AMD Phenom II X6 1090T – drugi na rynku desktopowy sześciordzeniowiec

Turbo Core – jak to działa?

Żeby zrozumieć istotę działania Turbo Core, trzeba wiedzieć, co to są P-stany. Większość podzespołów komputera podlega różnym mechanizmom oszczędzania energii określonym specyfikacją ACPI. ACPI definiuje stany energetyczne całego komputera, pojedynczego urządzenia i samego procesora. Dodatkowo urządzenie lub procesor znajdujące się w stanie „pracuje” mogą przyjąć jeden ze stanów wydajności i poboru energii. Stan o najwyższej wydajności i najwyższym zużyciu energii to P0, a coraz mniej wydajne i mniej prądożerne stany to P z kolejnymi liczbami. Techniki EIST i Cool'N'Quiet (odpowiednio: w procesorach Intela i AMD) są sprzętowymi implementacjami P-stanów. P0 odpowiada najwyższemu taktowaniu i napięciu zasilania, a niższe P-stany określają niższe taktowanie i napięcie zasilania. Przejściami w konkretne P-stany zarządza częściowo system operacyjny – na przykład, kiedy potrzebna jest najwyższa wydajność, system „prosi” procesor o przejście w P0. W dzisiejszych konstrukcjach ostatnie słowo ma jednak procesor: stan energetyczny często zależy od temperatury lub poboru energii i czasem system operacyjny nie może wymusić najwyższego taktowania i napięcia zasilania.

Turbo Boost w procesorach Intela jest pewnym rozszerzeniem funkcji EIST. Specjalny mikrokontroler w procesorze monitoruje temperaturę i natężenie prądu płynącego przez procesor i jeśli warunki termiczne i elektryczne na to pozwalają, zmienia taktowanie w stanie P0. Turbo Boost może przyspieszyć jeden, dwa lub wszystkie rdzenie w różnym stopniu. Przyspieszenie wszystkich rdzeni zależy tylko od temperatury i prądu, a przyspieszenie dwóch lub jednego rdzenia o większą wartość zależy również od obciążenia innych rdzeni.

AMD Turbo Core również operuje dzięki P-stanom. Możemy częściowo obnażyć istotę Turbo Core za pomocą programu K10stat: 

K10stat służy do programowego monitorowania i zmieniania zawartości pewnych rejestrów procesorów w architekturze K10. Dostępne do edycji rejestry zawierają takie parametry działania procesora jak stan zegara i zasilania w poszczególnych P-stanach. Użytkownikom AMD ten program, jak i podobny PhenomMsrTweaker, nie powinny być obce. Na powyższym zrzucie ekranu widać, jakie wartości napięcia i taktowania określono w P-stanach Phenoma 1090T. K10stat nie jest jeszcze do końca przystosowany do współpracy z Phenomami X6, dlatego wyświetla tylko cztery rdzenie, podaje o 0,5 za duży mnożnik w stanie P0 i o 0,25 V wyższe napięcia we wszystkich stanach. Po powiększeniu zrzutu zobaczycie również, jakie jest taktowanie i napięcie zasilania procesora, kiedy obciąży się wszystkie sześć rdzeni – w tym wypadku sześcioma wątkami Super PI. Na drugim zrzucie pokazaliśmy, jak wygląda taktowanie i napięcie, gdy obciążone są trzy rdzenie:

Rzut oka powinien wystarczyć, żeby zrozumieć ogólną zasadę działania Turbo Core. Stan P0 został wewnątrz procesora zastąpiony P1, a „prawdziwy” P0 jest stanem Turbo. Kiedy system operacyjny żąda przejścia w P0, procesor sprawdza, czy co najmniej trzy rdzenie są w stanie P3 (800 MHz, najniższy stan Cool'N'Quiet). Jeśli tak, to odpowiednia liczba rdzeni może przejść w „prawdziwy”, sprzętowy P0 i podnieść swoje taktowanie.

Praktycznych różnic między Turbo Core a Turbo Boost jest kilka. Po pierwsze, w procesorach AMD nie przyspieszają wszystkie rdzenie – Turbo domyślnie dotyczy tylko jednego, dwóch lub trzech rdzeni. Po drugie, Turbo u AMD nie zależy od chwilowego stanu termicznego i prądowego procesora, czyli nie zdarzy się sytuacja, w której procesor uzna, że jest mu za ciepło, i nie włączy Turbo. Procesory Intela, nawet takie same modele, w niesprzyjających warunkach różnią się między sobą działaniem Turbo. Ponieważ każda sztuka ma własny kod VID (napięcie zasilania), niektóre procesory pochodzące z lepszej jakości kawałka krzemu będą częściej spełniały warunki konieczne do przejścia w stan Turbo. Procesor o VID 1,40000 V rzadziej będzie poniżej limitu termicznego i prądowego niż sztuka o VID 1,20000 V. Po trzecie, Turbo Core w procesorach AMD można dostosować do swoich potrzeb – oczywiście specyfikacja procesora tego nie obejmuje i jest to traktowane jako podkręcanie. Oprócz wspomnianego K10stata można użyć najnowszej wersji AMD Overdrive 3.2.1. W stosunku do poprzednich wersji dodano w niej obsługę sześciordzeniowców i właśnie regulację trybu Turbo. Można zmienić mnożnik P1, mnożnik P0 (Turbo) oraz liczbę rdzeni podlegającą przyspieszeniu: 

Z P-stanami i stanem Turbo ściśle związane jest napięcie zasilania. Jak pokazuje K10stat, w sprzętowym stanie P1 (system operacyjny widzi P0) napięcie wynosi 1,275 V – bardzo mało w porównaniu z 1,45 V, jakim zasilany był Phenom II X4 955 BE o takim samym taktowaniu. Za to w sprzętowym P0 (Turbo) napięcie wynosi 1,45 V, co jest wartością, do jakiej przyzwyczaiły nas Phenomy II. W ten sposób dzięki obniżonemu napięciu zasilania podczas obciążenia wszystkich rdzeni Thuban mieści się w TDP 125 W. Podwyższone napięcie zasilania występuje tylko w stanie Turbo, kiedy co najmniej trzy rdzenie mają taktowanie obniżone do 800 MHz – w ten sposób procesor w żadnym stanie nie przekracza limitu energetycznego.

Należy pamiętać, że regulacja napięcia zasilania w P-stanach, zarówno w procesorach Intela, jak i AMD, dotyczy całego procesora. We wszystkich platformach obu producentów jest tylko jeden kontroler napięcia rdzeni procesora. W CPU AMD i Intela jeden kontroler steruje napięciem wszystkich rdzeni, drugi steruje napięciem mostka północnego w procesorze. W niektórych procesorach Intela (Core i5-600, Core i3 i Pentium G) jest jeszcze trzeci kontroler, regulujący napięcie zintegrowanego układu graficznego. Kontroler zasilania podaje takie napięcie, jakie jest określone w najwyższym aktywnym P-stanie. Dlatego kiedy choć jeden rdzeń Thubana jest w sprzętowym P0 (Turbo), wszystkie rdzenie są zasilane podwyższonym napięciem – 1,45 V w przypadku naszego procesora. To samo dotyczy układów Intela, choć tam ma to znacznie mniejsze konsekwencje. W procesorach w architekturze Nehalem (Core i7, Core i5, Core i3) uśpione rdzenie są odłączone od zasilania i sygnału zegarowego dzięki technice Power Gating i marnują bardzo mało energii.

Będziemy powtarzać do znudzenia, że TDP to RATING, po polsku OCENA, czyli ustalone odgórnie oznaczenie mające pomóc w doborze płyty głównej i układu chłodzenia. TDP NIE OZNACZA poboru energii i ma z nią mało wspólnego.