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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。
4 y! p; a, C* L, j    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。/ M+ z. N' i* ]( n
    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。1 o! V% D, ]2 t$ M  w$ X
, ?8 B- E$ _- j
[ 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。
  R3 w5 e5 `) g2 b3 d' ~- l    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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[ 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？
: J+ K: `/ d2 m1 J+ z    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.; O, a; k4 f7 @/ |( N
    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。
! m0 p. ^9 M4 E  m+ F# f) @
5 k1 v/ B8 J+ |+ H# N[ 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：
& J% Q3 y' s1 d　  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。
- y. J" O4 C% N( f+ @. X　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
2 p% j- P# o, O  I0 {3 l# j+ z同意楼主的说法，偶总结一下：3 J( T) j. B$ z) K
　  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 ...

9 V- D' `( d% s4 g: i3 P这个好理解多了……
作者: zl36    时间: 2006-7-19 13:34
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作者: cadence    时间: 2006-7-19 15:10
晚上再修改一下
! R& s5 I' ?# ygfgsdfgfsdgsdfgfsdgsdfgsdfgsdf
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 LZ9 @. Q5 p( }; O3 E2 u3 d0 g* }! n: n  Q

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1 }/ C& ~# k) w& m) y9 u/ T
1 V, V7 j' R6 }! a8 e& v- x
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9 e' G( x  C+ j: E: w5 K4 d5 [3 K5 }$ J

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4 A3 x2 [: E; P  H! X是学集成电路设计的，所以对此还是有发言权的
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0 O# i' w1 _" i; J1 U
:devil:
作者: TopGame    时间: 2006-7-20 01:36
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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
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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
: f5 g$ E4 H7 e" m2 E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~" n, C7 u3 V& a0 j( `+ r) g0 c5 W

5 {: }$ y% x' p- o: h- X所说的安全电压值，是否就是厂商给出的值呢？
6 D9 p* G1 }: C) z% h7 w" |1 m- v7 B9 i4 z  }6 ~; o* a
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7 M* O, e9 T6 J. ~; w; D" ?8 R2 Y
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。
( `  x% |/ c- h( @/ V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。$ R$ _  n8 `0 ~" |/ {
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~* [' j" G6 o# o5 u- G, {+ F" Z
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？! f7 m( s* c1 T+ R( q% o( O( E0 f
bios？# o$ a) P1 E, R( x
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, m( ^. N' a- E
小声问一下，楼上降压的达人们，都是怎么降的？, h7 t& m% f. [' v6 D
bios？/ z: B2 S* u& P8 ]
还是软件降的？:unsure:

7 ~! j. s4 \3 Z& ?在 BIOS里面调:loveliness: :loveliness:
6 ]/ j3 C( E% P# T4 w2 Q
4 v0 O9 x" t% qE6400 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?) h! Q: \& N$ |  m# @1 u
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" T- K1 n% s' I
楼上的也太刻薄了吧,6400才给1.0625的电压,饿死扣肉怎么办?' ]) P6 @* l, C
回家也把6300的口粮从1.2继续往下砍~~~
  a7 P' L' ?! `' j8 z- `
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
( z9 ^! X$ P5 n$ W0 `6 i$ F楼上的也太刻薄了吧,6400才给1.0625的电压,饿死扣肉怎么办?' ?# I1 e. [( z: J  Y
回家也把6300的口粮从1.2继续往下砍~~~
6 q* n+ O# }+ @$ e

% D. W1 s: g/ h! f5 ?# k8 V" m我的6300 , 400X7 , 1.25v還在偷偷樂:funk: : c1 D; L* ~% \! B7 z
# U' L4 z* j6 \: R/ w
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; }1 v# G$ @, M' t% N* _
楼上的也太刻薄了吧,6400才给1.0625的电压,饿死扣肉怎么办?
6 I3 Z1 f9 E  E0 F6 @' [5 ~% ]回家也把6300的口粮从1.2继续往下砍~~~

! D; q8 Z6 _( S/ z$ ?4 u% B0 ?) S; [5 |5 o( M& r$ e8 a
, [$ C1 C5 f! P
不是吧
- p% u: w" D) \4 G' R
, N+ j' [& Q4 M' P. U: m我把電壓改到1.206 \) q3 @9 p3 z- C- ~% o- f
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1 s# O3 I+ T: c6 S
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， ...

/ D' J7 n1 k  V8 m, F2 i
! N0 m" A% z* k7 @
2 z; W/ f1 Y& s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~
5 ]+ {4 Z* [/ m! `% }. B9 f6 V! `  l偶以为那时候这个问题就已经解决了~
6 D% F9 f  J; W8 N( Z
& g! K  K5 ]" ]8 M2 h# n& s没想到又出现了~嘿嘿~~- h% G. Q$ A: l" R! V
偶也是学微电子DI~~* E8 V9 N5 u, |4 q

8 Y6 P: H, [) L8 J7 z
降压使用对cpu没有危害！- -: }( @- x/ y; x2 K+ S
                                       ; F/ f2 M% y2 r4 S6 E% ?
# z) F, N# D3 F8 X
  d, x$ b" e0 T1 }/ a( O) {
只要cpu能正常工作，保持信号的完整性，
2 v4 N1 F. y1 f: p2 m5 w系统运行不出错误，那对cpu的就没有危害！
# X( f7 z) F) H: ~3 B# l% y% }7 f* o1 B$ ]5 {
有些人解释说降压工作对cpu有害的原因竟然是降压也能# z) m5 S/ h: \7 C
引起电子迁移的加剧！
% s2 ~+ G" }) @3 t
% K1 Y: O" [- P, i4 i" C现在，我就驳斥一下这种说法:3 Z6 z1 i5 n2 i5 U& @" W
6 |# k& o- G( B% R& M# n  m$ ^
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。
7 t+ k( }' d0 f1 D+ X3 C, ]0 o- j0 n5 M/ L2 o5 n# A
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。) N8 x# r0 ^& S" w9 s  V
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
% c4 ^2 M- M. F# Z就好比洪水决堤--"河道"也就是电路就被损坏了！
9 j2 f0 C$ J, T" R那为什么电子迁移现象总跟"热"联系起来呢？那是因为"热"
* R" t. M: B5 N; ]) K0 T5 `0 ?9 E能加剧原子的微观热运动，所以能够加剧电子迁移的程度。3 I3 g" j; k6 V5 }' }3 {
而且，集成电路中电流大的时候，总会很热！
# A$ ~/ n2 b( S/ L$ h/ n
5 w& F( `6 U& e6 w9 b6 C) j4 K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5 o0 j' ^& b# e* T$ t
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5 R2 i( Y* d4 o% ?2 f
然就小了！) C+ z, W# C. L1 \! @# x. U. o
; C$ b# Q4 [" [) F$ K) Q
大家知道，现在cpu采用的都是CMOS电路，CMOS电路是一种互补逻
3 i# b0 H+ E7 N6 n辑电路,它的功率由三部分组成！# Z; w5 W; }5 e& p
3 L: F& o9 ~7 P" w( c
P= Ps + Pt + Pc * y- @! o! _& Q8 O2 W5 z

9 a5 ~6 Q' d+ s' F2 K& dPs：静态功耗
5 h/ \  D+ a/ b1 UPt：顺态功耗; a% s8 P, S# l7 k) m
Pc：电容充电功耗, g$ A' r$ r& s3 j, p8 W
: s; l. N" m0 J
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，
2 K  G8 s1 G* H+ {2 m是最基本的互补逻辑。6 p  P. E. @3 \$ B7 I! o
8 p5 U  G2 O* g+ d; w# k$ w
其中：
; y7 }  \( }  M5 @
- O" o* k5 F$ ~$ ~* kPs=Ios*Vdd
3 P/ d* ?7 [) U8 `Pt≈1/2*(tr+tf)*It-max*Vdd*fc7 g- @4 b6 X5 @' z
Pc=Cl*fc*Vdd*Vdd/ E' L3 }3 I- Y& K+ p

3 K3 s% ?& f8 {3 u9 S4 I, Y- D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' D. J$ i6 s( J! l: Y
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6 U1 u+ i- E' L  `
全部降低，总功率也就降低了~~4 W4 B# q% b+ Z! W; f9 ^3 Q
' P& s8 ]8 c1 N
呵呵~~所以说降低电压肯定会降低功率的！, i+ Y& e9 z5 Z0 Y9 ]2 v
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3 k& P: j! [% z4 j
电子迁移加剧的根源，所以电子迁移作用自然会减弱。4 J) F6 N+ D8 P  o$ T
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？
4 G( P- h4 o2 c3 e3 v
  V6 X$ d7 P) X0 K) [  T4 {) q, J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
7 s+ v/ e- I' i6 [* d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？6 @6 d6 V; _& ?1 d/ E. W
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两4 t( u4 ~& x; c' m" @
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！
4 [6 e* G# m! x+ Q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，
, v8 `+ A- ?% q( M% Z. atr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- U( b% `$ q0 v3 H  L$ F
频率和cpu中参与运算的晶体管数量成正比的。

, G+ m) V4 n! P7 |3 c9 D( q& V[ 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! z# p/ W$ ~/ L" E
呵呵~~所以说降低电压肯定会降低功率的！: G0 `+ s2 p6 S, U1 X6 w# \
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
: W" O8 L# A, |) C电子迁移加剧的根源，所以电子迁移作用自然会减弱。; y) F3 i% @. z/ ~3 j9 L- W
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! T: q0 {$ `( ^. x$ r& y2 }: }+ F
$ M: B! l$ s6 v* Y% X( D

8 f' h/ }5 ^3 N, ~" i' W9 B2 d
5 u- I0 L) y: ~; G+ P4 ]) D  d! {4 k# t9 h* @: l+ x& l
不太對吧
" \) e( J( Q7 w# ~2 h
% y8 X0 w- ]1 d% N- u1 u& e6 T我的E6300，OC到2.8（400X7）0 a; p0 i% B/ e
1.25 v 時CPU待機38￣39度
# W2 H0 h' _0 J' q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+ u$ h( f+ N; i8 P3 ^; b5 |

9 y$ ]; i9 h, R, r) j' _9 o1 |' l7 y4 j3 C8 [+ E! l
+ E8 n) G; a3 t! K( l
不太對吧
0 I  w0 L) T3 k* `4 ?8 P1 @8 k  W
6 z4 k1 _$ l4 y' y' F1 q我的E6300，OC到2.8（400X7）& s% i6 V' P; H- T7 J2 ]! ]% M. k& a# f
1.25 v 時CPU待機38￣39度
9 N0 K2 x& O' S, `% j降到1.20v 時CPU待機62￣68度:funk:

$ _+ b8 [& y1 }; N0 k  E
" e6 Z7 L1 P  G' V1 q/ z; zEIST被关掉了吧~-_-



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