CPU空闲时消耗的电量是否更少？

Question

CPU空闲时消耗的电量是否更少？

现在，我知道我的 CPU 能够进行速度步进，并且可以在 800MHz 和 4.0GHz 之间进行。

我不知道，在800MHz的运行时，CPU将拉更少的电力，然后在全速运行时;

我的问题是，如果我要禁用速度步进，并让我的时钟一直以 4.0GHz 运行；

当 CPU 周期在应用程序中与空闲周期中花费时，功耗是否存在差异？

编辑

在我的系统 - runnig CPU-Z 上，我可以看到当以静态4.0GHz运行时，我的 CPU 的核心电压为 0.512V，如果我禁用速度步进，我从未看到降低；

我没有方便的仪表来实际测试这个，这就是我提出问题的原因。

这是一个可能更好的最终改写

以静态 4.0GHz 运行并以 100% 用户使用率运行的 CPU 会比空闲周期花费在系统空闲过程中的 CPU 消耗更多功率吗？

如果这对 SE 来说太技术性，请迁移到电气工程 SE。

Answer 1

CPU空闲时消耗的电量是否更少？

任何现代 CPU：是的。而那个时代的 980KHz 或类似的旧 6502 可能不会。它总是在相同的电压下或多或少地吸取相同的电流，如果无事可做，它就会进入忙等待。基本上它总是很忙，即使只是这样做： 1. “我有工作吗？” 2. '不，那么让我们回到第 1 点。`

但是，您提到的速度（800MHz 和 4.0GHz）指向现代设置，术语 SpeedStep 也是如此，我主要记得早期笔记本电脑中的英特尔 CPU。

在 CPU 上工作通常遵循以下模式：

• 读取内核上的指令计数器，增加一。
• 从那个地方读取指令。
• 该指令被解码（如果需要）并采取行动。
• 通常，回到起点。

这意味着 CPU 一直忙于做事。他们正在做的事情意味着晶体管的状态发生变化，这会消耗功率。更高的速度意味着更多的变化，因此使用更多的功率。

现在，如果我们可以在 无事可做时使用HLT 指令停止整个 CPU ，那么它不会消耗（或显着减少）功率。这意味着让更快的 CPU 在更短的时间内完成相同的操作并不会带来任何好处。

例如

• 慢速 CPU 需要 20 秒才能完成一项工作，始终消耗 35 瓦。
• 快速 CPU 在 10 秒内完成相同的工作，但在此期间需要 70 瓦。

在这两种情况下，使用的功率（仅限 CPU 智能）将是相同的。

但是有一个问题，更快的 CPU 通常需要更高的电压才能更快地改变它的状态。这意味着它可能会消耗相同的电流，但使用的功率会增加。

因此，当 CPU 频率（和电压）有很长一段时间没有生产任务时，缩减 CPU 频率（和电压）是有意义的。

回答这部分：

如果我禁用speedstepping，让我的时钟一直运行在4.0GHz；当 CPU 周期花费在应用程序和空闲周期中时，功耗是否存在差异？

是的，会的。如果时钟速度始终为 4.0GHz，则电压应始终足以以该速度运行。不降低电压，不省电。

至于SpeedStep：

首先，我听说这是在奔腾移动时代（P-2、P3、奔腾移动 CPU 的……）。那个时代的 Windows/Intel 平台附带了一种叫做 SpeedStep 的东西，允许操作系统降低速度或你的 CPU 并降低提供给我们 CPU 的电压。

现在更多的这种功能是在硬件中或在 ACPI 的帮助下，CPU 不仅速度降低，而且可以置于几种低功耗状态（C 状态）之一。其中一些只是停止指令的执行，一些关闭芯片的一部分。这部分要复杂得多，因为关闭整个内核、在此之前刷新其缓存以及关闭其内存接口也需要时间（和电源）。将其重新上线也是如此。现代调度程序在多个内核、内核速度、热量预算和电源状态方面进行了复杂的舞蹈。他们不这样做是因为制作更复杂的芯片很有趣。他们这样做是因为他们可以暂时提高速度（涡轮增压）并节省动力。

禁用所有这些并始终以相同的速度运行会抵消这些优势。只有在您要将芯片推到极限时（例如，超频时）才明智地这样做，因为它会导致更少的功率波动。