AMD Athlon II 170u, Athlon II X2 250u, Athlon II X2 260u, czyli superenergooszczędne Athlony II

Jak zrobić energooszczędny procesor

Stali Czytelnicy pewnie pamiętają, że już raz o tym pisaliśmy – w recenzji energooszczędnych układów Core 2 Quad. Powiedzieliśmy wtedy, że w większości przypadków nie ma konstrukcyjnej różnicy między procesorem zwykłym a energooszczędnym. Różnica tkwi w losowej jakości konkretnego kawałka krzemu oraz w parametrach operacyjnych, które nadaje mu się, tworząc produkt. I tak spośród wszystkich jąder krzemowych Regor wybiera się te, które mogą działać poprawnie i niezawodnie z obniżonym napięciem i taktowaniem. Potem nadaje im się parametry operacyjne (obniżone taktowanie i napięcie zasilania, zapisane w rejestrach procesora) i nazwę, na przykład Athlon II X2 250u. Do tych parametrów należą nie tylko taktowanie i napięcie zasilania pod obciążeniem, ale także taktowanie i napięcie we wszystkich P-stanach energetycznych procesora. Konfigurację P-stanów nowych procesorów AMD można podejrzeć, używając programu K10stat:

Rzuca się w oczy mniejsza liczba P-stanów w przypadku procesorów energooszczędnych. Może się to na początku wydać dziwne: czy procesor energooszczędny nie powinien mieć większych możliwości sterowania własnym taktowaniem i zasilaniem, żeby lepiej się dopasować do obciążenia? Jednak jest to uzasadnione: po prostu rozpiętość taktowania i napięcia między najwyższym a najniższym P-stanem jest i tak niewielka, więcej nie potrzeba. Drugie, co rzuca się w oczy, to obniżone taktowanie mostka północnego: zamiast 2000 MHz, jak w zwykłych Athlonach II, jest 1800 MHz. Wiemy, że dla osiągnięcia najlepszej przepustowości pamięci i najlepszego skalowania wraz z taktowaniem RAM-u kontroler pamięci powinien działać szybciej – „entuzjasta” będzie zadowolony dopiero z 2400 MHz zapewnianych przez profile BEMP. Jednak oszczędność także tu jest uzasadniona, bo taktowanie i napięcie zasilania kontrolera pamięci dotyczą też pamięci podręcznej trzeciego poziomu. Te dwie części procesora to w sumie około połowy powierzchni jądra Regor i ponad połowa liczby tranzystorów. Mimo że średnio nie zużywają one tyle energii co tranzystory w jednostkach wykonawczych, to i tak każda dziesiąta część wolta mniej daje tu spory zysk w dziedzinie poboru mocy.

Ale wróćmy do pytania, jak to zrobić. Dzięki zaletom K10stata mamy możliwość ustawienia własnych parametrów operacyjnych procesora, niezależnie od tego, jakie były fabrycznie (choć nie do końca: nie da się ustawić mnożnika większego niż domyślny w procesorach, które nie należą do Black Edition). Postanowiliśmy przerobić Athlona II X2 255 – zwykłą, nieenergooszczędną wersję o TDP 65 W – na procesor energooszczędny. Ustawiliśmy wszystkie zegary i napięcia tak, jak fabrycznie ustawiono je w Athlonie 250u. Bez zmian pozostało tylko taktowanie kontrolera pamięci i pamięci podręcznej L3 – niestety, płyta główna Sapphire nie umożliwia jego zmiany. Oto jak wyglądał odczyt K10stata po zmianie:

Od pierwszej próby procesor działał z takimi parametrami stabilnie przez cały czas trwania testów. Co prawda eksperyment przeprowadzony na jednym egzemplarzu nie pozwala wyciągać wniosków co do wszystkich jąder Regor, ale pokazuje, że zdarzają się w zwykłych wersjach procesorów jądra o jakości wystarczająco wysokiej, żeby mogły działać z parametrami układów energooszczędnych. Procesor o tak zmienionych parametrach nie jest ekwiwalentem wersji „u”: po każdym restarcie trzeba P-stany skonfigurować na nowo albo użyć programu PhenomMsrTweaker, który zrobi to automatycznie. Tak czy inaczej, maszyna będzie działać w „zielonym” trybie dopiero po uruchomieniu się systemu operacyjnego. Użytkownicy Linuksa mogą użyć oprogramowania msr-tools, choć temu rozwiązaniu daleko do wygody PhenomMsrTweakera.