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Haswell芯光大道之六:C-States十种状态解析

2013-6-27 10:28  |  作者:灯罩   |  关键字:Intel,Haswell,C-States,C7

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  早前Haswell的节能电源状态问题引起了业界的大讨论,不过大家应该还未太了解这个“C6/C7”到底是什么,而本文主要向大家介绍CPU电源状态C-States拥有的几个状态。

本文约1572字,需3分钟阅读

Haswell芯光大道系列文章参阅:

  《Haswell芯光大道之一,支持C7节能的电源推荐
  《Haswell芯光大道之二,FIVR集成式调压模块详解》
  《Haswell芯光大道之三:USB 3.0缺陷影响有多大?
  《Haswell芯光大道之四:A VX2指令集浮点性能翻倍》
  《Haswell芯光大道之五:8系主板有哪些变化?》

延伸阅读:

  《Haswell带来的挑战:ATX电源最低电流或许不达标
  《Haswell使用全新供电标准,现有电源需要升级吗
  《现有电源难逃此劫?Haswell电源兼容性实测

  早前Haswell的节能电源状态问题引起了业界的大讨论,报道指出C6/C7状态下Haswell处理器的最低电流是0.05A,一些电源的12V线路可能因此而出现问题,旋即引起了厂商以及用户的注意,用户主要都是表示担忧,而电源厂商则纷纷交出了他们的Haswell平台支持产品列表。我们也在这方面作了一些讲解和测试,实际上都可以很容易地解决这一问题。

  不过说了这么多,大家应该还未太了解这个“C6/C7”到底是什么,而这也可能会影响到大家读懂上面这些关于Haswell处理器和电源问题的文章。其实C6/C7是两种CPU待机时的电源状态,下面我们将为大家讲解一下。

三种常见CPU工作状态简介

  常见的CPU工作状态包含S-States、C-States和P-States三种,其中S-States(Sleeping states)指系统睡眠状态,C-States(CPU Power states)指CPU电源状态,而P-States(CPU Performance states)则指CPU性能状态。当然除了这三种外,还有G-States(全局状态)和D-States(设备状态)。

  S-States很好理解,就是你手动点击“睡眠”,或者达到一定的待机时间(根据系统电源管理设置而定)进入睡眠状态,S0就是指正常运作。而C-States和P-States看起来也很类似,都会调节处理器的核心电压、电流以及频率,因此经常被混淆。其实他们的区别也是很明显的,不过我们首先要梳理一下上面这三种状态的关系。


三种电源状态的关系

  S-States中的S0指非睡眠状态,包含了系统正常运作状态以及待机状态,这意味着只有在S0状态下,C-States才会存在。同样的,C0代表正常工作状态,而P-States正是处理器正常运作时的状态,所以P-States只存在于C0状态下。

  简单来说,P-States是根据系统的负载情况调节处理器核心电压和频率,处理器仍在运作当中;而C-States则是改变处理器各个部分的状态,包括核心、缓存、总线以及各种后来集成进来的模块,此时处理器应该是工作或待机状态。我们日常使用电脑的时候,系统就是频繁地在这些状态下切换,以达到提高续航和降低功耗的目的。

C-States各个状态介绍

  目前C-States有以下这11个状态:

  C0:正常运行模式,我们正常操作电脑时均处于C0状态。

  C1/C1E:挂起/待机状态,通过软件(一般发送HLT命令)停止处理器内部时钟。增强版的C1E支持降低倍频和电压。使用CPU-Z会观察到频率、电压下降,表示系统进入了这个状态,当外部总线传来请求时就会暂时离开C1/C1E状态(只需10纳秒),处理完后会恢复。这个状态仅对硬件延迟有要求,不过目前的硬件一般都没问题。

  C2/C2E:和C1/C1E类似,但C2/C2E状态通过硬件进入,而且唤醒需要100纳秒以上。

  C3:深度睡眠,内部时钟同样会被停止,总线频率会被锁定,多核心系统下缓存数据保留,并暂停写入操作,无法响应外部总线的重要请求。进入C3状态的前提是硬件支持并已进入C2模式。唤醒时间在50微秒左右。

  C4:更深度睡眠,在C3状态的基础上通过将电压降至1.0V以下与减少L2缓存的数据存储以降低功耗。需要进入C3后才能进入C4,另外唤醒时间不超过1秒。

  C4E:同样需要进入C4状态,并且L2缓存数据被减为零。唤醒时间至少需要200微秒。


C0-C6节能状态图例

  C6:深度节能,处理器可实时清除L1缓存内所有数据,在保存处理器微架构状态下,关掉内核及L2缓存,芯片组会继续为I/O提供内存交换动作。对各个核心电源进行更智能的管理,电压降至C4的一半。不过唤醒时间要比C4长50%。


C7、C8、C9/C10对比

  C7:更深度节能,在C6的基础上增加了清空部分或者全部L3缓存。

  C8:L3缓存、系统助手(也就是以前北桥整合到CPU中的部分)和IO供电都被关闭,外部VR模块电压降至1.2V。

  C9:VR模块电压接近0V。

  C10:关闭VR模块。(不确定)

  这里顺便提一下,C7状态更多地应用于笔记本上,台式电脑的BIOS一般不会出现这个选项,即使存在也是默认关闭的。而C8、C9和C10状态也仅应用于Haswell ULT处理器,也就是针对超极本的U系列和针对平板电脑的Y系列型号。

    
  • 游客  2013-06-27 18:41

    网友 [Guest] 的原贴:1楼
    “旋即引起了厂商以及用户的注意” 第一个字是“随”吧?
    用旋即也没错 度娘: ◎ 旋即xuánjí [soon] 马上;立刻

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    7#

  • 
  • 游客  2013-06-27 16:01

    “旋即引起了厂商以及用户的注意” 第一个字是“随”吧?

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    6#

  • 
  • 游客  2013-06-27 12:57

    好文章学习了!!!!

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    5#

  • 
  • 游客  2013-06-27 12:40

    还有S0iX没讲呢

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    4#

  • 
  • henry终极杀人王 2013-06-27 11:12

    终于清楚各种C状态了

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    3#

  • 
  • 游客  2013-06-27 11:11

    反正我从来不用待机状态,无所谓了。

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    2#

  • 
  • 游客  2013-06-27 10:34

    一直搞不懂这几个状态,原来P-States只是工作在C0状态下,还是以为两种并列的状态

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    1#

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