C1E与Intel CPU缩肛的平衡艺术 New

在现代计算机的世界里,处理器就像一位精妙的舞者,时而狂热地跳动,时而静静地休息。而在这场舞蹈中,电压与频率的调控便是它的节拍器。今天,我们将深入探讨一个隐藏在Intel CPU舞步中的关键角色——C1E状态,以及它如何在性能与稳定性之间找到微妙的平衡。


🌟 核心的舞台:从C0到C6的角色分工

在Intel CPU的世界里,每个核心都有自己的“工作状态”,这些状态被称为“C状态”。可以把它们想象成一场舞台剧的角色分工:

  • C0:全力以赴的主角
    核心正在执行代码,处理任务,忙得不可开交。这是处理器的“工作状态”,所有的计算都在此完成。
  • C1:短暂休憩的舞者
    当核心暂停执行代码时,它进入了C1状态。此时,核心虽然停止了计算,但仍保持通电,并通过自动时钟门控(clock gating)降低功耗。然而,这种状态下核心会产生较高的“预测电流”,这就像舞者在后台休息时仍保持紧张的肌肉状态,随时准备上场。
  • C1E. 更深层次的休息
    C1E是C1的增强版。核心在C1的基础上进一步降低频率和电压(例如降至8倍频,约0.8GHz),以减少预测电流的产生。可以理解为舞者不仅坐下休息,还换上了更轻便的服装,减少不必要的能量消耗。
  • C6:彻底谢幕
    核心完全断电,进入深度睡眠状态,不再产生任何预测电流。这是舞者完全退出舞台的状态,节省了所有的能量。

🔧 为何微码0x12B要强制开启C1E.

在英特尔的公告中,我们得知微码0x12B强制开启了C1E状态。这一决定背后的原因,源于一个复杂而微妙的问题:最低电压偏移的不稳定性

公告指出,问题的根源在于处理器核心中的时钟树电路,这一电路在高温和高电压下容易出现可靠性老化。具体来说,当核心处于空载或轻载状态时,电压请求过高会导致系统的不稳定性。为了缓解这一问题,英特尔选择了一个“治标不治本”的方法——强制开启C1E.

🧪 预测电流的谜题

在空载或轻载状态下,核心更倾向于进入C1状态。然而,C1状态的核心会产生一种奇特的现象:预测电流远远高于实际电流。根据用户的研究,C1状态下的核心可能会产生高达300A的预测电流,而实际电流仅为40A左右。这种预测电流与核心的倍频直接相关,倍频越高,预测电流越大。

公式可以这样表达:

$$ \text{实际电压} = \text{VID}_{native} + \text{ACLL} \cdot \text{预测电流} – \text{DCLL(VRMLL)} \cdot \text{实际电流} $$

在这个公式中,ACLL和DCLL是电压调节模块(VRM)中的关键参数。由于预测电流远高于实际电流,ACLL项会导致实际电压大幅上升,从而增加系统的不稳定性。

通过强制开启C1E. 将核心的倍频从56x降低到8x,预测电流也随之减少到原来的七分之一。这种方法虽然简单粗暴,但确实有效地降低了空载和轻载状态下的电压请求,缓解了最低电压偏移的问题。


🎮 C1E的代价:游戏性能的隐形杀手

然而,强制开启C1E并非没有代价。核心从C1E状态恢复到C0状态时,需要逐步提高倍频,这一过程需要时间。这就像舞者从深度休息中醒来,重新热身后才能回到舞台。这种延迟对持续负载(如跑分、烤机)影响不大,但对瞬态负载(如游戏)却可能造成显著的性能损失。

用户的测试结果表明,在开启C1E后,某些游戏的显卡占用率从100%下降到98%-99%,性能损失约为1%-2%。而对于像《Factorio Benchmark》这样对核心调度和响应速度极其敏感的负载,性能损失则高达5%。

以下是用户提供的测试数据:

  • 旧BIOS(关闭C1E. :351 FPS
  • 旧BIOS(开启C1E. :335 FPS
  • 性能损失:约5%

🛠️ C1E的局限性:能否真正防止“缩肛”?

“缩肛”是指处理器因电压过高或散热不佳而导致的性能下降。虽然强制开启C1E可以降低预测电流,从而减少电压峰值,但这并不足以完全避免“缩肛”。用户指出,开启C1E后,普通使用场景下的软件监测到的最高电压并没有显著变化。或许示波器能够捕捉到略低的峰值电压,但这并不能从根本上解决问题。

英特尔在微码0x129中设置了1550mV的电压墙,试图限制电压过高的情况。然而,即使强制开启C1E. 这一电压墙仍可能不足以完全避免“缩肛”。用户认为,如果原有设置本身就会导致“缩肛”,开启C1E只能延缓这一过程;而如果原有设置不存在问题,开启C1E则显得多此一举。


🕹️ 旧微码的魅力:用户的选择

面对微码0x12B的强制C1E策略,用户选择了另一条道路:使用旧BIOS和旧微码(如0x10E或0x11F. ,并手动禁用C1E,同时设置更低的电压墙(如1375mV)。这种配置虽然需要更多的手动调校,但在性能和稳定性之间找到了更好的平衡。

用户的测试表明,旧微码(如0x10E. 在某些场景下的性能表现优于新微码。例如,在《Factorio Benchmark》中,0x10E的成绩始终优于0x11F和0x12B。


📜 结语:平衡之道

C1E的强制开启,是英特尔在面对最低电压偏移问题时的一种权宜之计。它通过降低预测电流,缓解了空载和轻载状态下的电压过高问题。然而,这一策略也带来了瞬态负载性能下降的代价。

在处理器的世界里,性能与稳定性之间的平衡是一场永无止境的博弈。对于普通用户来说,微码0x12B的强制C1E策略可能是一个相对安全的选择;而对于追求极致性能的用户,旧微码和手动调校或许是更好的解决方案。

无论选择哪种策略,这场关于处理器核心状态的舞蹈,仍将继续在每一台计算机中上演。


📚 参考文献

  1. Intel官方公告:第13代和第14代处理器最低电压偏移问题的根本原因与缓解措施
  2. 用户提供的测试数据与分析(NGA论坛)
  3. 微码与BIOS调校的实测结果

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