2核，4核，8核，16核。。。核競賽硝煙彌漫，各個芯片廠商摩拳擦掌，不停的向CPU中塞入更多的內(nèi)核。吃瓜群眾越來越疑惑，“為什么我就不能做個安靜的美男子，那么多核我用的上嗎？”。本番外篇為你介紹Intel提高單線程處理能力的利器：睿頻技術(shù)。

原理篇

2核，4核，8核，16核。。。核競賽硝煙彌漫。我們都知道操作系統(tǒng)調(diào)度的最小單位是線程（Thread），我們要使用這么多內(nèi)核，必須對應(yīng)用程序作出極大優(yōu)化，將任務(wù)并行化處理交給不同線程。任務(wù)并行化有很大的難度，稍不小心就會造成死鎖，調(diào)試起來也相當(dāng)麻煩。事實上現(xiàn)在很多應(yīng)用程序和游戲，在大多數(shù)情況下都是只有一個線程在運行，在個別內(nèi)核極度繁忙時，其他內(nèi)核卻無事可做，可謂忙的忙死，閑的閑死。如何才能把閑置資源調(diào)動起來，讓這個內(nèi)核處理速度加快呢？

還是舉我們在Cstates文章中的那個例子。想象一下，我們的那個有八個大車間的新工廠，廠房干凈漂亮，傳送帶筆直干凈，各個廠房之間有寬闊的道路，到處照明充足。這次我們有了上次的經(jīng)驗，在需求不足時關(guān)閉不用的車間，節(jié)省了電力。但是這次我們有了新的煩惱：有些產(chǎn)品只能在特定的車間組裝，而這些產(chǎn)品需求量非常大，簡直是供不應(yīng)求�？粗�工廠各處忙閑不均，你陷入了沉思，如何才能利用起來空閑的產(chǎn)能呢？你靈機一動，你找人安裝了一套電力轉(zhuǎn)換器，可以隨意調(diào)度各個車間的電力分配，并給生產(chǎn)機器人也加入了超頻裝置。這樣你把空閑車間的電力轉(zhuǎn)入這個忙碌車間，新注入的電力讓生產(chǎn)線加速運轉(zhuǎn)，機器人也像打了雞血般瘋狂運行，產(chǎn)出快多了！你一邊盤算著年底的加薪，一邊小心控制著電力注入，畢竟變電器爆掉或者產(chǎn)線過熱著火就得不償失了。睿頻幾乎也是一樣的道理。

歷史

一個提高CPU主頻的辦法就是超頻。熱管，水冷，甚至液氮都向CPU上面招呼，各個論壇上超頻愛好者們都在討論如果榨出CPU所有的潛力，超頻也是不少主板廠商的賣點。但是超頻要適可而止，當(dāng)水冷系統(tǒng)忽然壞掉，你的CPU和主板變成一堆昂貴的磚頭，就欲哭無淚了。Intel一直在研究如何能在CPU運轉(zhuǎn)不超過TDP （Thermal Design Power，散熱設(shè)計功耗）的情況下，提高CPU主頻。睿頻（Intel Turbo Boost ）技術(shù)隨之誕生，有人叫它“官超”（很不準(zhǔn)確）。

1. 睿頻1.0

第一代睿頻，在Nehalem 引入。核心功能是當(dāng)部分內(nèi)核空閑，進入CStates。內(nèi)置的電能控制模塊會把它們的電力轉(zhuǎn)入忙碌內(nèi)核，提高他們的電壓和頻率，使之超過標(biāo)稱主頻，一般都有超過10%-20%的加速效果。這樣做的前提是整體功耗不超過TDP。如下圖：

2. 睿頻2.0

在Sandy Bridge 引入。在這一代，主要的提高是將GPU也納入了整體調(diào)節(jié)范圍，在GPU不太忙碌的情況下，其電能也會被轉(zhuǎn)入忙碌內(nèi)核，反之亦然。另外一個很重要的改進是不再受TDP的硬約束，可以短暫的超過TDP運行，直到溫度傳感器達到特定閾值才緩慢回落。這樣可以更好地處理突發(fā)任務(wù)。新加入的功能帶來了復(fù)雜性，Intel也提供了應(yīng)用程序方便用戶查看狀態(tài)，后文有詳細介紹。

3. 睿頻MAX 3.0

在Skylake引入。主要是識別處理器中速度最快的內(nèi)核，并將最關(guān)鍵的任務(wù)引導(dǎo)至此，進而達到最佳化的效能。必須要指出它不是睿頻2.0的替代品，它旨在提供靈活性和彈性，讓處理器發(fā)揮更大效能。它的實現(xiàn)比較復(fù)雜，需要安裝特別的驅(qū)動程序和軟件，BIOS也需要做不少改動。它不在本文的討論范圍里。

以上都可以在Intel的官網(wǎng)上找到相應(yīng)資料和軟件，大家可以自行搜索睿頻即可。

實現(xiàn)

除去睿頻 MAX 3.0外，睿頻2.0和1.0都不需要安裝特殊的驅(qū)動程序，OS只要支持EIST (Pstates)即可，它對OS是透明的。如前文介紹EIST中報告Pstate時說明的，我們在支持睿頻時需要將P0留給Turbo Mode也就是睿頻模式使用。CPU在睿頻打開時，在收到進入P0的請求后，會自動根據(jù)算法將進入Cstate的內(nèi)核的電力轉(zhuǎn)移到P0的內(nèi)核上，加壓和提高頻率。

這里需要指出的是在Sandy Bridge 之前，單個處理器內(nèi)所有的內(nèi)核都是在一個ACPI的Power Domain里，意味著睿頻要工作，內(nèi)核要不在P0，要不在Cstate，沒有中間狀態(tài)。

常見問題

Q：我如何知道我進入了睿頻模式呢？

A：安裝Intel Turbo Boost Technology Monitor。當(dāng)睿頻還沒啟動而且比較空閑，顯示這樣：

當(dāng)EIST開始工作，但睿頻還沒啟動時：

睿頻1.0啟動時（原頻率1.73GHz，睿頻到2.93GHz）：

睿頻2.0啟動時（原頻率2.2GHz，睿頻到3.0GHz）：

后記

線程融合技術(shù)，即CPU能自動將任務(wù)分解給各個CPU線程來運行，現(xiàn)在是各個研究機構(gòu)的熱點。在這個技術(shù)獲得突破之前，睿頻技術(shù)是我們提高單線程運算能力的得力工具。