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電腦維修-主板節(jié)能技術(shù)解析
隨著性能的提升，電腦系統(tǒng)的耗電量也越來(lái)越大，如處理器、顯卡等核心配件都是耗電大戶，其中處理器及其架構(gòu)對(duì)電源日益增高的需求，使得主板的核心供電模塊從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平臺(tái)的功耗更是超過(guò)了200W。為了應(yīng)對(duì)這種局面并給用戶一個(gè)節(jié)能的綠色環(huán)境，廠家都在降低功耗上下了工夫�，F(xiàn)在，不僅是Intel和AMD有著自己的處理器節(jié)能技術(shù)，而且各個(gè)主板廠家也都推出了自己的特色節(jié)能技術(shù)，如華碩的EPU、技嘉的DES、微星的DrMOS、映泰的G.P.U和雙敏的i-Power等。
PWM主板節(jié)能的基礎(chǔ)
1.PWM電路原理
多相供電振幅較小更加穩(wěn)定
Intel 和AMD的節(jié)能技術(shù)主要都是在動(dòng)態(tài)降低處理器頻率上做文章，而各個(gè)主板廠商的節(jié)能技術(shù)則是集中在主板對(duì)處理器供電的模塊上�，F(xiàn)在的主板對(duì)處理器供電基本上都為開(kāi)關(guān)電源供電方式，開(kāi)關(guān)電路可以將ATX電源供給的12V直流電通過(guò)一級(jí)濾波電路轉(zhuǎn)換為寬度可調(diào)的脈沖電流，通過(guò)PWM( Pulse Width Modulation，脈寬調(diào)制)控制芯片發(fā)出脈沖信號(hào)，控制MOSFET(場(chǎng)效應(yīng)管)的輪流導(dǎo)通和關(guān)閉，再通過(guò)第二級(jí)LC振蕩電路濾波轉(zhuǎn)換回所需要電壓的直流電。
2.多相位影響電源效率
我們常聽(tīng)到的主板有多少相供電，其中的每一個(gè)相位就是由場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)、電感線圈(Choke)及濾波電容(Capacitor)三部分所構(gòu)成的PWM電路。由于現(xiàn)在的處理器功耗很大，所以主板都會(huì)采用多相位供電，處理器的電流由多相位電路來(lái)分別承擔(dān)負(fù)荷不但能提高元件的壽命和安全性，更重要的是對(duì)處理器的負(fù)載變動(dòng)會(huì)有更高的穩(wěn)定性和靈敏性。因此相位數(shù)量的多少往往被視為衡量主板的處理器供電模塊優(yōu)劣的片面標(biāo)準(zhǔn)，目前主板已經(jīng)由幾年前的2相供電發(fā)展至16相供電。
但問(wèn)題是，隨著供電電路相數(shù)的增多，會(huì)有一個(gè)很大的負(fù)面影響：當(dāng)處理器在輕負(fù)荷狀態(tài)下工作時(shí)，供電模塊的效率將變得非常低，附帶的就是大量功耗的浪費(fèi)。以125W的四核系列處理器為例，在不同的負(fù)荷下，其實(shí)際電流會(huì)迅速下降，有用功耗可以相差10倍之多。在以往主板上，即使有效負(fù)荷相差如此之大，而實(shí)際電力消耗幾乎是完全一樣的，也就是說(shuō)，在輕負(fù)荷狀態(tài)下，大部分的電力都被浪費(fèi)了。
這是因?yàn)橐酝闹靼迨菬o(wú)法感應(yīng)到這樣的變化的，當(dāng)電流下降時(shí)，通過(guò)每相PWM的電流大大降低，而PWM的轉(zhuǎn)化效率在電流為5A~20A的時(shí)候是可以達(dá)到80%以上的，但是當(dāng)電流小于5A時(shí)，轉(zhuǎn)化效率會(huì)隨著電流的減小而大大降低，甚至低于50%，這就是多相供電在處理器低負(fù)荷時(shí)轉(zhuǎn)化效率低下的問(wèn)題。對(duì)一般用戶來(lái)說(shuō)，絕大部分時(shí)間，電腦都沒(méi)有處在最高負(fù)荷的工作狀態(tài)下，所以這樣的浪費(fèi)就非常可觀了。因此，能夠根據(jù)負(fù)載有效控制和調(diào)配供電相數(shù)就成為節(jié)能的重點(diǎn)之一，而這也是多數(shù)主板節(jié)能技術(shù)都對(duì)此有所涉獵的原因。
3.PWM開(kāi)關(guān)供電模塊
負(fù)責(zé)對(duì)PWM電路中的電感線圈、場(chǎng)效應(yīng)管以及濾波電容進(jìn)行控制的就是PWM控制芯片。它的作用就是控制輸入電壓，控制場(chǎng)效應(yīng)管的開(kāi)關(guān)，控制電流的進(jìn)出。從Prescott核心開(kāi)始，Intel就推出了VRD(處理器電壓識(shí)別信號(hào))電壓調(diào)節(jié)規(guī)范，支持對(duì)VID引進(jìn)動(dòng)態(tài)調(diào)整的技術(shù)，而Intel的VRM(Voltage Regulator Module)11.1電壓調(diào)節(jié)模組規(guī)范則進(jìn)一步答應(yīng)在無(wú)負(fù)載或輕度負(fù)載狀態(tài)下關(guān)閉部分供電回路以實(shí)現(xiàn)切換動(dòng)作，也答應(yīng)PWM控制芯片在接收處理器發(fā)出的指令后，對(duì)其核心工作頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，以進(jìn)一步強(qiáng)化其于輕度負(fù)載狀態(tài)下的節(jié)電效果。在軟件的配合下，PWM芯片可以對(duì)處理器實(shí)際耗電電流做出先期計(jì)算，隨后根據(jù)猜測(cè)關(guān)閉特定數(shù)量的供電模塊，讓每個(gè)工作的供電模塊都盡可能地工作在高效率下，以最大化節(jié)省功耗。
要注重的是，PWM控制芯片固然重要，但它并不是主板節(jié)能技術(shù)的全部，直接調(diào)節(jié)處理器的頻率，降低處理器核心電壓更能起到節(jié)能的作用，可以從源頭上減小處理器的電力消耗。所以各大主板廠商都是圍繞著PWM控制芯片來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)的，只不過(guò)有的標(biāo)明了自己使用的PWM控制芯片，有的則采用了更為華麗的包裝。但這種開(kāi)發(fā)，已經(jīng)超越了簡(jiǎn)單的相位控制，綜合從各方面下手，對(duì)包括處理器頻率、電壓等進(jìn)行綜合設(shè)置，然后再用集成的軟件進(jìn)行調(diào)配，因而在相同的基礎(chǔ)上形成了不同特色的技術(shù)。
各種主板節(jié)能技術(shù)
1.EPU能耗調(diào)控單元
華碩的EPU芯片
華碩EPU(Energy processing Unit)節(jié)能技術(shù)目前已經(jīng)發(fā)展到EPU-6，它的硬件部分包括了1顆EPU芯片及8相供電模塊。這里的EPU芯片其實(shí)就是PWM控制芯片，它和軟件配合可以探測(cè)處理器電壓、處理器供電相數(shù)以及識(shí)別處理器型號(hào)、核心數(shù)量等，然后根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載自動(dòng)調(diào)整供電相數(shù)和處理器頻率及電壓值。在實(shí)際工作中，在輕負(fù)載情況下，EPU芯片會(huì)將供電相數(shù)從8相轉(zhuǎn)為4相，從而減少供電模塊的功耗，同時(shí)減少發(fā)熱量，而在高負(fù)荷狀態(tài)下，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)為8相供電，以滿足在高負(fù)載時(shí)的使用要求。不僅如此，根據(jù)負(fù)荷的不同，處理器的頻率和電壓也會(huì)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。所以說(shuō)EPU技術(shù)并不僅僅是控制供電模組相位，而是進(jìn)一步力求以消耗的電力換取最大的系統(tǒng)效能。
EPU是通過(guò)華碩的AI Gear 3軟件進(jìn)行控制的，分為Max Power Saving Mode最大功率節(jié)省模式、Medium Power Saving Mode中等功率節(jié)省模式、High Performance Mode高效能模式、Turbo Mode渦輪增壓模式以及Auto Mode自動(dòng)模式五種狀態(tài)。EPU技術(shù)能夠在這五種模式下為不同的處理器提供不同的外頻/倍頻以及電壓值組合方案。
2.DrMOS超頻節(jié)能芯片
DrMOS芯片
微星的GreenPower自動(dòng)變相節(jié)能技術(shù)首先也是基于PWM芯片，使用的是ISL6336控制芯片，可以實(shí)現(xiàn)從1相到5相逐相調(diào)節(jié)，而且還可以同時(shí)對(duì)內(nèi)存以及芯片組的供電模塊進(jìn)行自動(dòng)切換供電相數(shù)。另外，在主板的DC-DC轉(zhuǎn)換電路中，場(chǎng)效應(yīng)管是功耗很大的一個(gè)元件，微星使用了DrMOS芯片來(lái)代替它。DrMOS 芯片是把分立的功率場(chǎng)效應(yīng)管和驅(qū)動(dòng)芯片集成到一個(gè)芯片內(nèi)，組成新的轉(zhuǎn)換電路。DrMOS具有損耗低、熱量小、功率密度高以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)快的特點(diǎn)。因而可以降低主板的整體功耗降低，提高效率。
GreenPower自動(dòng)變相節(jié)能技術(shù)能脫離操作系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行，也就是說(shuō)，即使用戶在Windows XP或Vista下，甚至Linux系統(tǒng)下，不需要安裝任何輔助軟件，也可以自動(dòng)節(jié)能。另外，微星的控制軟件名為GreenPower Center，它可以實(shí)現(xiàn)4相供電工作狀態(tài)的切換。
3.DES動(dòng)態(tài)節(jié)能引擎
技嘉的DES(Dynamic Energy Saver)已經(jīng)升級(jí)到加強(qiáng)版，它使用Intelsil的ISL6327或6336芯片來(lái)控制供電相數(shù)。而且主板在用料方面采用了低RDS(on)(漏極-源極導(dǎo)通電阻)的MOSFET、鐵素體材料電感等材料，目的就是降低元件自身的發(fā)熱量和功耗。DES不僅僅依靠相位調(diào)節(jié)來(lái)節(jié)電，它是先降低電壓和正弦波頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)處理器的功耗控制，然后以處理器的實(shí)際負(fù)載程度對(duì)主板的處理器供電模組相位數(shù)量做出控制，從而獲得最優(yōu)的電力效率。
DES也需要軟件的配合，答應(yīng)主板的處理器供電模塊在六組狀態(tài)下工作，并可依照處理器運(yùn)作時(shí)的負(fù)載程度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，而電壓可以在三個(gè)段位上進(jìn)行調(diào)節(jié)。即使是處理器處于100%頻率運(yùn)行狀態(tài)，只要選擇了電壓調(diào)節(jié)擋，工作電壓都會(huì)降低以實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
這，僅僅是個(gè)開(kāi)始
除了三大一線主板廠家，國(guó)內(nèi)的其他廠家也已經(jīng)完成了主板節(jié)能技術(shù)的開(kāi)發(fā)，如映泰的G.P.U、捷波的G.P.I、雙敏的i-Power等，它們也都是在PWM芯片的基礎(chǔ)上進(jìn)行了二次開(kāi)發(fā)。不過(guò)目前的主板節(jié)能技術(shù)也并非盡善盡美，比如，技術(shù)中常用的降低工作電壓就有可能影響處理器工作的穩(wěn)定性，通過(guò)降頻節(jié)能則會(huì)影響性能，而且在大多數(shù)情況下節(jié)能的效果還有改進(jìn)的余地。
但這究竟是個(gè)很好的開(kāi)始，在未來(lái)，主板節(jié)能還有更大的發(fā)展空間，它的節(jié)能方向應(yīng)該是配合各個(gè)部件實(shí)現(xiàn)整機(jī)節(jié)能，用戶需要一套系統(tǒng)整體更節(jié)能的產(chǎn)品，我們也期待未來(lái)有更多領(lǐng)域的產(chǎn)品加入節(jié)能的行列，共同降低整機(jī)的功耗，未來(lái)電腦節(jié)能將是一個(gè)長(zhǎng)期被關(guān)注的焦點(diǎn)。不妨關(guān)注：在系統(tǒng)中直接分區(qū)(圖文教程) 雙核開(kāi)核變四核 Phenom II X2 555破解變X4 B55
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