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英特尔的移动领域节能之路

2009-12-21Einimi

微型计算机 2009年12期
关键词:笔记本电脑英特尔功耗

Einimi

自从第一台笔记本电脑面世以来,功耗一度是笔记本电脑行业的阵痛。性能的提升伴随着功耗的上涨,不但影响笔记本电脑的使用时间,而且由此产生的散热,噪音和能源消耗也让笔记本电脑背离了环保节能。节能与高性能,对以前的笔记本电脑来说就与台式机一样——天生的矛盾,不可兼得。

但是,厂商却未曾放弃过在移动平台环保节能化上的努力,而其中的典型代表就是英特尔公司。对于笔记本电脑行业来说,占据80%以上市场份额的英特尔无疑处于领导地位,笔记本电脑的发展史充满英特尔的身影。而研究笔记本电脑发展道路中关于环保节能的脚印,英特尔正是最具有代表性的厂商,从早期的SpeedStep变频技术到现在复杂的芯片工艺及各种智能,动态能耗调整技术,移动平台的性能提高了不下10倍,功耗却不增反降。罗马不是一天建成的。笔记本电脑平台的环保节能之路是如何展开的,其中哪些技术起到了关键性的作用,今天我们就来聊一聊。

节能先锋——英特尔移动处理器的节能技术剖析

贯穿英特尔移动领域节能技术始终的是关于处理器的节能技术,从英特尔推出移动处理器开始,到目前的迅驰2阶段,都伴随着处理器节能技术。所以,我们就先来看看英特尔移动处理器上的节能技术。

节能开始萌芽——迅驰前的处理器节能技术

英特尔于1989年推出的80386SL/80386DL可以在不工作时切断电源供应,这几乎是最原始的节能技术,1999年,英特尔又推出了SpeedStep节能技术,针对处理器的节能技术终于开枝散叶。采用支持该技术处理器的笔记本电脑能根据电源情况自动切换工作模式当使用电源时,CPU开足马力全速运行:而在电池模式下,系统能自动将CPU核心电压和工作主频调低一档,达到降低功耗的目的。多数情况下,SpeedStep可以提高10%至20%的电池使用时间+节能效果非常显著。后来英特尔又推出了增强型SpeedStep技术(Enhance Intel SpeedStep Technology,EIST),这项技术能够根据处理器需要在两种性能模式之间实时进行电压和频率的动态切换,而不需要考虑此时电脑是通过电源还是电池供电。这种方式无疑更加贴合实际使用情况,具有较高的实用意义,处理器节能技术在这里完成了一个阶段,并开始向更高阶段进发。但是这个阶段对于环保节能来说,还处于萌芽期,不管是节能效率还是应用的普及程度都难以产生较大的影响。

节能智能化——迅驰时代的处理器节能技术

支持EIST的Pentium M处理器经过两代的发展,剩余价值已经被榨得差不多了。而当全新的65nm制程移动处理器出现时,我们也迎来了处理器节能技术的新阶段。英特尔在65nm制程处理器上引入了Intelligent Power Capability(智能功率管理)技术,主要包括超精细的单元逻辑控制(UItra Fine Grained)与晶体管休眠(sleep Transistors)的组合+CPU核心与内部总线,逻辑单元都采用可独立控制的电源供应,利用内建的精细逻辑控制器独立开关各运算单元,或者使其进入低功耗的休眠状态,避免闲置时出现不必要的功耗浪费。通过该特性,可以智能地打开当前需要的子系统,而其它部分则处于休眠状态,大幅降低处理器的功耗及发热。在最新的45nm制程处理器上,这一技术得到了更好的发挥。

虽然智能功率管理技术如日中天,但英特尔并没有忘记当年到处吃香的EIST技术。2006年,当真·双核Yonah核心处理器诞生时,EIST的改进版Dynamic Power Coordination(动态电源协调)出现在了人们的视野之中。该技术同样会根据应用情况更改处理器电压以及频率达到节能的目的,但针对多核心架构进行了优化:当空闲的系统让处理器进,\最低频率模式LFM(Lowest Frequency Mode)时,Deep Power Down Technology会自动启动,将核心1设为CO模式,核心2设为C2模式……若没有其它动作就会执行智能试探法,决定下面的休眠等级,以获得最低的能耗。这个时候,更广泛的应用范围与更高的节能效率使得笔记本电脑行业呈现出了倡导节能的风向。

工艺与效率双管齐下——迅驰2时代处理器节能技术

移动平台节能技术的第三阶段开始于酷睿2时代,这一阶段,英特尔又带来了Deep Power Down Technology也就是被称为C-Staus的深度电源管理模式技术。C—Staus分为C1~C6六个档次,可显著降低闲置期间处理器的功耗,并有效防止晶体管漏电情况。Penryn核心处理器可支持至最高的c6模式,进入c6状态之后,节电量将达到95%,平均功耗会降低到0.8W。不过进入该状态和返回活跃状态的能源损耗也会越高,耗费时间亦较长。新一代Penryn处理器支持自身降级功能,该功能采用智能试探法评估使用哪种C-Status模式以获得最佳的能耗节省和较快的激活时间。通过Deep Power Down Technology技术,处理器节能技术的效果大幅度增加,0.8W的平均功耗是以前不可想象的,由此,处理器节能技术算是比较圆满地画上了一个阶段性的句号。

值得一提的是,在移动处理器制造工艺的竞争上,英特尔用High-K Metal Gate高介电金属栅技术卡住了竞争对手的脖子。这项技术首次应用在新一代Penryn核心处理器系列中。相比65nm工艺,依靠High-K Metal Gate高介电金属栅技术,45nm工艺提升了近2倍的晶体管数量,而其开关速度则提升了20%,特别是晶体管栅极漏电流的减少(只有传统二氧化硅的1/5)不仅让45nm工艺成为可能,TDP也依然维持在25W-35W。这项革新技术的运用,对生能的提升自不必说,维持较低的TDP更是为节能做出了贡献。

革命性转折——平台化技术开花结果

虽然处理器节能技术是笔记本电脑节能技术的基础,但是真正集大成者,却是平台化的节能技术。2003年3月,英特尔发布了全新的迅驰处理器技术,也就是迅驰一代。它以全新架构的移动处理器Banias为核心,将节能与无线结合,突出了移动计算的优势。从这里开始,笔记本电脑以平台化的方式开始了环保节能之旅,对核心部件的整体协调与规范,使得笔记本电脑的节能效率更上一个台阶。

2008年7月,英特尔发布了迅驰2处理器技术,除了Penryn核心处理器之外,这一代迅驰平台的4系列芯片组也提供诸多节能技术,如对DDR3内存的支持。DDR3内存工作电压为1.5V,在相同频率下,相比DDR2的1.8V可降低30%的功耗,整机的TDP可降低25%。此外使用双显卡的G4x系列

芯片组还支持物理显卡切换技术(Switchable Graphics),能够在独立显卡与集成显卡之前快速切换,而不需要重启。当不需要独立显卡的高性能时,切换到集成显卡可以一定程度降低功耗。内存,显卡。平台化的节能技术终于突破了核心部件的局限,开始向笔记本电脑的主要部件进军,这是笔记本电脑节能的新阶段,也是笔记本电脑节能技术由核心部件的微平台化走向真正平台化的标志。

越走越强——技术调节市场

2009年,节能技术开始向更深层次进军。6月,借着超便携市场愈演愈烈的混乱状况,英特尔终于找到了通过技术手段来调节市场的机会。而这一次它的法宝,就是CULV。凭借什么,CULV能够对混乱的超便携市场进行调整呢?实际上,我们在之前已经见过CULV的雏形了,那就是超低电压版处理器的机型。没错,CULV正是以超低电压版处理器为基础的平台,全称为Consumer Ultra—Low Voltage(即消费级超低电压版)是英特尔针对便携笔记本电脑(11-13英寸)推出的产品。主要有L系列(主流性能,低电压低TDP),U系列(主流性能,超低电压超低TDP),此外还有小型封装的SL和SU系列。ULV处理器与常规移动处理器大致相同,但其TDP却降到了10—19W,而效能和性能却远远高于Atom处理器,是笔记本电脑中节能降耗的排头兵。除了优秀的功耗控制之外,CULV的优势还在于封装面积只有普通处理器的40%,能够实现更加轻薄的设计。

现在已经有部分CULV的产品,譬如说5月份acer发布的Timeline系列;而且令我们欣喜的是,这些产品不仅具有轻薄的外观与主流的性能,价格也处于相对较低的水平,这几乎集合了所有令用户心动的元素。在可以预见的未来,CULV或许会成为市场的新宠儿。而当CULV大量占领市场的时候,这个以节能、便携为诉求的家伙,将会直指大尺寸(10英寸以上)以上Atom机型的市场空间。如果CULV能够通过优秀的表现将用户的注意力从11英寸以上的Atom机型转移开,那么它将成为IT厂商通过技术创新而调节市场的首例。在可以预见的未来,笔记本电脑对于环保节能的贡献不仅仅局限于通过研发的进步从技术层面上提高节能效率,还可以通过技术革新调节市场以达到节能目的。这是一个更深层次的演变,也是笔记本电脑领域节能技术的进化。

MC观点从处理器节能技术,到平台化节能技术,再到市场化节能技术推广我们能够看到英特尔的一次次进步。每一次的进步都是以技术的创新作为前提,都是以实际应用和普及为标志,也都是以另一次技术创新与变革为结束。从中我们感受到了技术进步对于环保节能的卓越贡献,而更多的,则是对整个笔记本电脑行业对节能高度重视的一种欣喜,“态度决定一切”确为至理。

从平台化节能技术开始,笔记本电脑的环保节能在向着更高层次进发,愈发显著的节能效率在性能与节能之间找到了良好的平衡点。随着笔记本电脑的逐渐普及与节能技术的逐渐进化,整个笔记本电脑行业将对人类环保节能事业做出巨大贡献是毋庸置疑的。

英特尔环保大事记

2000年,英特尔在移动处理器中率先推出SpeedStep技术。该项技术可以让处理器根据用户运行的程序和对处理能力的不同需求来加快或者放慢运行速度,从而最大限度地减少移动设备的电源消耗,延长电池的使用时间,降低整体能耗。

2003年。英特尔推出了迅驰处理器技术,笔记本电脑节能开始向平台化发展。

2006年7月27日,英特尔发布了醋睿2双核处理器+新产品在性能提升40%的同时功耗降低了40%。

2007年6月,英特尔联合Google。戴尔,EDS,美国环境保护署等10多个企业与组织机构,共同宣布发起绿色地球数字护航计划(climate Savers Computing Intiative)。这环保联合行动旨在通过为计算机和配件设定积极的,全新的高效节能目标,促进高能效计算机和电源管理工具的全球应用,并达到节省能源,减少温室气体排放的目标。

2007年9月13日,英特尔联合国内其它13家中国电子信息产业骨干机构发出“中国电子节能倡议书”,倡议号召各电子信息企业节能减排,大力研发,采用和推广电子节能新技术、新产品。

2007年11月12日,英特尔发布了16款采用45nm High-K金属栅极技术的服务器及高端PC处理器。这些处理器产品不仅有效减少了能源消耗,而且还在处理器的封装中弃用了危害环境的铅元素。

2009年4月,英特尔连续第二年在美国环保局(EPA)公布的年度绿色能源购买排行中名列第一,他们在美国的工厂在上一年度购买了超过10亿千瓦时的绿色能源,占公司总能源消耗的47%,相当于13万户美国家庭的年用电量,贡献了五十强总量中的11.8%。

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