- 积分
- 310
- 下载分
- 分
- 威望
- 点
- 原创币
- 点
- 下载
- 次
- 上传
- 次
- 注册时间
- 2008-1-20
- 精华
|
马上注册,获取阅读精华内容及下载权限
您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?注册
x
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。 |
|