片以全速与高电压执行高性能（High Performance）模式；芯片以降低时钟速度和电压执行电池节省（Battery Saver）模式；以及让PC制造商可限定BIOS设置的调整（Intermediate）模式。 　　AMD表示，一旦PowerNow!开始运行之后，通过降低时钟速度和降低处理器的电压，它将至少可延长电池寿命达30％，同时减少处理器的发热量。 　　从高性能模式切换到电池节省模式的K6－2＋芯片，将会从正常的500MHz和2V电压的12W功耗，下降到200MHz至300MHz及1.4V，功耗则减少到约只有5W。 　　调整模式预期能够让PC调整处理器的时钟脉冲速度与电压要求。这项功能如果是由PC制造商所建置的话，将可让笔记型电脑设定在以电池电力运作时的执行速度。 　　AMD将会以价格及效能来区分新款芯片。笔记型K6－2＋芯片将挑战英特尔的笔记型赛扬芯片，而K6－Ⅲ＋则是针对英特尔的Pentium Ⅲ。 #1 Transmeta公司的LongRun 　　硅谷业者Transmeta公司也在今年元月初推出众所期盼的笔记本电脑用Crusoe（克鲁索）处理器，这款新设计的处理器，模仿英特尔芯片，和电脑架构兼容，体积较小，价格也较低。 　　执行一些密集型计算时（DVD软解压播放），克鲁索的功耗仅为1W～2W。而在进行一些简单计算时（比如写电子邮件），克鲁索可以动态调低电压和时钟速度，最低甚至能降至10mW～20mW。这就是LongRun电源管理系统的功劳，它能极大延长一次充电后整套系统使用时间。 　　假如你用克鲁索系统玩一个游戏，而该游戏仅需40％的处理器能力，那么它会自动感应到这一点，并以约40％的速度运行。这样一来，电池寿命可以大大地延长，同时保证你玩到流畅、自然、和往常并无区别的游戏。 　　需要注意的是，时钟速度下调时，消耗的电能则会呈几何级数下降。换言之，以40％的速度运行时，省电可超过60％。 　　相反，Intel的Mobile PⅢ 400MHz处理器（0.18微米工艺）功耗约为7.5W。另外，它没有自动省电措施。不能根据当前的任务，自动调节主频和功耗。 　　根据红外线测试，在播放同一张DVD时，PⅢ高达105.5℃，而克鲁索仅48.2℃。可以说Transmeta公司的Crusoe是真正的绿色处理器。 #1 总结 　　节能、低温永远是笔记本电脑的口号，随着技术的逐渐进步，笔记本电脑最终一定可以用上1GHz的处理器。