Питание современных процессоров. Какое напряжение должно быть на процессоре

Разгонять тактовую частоту процессора можно до возникновения проблем со стабильностью. Если переборщить, программы начнут вылетать или зависать, производительность в играх упадёт, а компьютер может вообще не загрузиться в ОС. Это значит, что процессору не хватает энергии для стабильной работы.

Настройка SOC Voltage для Ryzen

Как и большинство других устройств персонального компьютера, центральный процессор имеет определенное рабочее напряжение электропитания. И на многих, хотя и далеко не на всех материнских платах этот параметр работы ЦП может быть изменен пользователем. Для этой цели и предназначена опция BIOS CPU Voltage.

Данная функция будет чрезвычайно полезной при мероприятиях по разгону центрального процессора. Как правило, для разгона процессора применяется метод увеличения тактовой частоты шины FSB, однако при этом иногда может потребоваться и увеличение напряжения процессора.

Рассмотрим подробнее варианты, которые могут встретиться пользователю в опции. Значение Auto позволяет установить стандартное для определенной модели процессора показание Вольт. Аналогичную функцию выполняют и варианты By CPU Default, Startup, Disabled, Normal, No.

Выбор значения Manual позволяет пользователю установить необходимую величину. Иногда вариант Manual отсутствует, а пользователь может сразу же установить нужное ему напряжение. Процесс установки значений напряжения в разных BIOS может выглядеть по-разному – пользователь может напрямую установить нужное ему значение, введя его в текстовое поле, или установить значение, увеличивая параметр на фиксированную величину при помощи клавиш + и -. Иногда есть возможность выбрать параметр из предложенного BIOS списка. Наконец, выбор нужного параметра может быть организован в виде ввода величины, на которую напряжение будет превышать стандартное значение. Величина напряжения обычно указывается в вольтах или милливольтах. Часто в опции указывается также минимальный и максимальный возможный показатель.

CPU PLL Voltage — что это такое?

Напряжение питания системы Phase Locked Loop (PLL) или по-русски система фазовой авто-подстройки частоты (ФАПЧ), которая необходима только для повышения стабильности работы разогнанных процессоров. Незначительное повышение значения может улучшить стабильность разгона, иногда — ухудшить. В большинстве случаев — достаточно минимальной напруги либо авторежим. Хотя некоторые задирают напругу, один юзер аж до 1.95v выставил.. как понимаете — на свой страх и риск.

  1. Выбор значение например может быть Auto 1.50V 1.60V 1.70V 1.80V. Значение по умолчанию зависит от модели материнки.
  2. CPU PLL Voltage можно использовать тогда, когда исчерпаны возможности по вольтажу процессора (CPU Voltage).
  3. Если указываете в CPU PLL Voltage авто, тогда в Internal PLL Overdrive также нужно устанавливать авто (если такая опция вообще присутствует).

Параметр в биосе материнки AsRock:

На скриншоте выше значение увеличено.

скачай HWiNFO,там в разделе cpu сразу напруга по ядрам.с ними и правда сдуреешь,они одни напруги по разному называют.но всё равно и 1,38 и 1,44 для ская много.сандик на 1,32-1,34 берет 4,5ггц.при максимальной 1,38.для ская будет где-то 1,34-1,32(точно не помню)

Анатомия сети передачи питания

Как показано на рис. 1, проблема обеспечения питания затрагивает всю систему, начинаясь с основного источника питания и продолжаясь до электрораспределительной сети в процессоре, доходя в итоге до транзисторов, выполняющих вычисления на кристалле. У настольных компьютеров БП преобразует 110 В или 220 В в 12 В постоянного тока, распространяемого по всей материнской плате, к процессору и другим компонентам. У ноутбуков или смартфонов всё немного не так – типичные литий-ионные батареи выдают постоянное напряжение в 3,7 В, поэтому преобразования переменного напряжения в постоянное не происходит, а понижение напряжения требуется не такое сильное.

READ  Настройка оборудования. Как защитить роутер от взлома

Рис. 1: Обеспечение питания в современных системах. Слева — Intel FIVR, справа – традиционный VRM

У стандартных процессоров, например, от AMD, модуль регулятора напряжения (voltage regulation module, VRM) понижает напряжение примерно до 1 В. Обычно VRM располагаются недалеко от процессора, так, чтобы большую часть расстояния проходили сигналы на 12 В. 1 В передаётся на небольшое расстояние по материнской плате, через плату процессора, и внутрь самого процессора по его контактам. В процессоре есть своя электрораспределительная сеть, расходящаяся от контактов и использующая различные промежуточные металлические слои для доставки энергии к транзисторам. VRM работают на довольно низкой частоте в 1 МГц, то есть, могут подстраивать выходящее напряжение только раз в микросекунду.

Многие системы на базе Intel работают по той же схеме, однако используют дополнительный шаг в обеспечении питания. FIVR (fully-integrated voltage regulator – полностью интегрированный модуль регулятора напряжения) интегрирован в сам кристалл процессора и распределяет энергию по десяткам шин питания в его различные блоки (ядра CPU, кэши L2, блоки GPU и т.п.). FIVR используется в большинстве серверных процессоров, начиная с поколения Haswell. Также он используется в клиентских процессорах Haswell и Broadwell, а теперь и в клиентах Ice Lake и Tiger Lake. Отметим, что семейство клиентов Skylake (Coffee Lake, Comet Lake, и т.д.) FIVR не используют. В этих системах VRM на материнской плате преобразуют 12 В (или 48 В) в 1,8 В, и передают энергию от VRM, через всю материнскую плату, плату процессора и его контакты в FIVR. FIVR отвечает за последний шаг в преобразовании энергии, и понижает напряжение с 1,8 В до 1 В, в зависимости от нужд конкретной шины питания.

Одно из преимуществ FIVR состоит в том, что напряжение, поданное с VRM материнской платы на процессор получается в два раза выше, чем у обычных систем. Использование более высокого напряжения уменьшает требуемую силу тока примерно в 2 раза, уменьшает количество контактов питания и повышает эффективность. Минус в том, что преобразование напряжения никогда не бывает на 100% эффективным, и FIVR теряют часть энергии. Взаимоотношение между выигрышем в эффективности и потерей при преобразовании сильно зависит от конкретной ситуации. В целом для процессоров с высоким энергопотреблением система с FIVR обычно выигрывает. Кроме того, FIVR потрясающе быстро работает – её тактовая частота составляет 140 МГц, на два порядка больше, чем у VRM на материнке.

Необходимость быстрой реакции в изменчивых условиях

Скорость FIVR подводит нас к одной из крупнейших проблем обеспечения питания современных процессоров. Концентрация на постоянном питании и температурных характеристик (TDP) преуменьшает значимость проблемы. Современные процессы чрезвычайно динамичны, а их поведение меняется на основе нагрузки. Транзистору при переключении требуется относительно небольшой ток. Однако если множество транзисторов переключаются одновременно, то общее потребление может достичь значительных величин и создать шум на питании чипа. У таких высокоскоростных чипов, как CPU или GPU, количество переключающихся транзисторов может значительно меняться от цикла к циклу. К примеру, когда ядро CPU начинает выполнять команды умножения с накоплением AVX512, энергопотребление становится гораздо больше, чем в случае выполнения целочисленной арифметики. Сходным образом системы динамического изменения напряжения и частоты (DVFS) меняют частоту и напряжение процессора на лету в ответ на изменения загрузки или рабочих условий. Эти внезапные всплески в энергопотреблении могут привести к временным проседаниям напряжения.

READ  Что делать, если на ноутбук пролилась жидкость. Что делать если пролил воду на ноутбук

Эту проблему могут проиллюстрировать два примера. Большинство дата-центров оптимизируют под эффективность и высокую утилизацию – то есть, 40-60% утилизации CPU, а в пиках и того больше. Если мы вернёмся к TPD 205 Вт у Intel Xeon по спецификации, то этот процессор в моменты максимальной загрузки потребляет ток в 273,75 A по основным шинам питания, и невероятные 413 Вт.

Клиентские процессоры, особенно у ноутбуков и смартфонов, ведут себя совсем не так, и представляют ещё более интересную проблему. Они обычно оптимизированы под очень неровную работу и должны выдавать максимальную мощность на кратких промежутках времени (к примеру, при загрузке веб-страницы), и потреблять очень мало во время простоя (к примеру, ожидая пользовательского ввода). Ноутбук, работающий с 40-60% утилизацией CPU, нереально быстро просаживал бы батарею. Клиентский процессор порядка 90% времени проводит в режиме ожидания. В итоге у клиентских процессоров получается ещё большая разница между TPD, максимальной мощностью и потреблением тока. Последние процессоры Ice Lake серий U и Y имеют TPD в 15 Вт и 9 Вт соответственно. Для увеличения быстродействия вендоры могут устанавливать TPD выше, вплоть до 25 Вт и 12 Вт соответственно. Однако максимальное энергопотребление для CPU и GPU значительно выше – до 70 А и 49 А соответственно, и это не считая питание контроллера памяти и всей периферии ядра.

Основная проблема тут в том, что регуляторы напряжения, будь то VRM на материнской плате или FIVR от Intel, реагируют гораздо медленнее, чем могут появляться кратковременные всплески, вызванные переключениями транзисторов. FIVR у Haswell может повысить напряжение на шине питания от 0 до 0,8 В за 0,32 мкс. Однако для современных процессоров на 3 ГГц это выльется в порядка 1000 тактов. Обычные, менее быстрые VRM могут увеличивать напряжение на 10-23 мВ за мкс, и на аналогичное повышение от 0 до 0,8 у них уйдёт в 100 раз больше времени, или порядка 100 000 тактов. Без очень эффективной схемы эти временные пики могут вызвать проседания напряжения – по смыслу это похоже на то, как в старых домах тускнеет свет лампочек, когда хозяева включают микроволновку или фен. Исключение составляют клиентские процессоры Skylake и процессоры от AMD, использующие регуляторы с небольшим падением напряжения (LDO), которые также работают очень быстро. Однако LDO работают как переменное сопротивление, и умеют только уменьшать напряжение, идущее на шину питания. Поскольку LDO работают через сопротивление, для больших изменений напряжения (более 10%) они становятся неэффективными.

В главном окне выберете категорию «Системная плата«, затем «SPD» и в графе «Производитель DRAM» найдете компанию-разработчика.

Принцип работы

Как и большинство других устройств персонального компьютера, центральный процессор имеет определенное рабочее напряжение электропитания. И на многих, хотя и далеко не на всех материнских платах этот параметр работы ЦП может быть изменен пользователем. Для этой цели и предназначена опция BIOS CPU Voltage.

READ  Как почистить компьютер от пыли. Как почистить компьютер от пыли

Данная функция будет чрезвычайно полезной при мероприятиях по разгону центрального процессора. Как правило, для разгона процессора применяется метод увеличения тактовой частоты шины FSB, однако при этом иногда может потребоваться и увеличение напряжения процессора.

Рассмотрим подробнее варианты, которые могут встретиться пользователю в опции. Значение Auto позволяет установить стандартное для определенной модели процессора показание Вольт. Аналогичную функцию выполняют и варианты By CPU Default, Startup, Disabled, Normal, No.

Выбор значения Manual позволяет пользователю установить необходимую величину. Иногда вариант Manual отсутствует, а пользователь может сразу же установить нужное ему напряжение. Процесс установки значений напряжения в разных BIOS может выглядеть по-разному – пользователь может напрямую установить нужное ему значение, введя его в текстовое поле, или установить значение, увеличивая параметр на фиксированную величину при помощи клавиш + и -. Иногда есть возможность выбрать параметр из предложенного BIOS списка. Наконец, выбор нужного параметра может быть организован в виде ввода величины, на которую напряжение будет превышать стандартное значение. Величина напряжения обычно указывается в вольтах или милливольтах. Часто в опции указывается также минимальный и максимальный возможный показатель.

Какое значение выбрать?

Для большинства пользователей, не занимающихся разгоном процессора, лучше всего установить значение Auto (CPU Default). В этом случае будет использоваться напряжение, стандартное для данной модели процессора и гарантирующее его безотказную работу.

В противном случае, если вас не устраивает стандартное значение напряжения, вы можете установить его самостоятельно. Однако при этом следует помнить, что установка напряжения ЦП, превосходящего номинал более чем на 0,2 В, может привести к выходу ЦП из строя. Кроме того, увеличение напряжения обычно приводит к чрезмерному нагреву процессора, что потребует дополнительных мер по его охлаждению.

Vcore Voltage или напряжение на ядро — это напряжение, которое питает процессор. Энергопотребление и нагрев процессора напрямую с ним связаны. Показатель VID определяет уровень напряжения, при котором процессор стабильно работает на базовой частоте.

Напряжение на ядро разнится от процессора к процессору. У всех ЦП одной модели может быть одинаковый VID, но стабильность в работе у каждого кристалла отличается. Чтобы процессоры стабильно работали на заявленном VID и тактовой частоте, их тестируют.

Напряжение на ядро обычно не меняется; однако при высокой нагрузке оно может колебаться. Такие просадки напряжения (Vdroop) исправляются с помощью функции BIOS LLC (Load-Line Calibration). При высокой нагрузке на процессор, LLC повышает напряжение.

Оцените статью