分析Core i系列CPU电压控制及ThinkPad新机发热问题

地瓜 · 发表于 2010-8-11 15:12

　经常看到坛友抱怨自己的i3或i5的CPU发热量大，但也有些网友说自己机器散热好。最明显的是Core i7频率较高，性能较强，但发热和i5却差不多，甚至更低？这确实让人很头疼，在排除了人为环境等因素，笔者通过对文档的再次详阅，原来intel 给大家开了个小小的玩笑。同时也尝试解释了为什么CPU-z 一直无法显示CPU电压，和core2，Pentium-M 时代的降压利器rmclock失效的原因。
　　先来看第一张图，上面注明了标准电压(SV)、低电压(LV)和超低电压(ULV)的CPU分别在最高性能模式(HFM)和最低性能模式(LFM)的电压浮动范围。注意旁边还有个小小的note，分别是1,2,7，那么这个1,2,7说明了什么呢？

图1

图2

图3

　　我们来看看第二，三张图，上面写着1,2,7，为了方便大家阅读，就用我自己的理解简化写出来，如有不准确，请指正。
　　1.如无特别声明，以上数据均由实验样品得出。这些数据在未来有被更新的可能。
　　2.处理器的电压的最大值由出厂时决定，并且是无法更改的，电压将根据体制的不同尽可能的被优化，即使频率相同的处理器电压也不一定相同。无论如何设定，电压不能超出上述规定范围。
　　7.Turbo Boost默认开启。
　　最后一张图说明了intel 的热功耗设计。

　　大意是：散热最低要求至少要这个部件(CPU+GPU)以TDP功耗运行的时候，不超过Tjunction Max的温度。
　　个人分析：通过这几幅图的分析，可以看出来i系列移动CPU电压，在出厂的时候就已经根据体制的不同给强制设定了。虽然体制不同，但规格是一定的。比如i5 520m，默认2.4GHz，最大单核睿频为2.93GHz，双核为2.66GHz，体制好的也许电压1.1v就能满足最大睿频要求，体制差的也许要1.3甚至1.4v才能满足要求。也许有网友会问，要是1.4v都不满足最大睿频要求呢？那么这个CPU就有可能降级为i3，或者继续阉割，又或者被直接当做废品了。根据intel的热功耗设计，只要不过Tjunction Max的温度就算是正常工作，还是拿i5 520m做例子，它的Tj Max温度是105摄氏度，根据intel的说法，也就是说，只要不超过105摄氏度，哪怕用上了睿频在1.4V的u，都算是合格稳定。
　　到这里也解释为什么有些网友的机器满载会有接近99度，甚至超过100度的情况。同时也解释了为什么关闭了睿频温度会剧减的原因。因为有可能CPU的体制极限刚好出现在睿频那一段了，然后电压被强行大幅度拔高，来满足睿频要求，同时也解释了为什么i3，i5只有3MB的L3，i7有4MB的L3原因，本人猜测，由于32nm工艺的不成熟，功耗无法满足热设计要求，所以把最好的核心留给i7(可以高频低电压)，次等的留给i5(低频高电压)和i3，同时屏蔽1M L3来控制功耗。所以也解释了为什么i7和i5温度差不多的，甚至更低的原因。这1M L3的意义不仅仅在于区分性能，还在于提高次品晶体的利用率和降低功耗。
　　而Core2、Pentium-M时代，CPU无论体制好坏，电压都以最大电压输出，比如Pentium M，无论型号是715还是770，都是1.356V，当然780是个特例。从而给予了CPU降压的空间。可以让玩家通过摸索，找出适合自己CPU的电压。但是intel对最低电压都做了限制，比如Pentium M的0.7v，Core2的0.95v等。
　　为什么CPU-z，rmclock无法检查电压和控制电压，笔者认为主要有以下三个原因：
　　1、intel对于笔记本的CPU，把电压控制交由有CPU内部某个模块管理了。
　　2、intel屏蔽了电压检测的信号针。
　　3、目前软件高手们还在摸索中。
　　以上是我对ThinkPad X201、T410等机器发热的一些见解。
　　在这里我也想请教一下各位，CPU常规温度最好是多少呢？intel很狡猾，也没有给出合理的常规使用温度，说不超过105摄氏度，就算稳定，合格，达到要求。但是对于目前新ThinkPad机型的这种状况，有没有好的解决办法呢？难道说我们的小黑只能一直降频来运行？
　　附上文档地址：http://download.intel.com/design/processor/datashts/322812.pdf
　　最后两幅图是以往的core2，Pentium M电压定义，和core i 笔记本CPU不同的是，文档里清楚的写明型号和不同频率下对应的电压。

Pentium M