Moorestown超低功耗平台揭秘

不用的全部关闭！强悍的功耗控制

既然是面对超便携和超低功耗平台设计的产品，其功耗控制能力自然是重中之重。英特尔将他们在Moorestown平台上使用的一系列硬件节能技术称为SIT（Smart Idle Technology，智能闲置技术），软件方面则称为OSPM（OS Power Management，操作系统电源管理）。

极致节能——SIT技术简介

如果对CPU的工作状态不加以控制，那么CPU将在整个运行时间内一直处于高频运转状态。虽然目前的变频技术可以解决一部分问题，但往往依旧不能彻底关闭那些不工作的核心区域，它们依旧在浪费能源。

当然，有问题就有解决办法。其中好的节能方法莫过于把CPU分为N个模块，每个模块都装一个开关，再加上一个探测器。当探测器探测到该模块无所事事时，就切断电源。Atom Z6XX的节能方案就采用了如此方式。

首先，英特尔将整个Atom Z6XX系列处理器分为独立的19个功能区域。这19个功能区域的频率可以独立控制，并且通过Power Gating（电源门控）技术分别开启和关闭。电源门控技术表面上看起来就是关闭晶体管或者功能区域而已，但实际上这项技术并不是想象的那样简单。

实际上，对大量晶体管构成的模块来说，在关闭和运行状态之间切换是需要等待时间的，这段等待时间中的晶体管完全不会做任何事情，只是徒耗能源而已。同时，为了满足电源门控技术的要求，设计者还必须额外添加耗能的部件来控制各个模块。这些新增加的模块和切换模块时的能耗如果比关闭模块时的能耗要更高或者基本持平，电源门控技术就没有意义，反之，如果采用电源门控后能降低大量的能量消耗，则此技术就非常有帮助。

为了让电源门控技术运行更有效率，目前的移动处理器都引入了CPU的工作状态模式。目前我们能看到的模式分为C0 HFM（满载运行状态）、C0 LFM（低功耗运行状态）、C1/C2（休眠运行）、C4（深度休眠）、C6（基本关闭）五个状态。这五个状态分别决定了在哪种情况下哪些部件会被关闭、哪些部件可以降低电压运行。比如在C4状态下，CPU核心电压降低、CPU停止工作、缓存仅维持必要刷新等。

在Atom Z6XX上，英特尔将C0～C6的五种状态命名为S0状态。在CPU运行在S0状态时，系统的CPU运行在C-sate技术控制下，可以变频节能，其余的如编解码核心、显示控制核心、I /O总线、集成显卡等都处于电源门控技术监视下，随时等待关闭。S0状态是Atom Z6XX运行的基本状态，也可以认为是用户一般应用中的CPU工作状态。

更为节能的S0i1和S0i3状态

除了S0外，英特尔还给出了两种特别为超低功耗移动设备设计的工作状态：S0i1和S0i3。S0i1状态属于用户使用完设备后，设备侦测到闲置并进入超深度休眠待机状态下的功耗设定。在这种状态下，CPU核心进入C6状态（几乎被关闭），其他如编解码核心、显示控制核心、I/O总线、集成显卡等都被电源门控技术关闭，开启的只有电源管理模块和唤醒模块，另外还保留了一部分SRAM缓存存储当前工作信息。相比S0i1，S0i3更为节能。在设备长期待机，被锁定关闭后，S0i3会彻底关闭系统除了SRAM缓存外的所有模块，几乎进入“假断电”状态，能耗极低。

各个状态之间功耗转变示意图

S0i1和S0i3状态虽然节能，但是否唤醒速度很慢呢？完全不必担心，英特尔给出的数据是，启动S0i1状态启动只需600微秒、唤醒退出S0i1状态只需1.2毫秒；S0i3状态启动只需400微秒，唤醒退出S0i3状态只需3.1毫秒，如此短的时间用户几乎没有感觉。另外，由于有了这样严格的功耗控制技术，S0i3状态下的系统功耗仅为100微瓦，只有上代Menlow平台的1/50，S0i1状态下的待机功耗也不高，被控制在8毫瓦。