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标题: 开帖说降cpu电压所带来的各种影响 [打印本页]
作者: cadence    时间: 2006-7-19 12:33
标题: 开帖说降cpu电压所带来的各种影响
看了N年对于命题“降压是否对cpu有害“的讨论了，今日发帖，希望能最终结论。2 m- s( v: c% t. q9 b- k
    首先我的论点：在不会影响系统稳定性的前提下，降低cpu电压对cpu无害。下面来具体阐述我的理由。
7 o, s: u+ X; j8 {6 v* W    我是学集成电路设计的，所以对此还是有发言权的，在设计中功耗是十分重要的指标，要降低集成电路的功耗一个十分重要的手段就是供电电压。要想彻底搞清楚这个问题，你需要半导体物理学，微电子学概论，数字（集成）电路，最好还有量子力学的基础，当然这对非专业人士来说不太实际，所以我经可能用简单的非专业语言来表述我的观点。+ b6 i$ S5 [8 e
' _% l* u+ T. G+ \$ F
[ 本帖最后由 cadence 于 2006-7-19 17:53 编辑 ]
作者: cadence    时间: 2006-7-19 12:34
首先从集成电路功耗入手分析，电路功耗可分为静态功耗和动态功耗，对于静态功耗，你可以简单的理解为cpu的静态功耗是被等效成一个大的电阻所产生的能量消耗的，符合欧姆定律，可假定电阻是不变的，所以电压高则静态功耗高，反之亦然，所谓的降低电压会导致电流增大，这种观点的错误在于认为cpu功耗是不会变的，而事实是cpu的功耗随cpu电压而动，电压下降，电流也会下降；对于动态功耗，它和电路运行的频率有关，对数字集成电路而言，其中包含很多0、1代码，每一次0、1翻转都会产生动态功耗，用公式P＝C*f*V^2表示，C表示cpu内的电容，f是有效频率，V是电源电源，对于电容c，假定电容总是不变（这个假设在此模型中很合理）。可见，动态功耗是和cpu的工作频率成正比，和电源电压的平方成正比，可见降低cpu电压对于动态功耗能够又很大的降低效果。* ]) w- s1 h) O
    下一个问题，动态功耗和静态功耗那个大些？老实说这个问题我真的的很难回答，从理论上讲，静态功耗是很低的，对于采用cmos制造的集成电路而言，从前静态功耗是可以不计的，但是，随着技术的进步，90nm，65nm在意味着更小尺寸的同时也带来了更高的漏电流，更高的静态功耗，所以我很难说谁占的比例是多少，况且cpu内也不完全是数字电路，也后很多模拟电路，它们的功耗计算就很微妙了，但是不管怎么说，降低电压对于cpu的功耗绝对是有好处的，更低的能耗就意味着更低的发热量，这就是为什么各个IC厂商都努力降低供电电压的原因。
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# I% O  R+ E% E9 o$ V5 _; g7 V  K* i+ U[ 本帖最后由 cadence 于 2006-7-19 18:01 编辑 ]
作者: cadence    时间: 2006-7-19 12:35
那么降低电压只有利，没有弊端吗？! o8 ~" b% h  E9 f
    很遗憾，不是没有，是很严重,过低的电压容易导致cpu工作不稳定., i1 c2 f! K! U  {* K6 U; A' c
    降低电压带来的最大问题就是cpu频率很可能上不去了，这是什么原因呢？要搞清楚这个问题，首先你要先明白，RC延时，R是电阻，C是电容，电路内部的从0到1，或者从1到0都是电源对电容的充放电过程，这些过程都要时间，降低电源电压会导致从0到1或从1到0时间的增加，这就会导致在原本电路所规定的时间内有可能来不及做要做的工作，大个比方，老板原来要你1天做好某件事，给你3元，现在给你2元，由于rmb动力不足，导致你花了1.5天时间才完成，这对你老板来说简直是nightmare，差不多这意思，过低的电压容易导致cpu工作不稳定，重启当机都是十分正常的，所以电路的设计者都会有电压设计余量，保证电压过低时电路也能正常使用。而我们的工作就是找出这个极限，如果你不想超频，那把电压降低到能使电脑正常工作的极限，能减少cpu发热量，如，把3000+的电压从1.4弄到1.3一般都没问题的，当然如果你要超频那不建议你降低电压，如果你说你有个cpu降压还能超频，那你买到极品了，或者说这个U的电压余量很大。
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[ 本帖最后由 cadence 于 2006-7-19 18:04 编辑 ]
作者: agrantleung    时间: 2006-7-19 12:40
虽然看了一遍，但还是似懂非懂，只能支持了……
作者: liao228    时间: 2006-7-19 13:19
同意楼主的说法，偶总结一下：2 Z8 i5 J9 h. G1 i4 a$ R; u
　  降压超频就象老板不给工人吃饱，还叫他多干活。如果这个工人能力强的话，每天饿着点照样能干活，还能减肥，一举两得，要是能力不强，那么也就窝窝工，干慢点，实在不行了就休息两天，反正死不了，呵呵。7 z; ]& k: X) f/ x$ |5 t( L3 q
　升压超频就不同了，给工人拼命吃，还叫他多干活，这样的话，弄不好就撑死了说。
作者: agrantleung    时间: 2006-7-19 13:23
原帖由 liao228 于 2006-7-19 13:19 发表9 t9 R5 \* Y2 d" p2 G
同意楼主的说法，偶总结一下：
$ z4 }6 [8 V' ^! o( W% u　  降压超频就象老板不给工人吃饱，还叫他多干活。如果这个工人能力强的话，每天饿着点照样能干活，还能减肥，一举两得，要是能力不强，那么也就窝窝工，干慢点，实在不行了就休息 ...
; P% o$ w) |; x+ D0 t0 j2 r$ `# X
这个好理解多了……
作者: zl36    时间: 2006-7-19 13:34
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
作者: cadence    时间: 2006-7-19 15:10
晚上再修改一下$ v  }6 }7 F. [% p
gfgsdfgfsdgsdfgfsdgsdfgsdfgsdf
作者: 风声鹤唳    时间: 2006-7-19 16:20
看了LZ的话题就想到偶以前的那块极品BT2500+,在1.5V就可以稳超3200+,比额定电压1.65V整整低了0.15V.
作者: box486gm    时间: 2006-7-19 16:38
:thumbsup:看完了 我终于明白了 LZ0 ~) k& g" Z/ ~% p- d
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2 q6 H- E; l/ |4 \( d3 T7 l/ z. ?0 U3 X- Y2 @2 D$ s

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: {/ v$ S9 Y9 @0 W! B是学集成电路设计的，所以对此还是有发言权的/ i% t2 j  b( X# V# A

  }) A; v1 ]8 Q! X6 R" m1 H( H0 H/ `
:devil:
作者: TopGame    时间: 2006-7-20 01:36
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
作者: 风神越野    时间: 2006-7-20 02:31
反正我的1700+一直降在1.475V超2G稳定运行
作者: 神的马甲    时间: 2006-7-20 02:44
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作者: 神的马甲    时间: 2006-7-20 02:53
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
作者: cadence    时间: 2006-7-20 09:56
启动是一个不稳定状态，尤其对于低压cpu，尤其敏感，一旦稳定，对电压要求会降低4 f/ J% n" {# U' H! h
频率低对电压要求也会降低，频率低对延时要求降低，对电压的充放电时间也会降低要求，所以可以用更低的电压开启、关闭
作者: flying.B    时间: 2006-7-20 11:29
学习贴，没学过这玩意，只能简单的理解下~
5 `  w' E1 r, `6 W5 H2 j
% D1 Y6 w! u* e+ U+ x6 n+ E0 ?所说的安全电压值，是否就是厂商给出的值呢？
5 L6 @4 ]- Q* O7 E9 t2 U; o2 U" w* x. S0 T) C; Z5 q
如果说遇极品，是否可以正负出厂商给的值呢？
作者: cadence    时间: 2006-7-20 11:49
一般厂商给定的是一个有丰富余量的值，它能保证在任何环境下cpu的正常工作，一般可以减小，对于超频，如果频率升高，加大电压是对的，但会导致过高的发热量，这个也会导致超不上去，降低电压超频，能减小发热量，但不利于cpu的稳定工作
& F- [2 }" W) }- M# z; }/ Y$ B所以，发热量和稳定工作是cpu超频的一对主要矛盾，鱼和熊掌不能兼得，所要做的就是找最HI的点，两者的平衡点，当然这也得看你更关注什么，希望小发热量，那么就降低电压
作者: Rafale    时间: 2006-7-20 12:10
看都懒得看，I和A不是经常推出什么“低电压”、“低功耗”版的U吗，那都是人家在同样的晶圆里挑出来的……出于市场容量问题，他们挑多了了没用，剩下的我们就自己挑就是。
! [" C; }% p$ ?这么简单的道理居然2年来一直有人在纠缠，实在是高中物理不及格。
8 D& q2 c. W. u( s, B( h$ L反正我的2奶机BT2500＋运行在1.4V 2.1G（3000＋）以下已经2年了-_-
作者: 下午开船    时间: 2006-7-20 15:24
我的 506 现在降到 1.024稳定运行
作者: alom    时间: 2006-7-20 15:26
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
作者: qymeng    时间: 2006-7-20 15:35
看完lz的帖子，感觉amd cpu的cnq功能还是应该开启的，省电呀　＃
作者: 发烧玩家    时间: 2006-7-25 00:05
:huh:我的146    1V稳定使用中。2G~! n, E' p! L" _* D! Z' U
不会将来超不上去吧？
作者: eagleli    时间: 2006-9-22 09:17
小声问一下，楼上降压的达人们，都是怎么降的？
$ H' z) v0 ]% \3 m: Z9 Zbios？, s; W: F6 }: @  O6 j5 z
还是软件降的？:unsure:
作者: 下午开船    时间: 2006-9-22 10:11
原帖由 eagleli 于 2006-9-22 09:17 发表/ F8 O) B3 P% e% m1 R
小声问一下，楼上降压的达人们，都是怎么降的？* W: M7 n9 _, y3 h9 j
bios？
( C- y1 f8 a6 b2 \( B还是软件降的？:unsure:
3 X6 ]! H; Z  b3 [, ?1 Q1 X
在 BIOS里面调:loveliness: :loveliness:
8 q( _$ r* k5 y+ J: m
0 ?5 |2 r; Y* [. |4 D; l7 a" YE6400 降到 1.0625V了   默认电压是1.325V:p :p :p :p   超频在搞上去
作者: whsyjt    时间: 2006-9-22 11:34
楼上的也太刻薄了吧,6400才给1.0625的电压,饿死扣肉怎么办?. o* S$ N% r+ [
回家也把6300的口粮从1.2继续往下砍~~~
作者: Trowa    时间: 2006-9-22 15:42
原帖由 whsyjt 于 2006-9-22 11:34 发表( p3 L, O' m1 P3 L! a4 ]2 ?
楼上的也太刻薄了吧,6400才给1.0625的电压,饿死扣肉怎么办?
. k- S# x4 P3 A  z2 W6 M3 P: Z回家也把6300的口粮从1.2继续往下砍~~~
: m) _9 k) z, g  ^
扣肉成瘦肉w00t)
作者: apexmfg    时间: 2006-10-9 10:05
:funk:
原帖由 whsyjt 于 2006-9-22 11:34 发表
* m! c  M3 Z0 n2 K楼上的也太刻薄了吧,6400才给1.0625的电压,饿死扣肉怎么办?. z; G$ i$ V3 j2 Z4 @) Y8 C8 W+ ?
回家也把6300的口粮从1.2继续往下砍~~~

0 K$ x0 B% Y+ i! Y! L  t' \/ Y3 K9 U! [% M0 R0 q+ e6 d. P9 f  n8 Q
我的6300 , 400X7 , 1.25v還在偷偷樂:funk:
# ^  {  L; ~0 _3 r' T! |; r# U: z  [
: ^5 j9 d; x9 m9 f6 o回家給它1.0算了:p
作者: apexmfg    时间: 2006-10-11 09:56
原帖由 whsyjt 于 2006-9-22 11:34 发表9 ^/ f4 V) E1 C; `5 Y
楼上的也太刻薄了吧,6400才给1.0625的电压,饿死扣肉怎么办?( b& o1 L# c7 L, K9 @! e) q
回家也把6300的口粮从1.2继续往下砍~~~
& ^3 |% E# ?. B$ f3 z1 |; |! q
# ^3 g& ]* z8 ^! f9 s* n$ E* }

' l6 s5 `7 D- M- S$ F, B2 V不是吧  r6 R0 k% {( v

1 x' [1 a4 D0 c1 r" z我把電壓改到1.20/ |  \' e$ R7 ^+ V/ l! N
溫度卻上升到60多度，看到改低是不行的:funk:
作者: 落凫散人    时间: 2006-10-11 16:33
看完了~没明白~以后当作学习帖经常顶之看之~:p
作者: gzXW    时间: 2006-10-11 17:49
原帖由 cadence 于 2006-7-19 12:35 发表) U% f2 ]* k% r# j# K/ r
降低电源电压会导致从0到1或从1到0时间的增加，这就会导致在原本电路所规定的时间内有可能来不及做要做的工作， ...

5 m0 C# m' [9 n
0 Y% [( y1 u4 g( A
7 H" U0 I8 m( @: K- a  z, k. ]2 G真能扯， 太想当然了吧。:lol:   还是回去好好把晶体管的开关曲线和电容充放电曲线好好看看吧。
作者: gz0921    时间: 2006-10-11 20:12
偶在05年写过一个该问题的文章~
/ J( o0 L  ?* ^偶以为那时候这个问题就已经解决了~
7 E" G/ Q/ F  k: n# x1 C: G4 J- q- O4 |0 D7 H- G& P, a" I
没想到又出现了~嘿嘿~~8 [" K; m1 B& B: R5 b* ~
偶也是学微电子DI~~
: b. y* Z& f3 j; d3 y/ }: U9 o5 w) u& b; a" c' e4 U4 ]( P2 N  s
降压使用对cpu没有危害！- -
2 O. l1 O/ y# C  u                                       1 B! L+ T: \/ [4 L& E3 f
2 ?& |5 f: X! K3 w6 X/ v

1 d) ?  Z8 X0 U5 e6 G$ t8 Y7 w" F只要cpu能正常工作，保持信号的完整性，( E( R  J  I" c4 D4 v; c8 k7 B
系统运行不出错误，那对cpu的就没有危害！" h0 S6 P1 ?- k1 O& y; k! f
" r  s: j3 p: T
有些人解释说降压工作对cpu有害的原因竟然是降压也能
  r. w; X  J8 q1 e. [/ O: Y5 N引起电子迁移的加剧！$ p( P2 [% x, v2 _) n
' L! X* Y7 A9 M5 T; p# ^
现在，我就驳斥一下这种说法:+ U: `* }! E2 r# c: ~0 B" t
) o0 ~2 f6 [  M/ E' w& [0 E
首先对于电子迁移想象，我不得不再重新解释一下，相信好多人已经看好多遍了。6 [. w5 e7 X1 F6 y

& g9 k1 H  c$ |) e- c$ y) u: {. y电子迁移现象是始终存在于半导体集成电路里的一种物理现象。. y) i6 s1 Z' [4 M2 x- g+ }
在电流加大的情况下，这种现象就更剧烈一些，如果电流太大了
4 M$ K9 D2 d6 h5 }3 a- R就好比洪水决堤--"河道"也就是电路就被损坏了！( S$ W9 B( ?3 \% R6 J: i
那为什么电子迁移现象总跟"热"联系起来呢？那是因为"热"+ }: {2 j$ i6 P  X
能加剧原子的微观热运动，所以能够加剧电子迁移的程度。
) [" `4 S$ U! X' B4 j/ q而且，集成电路中电流大的时候，总会很热！
, Y4 }" k/ C7 f$ J7 Q; d, c0 C& ^2 ]+ x* [
所以，电流大和温度高是造成致命性的电子迁移的根源，而这两个) D4 k: @& L# H
根源的实质是统一的，电流大自然会导致温度升高！电流小发热自2 i. i1 x# {2 z3 J/ B% Z
然就小了！
% H) _, m& j0 ~4 O
- t- f! P' ?& s$ R& }) v大家知道，现在cpu采用的都是CMOS电路，CMOS电路是一种互补逻  v7 d5 c( g: M4 H' |
辑电路,它的功率由三部分组成！
- v- _8 h0 f8 H$ x- Q
( ]9 _& d- J2 }8 N6 I# Q0 ~- qP= Ps + Pt + Pc
' H6 H3 I: L, x' }& j4 {3 w, Q% ~
Ps：静态功耗- Q8 \. f+ I6 B" x( k
Pt：顺态功耗* r8 s& `, O# V- U0 z/ S9 ?
Pc：电容充电功耗  H7 W& {; J9 S7 q

5 x( b4 V; {! Q( R& F7 F0 d9 r以CMOS电路中最基本的反向器为例，因为反向器正好一个P管一个N管，
) P9 d9 _3 J+ E- |4 N' L7 n是最基本的互补逻辑。. q/ u) ^! k$ Z/ A6 [4 w, K! f
1 ^( _5 C2 [! M
其中：
! v0 T$ l5 j, D( W4 g4 L
5 M' ^5 y$ f1 {- j% F; NPs=Ios*Vdd
7 t1 {" w6 [8 R. t; ?Pt≈1/2*(tr+tf)*It-max*Vdd*fc% ?0 V! q& V" z
Pc=Cl*fc*Vdd*Vdd* [) R7 f& D& D. S( ~  v3 H
% s4 C+ d% m& P, l
我们看这三个公式，其他的我不想解释，学过半导体物理的人，一看
+ {0 d5 m9 w: v: T便知，大家只要注意三个公式里的Vdd就行了，可见Vdd一减小，功耗* |' O) j3 F& e7 ~5 A
全部降低，总功率也就降低了~~* j. ]* q% L3 K0 n: m
$ A& C) F2 t+ }* x3 g
呵呵~~所以说降低电压肯定会降低功率的！3 Z8 [% |; ?, q! f7 M
那功率降低了，发热也减小了，前面也说了，发热与电流是统一的引起
/ @/ Y! u4 B( D( q9 C# j! Z2 P电子迁移加剧的根源，所以电子迁移作用自然会减弱。' ]( J0 c  K  N& c$ n% h
所以，降低电压是不会引起电子迁移现象加剧的！那怎么能损害cpu呢？% g# f- ?% t* |( R# `" Z

2 K! I# T+ i, v- _再说的细致一点，还是看那三个公式，除了静态功耗外，其他两个公式. i8 P  D, i% H9 X4 ?2 }
都有一个因子-fc。这个就是频率，为什么功耗中会有频率这个因子呢？% f$ o! X3 q: e: i
那就得说说CMOS的工作原理，传统的CMOS电路功耗主要来自于Pt和Pc两
* c7 r& q' i, c# L, e部分，近年来ULSI(甚大规模集成电路)的普及才是Ps也重要起来！
9 C3 ^& \% z& ]5 W$ s) i而Pt一直作为IC最重要的功耗来源，只在CMOS电路逻辑翻转时才会产生，7 D9 |- k9 D; l* `% J8 M! ~" r5 S2 b
tr和tf就表示逻辑翻转的速度。所以cpu的电流大小可以说是由cpu的运行
- ?: {/ \4 X. \频率和cpu中参与运算的晶体管数量成正比的。
8 }1 s4 g6 \1 u# o% t
[ 本帖最后由 gz0921 于 2006-10-11 20:16 编辑 ]
作者: 云濯    时间: 2006-10-11 23:50
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
作者: apexmfg    时间: 2006-10-12 08:22
原帖由 gz0921 于 2006-10-11 20:12 发表
8 y6 Y6 h" v- I+ B  G呵呵~~所以说降低电压肯定会降低功率的！: U! ^6 {7 L2 B1 y8 z! |) s
那功率降低了，发热也减小了，前面也说了，发热与电流是统一的引起
# ]4 T! }  h# L( L7 L7 |7 m电子迁移加剧的根源，所以电子迁移作用自然会减弱。
( ]. H  z# D, I8 d$ D所以，降低电压是不会引起电子迁移现象加剧的！那怎么能损害cpu呢" M+ G& X1 A& o7 F+ G+ B! f

# c- ~( w& _" \9 @; d  B2 b
9 g; E1 G' b6 Q) ]- l
  X$ R, g3 s0 g, @4 a  f

  w6 L; E8 R3 y# ?6 T7 J% J不太對吧2 E6 {7 [) R& o# Y# u
, x  v- y0 U4 d0 Z8 A
我的E6300，OC到2.8（400X7）
$ V/ \( M9 \$ k* t1.25 v 時CPU待機38￣39度0 p4 U; b0 F. `7 Q& u5 I* ~5 v
降到1.20v 時CPU待機62￣68度:funk:
作者: gz0921    时间: 2006-10-12 09:36
原帖由 apexmfg 于 2006-10-12 08:22 发表
& }+ R/ s8 T& n! W1 o. a9 n( k" Y  ^6 b0 |; [4 g5 l5 `: M
* b  w6 I* X8 E/ h9 t

8 x3 J( Z4 a9 x5 C8 e, y( P不太對吧
% |5 ~4 ~1 V1 `0 i" [4 Q5 _, i+ {& p/ q) c, b; ~
我的E6300，OC到2.8（400X7）+ b! ^5 Z- j3 S
1.25 v 時CPU待機38￣39度! d% F* q7 D; h7 \7 u
降到1.20v 時CPU待機62￣68度:funk:

' c4 d# N" X, @; y7 q5 K
! R* ]0 K. G! vEIST被关掉了吧~-_-



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