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        CPU功耗測量及其工程意義

        2018-12-17 09:17:46徐俊達(dá)
        電腦知識與技術(shù) 2018年25期
        關(guān)鍵詞:功耗測量

        徐俊達(dá)

        摘要:分析了CPU功耗測量的基本原理,簡要分析了兩類CPU功耗測量軟件的特性,選擇測量工具對CPU的實(shí)時(shí)功耗進(jìn)行了測量、分析與比對,基于測試結(jié)果給出了降低CPU功耗的建議,最后給出了功耗測量的工程意義。

        關(guān)鍵詞:CPU;功耗;測量

        中圖分類號:TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-3044(2018)25-0265-02

        CPU(Central Processing Unit) 是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心部件,其功耗對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及CPU自身的穩(wěn)定性都具有重要影響。由于CPU功耗是動態(tài)變化的,通過測量工具找到影響CPU功耗的因素,并進(jìn)行有效控制,對實(shí)現(xiàn)綠色計(jì)算的目標(biāo)具有重要意義。本文將探討CPU功耗測量的方法,并在此基礎(chǔ)上分析降低不必要功耗的方法。

        1 CPU功耗測量的原理

        根據(jù)高中物理知識,功率P = U(電壓) × I (電流),即CPU的功耗(功率)等于流經(jīng)處理器核心的電流值與該處理器上的核心電壓值的乘積。通過測量程序讀取電壓寄存器和電路寄存器中的值即可測量CPU的功耗。

        同時(shí),根據(jù)計(jì)算機(jī)的工作原理,當(dāng)計(jì)算機(jī)執(zhí)行不同功能的指令時(shí),需要啟動CPU內(nèi)部不同功能部件的持續(xù)時(shí)間與其數(shù)量也不同,導(dǎo)致執(zhí)行不同程序時(shí)CPU的實(shí)際功耗也不盡相同。

        2 CPU功耗測量工具及測量應(yīng)用

        1) CPU功耗測量工具

        CPU功耗測量工具比較多,大體上可分為兩類,一類是靜態(tài)功率估算工具,一類是實(shí)時(shí)功率測量工具。前者,通過選擇構(gòu)成計(jì)算機(jī)的不同組件的具體型號或數(shù)量,估算計(jì)算機(jī)的功率,典型代表是魯大師和CPU_Z。后者通過監(jiān)測CPU工作時(shí)的電流和電壓來測量CPU的實(shí)時(shí)功耗,其典型代表包括通用系統(tǒng)硬件檢測工具AIDA64和專用硬件檢測工具Intel_Power_Gadget。本文將使用后兩款軟件來測試CPU的功耗并進(jìn)行有效性比對。圖1和魯大師功率測試的界面,圖2是Intel Thermal Analysis功率測試界面。通過工作界面不難發(fā)現(xiàn)靜態(tài)功率測量與動態(tài)功率測量的不同之處。

        2) CPU功率的測量

        本文的測試環(huán)境如表1所示。

        為研究CPU功耗與程序執(zhí)行的關(guān)系,本文設(shè)置了空載,加載一、二、三個(gè)視頻應(yīng)用及壓力測試等五個(gè)場景,為避免由于工具選擇不當(dāng)而導(dǎo)致的測量結(jié)果誤差大甚至錯(cuò)誤,本文同時(shí)選擇了AIDA64和Intel_Power_Gadget進(jìn)行比對測試,測試結(jié)果如表2所示。

        從表1測試的數(shù)據(jù)不難看出:

        (1) CPU的實(shí)時(shí)功耗與運(yùn)行的程序密切相關(guān),運(yùn)行的程序越多,CPU的功率也相應(yīng)增加。降低CPU的功率的最有效方法是減少不必要的程序。為進(jìn)一步證明這一點(diǎn),在空載情況下,又停止金山殺毒軟件,發(fā)現(xiàn)功率從3W下降到2W。

        (2) 兩款不同類型的測試軟件所測量的值比較接近,5個(gè)場景下的測量值誤差均在5%以內(nèi),說明選測測試軟件對測試結(jié)果的影響不大,同時(shí)也說明測量結(jié)果的有效性。

        3 工程意義

        為降低CPU的功率,可從工程上采取如下措施:

        1) 當(dāng)程序運(yùn)行完成后,應(yīng)及時(shí)退出,以減少未退出的進(jìn)程消耗電能;

        2) 精簡計(jì)算機(jī)啟動菜單欄的啟動項(xiàng),否則隨著計(jì)算機(jī)的啟動將同步啟動較多不常用的應(yīng)用,這將令CPU做很多無用功;

        3) 應(yīng)養(yǎng)成經(jīng)常利用工具進(jìn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)清理,減少無關(guān)應(yīng)用導(dǎo)致的CPU功耗的增加。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 王昌紅.輕松查看計(jì)算機(jī)的硬件信息[J].電腦知識與技術(shù)(經(jīng)驗(yàn)技巧),2016(1):19-20.

        [2] 秦曉琪.CPU溫度測量及其應(yīng)用啟示[J].電腦知識與技術(shù),2017,13(26):227-228.

        [3] 袁太生.軟件功耗與軟件優(yōu)化技術(shù)[J].太原大學(xué)學(xué)報(bào),2010,11(3):117-119.

        [4] 王吉軍,程華.基于性能計(jì)數(shù)事件的計(jì)算機(jī)功耗估算模型[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,2017,34(3):734-738.

        [5] 系統(tǒng)測試軟件CPU-Z 1.08[J].電子計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備,2001(6):94.

        【通聯(lián)編輯:梁書】

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