CPU功耗测量及其工程意义

2018-12-17徐俊达

电脑知识与技术 2018年25期

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：