新能耗和散热控制水平 Intel测试手记

    更新换代是世间万物发展不变的道理，往大了说这叫做进化论。

    处理器的发展也是这样，大的变化，如微架构的切换，从31级流水线强调主频的Netburst到具备五大特性更高性能，更低功耗的酷睿Core 微架构带来了全行业的瞩目。其实除了这样大的架构更新换代，每一代的处理器在其生命周期当中也会有着或多或少的小的改进，很多时候这些改进并不为人所注意，自然也就与雪片般的各式讲解评测的文字无关，这些小改进反映到芯片产品上通常叫做产品步进(Stepping)的改进，大家可以理解它为“芯片版本的变化”。

    近来Intel产品线中，微架构源自酷睿架构而品牌名称叫做奔腾双核的E21xx系列当中的E2106，E2160就在进行一次步进的切换，从原来的L2步进切换到了新的M0步进，而该系列中新发布的E2180则直接以M0步进示人。

    我们从Intel官方站点当中摘录了这几款处理器的步进信息如下：

    那么这一次的步进改进能够为奔腾双核产品带来什么呢？

    在官方的手册上我们找到了这次调整最主要的三个方面：通过研究发现这一次的步进改进主要在如下三个方面：

    • Tcase - CPU表面温度，最大可允许的CPU表面温度从L2 步进的61.4度增加到73.2度

    • C1E - CPU挂起状态，C1E功耗从12watt下降到8watt

    • C2E – CPU时钟停止状态，增加了对C2E的支持

    那么这样的改进和这个官方的描述到底对我们用户到底意味着什么呢？根据经验我们判断受益的应该是整体的系统功耗、散热以及系统的噪音。为了验证我们的推断，我们搭建了两套测试平台，分别采用L2和M0步进的处理器来加以比较。测试平台配置：

    一、功耗部分测试：

    从上图的测试结果我们不难看出，新的M0步进的E21xx系列产品在闲置、半载以及全负载状态下分别获得了3.1%，8.7%和10.4%的功耗降低。闲置功耗的降低显然受益于C1E的功耗下降和对C2E的支持，而整体系统负载功耗的下降应该就是受益于制造工艺的成熟和改进。Intel没有透露具体作了哪些改进，但是对于我们这些最终用户来讲，功耗的再一次下降才是我们最大的收益。写到这里，我又不禁想起，前段时间把TDP与实际功耗混为一谈的闹剧，降了功耗的M0步进E2140并没有去修改TDP的数字，这也为打破TDP就是系统实际功耗的误导作了个完美的证明。

    二、散热和噪音部分

    散热和噪音最直接的测量方式就是看系统工作时候的CPU温度和风扇的转速，在这里顺便提醒一下，通常系统的噪音与很多部件都有关系，这些部件主要包括：

    • 主板 - CPU与系统风扇均由主板控制，BIOS中风扇控制参数正确与否直接决定了系统风扇转数和安静程度

    • 机箱 - 正确的机箱结构设计和开孔设计对系统散热至关重要

    • 电源 - 电源的风扇噪音也是系统噪音来源之一，电源产生的热量进入机箱需要系统风扇帮助散热

    • CPU风扇 – 四线风扇和正确的安装是保证风扇工作在需要的转速上，而不是工作在最大的转速上

    这些部件，我们就不在这里多加讲解了，着重讲一下CPU风扇，大多数CPU风扇的转速理论上都是随着温度而调节的，当CPU温度高的时候，自然需要更高的风扇转速已达到降温的目的，而当CPU温度不高的时候，风扇就应该工作在低转速以降低系统的噪音，当然这也许要主板BIOS中正确的风扇控制参数相配合。那么换句话说，如果能够将CPU的工作温度控制得越低，那么显然CPU风扇就能够安静地工作在较低的转速上。为了证明这点，我们尝试了一个有趣的实验，我们关闭了CPU的风扇，让系统工作在IDLE(空闲)的状态并持续记录下Tsensor的温度走势，从这个走势我们可以一目了然地看出，M0步进的E2140的温度始终远低于L2步进的E2140，而且L2步进的E2140在28分钟的时候，温度就达到了70度，而M0步进的E2140在51分钟的时候才达到这样的温度。更低的温度反映在CPU风扇上自然是更低的转速，具体结果参见下图：

    实验做完了，最后陈词如下：虽然只是一次产品生命周期当中的步进的小改进，Intel 将其奔腾双核的E21xx产品线从原先的L2步进切换到了M0，然而这样小的改进进一步扩大了酷睿微架构在能耗控制、在散热和噪声控制方面的优势，再一次提高了系统的能效。

    最后提请注意：对新的M0步进的支持需要最新的主板BIOS。