Как повысить эффективность процессора

Мой друг компьютер
Апрель, 2014

Современные процессоры способны регулировать свою производительность в зависимости от выполняемых задач. При желании динамическое изменение тактовой частоты можно оптимизировать, а для старых процессоров - добавить соответствующую возможность.

На тестовом стенде установлен процессор AMD Phenom II Х6. Но большую часть времени он работает на малой, экономичной частоте 800 МГц - не быстрее двенадцатилетнего Pentium III. Под нагрузкой же все шесть ядер в четыре раза увеличивают этот показатель - до 3,2 ГГц. Все представители новых поколений CPU повышают свою эффективность и производительность благодаря такой динамической регулировке тактовой частоты. Мы расскажем, как функционирует эта технология и как ее можно оптимизировать для увеличения продолжительности работы аккумулятора ноутбука или повышения производительности ПК, а так же о том, как включить ее в более старых процессорах.

Сегодня десктопные компьютеры и ноутбуки работают эффективнее благодаря гибкой системе режимов активности процессора. Изначально такой принцип использовался в ноутбуках. Начиная с процессора Pentium III для мобильных платформ, компания Intel ввела энергосберегающую технологию SpeedStep, которая в режиме работы от аккумулятора снижала тактовую частоту процессора, чтобы за счет уменьшения производительности обеспечить более продолжительную автономность.

SpeedStep: экономия заряда аккумулятора

С 2003 года, когда был представлен Pentium M, ноутбуки пускают в ход все средства, чтобы эффективно использовать заряд батареи и при необходимости обеспечивать достаточную производительность. Они анализируют загрузку процессора и предоставляют весь свой потенциал лишь в том случае, когда это действительно необходимо. Это позволяет бережнее обходиться с аккумулятором и заставляет систему охлаждения работать заметно тише.

Поскольку основной задачей производителей ноутбуков является снижение энергопотребления и повышение эффективности системы охлаждения, мобильные компьютеры почти не оставляют пространства для разгона. Поэтому в лэптопе доступно меньше настроек BIOS, чем в настольном ПК. Программы для тюнинга от производителей также являются редкостью. Тем не менее существуют безопасные способы оптимизации динамической тактовой частоты - с помощью планов электропитания в Панели управления Windows. Необходимость в таких действиях возникает в том случае, если, например, через несколько минут работы процессора под высокой нагрузкой неожиданно падает производительность ноутбука и видео в формате HD начинает притормаживать.

Также поводом может стать постоянное переключение режимов работы вентилятора. Это означает, что процессор при полной нагрузке заставляет вентилятор работать на пределе возможностей, которых недостаточно для полноценного охлаждения CPU в этом режиме. В результате последний перегревается, несмотря на вращение вентилятора с максимальной скоростью. Как следствие, процессор уменьшает тактовую частоту, после чего снижаются его температура и шум вентилятора. Когда он достаточно остывает, он вновь увеличивает частоту, и все повторяется сначала. В этом случае поможет ограничение максимальной производительности процессора с помощью плана электропитания Windows.

План электропитания: безопасная оптимизация

Чтобы устранить перепады в производительности ноутбука, войдите в раздел «Электропитание» в Панели управления Windows 7. Здесь можно выбрать один из планов электропитания - в качестве исходной точки для настройки лучше всего остановиться на «Сбалансированном».

Отметьте его и щелкните по ссылке «Настройка плана электропитания», а затем по «Изменить дополнительные параметры питания». Раскройте в списке пункт «Управление питанием процессора», а затем подпункт «Максимальное состояние процессора». Здесь имеются два параметра - «От сети» и «От батареи» - с установленным по умолчанию значением 100%. Теперь необходимо выяснить, при каком значении процессор без перегрева сохраняет необходимую производительность. При 95 или 90% ноутбуки зачастую работают стабильнее при полной нагрузке и не требуют большего времени при выполнении длительных вычислительных задач вследствие отсутствия перепадов мощности. Если для вас наиболее важным является продолжительность работы аккумулятора и низкий уровень шума вентилятора, установите параметр для работы от батареи на еще более низкой отметке.

Изменение параметров в планах электропитания не представляет опасности, так они находятся в рамках границ, предусмотренных изготовителем. Конечно, следует избегать антиэнергосберегающего плана «Высокая производительность», который целесообразен только для бенчмарков. Он поддерживает постоянную номинальную производительность процессора, что повышает энергопотребление и шум вентилятора и, соответственно, сокращает срок службы компьютера. Это касается не только мобильных, но и настольных компьютеров, которые допускают более масштабное вмешательство в управление тактовой частотой процессора.

Десктоп: плавающая тактовая частота

Настольные ПК также настраивают свою тактовую частоту в соответствии с актуальными задачами. При этом основное внимание направлено на оптимальное использование процессора и на повышение производительности. Эта технология Intel называется Turbo Boost и появилась в процессорах Core i5 и П. Сначала речь шла только о решении проблемы, состоявшей в том, что многие программы не могли полноценно использовать возможности многоядерных процессоров. В результате одно ядро оказывалось загружено на 100%, а остальные бездействовали. Процессоры с поддержкой Turbo Boost используют свободный потенциал, чтобы разогнать загруженное ядро выше номинальной тактовой частоты. Появившиеся в начале этого года новейшие процессоры на ядре Sandy Bridge продвинулись еще на шаг вперед: они могут на короткое время разгонять все ядра процессора, что при длительном использовании из-за перегрева привело бы к его выходу из строя.

Но поскольку известен интервал, в течение которого нагреваются процессор и радиатор, то первый из них, не доходя до границы перегрева, начинает постепенно снижать тактовую частоту до заданного уровня, так что температурная кривая останавливается у верхней границы допустимого значения. Таким образом, процессор может до 25 секунд обеспечивать заметно более высокую производительность - этого достаточно, чтобы, например, выполнить начальную загрузку, запустить программу или ускорить выполнение операций в Photoshop. AMD предлагает схожую технологию под названием Turbo Core в своих новейших процессорах Phenom II, в маркировке которых присутствует буква Т.

Настройка BIOS: разбираемся с частотой и напряжением

Достижение обеих целей динамического изменения настроек процессора (повышения производительности по мере необходимости и снижения энергопотребления по мере возможности) зависит от двух параметров - тактовой частоты и напряжения питания процессора. Необходимо понять их взаимозависимость, прежде чем приступать к внесению изменений, которые выходят за установленные производителем рамки и влекут за собой потерю гарантийных обязательств.

Тактовая частота определяет, сколько раз в секунду происходит переключение транзисторов, то есть как много вычислительных операций в секунду может обработать процессор. Чтобы повысить его производительность, необходимо поднять тактовую частоту выше номинального значения, чтобы он за такое же время выполнял больше операций. Однако в силу производственных особенностей не все транзисторы в процессоре (а их миллионы) могут поддерживать одинаковую скорость. Это ведет к возникновению ошибок в расчетах, нестабильности и сбоям системы.

Решением является повышенное напряжение питания процессора, позволяющее стабилизировать систему за счет того, что при нем все транзисторы могут переключаться быстрее. Но это одновременно вызывает и рост температуры, который может привести к аварийному отключению. К тому же при слишком высокой температуре чувствительные транзисторы могут отказывать или выходить из строя. Поэтому границы повышения напряжения питания процессора очень узки.

Для экономии энергии в первую очередь необходимо снизить напряжение питания чипа, поскольку потребление им энергии находится в квадратичной зависимости от этого показателя. Это означает, что при снижении напряжения на 20% энергопотребление уменьшится на 36%. При этом вновь возникают проблемы из-за неравномерной чувствительности транзисторов: при пониженном напряжении некоторые из них перестают переключаться или делают это недостаточно быстро. Это редко приводит к сбоям системы, однако возможны ошибки вычислений, которые могут проявиться в виде нестабильной работы ПК, поврежденных файлов и некорректных результатов расчетов. Поэтому после изменения напряжения питания или тактовой частоты процессора рекомендуется запустить программу Prime95 и дать ей поработать не менее шести часов в режиме стрессового теста (Options | Torture Test). Если программа не выдает сообщений об ошибках, система надежно проработает долгое время. Изменять тактовую частоту и напряжение питания процессора можно через BIOS или с помощью программных инструментов от изготовителя материнской платы.

Разгон: максимальная производительность процессора

Войти в BIOS можно сразу после включения компьютера, нажав клавишу Del или F2 в зависимости от производителя материнской платы или ноутбука. Информация об установке параметров для процессора содержится в руководстве пользователя. На нашем тестовом компьютере с материнской платой ASUS M4A89GTD они находятся на вкладке BIOS Al Tweaker. Для большинства параметров по умолчанию задано значение Auto. Перед ручной установкой тактовой частоты необходимо отключить Turbo Boost или Turbo Core. Вместо желаемого значения частоты процессора следует ввести два параметра - тактовую частоту системной шины, являющейся основой для синхронизации всей системы, и коэффициент умножения процессора. Этот множитель указывает, насколько быстрее работает чип по отношению к частоте системной шины. Последний параметр на нашем тестовом ПК составляет 200 МГц, а множитель процессора Phenom IIХ61090Т-16. Это соответствует тактовой частоте 3200 МГц. Значения тактовой частоты системной шины и коэффициент умножения процессора для вашего компьютера можно узнать в разделе CPU | Clocks программы CPU-Z.

Действия при разгоне зависят от того, возможно ли на вашем компьютере свободное изменение значения множителя процессора. Такое встречается довольно редко - например, у CPU для оверклокеров, которые у Intel можно узнать по букве к в конце маркировки, например Core i5 2500k. AMD добавляет к названию таких процессоров пометку Black Edition. Постепенно увеличивая значение множителя, тестируйте с помощью Torture Test из Prime95, насколько стабильно и безошибочно работает система. Если появляются ошибки или сбои, осторожно повышайте напряжение питания и повторяйте тест.

Сложнее, когда нельзя установить множитель выше предустановленного значения, что относится к большинству процессоров. Тогда остается единственный выход - повысить тактовую частоту системной шины. Небольшое увеличение, как на нашем тестовом ПК (с 200 до 210 МГц), в большинстве случаев не вызывает проблем. Если вы поднимете частоту системной шины намного выше, вам придется позаботиться о том, чтобы разогнать оперативную память. Для этого нужно установить ее частоту вручную. У некоторых моделей это достигается путем увеличения делителя памяти в BIOS. Специальные программы для ОС Windows позволяют в ходе работы настроить процессор на более высокую производительность или наименьшее потребление энергии. Удобнее всего это делается с помощью программ настройки от производителей материнских плат. Например, ASUS поставляет в пакете Al Suite утилиту для разгона TurboV Evo, которая даст вам возможность изменять названные выше параметры. Если вы нашли значения, обеспечивающие необходимый результат, их можно сохранить в виде профилей и активировать по мере необходимости - например, один профиль для экономии энергии, а другой для повышения производительности. Если разработчик вашей материнской платы или ноутбука не поставляет программ для настройки, а ваш процессор уже относительно стар, используйте программные инструменты RightMark CPU Clock Utility или CrystalCPUID, чтобы изменить тактовую частоту или напряжение питания процессора - для увеличения производительности или снижения потребления энергии.

Графическая карта: производительность или экономичность?

Путем динамической регулировки тактовой частоты GPU можно добиться неплохих результатов в плане повышения экономичности всей системы, ведь по энергопотреблению они сравнимы с CPU.

Например, видеокарта GeForce GTX 590 от NVIDIA в современных играх типа Crysis потребляет свыше 400 Вт, что в 2,5 раза больше, чем весь ПК с шестиядерным процессором при полной нагрузке. При отводе тепла ее вентиляторы издают ужасный шум громкостью более 8 сон. Тем важнее, что в режиме 2D уровень шума и расход энергии значительно сокращаются. Карта ощутимо снижает тактовую частоту графического процессора, энергопотребление опускается до 55 Вт, хотя гул вентилятора в 3 сона остается достаточно громким. Так как и менее производительные видеокарты при повышенной нагрузке становятся довольно шумными, почти во всех моделях применяется динамическая регулировка мощности и потребления энергии, которая выполняется автоматически, как и у процессоров.

Регулировка тактовой частоты CPU

Аналогично CPU возможно повышение или понижение тактовой частоты графических чипов в пределах, предусмотренных изготовителем. В меню драйвера видеокарт от AMD имеется пункт OverDrive. Активировав эту функцию, вы сможете изменять тактовую частоту графического процессора и памяти карты - поднимать для повышения производительности и снижать для сокращения энергопотребления. Здесь также можно управлять системой охлаждения. Чтобы изменить тактовую частоту на графических картах NVIDIA, помимо обновления драйвера потребуется загрузка системных инструментов от производителя видеочипа.

Ноутбук: отключение графического процессора

Более эффективный способ, чем снижение тактовой частоты графической карты, - это ее полное отключение. В ноутбуках с поддержкой технологии Optimus от NVIDIA или PowerXpress от AMD присутствуют одновременно мощный дискретный и экономичный встроенный видеоадаптеры. Большую часть времени работает интегрированный чип, а при необходимости решения более серьезных задач в дело вступает дискретный.

http://www.ichip.ru