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绿色“心”情:主板节能技术解析 - 主板知识

  随着性能的提升,电脑系统的耗电量也越来越大,如处理器、显卡等核心配件都是耗电大户,其中处理器及其架构对电源日益增高的需求,使得主板的核心供电模块从3相增加到4相、8相甚至16相之多,功率也增加到100W以上,最新的Intel Core i7平台的功耗更是超过了200W。为了应对这种局面并给用户一个节能的绿色环境,厂家都在降低功耗上下了工夫。现在,不仅是Intel和AMD有着自己的处理器节能技术,而且各个主板厂家也都推出了自己的特色节能技术,如华硕的EPU、技嘉的DES、微星的DrMOS、映泰的G.P.U和双敏的i-Power等。
PWM主板节能的基础
1.PWM电路原理


多相供电振幅较小更加稳定
  Intel 和AMD的节能技术主要都是在动态降低处理器频率上做文章,而各个主板厂商的节能技术则是集中在主板对处理器供电的模块上。现在的主板对处理器供电基本上都为开关电源供电方式,开关电路可以将ATX电源供给的12V直流电通过一级滤波电路转换为宽度可调的脉冲电流,通过PWM( Pulse Width Modulation,脉宽调制)控制芯片发出脉冲信号,控制MOSFET(场效应管)的轮流导通和关闭,再通过第二级LC振荡电路滤波转换回所需要电压的直流电。
2.多相位影响电源效率
  我们常听到的主板有多少相供电,其中的每一个相位就是由场效应管(MOSFET)、电感线圈(Choke)及滤波电容(Capacitor)三部分所构成的PWM电路。由于现在的处理器功耗很大,所以主板都会采用多相位供电,处理器的电流由多相位电路来分别承担负荷不但能提高元件的寿命和安全性,更重要的是对处理器的负载变动会有更高的稳定性和灵敏性。因此相位数量的多少往往被视为衡量主板的处理器供电模块优劣的“片面”标准,目前主板已经由几年前的2相供电发展至16相供电。
  但问题是,随着供电电路相数的增多,会有一个很大的负面影响:当处理器在轻负荷状态下工作时,供电模块的效率将变得非常低,附带的就是大量功耗的浪费。以125W的四核系列处理器为例,在不同的负荷下,其实际电流会迅速下降,有用功耗可以相差10倍之多。在以往主板上,即使有效负荷相差如此之大,而实际电力消耗几乎是完全一样的,也就是说,在轻负荷状态下,大部分的电力都被浪费了。
  这是因为以往的主板是无法感应到这样的变化的,当电流下降时,通过每相PWM的电流大大降低,而PWM的转化效率在电流为5A~20A的时候是可以达到80%以上的,但是当电流小于5A时,转化效率会随着电流的减小而大大降低,甚至低于50%,这就是多相供电在处理器低负荷时转化效率低下的问题。对一般用户来说,绝大部分时间,电脑都没有处在最高负荷的工作状态下,所以这样的浪费就非常可观了。因此,能够根据负载有效控制和调配供电相数就成为节能的重点之一,而这也是多数主板节能技术都对此有所涉猎的原因。
3.PWM开关供电模块
  负责对PWM电路中的电感线圈、场效应管以及滤波电容进行控制的就是PWM控制芯片。它的作用就是控制输入电压,控制场效应管的开关,控制电流的进出。从Prescott核心开始,Intel就推出了VRD(处理器电压识别信号)电压调节规范,支持对VID引进动态调整的技术,而Intel的VRM(Voltage Regulator Module)11.1电压调节模组规范则进一步允许在无负载或轻度负载状态下关闭部分供电回路以实现切换动作,也允许PWM控制芯片在接收处理器发出的指令后,对其核心工作频率进行调节,以进一步强化其于轻度负载状态下的节电效果。在软件的配合下,PWM芯片可以对处理器实际耗电电流做出先期计算,随后根据预测关闭特定数量的供电模块,让每个工作的供电模块都尽可能地工作在高效率下,以最大化节省功耗。
  要注意的是,PWM控制芯片固然重要,但它并不是主板节能技术的全部,直接调节处理器的频率,降低处理器核心电压更能起到节能的作用,可以从源头上减小处理器的电力消耗。所以各大主板厂商都是围绕着PWM控制芯片来进行开发的,只不过有的标明了自己使用的PWM控制芯片,有的则采用了更为华丽的包装。但这种开发,已经超越了简单的相位控制,综合从各方面下手,对包括处理器频率、电压等进行综合设置,然后再用集成的软件进行调配,因而在相同的基础上形成了不同特色的技术。
各种主板节能技术
1.EPU能耗调控单元


华硕的EPU芯片
  华硕EPU(Energy processing Unit)节能技术目前已经发展到EPU-6,它的硬件部分包括了1颗EPU芯片及8相供电模块。这里的EPU芯片其实就是PWM控制芯片,它和软件配合可以探测处理器电压、处理器供电相数以及识别处理器型号、核心数量等,然后根据系统负载自动调整供电相数和处理器频率及电压值。在实际工作中,在轻负载情况下,EPU芯片会将供电相数从8相转为4相,从而减少供电模块的功耗,同时减少发热量,而在高负荷状态下,系统会自动转为8相供电,以满足在高负载时的使用要求。不仅如此,根据负荷的不同,处理器的频率和电压也会自动进行调节。所以说EPU技术并不仅仅是控制供电模组相位,而是进一步力求以消耗的电力换取最大的系统效能。
  EPU是通过华硕的AI Gear 3软件进行控制的,分为Max Power Saving Mode最大功率节省模式、Medium Power Saving Mode中等功率节省模式、High Performance Mode高效能模式、Turbo Mode涡轮增压模式以及Auto Mode自动模式五种状态。EPU技术能够在这五种模式下为不同的处理器提供不同的外频/倍频以及电压值组合方案。
2.DrMOS超频节能芯片


DrMOS结构图

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