Inter电源管理技术Intel Speed Shift与Thread Director

Intel Speed Shift

Intel Speed Shift 技术为从Intel 第六代 Core 处理器开始的搭载的。
Intel Speed Shift一种动态电压频率切换技术SpeedStep，它可以动态调节处理器的工作频率、电压，这样可以

• 在处理器负载较低的时候降低系统功耗和处理器工作温度。
• 在处理器负载较高的时候全速运转，提供全部的性能。

从Intel Skylake是英特尔第六代微处理器开始，Intel Speed Shift技术让处理器直接与电源控制模块连通，也将所有的电源状态都开放给了操作系统，因此可以实现最快1毫秒的响应时间。

Speed Shift EPP(Energy Performance Preference)（能源性能偏好）：即硬件自主根据提示工作量快速变化频率以获得最优能耗。调整其 EPP 参数可以影响 CPU 对任务的响应性能。比如当 CPU 利用率较低时，通过提高 CPU 主频，可以缩短任务运行时间。 EPP 允许设置范围为 0~255 ：0 表示 CPU 更倾向于工作在最大睿频（性能），255 表示 CPU 更倾向于工作在较低频率（节能）,通过降低该数值可以解决某些情况的降频。 插电/希望获得最大性能：推荐设置在 0~32 之间。 不插电/希望延长电池使用时间：至少设置为 128。

• realtime，在低负载下提供最好的实时性能，EPP=0
• fast，在负载较轻时保证低延时的场景，EPP=16
• steady，保证重负载下温度稳定时，适当倾向低负载的速度，EPP=128
• energystar，主频保持最低，目前我认为是最有利于节能的方式，EPP=255

Thread Director

INTER 12代酷睿开始，英特尔使用了混合架构，在一个CPU中集成了两种核心。

• P核：面向少量线程应用的性能核心 (Performance Core, P-core)，继续加宽架构获得更高IPC性能并保持最高可达5.2 GHz工作频率，为传统应用提供最优秀的交互体验；
• E核：面向需要大量线程处理海量数据的各种新兴应用的能效核心 (Efficient Core, E-core)，可以提供更高的能效比，同时大幅降低消耗晶体管数量从而减少芯片面积，单个CPU可以容纳下数量更多的E-core，提供更高的多线程吞吐性能。

为了解决两种核心的使用调度情况，英特尔推出了Intel Thread Director技术。在CPU中集成的硬件电路，以纳秒级的间隔监视各核心和线程的运行情况，向操作系统提供运行时反馈。而在最新的Windows 11可以根据CPU反馈的运行时数据，结合当前的电脑使用环境，例如使用交流电还是电池供电、用户设置的电源模式、应用是需要快速响应的前台应用还是后台服务，把线程分配到适合的核心上去执行。

Intel将任务根据IPC在P核和E核上的比值，将任务分为了四类：

• Class0:大部分的应用 Most Applications
• Class1:使用AVX/AVX2指令的工作负载 Workloads using AVX/AVX2 instructions
• Class2：使用AVX-VNNI 指令的工作负载Workloads using AVX-VNNI instructions

• Class3：瓶颈不是计算引起的，而是IO或者不可调节的死循环。Bottleneck is not in the compute, e.g. IO or busy loops that don’t scale