EPU Engine (аббревиатура от Energy Processor/Processing Unit) — программно-аппаратная энергосберегающая технология, разработанная компанией ASUSTeK Computer (ASUS) и предназначенная для регулирования энергоснабжения компонентов персонального компьютера (ПК). EPU Engine присутствует на большинстве материнских плат производства ASUS, начиная с 2008 года, и позволяет динамически регулировать количество электроэнергии, потребляемой компонентами персонального компьютера. [1] [2]
Есть две версии EPU Engine, которые отличаются на аппаратном и программном уровнях — EPU-4 Engine и EPU-6 Engine. Различие заключается в количестве компонентов ПК, для которых присутствует возможность регулировки энергопотребления. EPU-6 Engine, как указано в названии, поддерживает шесть компонентов: центральный процессор (CPU), чипсет, оперативную память, видеокарту, носитель информации (как правило, жёсткий диск), процессорный кулер. [3] EPU-4 Engine поддерживает четыре компонента — CPU, видеокарту, носитель информации и кулер (оперативная память и чипсет не поддерживаются). [4] [5]
Описание [ править | править код ]
На аппаратном уровне EPU Engine представлена микросхемой EPU, которая встроена в материнскую плату и представляет собой ШИМ-контроллер. [6] Данная микросхема динамически регулирует число активных каналов питания центрального процессора (CPU) в зависимости от его нагрузки. [7] Также EPU может изменять частоту системной шины и множители процессора, уменьшая частоту FSB ниже штатной и снижая до минимума множители в моменты низкой загрузки CPU, а также слегка разгоняя процессор при её нарастании. Причём интервалы изменения частот можно изменять, а также можно настроить несколько режимов пониженного энергопотребления или разгона, чтобы потом быстро переключаться между ними. [4] Кроме центрального процессора, микросхема EPU способна изменять режимы питания других компонентов ПК.
На программном уровне EPU Engine представлена утилитой, которая взаимодействует с микросхемой EPU. В настройках утилиты можно указать режимы энергопотребления, их конфигурации. Так, для режимов можно выставить интенсивность снижения напряжения питания того или иного компонента. [6] Ещё одной особенностью является то, что переключаться между режимами энергопотребления можно с помощью дистанционного пульта ASUS TurboV Remote. [6] [7] В утилите ведётся постоянный подсчёт количества сэкономленной при её помощи электроэнергии и количество сокращённых выбросов углекислого газа в атмосферу. [4]
Утилита EPU-4 Engine имеет более ограниченные возможности по сравнению с утилитой EPU-6 Engine. Так, в EPU-6 Engine пользователь имеет пять режимов энергопотребления: четыре конфигурируемых вручную и один автоматический. [3] В EPU-4 Engine присутствуют только три режима: один автоматический и два ручных. [4] Естественно, в EPU-6 Engine регулировке поддаются шесть компонентов ПК, а в EPU-4 Engine — только четыре. [5]
При самом энергоэффективном режиме энергопотребления (то есть при самом минимальном режиме энергопотребления) EPU-6 Engine может снизить частоту процессора до 30%, а его напряжение питания — до 40%. Частота оперативной памяти уменьшается на 30-40% от номинальной частоты. Системная шина между процессором и чипсетом может уменьшить частоту до 10-50% в зависимости от модели процессора. Жесткие диски отключаются, вся необходимая для работы информация хранится в оперативной памяти. Если возникает необходимость в информации из жестких дисков, то они переводятся в номинальный режим работы за 3-5 секунд. Видеокарта работает в режиме повышенной экономии энергии, по заявлениям её энергопоотребление снижается на 37% от номинального значения. Процессорный кулер переходит в бесшумный режим. [3]
Впервые технология была представлена на выставке Computex 2008. На выставке ASUS заявила, что 75% времени возможности ПК востребованы лишь частично, но при этом система продолжает потреблять энергию. Технология EPU Engine была разработана для уменьшения энергопотребления ПК в те моменты, когда его возможности не используются на полную мощность. ASUS утверждала, что при помощи EPU Engine удалось повысить КПД системы питания ПК до 96%. Первыми материнскими платами, которые получили EPU Engine, стала серия P5Q. [1]
В начале июля 2010 года ASUS представила новую технологию «Dual Intelligent Processors», которая, согласно анонсу, может мгновенно ускорить ПК на 37% или уменьшить его энергопотребление на 80%. Эта технология на аппаратном уровне реализуется двумя чипами, «TurboV Processing Unit» (TPU) и EPU, которые отвечают за разгон и энергоэффективность соответственно. [8]
ASUS EPU-6 Engine — это утилита, специально предназначенная для работы с материнскими платами ASUS, использующая мощную систему экономии энергии и энергии. С помощью этого приложения, представленного на вашем ПК ASUS, вы сможете уменьшить заряд энергии, а также добавить страховку Земли. Приложение ловко следит за использованием жизнеспособности вашей системы ASUS. Он делает это, идентифицируя стек ПК каждый раз и пытаясь настроить использование ресурсов между частями оборудования. ASUS EPU-6 Engine предлагает автоматическую смену ступеней для областей оборудования, распределяя мощность между процессором, картой VGA, памятью ПК и чипсетом, всеми связанными жесткими дисками, кулером процессора и согласованными вентиляторами системы. Существуют различные режимы работы для приложения, однако предписано установить для него значение «Авто», что означает, что ASUS EPU-6 Engine попытается найти наиболее подходящее устройство, имея в виду конечную цель оптимизации использования энергии, не оказывая влияния общая полезность рабочей станции. ASUS EPU-6 Engine предоставляет вам полезный подход, позволяющий сэкономить жизненные силы при использовании ПК, а также стремиться обнаружить гармонию между исполнением, непревзойденным качеством, надежностью и сохраненной жизненной силой. Как недавно было сказано, ASUS EPU-6 Engine идеально подходит для ПК с материнскими платами ASUS, поэтому он не будет работать с другими системами.
Данный материал готовился в рамках проведения конкурс статей от ASUS "Здравствуй, мама, это я!". Он не претендует на эксклюзивность и представляет собой попытку оценки с позиции не посвященного в тонкости архитектуры ПК пользователя эффективности технологии энергосбережения EPU II -6 engine. За основу взяты выдержки из различных информационных общедоступных ресурсов с элементами аналитических увязок и собственных наблюдений. При этом, данная работе первая проба пера и скорее всего далека от идеала.
Поскольку знания и возможности ограничены, а с паяльник и мильтиметром я на «Вы», работа будет строиться следующим образом:
1.Краткий обзор истории создания технологии EPU.
2.Эффективность и необходимость данной технологии в теории.
3.Личные наблюдения и подведение итогов.
История создания технологии EPU
Согласно приведённым материалам на официальных ресурсах Asus, идея внедрения «зелённых» технологий в материнские платы зародилась в 2005 году, когда группа инженеров Asus во время поездки по Европе задумались о проблеме быстрого роста вычислительной технике и её влияния на окружающую среду, о необходимости создания энергоэффективных продуктах. Именно тогда, были определены основные направления разработок и сформированы соответствующие группы инженеров.
В период с 2005 по 2006 года появляется технология Ai Gear. Данная технология позволяет непосредственно из ОС изменять основные параметры системы, тем самым меняя её производительность и как следствие — энергопотребление. При этом, сопутствующий программный продукт имел достаточно интуитивно понятный интерфейс (Рис. 1) и позволял пользователям выбрать определённый профиль, в соответствии с которым и происходило изменение частоты центрального процессора (далее по тексту ЦП), системной шины и напряжение ядра. За этот период было разработано несколько поколений данной технологии все более совершенствовавшаяся и улучшающая энергопотребление.
Однако, на этом инженеры Asus не остановились и продолжили свои исследования. В результате упорного и многодневного труда, компания впервые в мире в 2007 году представила энергосберегающую систему EPU I + Ai Gear 3 (Рис.2). В основе вновь созданной технологии лежала уникальная микросхема EPU (Рис.3).
Данная микросхема была разработана для автоматического определения загрузки системы и оптимизации энергопотребления в режиме реального времени. Осуществляя автоматический мониторинг и гибкое регулирование работы основных компонентов ПК, инженеры смогли существенно увеличить эффективность использования электроэнергии.
Таким образом, совокупность сделанных разработок, а именно интеграция на аппаратном уровне микросхемы EPU и использование ранее разработанной технологии на Ai Gear, позволило добиться того самого баланса между производительностью и энергопотреблением, автоматизировав сам процесс!
Рис.1 Пользовательский интерфейс Ai Gear.
Дальнейшие исследования в данной области были направлены на совершенствования эффективности комплекса мер оптимизирующих энергопотребление ПК.
Рис. 2 Первая в мире энергосберегающая система.
Так, в 2008 году была анонсирована технология EPU II -6 engine, которая представляла собой программно-аппаратный комплекс, осуществляющий оптимизацию энергопотребления 6-ти основных компонентов ПК: центрального процессора, чипсет, оперативной памяти, видеокарты и вентиляторов системы охлаждения.
Рис. 3 Микросхема EPU.
Эффективность и необходимость данной технологии в теории.
Что бы разобраться в необходимости технологии энергосбережения при эксплуатации ПК необходимо рассмотреть сущность, потребность в ней, но не с позиции квалифицированных специалистов, а с позиции простого пользователя, используя конкретные, более понятные примеры.
Для этого, полагаю необходимым использовать аналогию из нашей жизни и рассмотреть функционирование обычного автомобиля, с которым тем или иным образом каждый из нас сталкивается.
Какова же основная задача автомобиля? Вероятнее всего каждый ответит: автомобиль – это средство передвижения и нужен либо для перевозки грузов, либо пассажиров. Но движение автомобиля, как нам известно, осуществляется с помощью двигателя внутреннего сгорания, в котором происходит преобразование химической энергии сгорающего топлива в механическую энергию. Иными словами сгорающее топливо попросту даёт возможность двигаться автомобилю.
При этом, многие замечали, что водитель с помощью органов управления может изменять скорость движения автомобиля, путём изменения количества топлива подаваемого в двигатель. Кроме того, изменения количества подаваемого топлива позволяет водителю выбирать оптимальный режим работы автомобиля и двигаться с необходимой скоростью. Да и каждый из нас замечал разницу и слышал, как работает двигатель на так называемых холостых оборотах, когда подача топлива сведена до необходимого для поддержания в рабочем состоянии двигатель минимума и когда автомобиль начинает движение.
Из выше сказанного следует, что оптимальная работа двигателя в конкретных условиях эксплуатации автомобиля достигается путём изменения количества топлива, подаваемого в двигатель автомобиля. В свою очередь, для каждого типа двигателя, да и автомобиля в целом, конструкторами предусмотрены конкретные режимы эксплуатации, цель которых является получить максимально возможное полезное действие при минимальном расходе топлива, без ущерба технической части. А оптимизация расхода топлива напрямую сказывается на состоянии наших кошельков, будь то личный автотранспорт, либо фирма грузоперевозчик.
Аналогично и технологии энергосбережения в компьютерах! Зачем держать компоненты компьютера на «максимальных оборотах», когда он не загружен и может «работать на холостых» и не тратить в пустую электроэнергию, сберегая тем самым семейный бюджет!
Что касается объективной оценки эффективности использования технологии EPU, то нам следует разобраться как с алгоритмом работы, так и попытаться оценить доступными средствами полезность практического применения.
Если рассматривать технологию EPU с позиции теории управления, то систему энергосбережения в целом можно разбить на составляющие, рассмотрение которых и поможет понять алгоритм работы.
1. Субъект управления (тот, кто управляет). В нашем случае непосредственно микросхема EPU является субъектом, т.к. именно она разрабатывалась как управляющий элемент. При этом, стоит не забывать и о пользователе, который так же оказывает управляющее воздействие через соответствующие утилиты. Таким образом, субъект управления представлен в виде комбинации: микросхема + пользователь.
2. Объект управления (то, кем управляют). Если мы обратимся к описанию самой технологии, то в увидим явное указание на те элементы персонального компьютера, управление котором и происходит. А именно, центральный процессор, чипсет, оперативная память, видео карта, жесткий диск, вентиляторы системы охлаждения.
3. Управляющее воздействие. Т.е. процесс передачи информации объекту (объектам) управления под воздействие которой изменяется качественное состояние этого объекта (объектов) или его свойств.
Поскольку мы рассматриваем в качестве объектов управления компоненты персонального компьютера, то для нас будет представлять определённый интерес их характеристики, а вернее рабочие параметры, которые и позволят оценить качественное изменение. В частности рабочие частоты, напряжение питания, скорость вращения.
Ввиду того, что практически всё взаимодействие элементов персонального компьютера основана на кодировании и передаче данных с использованием электрических сигналов, то и информация передаваемая объектам управления будет иметь аналогичную природу.
4. Цели управления. По логике вещей, энергосберегающая система должна обеспечить оптимальное энергопотребление. Иными словами предоставить такое количество электроэнергии, которое будет необходимо в определенных условиях.
5. Обратная связь. Необходимым условием качественного управления является отслеживание результатов управление. Т.е. постоянный контроль и оценка качественных характеристик объекта управления с цель выработки управляющего воздействия в соответствии с целью управления.
Таким образом, субъект управления – (EPU + пользователь) преследуя поставленные цели (оптимизация энергопотребления) осуществляет взаимодействие с объектами управления (центральный процессор, чипсет, оперативная память, видео карта, жесткий диск, вентиляторы системы охлаждения) и в зависимости от конкретной ситуации, по мере необходимости, изменяет рабочие параметры компонентов персонального компьютера, предоставляя требуемую производительность.
И в действительности, если мы рассмотрим схему взаимодействия микросхемы EPU с компонентами персонального компьютера, в которой отражена первоначальная идея данной технологии, то без труда сможем понять её сущность (Рис. 4). А именно то, каким образом организовано управляющее воздействие, как организована обратная связь и т.д.
Рис. 4 Схема организации взаимодействия технологии EPU.
В частности, микросхема EPU взаимодействуя с тактовым генератором (Clock Generator) и чипсет материнской платы (System Controller) осуществляет управление центральным процессором (CPU). Помимо этого, предусмотрено непосредственное управление и мониторинг состояния центрального процессора, а именно напряжения ядра через модуль регулирования напряжения (VRM).
Хочу отметить, что приведённая схема является достаточно условной, поскольку в настоящий момент технология EPU II -6 engine осуществляет мониторинг состояния и управление 6-ю ранее перечисленными компонентами персонального компьютера. При этом, в обязательном порядке проработаны механизмы управления (воздействия) и обратной связи. А так же различные средства и технические нюансы, позволяющие добиться более качественного управления в режиме реального времени.
Для того чтобы оценить эффективность технологии EPU в целом, требуется её протестировать на практике.
Имея на вооружении материнскую плату Asus P5Q Pro, при отсутствии требуемых знаний и контрольно-измерительных приборов, решил при помощи общедоступных программных средств зафиксировать основные параметры персонального компьютера, а вернее компонентов подверженных управлению EPU.
Суть тестирования сводилась к банальному опробованию разных режимов работы программно-аппаратного комплекса энергосбережения EPU II -6 engine (Рис. 5), имеющегося на борту моей материнской платы. При этом, погрешность в измерении в учёт не принималось, фиксировалось как есть, формировалось в удобочитаемое состояние. Параметры видео карты зафиксировать не представилось возможным, ввиду того что, модель видео карты оказалось не совместима с данной технологией.
Рис. 5 Рабочий стол.
Для мониторинга состояния центрального процессора, а именно напряжения ядра, частоты и мощности использовались утилиты CPU-Z и HWMonitor. Так же, при помощи ранее указанных утилит фиксировались изменения частоты оперативной памяти, системной шины и множителя. Тест проводился два раза, под нагрузкой и без, в 4-х режимах, предусмотренных данной технологией (Maximum Power Saving, Medium Power Saving, High Performance, Turbo). Режим Auto на мой взгляд особой интерес не вызывает.
Результаты проведенного маленького тестирования можно увидеть в таблице 1 и 2 и графиках приведённых ниже.
График изменения напряжения ядра CPU .
График изменения частоты CPU .
График изменения частоты системной шины .
График изменения мощности CPU.
Подводя итоги, хочется отметить:
1.Что полученные результаты даже на таком примитивном уровне позволяют наглядно оценить процесс управления компонентами персонального компьютера. Причем наблюдается отсутствие шаблонности и интеллектуальный подход EPU II -6 engine в определении параметров системы в целом. В частности в процессе управления без нагрузки используются одни параметры, под нагрузкой уже иные, более адекватные.
При переводе системы в автоматический режим, аналогично рассмотренным режима происходит изменение основных параметром в соответствии с текущей нагрузкой. При этом, процесс уже полностью автоматизирован и не требует какого то вмешательства пользователя.
2.В эффективности её использования лично у меня сомнения не возникают. Даже абстрактные цифры СО2, демонстрируемые пользователю, не так радует, как динамически изменяемый шум от вентиляторов систем охлаждения.
P.S. К сожаление более конкретные показатели и доводы эффективности рассматриваемой технологии мне предоставить не удалось, в силу ряда причин. Однако каждый сможет ознакомиться с материалами моих оппонентов, где можно почерпнуть очень много интересного.
Используемые источники:
1. overclockers.ru
2. ru.asus.com
3. event.asus.com
4. google.ru
5. yandex.ru
По всем вопросам, замечаниям да и просто критике прошу сюда.