Hlavní obsah
Na spotřebu elektrické energie dbají oba přední výrobci procesorů x86. Foto: mas, Novinky

Některé funkce moderních procesorů nebyly vyvíjeny za účelem vyššího výkonu, cílem jejich nasazení je snížení spotřeby počítače. Mají však tyto technologie skutečný dopad na odběr elektrického proudu, nebo vychází především z marketingové podstaty? A pokud opravdu fungují, nemají negativní vliv na výkon počítače?

Na spotřebu elektrické energie dbají oba přední výrobci procesorů x86. Foto: mas, Novinky
Spící procesory aneb šetřivé funkce moderních CPU

Na spotřebu procesoru má vliv hned několik faktorů. Nejdůležitější je samotná architektura čipu. Při jejím návrhu inženýři rozhodnou, jaké bude mít dispozice, zda půjde o procesory s nízkou spotřebou, nebo zda obětují nějaký ten Watt za lepší výkon.

Neméně důležitým faktorem je i frekvence procesoru. Větší počet operací za sekundu se samozřejmě odrazí i ve vyšší spotřebě. Proto dva procesory stejné rodiny, avšak různého pracovního taktu nemají stejnou spotřebu.

Velkou váhu má i pracovní napětí procesoru. To uživatel příliš nemůže ovlivnit, je dáno architekturou a hlavně výrobním postupem. Pokaždé, když se objeví zpráva o přechodu té či oné výrobní linky na nižší výrobní proces, znamená to, že takto vyrobené procesory budou vykazovat nižší spotřebu. Ovšem i v rámci jednoho postupu (řekněme 45nm) naleznete rozdíly jak se výrobní postup časem zdokonaluje. Procesory vyrobené zezačátku tak vykazují vyšší odběr než poslední várka.

:. Nastavení šetřících funkcí se provádí v BIOSu základní desky. Ne všechny to však umožňují.

Jak to funguje?

Pokud jste četli pozorně, znáte hlavní parametry ovlivňující spotřebu. Jejich změnou (snížením) můžeme dosáhnout více či méně výrazného snížení spotřeby procesoru. Nejjednodušší metoda spočívá ve snižování pracovní frekvence. To mají nastarosti funcke Cool & Quiet (AMD) nebo obdobná záležitost zvaná Enthenced Intel Speed Step (Intel).

Jak EIST, tak i C&Q zároveň snižují i pracovní napětí procesoru. Pro dosažení vysokých frekvencí je totiž nutné vyšší provozní napětí než u nižších taktů. A protože tepelné ztráty jsou kvadraticky závislé na provozním napětí, je i malá změna výrazně pozorovatelná.

Nakonec tu máme různé úsporné stavy procesoru označované jako „Cx“. Každý moderní procesor pracuje buď v C0 nebo v C1, kde první stav znamená výpočetní zátěž, zatímco druhý nastává v klidovém stavu. Při C1 dochází k zastavení velké části jádra procesoru. Přechod mezi stavy C0 a C1 trvá pouze 10ns.

Některé procesory, převážně potom mobilní, umí přejít i do hlubších C stavů. Káždá z těchto úrovní vypíná nějakou část procesoru nebo navazujícího aparátu. Tím dokáže dále snížit spotřebu, na druhou stranu také trvá mnohem déle, než se procesor zpětně probudí do plné pohotovosti. Například z úrovně C3 to procesoru trvá již 50μs.

:. Funkce Enthenced Intel Speed Step (EIST)způsobí snížení taktu procesoru v klidu (levý obrázek) a snížení provozního napětí. Procesor E8400 z obvyklých 3000MHz zpomalí na 2000MHz. Procesory AMD snižují takt ještě více, běžně na 800MHz.

Jdeme testovat!

Teorii máme zdárně za sebou, vrhněme se proto na praktický test. Při něm jsme zkoušeli, jak se na spotřebě celé počítačové sestavy promítne deaktivace jednotlivých šetřících funkcí procesoru. Základem pro měření byl počítač vybavená procesorem Intel Core2 Duo E8400 s pracovní frekvencí 3,0GHz.

E8400 podporuje kromě firemního EISTu taktéž C1 až C4 stavy procesoru (vyjma C3, který je výsadou AMD). Postupně jsme tedy z BIOSu deaktivovali C4, C2, C1 a nakonec i EIST. A zde máme výsledky:

Zapnuté funkce
Spotřeba během... [W]
 v klidu
MP3
videahry
EIST, C1, C2, C4
57
59
64
105
EIST, C1, C2 61
64
65
105
EIST, C1 64
65
67
105
EIST 65
65
67
105
vypnuto
67
67
69
105

Pojďme si výsledky zhodnotit. Na první pohled je patrné, že šetřivé funkce mají zásadní vliv na spotřebu. Naměřený rozdíl může činit až 15%! A protože jde o klidový stav, ve kterém procesory zůstávají nejčastěji, není radno tyto technologie zakazovat.

Velmi překvapivý je rozdíl při deaktivaci C4, a to jak v klidovém stavu, tak i při přehrávání MP3. C4 je označován jako hlubší spánek, kdy dochází k dalšímu snížení napětí na procesoru. Osobně bych z povahy této funkce čekal, že bude aktivní pouze v režimu spánku, realita je však zela jiná.

Jako zklamání vypadá na první pohled výsledek zapnutého EIST. Protože tato funkce sníží jak takt, tak i napětí, možná byste čekali vyšší rozdíl. Opak je pravdou. Spotřeba se týká celého počítače, kde v klidovém režimu procesor odebírá přibližně 8W. Pokud se tedy spotřeba sníží díky EISTu o 25%, jde o excelentní výsledek.

Dopad na výkon

Všechny technologie snižující spotřebu by byly k ničemu, pokud by tím u stolního počítače utrpěl výkon. Zkusili jsme proto při všech nastavení otestovat výkon pomocí programu SuperPI, Cinebench R10 a 3DMark Vantage. Výsledek? Podívejte se sami:

Zapnuté funkce
SuperPI
Cinebench R10
3DMark Vantage
EIST, C1, C2, C415,506s 6337
6141
EIST, C1, C2 15,506s6316
6186
EIST, C1 15,506s6320
6033
EIST 15,506s6324
5994
vypnuto15,491s6326
6133

Rozdíly zkrátka nejsou, respektive jsou, avšak v rámci chyby měření. Vysvětlení je velmi jednoduché. Pokud procesor dřímá v některém z hlubších režimů spánku, chviličku mu sice trvá než se probudí (nano až microsekundy), jenže takový čas je v rámci následujícího několikaminutového zatížení zcela zanedbatelný.

Závěrečné slovo

Technologie snižující spotřebu moderních procesorů jako Core2 Duo opravdu fungují. Jsou dokonce tak efektivní, že měřitelně nesnižují výkon. Bylo by proto mrháním zdrojů, pokud by počítač takové možnosti nevyužíval.

Většina značkových počítačů výrobců ani neumožňuje nastavit, které z funkcí chcete či nechcete používat. Zapnuté jsou zkrátka vždy všechny. Problém může být spíš v případě, kdy si pořídíte počítač složený od někoho po dílech nebo od menšího prodejce, kde se na takové detaily nehledí.

Anketa
Je pro vás spotřeba počítače důležitá?
Ano, každá ušetřená koruna se počítá.
49 %
Ano, záleží mi na životním prostředí.
10.2 %
Ne, u počítačů je nejdůležitější výkon.
36 %
Ne, spotřeba mě nezajímá.
4.8 %
Celkem hlasovalo 1246 čtenářů.

Na světě je první počítač s nulovou spotřebou

Společnost Fujitsu Siemens představila na veletrhu CeBIT 2009 první počítač, který má v pohotovostním režimu nulovou spotřebu. Běžné počítače přitom spotřebovávají během spánkového režimu značné množství energie, což může pro domácnosti i firmy znamenat zbytečné výdaje.

Nový počítač se po chvíli nečinnosti dokáže díky časovému spínači automaticky přepnout do stavu s nulovou spotřebou energie. Uživatel přitom může na počítači jednoduše nastavit přesný čas, kdy se má zase stroj zapnout nebo vypnout.

K nižší spotřebě slouží také materiál, ze kterého jsou "vnitřnosti" počítače vyrobeny. Neobsahují žádné olovo či prvky, které uvolňují hodně tepla a tím spotřebovávají energii zbytečně.

Společnost Fujitsu Siemens počítač s nulovou spotřebou údajně vytvořila proto, aby vyhovoval novému požadavku Evropské Unie. Podle něj by měly do roku 2013 přístroje v pohotovostním režimu spotřebovávat méně než 0,5 wattu. Více se dozvíte zde

yknivoNumanzeSaNyknalC

Výběr článků