cpu pwr 2 зачем нужен
Для чего нужны кабели CPU1-P4 и CPU2-P8 идущие от блока питания?
Собираю первый ПК. Материнская плата Gigabyte Z490 AORUS ELITE AC. Процессор Intel Core i7 10700.
На втором фото я подключил питание к материнской плате, но нашел какие-то кабели и порты с которыми не могу разобраться. Подскажите пожалуйста как правильно сделать.
Вопрос 1 (Фото 1). От блока питания идет два кабеля CPU1-P4 и CPU2-P8. Куда и вставлять и нужны ли они вообще?
Вопрос 2 (Фото 3). Так же есть разъемы на самой материнской плате: ATX_12v_2x2 и ATX_12v_2x4. Для чего они нужны? Мне казалось туда нужно вставлять кабели CPU1-P4 и CPU2-P8?
Вопрос 1 (Фото 1). От блока питания идет два кабеля CPU1-P4 и CPU2-P8. Куда и вставлять и нужны ли они вообще?
Это две части 8 pin разъема на фото 3. Они соединяются вместе и вставляются в МП
Вопрос 2 (Фото 3). Так же есть разъемы на самой материнской плате: ATX_12v_2x2 и ATX_12v_2x4. Для чего они нужны? Мне казалось туда нужно вставлять кабели CPU1-P4 и CPU2-P8?
Кабель на фото 1 соединяется вместе и вставляется в 8pin разъем на фото 3. Блок питания может иметь еще один 8 pin кабель, как на фото 1. Половинка от такого кабеля вставляется в разъем слева от 8 pin.
Не совсем понимаю кое-что.
Не подходят сами разъемы (квадратные и со срезами). В инструкции одни формы, а от блока питания другие. Что это значит? Нужен другой блок? Или можно со срезами вставлять в квадратные?
Правильно понимаю что нужно объединить CPU1-P4 и CPU2-P8 вместе и вставить в блок что справа, а не один из них в блок с 4 разъемами, а другой где 8? Вообще не понимаю. Мне начинает казать что не подходит блок питания.
Краткое руководство по управлению питанием процессора
Как центральный процессор может сокращать собственное энергопотребление? Основы этого процесса — в статье.
Центральный процессор (CPU) спроектирован на бесконечно долгую работу при определенной нагрузке. Практически никто не проводит вычисления круглые сутки, поэтому большую часть времени он не работает на расчетном максимуме. Тогда какой смысл держать его включенным на полную мощность? Здесь стоит задуматься об управлении питанием процессора. Эта тема включает в себя оперативную память, графические ускорители и так далее, но я собираюсь рассказать только про CPU.
Если вы знаете про C-состояния (C-states), P-состояния (P-states) и то, как процессор переходит между ними, то, возможно, в этой статье вы не увидите ничего нового. Если это не так, продолжайте читать.
Я планировал добавить реальные примеры из ОС Linux, но статья становилась все больше, так что я решил приберечь это для следующей статьи.
Основные источники информации, использованные в этом тексте:
Особенности CPU
Согласно официальной странице продукта, мой процессор поддерживает следующие технологии:
Теперь выясним, что значит каждое из этих определений.
Как снизить энергопотребление процессора во время его работы?
На процессорах для массового использования (мы не берем в расчет вещи, которые возможны при их проектировании) для снижения потребляемой энергии можно реализовать один из сценариев:
Второй вариант требует чуть больше объяснений. Энергопотребление интегральной схемы, которой является процессор, линейно пропорционально тактовой частоте и квадратично напряжению.
Примечание для тех, кто разбирается в цифровой электронике: Pcpu = Pdynamic + Pshort circuit + Pleak. При работающем процессоре Pdynamic является наиболее важной составляющей, именно эта часть зависит линейно от частоты и квадратично от напряжения. Pshort circuit пропорционально частоте, а Pleak — напряжению.
Более того, напряжение и тактовая частота связаны линейной зависимостью.
Высокая производительность требует повышенной тактовой частоты и увеличения напряжения, что еще больше влияет на энергопотребление.
Каков предел энергопотребления процессора?
Это во многом зависит от процессора, но для процессора E3-1245 v5 @ 3.50 ГГц расчетная тепловая мощность (Thermal Design Power, TDP) составляет 80 ватт. Это среднее значение, которое процессор может выдерживать бесконечно долго (Power Limit, PL1 на изображении ниже). Системы охлаждения должны быть рассчитаны на это значение, чтобы быть надежными. Фактическое энергопотребление процессора может быть выше в течение короткого промежутка времени (состояния PL2, PL3, PL4 на изображении ниже). TDP измеряется при нагрузке высокой вычислительной сложности (худший случай), когда все ядра работают на базовой частоте (3.5 ГГц).
Как видно на изображении выше, процессор в состоянии PL2 потребляет больше энергии, чем заявлено в TDP. Процессор может находиться в этом состоянии до 100 секунд, а это достаточно долго.
Состояния питания (C-states) vs состояния производительности (P-states)
Состояния питания (C-states) vs состояния производительности (P-states)
Вот два способа снизить энергопотребление процессора:
P-состояния описывают второй случай. Подсистемы процессора работают, но не требуют максимальной производительности, поэтому напряжение и/или тактовая частота для этой подсистемы может быть снижена. Таким образом, P-состояния, P[X], обозначают, что некоторая подсистема (например, ядро), работает на заданной паре (частота, напряжение).
Так как большинство современных процессоров состоит из нескольких ядер, то С-состояния разделены на С-состояния ядра (Core C-states, CC-states) и на С-состояния процессора (Package C-states, PC-states). Причина появления PC-состояний очень проста. Существуют компоненты с общим доступом (например, общий кэш), которые могут быть отключены только после отключения всех ядер, имеющих доступ к этому компоненту. Однако мы в роли пользователя или программиста не можем взаимодействовать с состояниями пакета напрямую, но можем управлять состояниями отдельных ядер. Таким образом, управляя CC-состояниями, мы косвенно управляем и PC-состояниями.
Состояния нумеруются от нуля по возрастанию, то есть C0, C1… и P0, P1… Большее число обозначает большее энергосбережение. C0 означает, что все компоненты включены. P0 означает максимальную производительность, то есть максимальные тактовую частоту, напряжение и энергопотребление.
С-состояния
Вот базовые С-состояния (определенные в стандарте ACPI).
Примечание: Из-за технологии Intel® Hyper-Threading существуют также С-состояния потоков. Хотя отдельный поток может работать с С-состояниями, изменения в энергопотреблении происходят, только когда ядро входит в нужное состояние. В данной статье тема C-состояний на потоках рассматриваться не будет.
Вот описание состояний из даташита:
Примечание: LLC обозначает Last Level Cache, кэш последнего уровня и обозначает общий L3 кэш процессора.
Визуальное представление состояний:
Источник: Software Impact to Platform Energy-Efficiency White Paper
Последовательность C-состояний простыми словами:
Однако если ядро работает (C0), то единственное состояние, в котором может находиться процессор, — C0. С другой стороны, если ядро полностью выключено (C8), процессор может находиться в C0, если другое ядро работает.
Примечание: Intel Software Developer’s Manual упоминает про суб-C-состояния (sub C-state). Каждое С-состояние состоит из нескольких суб-С-состояний. После изучения исходного кода модуля ядра intel_idle я понял, что состояния C1 и C1E являются состоянием С1 с подтипом 0 и 1 соответственно.
Число подтипов для каждого из восьми С-состояний (0..7) определяется с помощью инструкции CPUID. Для моего процессора утилита cpuid выводит следующую информацию:
Замечание из инструкции Intel: «Состояния C0..C7 для расширения MWAIT — это специфичные для процессора C-состояния, а не ACPI C-состояния». Поэтому не путайте эти состояния с ACPI C-состояниями, они явно связаны и между ними есть соответствие, но это не одно и то же.
Я создал гистограмму, представленную ниже, из исходного кода драйвера intel_idle для моего процессора (модель 0x5e). Подписи горизонтальной оси:
Имя C-состояния: специфичное для процессора состояние: специфичное суб-состояние.
Вертикальная ось обозначает задержку выхода и целевые резидентные значения из исходного кода. Задержка выхода используется для оценки влияния данного состояния в реальном времени (то есть сколько времени потребуется для возвращения в С0 из этого состояния). Целевое резидентное значение обозначает минимальное время, которое ядро должно находиться в данном состоянии, чтобы оправдать энергетические затраты на переход в это состояние и обратно. Обратите внимание на логарифмический масштаб вертикальной оси. Задержки и минимальное время нахождения в состоянии увеличивается экспоненциально с увеличением номера состояния.
Константы задержок выхода и целевых резидентных значении C-состояний в исходном коде intel_idle
Примечание: Хотя состояния С9 и С10 включены в таблицу, они имеют 0 суб-состояний и поэтому не используются в моем процессоре. Остальные процессоры из семейства могут поддерживать эти состояния.
Состояния питания ACPI
Прежде чем говорить про P-состояния, стоит упомянуть про состояния питания ACPI. Это то, что мы, пользователи, знаем, когда используем компьютер. Так называемые глобальные системные состояния (G[Х]) перечислены в таблице ниже.
Источник: ACPI Specification v6.2
Также существует специальное глобальное состояние G1/S4, Non-Volatile Sleep, когда состояние системы сохраняется на энергонезависимое хранилище (например, диск) и затем производится выключение. Это позволяет достичь минимального энергопотребления, как в состоянии Soft Off, но возвращение в состояние G0 возможно без перезагрузки. Оно более известно как гибернация.
Существует несколько состояний сна (Sx). Всего таких состояний шесть, включая S0 — отсутствие сна. Состояния S1-S4 используются в G1, а S5, Soft Off, используется в G2. Краткий обзор:
Вот поддерживаемые состояния ACPI.
Комбинации состояний ACPI G/S и С-состояний процессора
Приятно видеть все комбинации в таблице:
В состоянии G0/S0/C8 системы процессора запущены, но все ядра отключены.
В G1 (S3 или S4) некорректно говорить про С-состояния (это касается как CC-состояний, так и PC-состояний), так как процессор полностью обесточен.
Для G3 не существует S-состояний. Система не спит, она физически отключена и не может проснуться. Ей необходимо сначала получить питание.
Как программно запросить переход в энергосберегающее С-состояние?
Современный (но не единственный) способ запросить переход в энергосберегающее состояние — это использовать инструкцию MWAIT или инструкцию HLT. Это инструкции привилегированного уровня, и они не могут быть выполнены пользовательскими программами.
Инструкция MWAIT (Monitor Wait) заставляет процессор перейти в оптимизированное состояние (C-состояние) до тех пор, пока по указанному (с помощью другой инструкции, MONITOR) адресу не будет произведена запись. Для управления питанием MWAIT работает с регистром EAX. Биты 4-7 используются для указания целевого С-состояния, а биты 0-3 указывают суб-состояние.
Примечание: Я думаю, что на данный момент только AMD обладает инструкциями MONITORX/MWAITX, которые, помимо мониторинга записи по адресу, работают с таймером. Это еще называется Timed MWAIT.
Инструкция HLT (halt) останавливает выполнение, и ядро переходит в состояние HALT до тех пор, пока не произойдет прерывание. Это означает, что ядро переходит в состояние C1 или C1E.
Что вынуждает ядро входить в определенное С-состояние?
Как отмечалось ранее, переходы между глубокими С-состояниями имеют высокие задержки и высокие энергетические затраты. Таким образом, такие переходы должны выполняться с осторожностью, особенно на устройствах, работающих от аккумуляторов.
Возможно ли отключить С-состояния (всегда использовать С0)?
Это возможно, но не рекомендуется. В даташите (секция 4.2.2, страница 64) есть примечание: «Долгосрочная надежность не гарантируется, если все энергосберегающие состояния простоя не включены». Поэтому вам не стоит отключать С-состояния.
Как прерывания влияют на процессор\ядро в состоянии сна?
Когда происходит прерывание, соответствующее ядро пробуждается и переходит в состояние С0. Однако, например Intel® Xeon® E3-1200 v5, поддерживает технологию Power Aware Interrupt Routing (PAIR), у которой есть два достоинства:
P-состояния
P-состояния подразумевают, что ядро в состоянии С0, потому что ему требуется питание, чтобы выполнять инструкции. P-состояния позволяют изменять напряжение и частоту ядра (другими словами рабочий режим), чтобы снизить энергопотребление. Существует набор P-состояний, каждое из которых соответствует разных рабочим режимам (пары напряжение-частота). Наиболее высокий рабочий режим (P0) предоставляет максимальную производительность.
Процессор Intel® Xeon® E3–1200 v5 позволяет контролировать P-состояния из операционной системы (Intel® SpeedStep Technology) или оставить это оборудованию (Intel® Speed Shift Technology). Вся информация ниже специфична для семейства Intel® Xeon® E3-1200 v5, но я полагаю, это в той или иной степени актуально и для других современных процессоров.
P-состояния, управляемые операционной системой
В этом случае операционная система знает о P-состояниях и конкретном состоянии, запрошенным ОС. Проще говоря, операционная система выбирает рабочую частоту, а напряжение подбирается процессором в зависимости от частоты и других факторов. После того, как P-состояние запрошено записью в моделезависимый регистр (подразумевается запись 16 бит в регистр IA32_PERF_CTL), напряжение изменяется до автоматически вычисленного значения и тактовый генератор переключается на заданную частоту. Все ядра имеют одно общее P-состояние, поэтому невозможно установить P-состояние эксклюзивно для одного ядра. Текущее P-состояние (рабочий режим) можно узнать, прочитав информацию из другого моделезависимого регистра — IA32_PERF_STATUS.
Смена P-состояния мгновенна, поэтому в секунду можно выполнять множество переходов. Это отличает от переходов C, которые выполняются дольше и требуют энергетических затрат.
P-состояния, управляемые оборудованием
В этом случае ОС знает об аппаратной поддержке P-состояний и отправляет запросы с указанием нагрузки. В запросах не указывается конкретное P-состояние или частота. На основе информации от ОС, а также других факторов и ограничений оборудование выбирает подходящее P-состояние.
Я хочу рассказать об этом подробнее в следующей статье, но сейчас я поделюсь с вами своими мыслями. Мой домашний компьютер работает в этом режиме, я узнал это, проверив IA32_PM_ENABLE. Максимальный (но не гарантированный) уровень производительности — 39, минимальный — 1. Можно предположить, что существует 39 P-состояний. На данный момент уровень 39 установлен ОС как минимальный и как максимальный, потому что я отключил динамическое изменение частоты процессора в ядре.
Заметки про Intel® Turbo Boost
Поскольку TDP (расчетная тепловая мощность) — это максимальная мощность, которую процессор может выдержать, то процессор может повышать свою частоту выше базовой, при условии что энергопотребление не превысит TDP. Технология Turbo Boost может временно повышать энергопотребление до границы PL2 (Power Limit 2) на короткий промежуток времени. Поведение Turbo Boost может быть изменено через подсказки оборудованию.
Применима ли эта информация о C-состояниях и P-состояниях к мобильным и встраиваемым процессорам?
Для примера, недавний MacBook Air с процессором i5-5350U в основном поддерживает возможности, описанные выше (но я не уверен про P-состояния, контролируемые оборудованием). Я также смотрел документацию ARM Cortex-A, и, хотя там применяются другие термины, механизмы управления питанием выглядят похоже.
Как это все работает, например, на Linux?
На этот вопрос я отвечу в другой статье.
Как я могу узнать состояние процессора?
Существует не так много приложений, которые могут выводить эту информацию. Но вы можете использовать, например, CoreFreq.
Вот какую информацию можно получить (это не весь вывод).
Вот информация о ядре, включая информацию о драйвере idle.
Мониторинг счетчиков С-состояний (для ядра):
CPU Fan, Cha Fan, Sys Fan, Pwr Fan: что это такое на материнской плате. Как правильно организовать охлаждение системного блока
Слишком мало – будет греться, слишком много – будет выть. Как определить, сколько вентиляторов нужно установить в системный блок? И куда их подключать?
Недавно мы разобрались, как правильно подсоединить к материнской плате кнопку питания и спикер. Настала очередь вентиляторов, разъемы которых на схеме материнки обозначаются как Cha Fan, Sys Fan, Pwr Fan, CPU Fan и т. д. Поговорим, для чего они предназначены, чем различаются и как подключаются.
Шифры – это просто
CPU Fan, CPU Opt, Pump Fan
Далеко не каждая «мама» имеет весь набор вышеперечисленных интерфейсов. Но один из них имеет каждая. Это CPU Fan – разъем самого главного вентилятора в компьютере – процессорного.
Разъем CPU Fan на материнской плате всего один, но на многих материнках игрового сегмента встречаются комбинации CPU Fan + Pump Fan или CPU Fan + CPU Opt. Pump Fan и CPU Opt предназначены для вентилятора помпы водяного охлаждения, но могут использоваться и для дополнительной вертушки воздушного процессорного кулера.
CPU Fan, Pump Fan и CPU Opt обычно расположены недалеко от сокета (гнезда для установки процессора) и имеют 4 штырьковых контакта:
На некоторых старых материнских платах CPU Fan имеет 3 контакта:
Скорость вращения кулера, подключенного к трехпиновому разъему, регулируется изменением питающего напряжения.
Современные процессорные кулеры, как правило, оборудованы 4-контактными штепселями, но отдельные бюджетные и старые модели имеют по 3 пина.
Если количество контактов на штепселе вентилятора больше или меньше, чем на разъеме CPU Fan, вы всё равно сможете установить его в компьютер. Для этого просто оставьте четвертый пин свободным, как показано на схеме ниже.
Подключение процессорного кулера к разъему CPU Fan строго обязательно, это контролирует программа аппаратной самодиагностики POST, которая выполняется при включении ПК. Если подсоединить кулер к другому разъему или не подключать совсем, компьютер не запустится.
Sys Fan
Разъемы Sys Fan, которых на материнской плате может быть от 0 до 4-5 штук, предназначены для подключения системы дополнительного обдува внутренних устройств, например, чипсета или жесткого диска.
Контактные группы Sys Fan имеют по 4, а иногда по 3 пина. Кстати, к одной из них можно подсоединить дополнительный вентилятор процессорного кулера, если нет более подходящего разъема.
Скорость вращения вертушек, подключенных к 3-контактным разъемам Sys Fan, как и в случае с 3-контактрыми CPU Fan, управляется изменением уровня напряжения питания. А в некоторых реализациях материнских плат не управляется никак.
Контактные группы Sys Fan зачастую, но не всегда размещаются в срединной части платы недалеко от чипсета. Их использование необязательно.
Cha Fan
Cha (Chassis) Fan предназначены для подключения корпусных вентиляторов. Распиновка их контактных групп идентична Sys Fan, то есть эти разъемы взаимозаменяемы – вертушку на корпусе вполне можно подключить к разъему для кулера чипсета и наоборот.
Условное отличие между Cha Fan и Sys Fan только в расположении – первые чаще размещают на краях материнской платы, обращенных к фронтальной стороне и «потолку» системного блока. А еще в том, что минимум 1 разъем Cha Fan есть на любой материнке.
Pwr Fan
Pwr Fan – относительно редкий разъем, предназначенный для вентилятора блока питания. Подобная реализация БП встречается нечасто, поэтому и надобности в таком подключении, как правило, нет. Впрочем, если блок питания вашего ПК имеет разъем Pwr Fan, а материнская плата не имеет, вы можете подключить его к любой свободной контактной группе Cha Fan.
Необязательные разъемы
AIO Pump – предназначен для подключения насоса водяного охлаждения. Совместим с любыми вентиляторами воздушных систем.
H-AMP Fan – высокоамперный разъем. Предназначен для вентиляторов с повышенным потреблением тока.
W-PUMP+ – контактная группа для устройств повышенной мощности, входящих в состав системы водяного охлаждения. Выдерживает ток до 3 A.
M.2 Fan – предназначен для охлаждения накопителей стандарта M.2.
ASST (Assist) Fan – для подключения добавочных вентиляторов, которыми комплектуются некоторые материнские платы игрового сегмента.
EXT Fan – 5-контактный разъем для подключения дополнительной платы-контроллера, предназначенной для управления работой нескольких корпусных или системных вентиляторов.
Как организовать охлаждение системного блока
Состав системы воздушного охлаждения. Критерии выбора элементов
Знать, какой вентилятор куда подключать, безусловно, важно, но еще важнее разобраться, как их правильно разместить внутри системного блока, дабы обеспечить железному «питомцу» комфортный микроклимат. Перегрева наши электронные друзья ох как не любят, но это не значит, что вам придется тратиться на дорогущую «водянку» или что-то еще покруче. Для организации охлаждения большинства домашних компьютеров вполне достаточно «воздуха».
Итак, типовая воздушная система охлаждения ПК состоит из:
Основные критерии выбора корпусных и системных вентиляторов:
Основные критерии выбора процессорного кулера еще более просты – это совместимость с типом сокета материнской платы и тепловая мощность (TDP). Значение TDP системы охлаждения должно быть не ниже аналогичного параметра процессора, а с учетом возможного разгона – даже выше.
Кроме того, если вы выбираете модель с массивным радиатором, обращайте внимание на габариты последнего. Высокий башенный кулер может мешать закрытию крышки системного блока, а широкий – перекрывать слоты оперативной памяти.
Размещение системы охлаждения в корпусе ПК
Одна часть корпусных вентиляторов системного блока работает на вдув холодного воздуха извне, другая – на выдув нагретого. Для эффективного охлаждения всех внутренних устройств воздушный поток должен быть направлен спереди назад и вверх. Чтобы этого добиться, вертушки следует подключить в следующем порядке:
Для низкопроизводительных компьютеров без дискретной видеокарты и плат расширения в слотах PCI/PCI-e помимо процессорного кулера достаточно одного корпусного вентилятора на задней стенке.
Средне- и высокопроизводительные системы с дискретными видеокартами нуждаются не только в теплоотводе, но и в активном нагнетании холодного воздуха с помощью 1-3 передних вентиляторов.
Установка охладителей на боковую и верхнюю стенки предусмотрена далеко не в каждом корпусе, поскольку для большинства систем это решение не оправдано. Боковой обдув нужен для того, чтобы разгонять горячий воздух, который скапливается в районе плат расширения под габаритной видеокартой. «Потолочный» – для усиления теплоотвода из верхней части корпуса и создания внутри отрицательного давления.
Один и тот же корпусный вентилятор может работать и на выдув, и на вдув. Направление вращения и потока воздуха показаны стрелками на нем. Чтобы изменить направления на противоположные, достаточно перевернуть вентилятор.
Количество, расположение и мощность корпусных охладителей определяют эмпирическим путем, ориентируясь на температурные показатели устройств. Внутри закрытого системного блока, как правило, создается либо отрицательное, либо положительное давление. Тот и другой вариант имеет свое применение.
Организацию охлаждения по второму типу используют чаще.
Как еще улучшить охлаждение компьютера без лишних затрат
Больше вентиляторов – лучше охлаждение, но и заодно и больше шума. Поэтому стремление довести их количество до максимального оправдано не всегда.
Чтобы улучшить охлаждение компьютера без лишних затрат, следуйте этим несложным правилам: