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标题: 技嘉 DES（Dynamic Energy Saver）技术讲解 ((转)) [打印本页]

作者: 王宏钧 时间: 2009-4-26 18:58
标题: 技嘉 DES（Dynamic Energy Saver）技术讲解 ((转))
技嘉 DES（Dynamic Energy Saver）技术讲解 ((转))

先不管显示适配器这支吃电怪兽，主板上耗电最凶的就是CPU，CPU近几年来导入相当积极的省电技术，Clock Gating和降频是最普遍的，两者的「中心思想」跟你帮电灯省电的方法一样－－用不到就关掉，通常是应用在计算机待机时。Clock Gating是在芯片内部，如果有个部分用不到就暂时关闭，降频则是Intel EIST和AMD Cool n' Quiet所做的，待机时降低CPU频率，执行较操的程序时再拉高。

主板PWM电源模块
计算机的电源供应器并不直接供电给CPU，因为Power输出就是5V或12V，但现在CPU的工作电压顶多1.1～1.3V，如果5V进CPU会直接烧掉，所以一定要经过电源转换的步骤，而这就是主板电源模块在做的事。在过去，CPU电压是从主板上的Jumper调整，骨灰级玩家也许还有印象，换颗CPU可能就要抠一下Jumper，这种方式很原始又危险，如果忘了调Jumper，只是不开机就要谢天谢地。

为了避免用户调错电压烧掉CPU，新的CPU改成VID（Voltage Identification）的方式，由CPU自己送出电压值。在计算机启动时，会先送电给CPU的几根针脚，让CPU送出自己的电压值，主板再依据这个值供应给CPU正确的电压，启动整颗CPU，这个值可由BIOS抓到并直接调整，超频魔人都会加电压玩更大。

主板上的电源转换是交给PWM芯片来控制，PWM（Pulse-Width Modulation，脉波宽度调变）不容易理解，大家请参考上面的图片，我知道电子学里有专门的图案标记，但我这边用比较简单的方块图，避开那些神秘符号。一般降电压方法是把降下来的电能转换成热能消去，PWM则是用电路的开关频率来调整，效率较高。

PWM直接连接MOSFET，这是一种特殊的电子组件，在特定的电压下可以让电通过或断开，因此有点像电路的开关，PWM就是控制两个MOSFET来决定要要不要让电通过。当MOSFET 1开/MOSFET 2关的时候，电就可以通过；当MOSFET 1关/MOSFET 2开的时候，电源就过不去。

画成波形就是这样，MOSFET 1开的时候MOSFET 2就关，或是颠倒过来，所以电路就一下通一下断，但这样不就一下子有电、一下子没电？电灯这样玩个几次就坏了，何况是CPU？

这时线路后面的电容和电感就派上用场了，这两个组件有点像水塔。当有电进来时，电容会储存电压（里面就像电池）、电感会储存电流（里面是大肠包小肠，呃不是，是线圈包磁铁，电生磁，磁生电），没电进来就放出电能。但电容和电感不是四次元口袋，可储存的能量有上限，灌饱的话再充就会过热爆掉，快要放光的时候电压和电流就会慢慢下降。

藉由两个MOSFET的开关，电容和电感就会不断充能和放能，就像水塔上面在灌水，下面在放水，只是这个水塔很小一颗。水塔快满的时候就停止灌水（MOSFET 1关），水塔快干的时候就开始灌水（MOSFET 1开），这样底下持续放水的流量就会趋向稳定。PWM会控制MOSFET的开关频率，让电压和电流保持在目标值，末端输出就不会一下有电一下没电，但不可能是完美直线，而是会上下稍微波动，波动的幅度就看厂商的设计功力了，幅度越小，给CPU的供电就越稳定，外观是看不出来的，一定要上仪器侦测。

容值（储存的能量）越高的电容，放出来的电就越稳定，那为什么主板不用这种零件？因为这种电容和电感都超大颗，主板可用空间有限，而且它们的内部阻抗大，也就是发热量大，因此现在中高阶主板大多用固态电容，就是因为阻抗小、发热量小、寿命长、爽度高，但缺点就是能储存的电能比较少，那要怎么弥补？就让MOSFET的速度更快，当开关越密集，充能放能的间隔越短，波动幅度越小，就能输出几近完美的电源，现在PWM频率可达100KHz（每秒十万次）或更高。

电源分相

红色框的部分就是PWM芯片，控制一整排绿色框MOSFET的开关，黄色是电感，橘色是电容，由于MOSFET开关频繁，发热量不少，通常都会黏上散热片。

就像前面说的，电容和电感都有容许值，吃太饱就会过热或爆开，大家多少有听过电容爆浆，衰一点的可能有遇过。现在CPU制程精进，工作电压都很低只有1.1～1.3V，但CPU耗电量并没有低多少。国中理化没忘的话，耗电就是电压乘上电流，CPU在高负载的时候吃的电流量相当惊人，如果只用一条线路来供电，轻微一点波动很严重了，而且要承受那么大的电能，上面的组件得用很大颗，所以现在主板都有做电源分相（Phase）。

分相就是PWM把电流分开来，原本需要100安培的电流，分成4相就是每一相负担25安培，这样每一相只要稳定住较小的电流，整体输出会更平稳。前面那张PWM的线路图就是单相电源，每一相由两颗MOSFET和一颗电感组成，所以数一下照片中的组件，就知道那是技嘉宣传很久的12相供电。

实时切换相数
DES省电的方式就是实时切换相数，在电流量高的时候，电源相数多可以确保输出电源的质量，电源转换效率也高，但如果电流量不高时，高相数反而会拉低转换效率。因为每个组件内部都有阻抗，就算在轻微负载的情况下也会吃电发热，而每一相都要两颗MOSFET和一颗电感，外加一或两颗的电容，假设12相电源可以撑住60安培的总电流，当CPU待机只需要不到20安培时，每一相都只是轻载，这时一堆小组件的耗电就很明显了。如果低负载时可以切断其他分相的电路，只开1/3、6相电源的话，电源转换效率就拉回来了，效率高就不必从Power吸更多电，也就是更省电了。

Gear 1～5分别代表2～6相电源，高相数对于高负载有较高的效率，低相数则适合低负载，而DES就是依负载来决定开启的相数，让电源转换效率永远保持在最高。

特殊PWM芯片
技嘉的DES技术建立在硬件与软件的整合上，他们用的PWM芯片是Intersil ISL6327，这颗PWM是原生6相电源，技嘉把每一相利用并联的方式做成两相，不是从PWM端一相变成两相，而是让MOSFET关开频率加倍，而且并联会让电阻减半增加效率。PWM实体本身是从2相切到6相，并联之后DES切换相数时一定是偶数，最低4相、最高12相，中间有4、6、8、10、12共五段。

一般PWM芯片的相数是固定的，Intelsil ISL6327比较特别，它可关闭部分相数，所以只要主板用上这颗PWM，布线正确的话，立即就有技嘉DES「硬件」部分的功能。但DES并非只有硬件而已，真正难做的是它的软件，技嘉居然从一颗模拟PWM芯片里推出当下的耗电量，并以此来切换相数。其实技嘉之前的板子也有用这颗PWM芯片，只是没有软件去开启这项功能。

技嘉也顺便在X48-DQ6上装了炫炫的LED灯，可以秀出目前的相数，看灯号跳来跳去还蛮好玩的，这个灯号必须启动DES软件才会出现。

DES 软件 & 省电测试
PWM控制MOSFET的开关频率来达到想要的电压和电流，但怎么知道有没有输出正确值？所以回路中会有一条线从输出末端拉回PWM，让PWM侦测最后是否有输出正确值，并依此来调整MOSFET开关的时间，如果输出太大或太小，那就断电或通电久一点。「数字式」PWM会加入一颗芯片，把数值真正读出来比大小，「模拟式」则纯用线路来调整，只知道较大或较小，并不知道精确数值。

Intelsil ISL6327是模拟式的PWM，PWM本身并不知道最后的数值是多少，但知道太大或是太小，并调整MOSFET开关时间来补偿，技嘉则是把PWM这补偿的过程，反推回当下的电流值，乘上电压算出耗电量，并呈现在软件上，用一句话讲完很简单，技嘉花了数个月才反推出这个值。当然，如果用数字式的PWM就简单的多，一切数值都是数字化，但他们说目前数字PWM的效率不高，价格更贵。

我觉得DES真正特殊的地方是它的软件，马上来看看！

看整机耗电量，虽然不怎么精确，但待机和全速的稳定值还是有参考价值。

我用QX6850在待机下做测试，DES软件秀出来CPU耗电约34W，这时PowerAngel秀出185W。

按下那颗「Dynamic Enger Saver」大大的按钮，就会启动PWM芯片自动切换相败功能，CPU耗电降到27.5W，那一根根像齿轮还是排档的东西代表目前启动的电源相数，会在8相和6相之间来回跳动，PowerAngel秀出来是177W，真的省电了！

在CPU耗电旁边会显示每秒钟省下的瓦数，再按小小的「Total」会秀出总共省下来的瓦数，按「Meter」会切回原来的模式，我连续待机两天大概就省了500W。

从上面的原理看下来，如果只有切换相数，在全速时DES是不可能有省电效果的，因为全速会让电源相数全开，只有在低载、启动部分相数时才能省电。但因为DES软件会自动降电压，所以就算CPU全速运作也能省电，只是降压全速跑会有点考验CPU体质，技嘉说如果CPU要求较高的电压就会立即拉上去，但我测试时遇过一两次蓝白画面。另外，DES软件会盖掉BIOS的设定，如果在BIOS里加压，启动DES之后就会改以CPU默认电压为基准。

在CPU Voltage（CPU电压）下面有Level 1 2 3，QX6850待机电压原本是1.264V，开到第二级会降到1.2V，省电幅度更高。

拉到第三级，QX6850的电压降到1.184V，这时相数会固定开到6相，PowerAngel显示只剩172W，和没开DES时差了13W。

我用Everest的系统稳定性测试来操全速，没开DES时，CPU耗电量秀88W左右，PowerAngel秀271W

开DES之后，会看到12相电源全开，CPU耗电约在74W左右，PowerAngel秀246W！

从测试数据来看，DES对待机时耗电量低的CPU有最好的效果，主要是针对Intel的45nm CPU，省电幅度还蛮大的，如果用高阶CPU，计算机没在关机的话，开DES大约一个月可以省6度电，虽然省的电费不多，但一方面是爽，另一方面也是响应环保。有趣的是，CPU保持全速时，DES就不会再降低相数，这时的省电效果都来自于降电压，而数据来推，全速时降电压可省电达20%，待机时再加上降低相数则能省电33%，所以降电压的省电效果事实上大于降电源相数。现在不少玩家都会自己手动降CPU电压来省电，DES则用降低相数来加强效果，重点是还可以减少零件发热、增加寿命。

DES对超频与效能的影响
在DES软件中有个「CPU Throttling」开关，这并不是降频，而是强制CPU进入C3省电状态。Intel CPU在执行时是C0状态，C1～C4是四种等级的省电模式，C3的指令是「STOP CLOCK」，这时CPU的L1快取会关闭，频率也会暂停。C1～C4数字等级越大，CPU睡得越死，也就越省电，但「叫床」的时间就更长，CPU重新回到C0执行状态要越久。

原本C0～C4是CPU自动判定的，但DES软件设了一条规则：当CPU负载在25%以内时，50%时间会送出STOP CLOCK、负载25～50%则送25%、负载50%以上就不再送指令。由于一般软件执行时，CPU负载上上下下，CPU就一直来回进出C3状态，加上从C3回到C0需要时间，这让CPU Throttling有个大缺点－－执行效能会降低！只要把CPU Throttling关掉就恢复正常，我个人觉得这功能可以拿掉，因为比起关相数和降电压，C3状态的省电幅度不大，而付出的效能代价又太高了。

DES软件右下角有一个「CPU Throttling」的On/Off开关，就会强制CPU进入C3状态，在待机状态下打开可以省一点电，虽然上面的CPU Power数字不会变，但PowerAngel侦测会降一点，可是省的瓦数还不如电压从Level 1降到Level 3。

我测了几支程序，DES的CPU Throttling造成效能下降的情况不同，持续操CPU的测试程序就不明显，但一般软件或游戏不一定能保持全速满载，CPU Throttling造成的效能降低从3～30%都有可能，CPU处于低负载的时间越多，效能掉的就越明显，比如主要操显示适配器的游戏就掉很多。

不过有几点还需要再加强，CPU Throttling会降低效能，建议还是取消吧。另外，超频的限制有点矛盾，DES自动切换相数只适合电源相数多的主板，低阶的合板通常只有三相，插的CPU也比较低阶，电源效率不会是问题。但电源相数高的主板就是强调高阶、超频，它们本来就是拿来插高阶CPU或疯狂超频用的，而DES却软件限制不淮超频，相当可惜。

作者: 速达维修 时间: 2009-4-27 00:06
一颗小小的电源IC有这么多的功能，值得学习。

作者: 板桥电脑医院 时间: 2009-4-27 11:10
我的个乖~~~这篇专业的文写的不错~~~

作者: 陈昭捷 时间: 2009-4-27 19:37
谢谢还不错适合我们刚学习的

作者: 南山电脑医院 时间: 2009-4-27 22:27
这个CPU供电修起来可能会很难

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