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标题 CPU功耗测量及其工程意义
范文

    徐俊达

    摘要:分析了CPU功耗測量的基本原理,简要分析了两类CPU功耗测量软件的特性,选择测量工具对CPU的实时功耗进行了测量、分析与比对,基于测试结果给出了降低CPU功耗的建议,最后给出了功耗测量的工程意义。

    关键词:CPU;功耗;测量

    中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2018)25-0265-02

    CPU(Central Processing Unit) 是计算机系统的核心部件,其功耗对计算机系统及CPU自身的稳定性都具有重要影响。由于CPU功耗是动态变化的,通过测量工具找到影响CPU功耗的因素,并进行有效控制,对实现绿色计算的目标具有重要意义。本文将探讨CPU功耗测量的方法,并在此基础上分析降低不必要功耗的方法。

    1 CPU功耗测量的原理

    根据高中物理知识,功率P = U(电压) × I (电流),即CPU的功耗(功率)等于流经处理器核心的电流值与该处理器上的核心电压值的乘积。通过测量程序读取电压寄存器和电路寄存器中的值即可测量CPU的功耗。

    同时,根据计算机的工作原理,当计算机执行不同功能的指令时,需要启动CPU内部不同功能部件的持续时间与其数量也不同,导致执行不同程序时CPU的实际功耗也不尽相同。

    2 CPU功耗测量工具及测量应用

    1) CPU功耗测量工具

    CPU功耗测量工具比较多,大体上可分为两类,一类是静态功率估算工具,一类是实时功率测量工具。前者,通过选择构成计算机的不同组件的具体型号或数量,估算计算机的功率,典型代表是鲁大师和CPU_Z。后者通过监测CPU工作时的电流和电压来测量CPU的实时功耗,其典型代表包括通用系统硬件检测工具AIDA64和专用硬件检测工具Intel_Power_Gadget。本文将使用后两款软件来测试CPU的功耗并进行有效性比对。图1和鲁大师功率测试的界面,图2是Intel Thermal Analysis功率测试界面。通过工作界面不难发现静态功率测量与动态功率测量的不同之处。

    2) CPU功率的测量

    本文的测试环境如表1所示。

    为研究CPU功耗与程序执行的关系,本文设置了空载,加载一、二、三个视频应用及压力测试等五个场景,为避免由于工具选择不当而导致的测量结果误差大甚至错误,本文同时选择了AIDA64和Intel_Power_Gadget进行比对测试,测试结果如表2所示。

    从表1测试的数据不难看出:

    (1) CPU的实时功耗与运行的程序密切相关,运行的程序越多,CPU的功率也相应增加。降低CPU的功率的最有效方法是减少不必要的程序。为进一步证明这一点,在空载情况下,又停止金山杀毒软件,发现功率从3W下降到2W。

    (2) 两款不同类型的测试软件所测量的值比较接近,5个场景下的测量值误差均在5%以内,说明选测测试软件对测试结果的影响不大,同时也说明测量结果的有效性。

    3 工程意义

    为降低CPU的功率,可从工程上采取如下措施:

    1) 当程序运行完成后,应及时退出,以减少未退出的进程消耗电能;

    2) 精简计算机启动菜单栏的启动项,否则随着计算机的启动将同步启动较多不常用的应用,这将令CPU做很多无用功;

    3) 应养成经常利用工具进行计算机系统清理,减少无关应用导致的CPU功耗的增加。

    参考文献:

    [1] 王昌红.轻松查看计算机的硬件信息[J].电脑知识与技术(经验技巧),2016(1):19-20.

    [2] 秦晓琪.CPU温度测量及其应用启示[J].电脑知识与技术,2017,13(26):227-228.

    [3] 袁太生.软件功耗与软件优化技术[J].太原大学学报,2010,11(3):117-119.

    [4] 王吉军,程华.基于性能计数事件的计算机功耗估算模型[J].计算机应用研究,2017,34(3):734-738.

    [5] 系统测试软件CPU-Z 1.08[J].电子计算机与外部设备,2001(6):94.

    【通联编辑:梁书】

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更新时间:2025/3/17 6:47:58