Cpu termal throttle что это

Мы неоднократно затрагивали тему снижения быстродействия процессоров Pentium 4 при перегреве (интересующиеся могут почитать архивные материалы «Тепловой режим процессоров Pentium 4 и Athlon XP» и «Разгон Intel Pentium 4 1,6A ГГц: мифы и факты влияния Thermal Monitor на производительность»). Но по-прежнему ходят самые разные мифы о Thermal Monitor и собственно технологии Thermal Throttling (это самое снижение). Поэтому, не углубляясь в теорию (ее с избытком хватает в указанных выше статьях), мы решили обновить свои практические знания в этой области. Для этого мы произвели очень простой эксперимент с двумя топовыми процессорами Pentium 4 3.2 ГГц на различных ядрах (Northwood и Prescott): отключили питание вентилятора на кулере при загрузке процессора в 100%, и отследили рост температуры и падение производительности во временной перспективе. Данный материал является отчетом о проделанном эксперименте и его результатах.

Тестовые стенды

  • Процессоры:
  • Intel Pentium 4 3.2 ГГц (Northwood)
  • Intel Pentium 4 3.2E ГГц (Prescott)
  • Материнские платы:
    • Albatron PX875P Pro (i875P)
    • Память:
      • 2×512 МБ PC3200 DDR SDRAM DIMM TwinMOS (тайминги: 2-2-2-5)
      • Видеокарта: Manli ATI Radeon 9800Pro 256 МБ
      • Жесткий диск: Western Digital WD360 (SATA), 10000 об/мин
      • Кулер: Thermaltake SPARK 6 (медный радиатор, 5500 об/мин)
      • Термопаста: КПТ-8.
      • Для достижения 100% загрузки процессора (точнее, обоих виртуальных CPU, т.к. использованные нами Pentium 4 поддерживают технологию Hyper-Threading), использовался подтест CPU Stability из последней версии тестового пакета CPU RightMark т.к. он позволяет динамически отслеживать производительность процессора. Напомним, что частота работы ядра у Pentium 4 при включении Thermal Throttling не меняется , поэтому отслеживать следует именно производительность! Для измерения температуры, дабы не мудрствовать лукаво, и не завязываться на утилиты от конкретных изготовителей системных плат, была использована достаточно популярная программа Motherboard Monitor версии 5.3.6.0, окно которой («Dashboard», пользуясь терминологией авторов) было выведено рядом с окном CPU Stability Test (или даже поверх него).

        Отдельно остановимся на выборе системной платы. Желая смоделировать типичный случай, мы специально взяли такую модель, которая не содержит в BIOS Setup функций управления Thermal Throttling. Т.е. была воспроизведена ситуация, когда контролировать процесс вручную возможности нет, и все работает в соответствии с установками по умолчанию. Тестирование

        Дальнейшее повествование мы построим самым логичным для рассматриваемой ситуации образом: в виде скриншотов, иллюстрирующих стадии эксперимента в той последовательности, в которой все происходило в реальности, и комментариев к ним.

        Pentium 4 3,2 ГГц «Northwood»

        Исходное положение: система загружена и была в состоянии полного покоя в течение 10 минут. Температура «за бортом» 22 градуса, корпус тестового стенда открыт. Как легко заметить, температура процессора составляет 34 градуса Цельсия.

        Запущен RightMark CPU Stability Test, время, приблизительно, 5 секунд после старта. Температура выросла на 8 градусов, в окне программы начал отрисовываться график производительности. График условно можно назвать гладким.

        Заметим, что мы отключили в опциях Stability Test самый неточный из всех способов определения производительности — Multimedia Timer, оставив только графики Performance Counter и Time Stamp Counter. Если присмотреться, то на скриншоте можно увидеть зеленую линию Multimedia Timer на уровне нуля по оси Y (нуля — поскольку он отключен). Также можно заметить, что две линии — красная Time Stamp и желтая Performance Counter, практически слились в одну.

        6 минут после старта теста. Температура процессора окончательно стабилизировалась и составляет 50 градусов (время от времени возникают кратковременные всплески до 51-52 градусов). Линия графика ровная — производительность не меняется, Thermal Throttling (в дальнейшем — просто «троттлинг») не задействован.

        После снятия скриншота (это, как-никак, еще одна дополнительная нагрузка на процессор, помимо создаваемой тестовым пакетом), график стал периодически незначительно «скакать». Однако вряд ли это троттлинг, скорее в определение производительности программой RightMark CPU Stability Test начали вмешиваться другие процессы, параллельно выполняющиеся в системе. Все-таки достигнуть идеальной стабильности результатов программных измерений в многозадачной ОС практически нереально. Мы приводим этот скриншот в основном для тех, кто захочет повторить наши эксперименты, чтобы они не пугались подобных всплесков — это нормально.

        Состояние через минуту после отключения питания вентилятора на кулере. Температура выросла на 20 градусов (обратите внимание — для этого понадобилась целая минута работы CPU при 100% загрузке с остановившимся вентилятором!). Троттлинг не включается — процессор все еще пытается удерживать производительность на номинальном уровне.

        Минута и 7-10 секунд после отключения питания вентилятора. Температура выросла еще на 4 градуса, и процессор начинает постепенно «сваливаться» в троттлинг. Обратите внимание на два первых зубца на графике — робкие попытки вернуться к нормальному состоянию все же наблюдаются, но проходят довольно быстро.

        Типичная картина сваливания в троттлинг. Этот скриншот снят в другой итерации т.к. снятие предыдущего скриншота сильно «расплескало» график. Впрочем, временные интервалы и температуры все равно повторяются с довольно высокой точностью — плюс/минус 3-4 секунды и 1-2 градуса. В общей сумме, от начала сваливания в троттлинг до завершающего этапа (производительность замирает примерно на 50% от номинальной) проходит примерно 20-25 секунд. «Полный троттлинг» наступает при температуре процессора приблизительно 80 градусов.

        Температура продолжает расти, график производительности стабилизировался. Самое время дождаться, что будет дальше, однако мы проведем перед этим еще один эксперимент: снова включим вентилятор.

        Этот скриншот, опять-таки, снят не в процессе того же эксперимента, что и прошлый, однако суть от этого не меняется — нам нужно лишь увидеть процесс выхода из троттлинга и засечь время. Northwood тратит на это около 5-7 секунд, возвращаясь к нормальной производительности так же «ступенчато», как и спускался вниз. График стабилизируется при той же температуре, при которой мы наблюдали стабильную работу без троттлинга с выключенным вентилятором — около 70 градусов.

        Вот и обещанный апофеоз: пара секунд до полной «смерти» системы, 94 градуса. В нашем случае (22 градуса в помещении, открытый корпус), троттлингу не удалось спасти процессор от перегрева, возник thermtrip, и процессор вместе со всей системой ушел в shutdown. Оставаясь при этом в живых, естественно. И это нельзя назвать случайностью, поскольку мы намеренно доводили наш тестовый стенд до такой ситуации раз 10 подряд. Температура «последнего вздоха» в случае с Pentium 4 3,2 ГГц Northwood колебалась в районе от 94 до 98 градусов по показаниям Motherboard Monitor.

        Pentium 4 3,2E ГГц «Prescott»

        Первое различие сразу бросается в глаза: температура покоя у Prescott в нашем случае составила 50 градусов (против 34 у Northwood). Разумеется, это всего лишь наш случай , однако, учитывая то, что кроме процессора на стенде ничего не менялось, данные цифры позволяют, как нам кажется, сделать вполне корректный вывод о величине относительной разницы между температурными режимами Prescott и Northwood.

        Около 5 секунд после старта теста. Температура растет еще стремительнее, чем в случае с Northwood — практически, со скоростью 2 градуса за секунду.

        А вот стабилизировалась она на 76 градусах, что также намного больше, Northwood’овских 50. Сравним: 34 покоя против 50 при 100% загрузке на Northwood: 47% прироста температуры. Prescott: 50 против 76 — 52%. Не то что бы очень большая разница, однако все-таки она есть, и снова не в пользу Prescott.

        После снятия скриншота на графике опять начинают появляться характерные зубцы, но намного более глубокие и частые. И вот здесь уже труднее определить, о чем они свидетельствуют — о вмешательстве ли посторонних процессов, или о первых намеках на троттлинг. Почему? Во-первых, потому что зубцы намного более глубокие и примерно соответствуют 50%-ной потере производительности. А во-вторых — читайте следующий комментарий.

        Итак, мы отключаем питание вентилятора. Уже через 5-6 секунд температура возрастает примерно до 80 градусов, и начинается «скачущий троттлинг» — производительность то резко падает, то опять столь же резко возвращается к номинальному значению. Совершенно не похоже на более-менее плавное падение, которое мы наблюдали в случае с Northwood. И — обратите внимание: если порог между нормальной рабочей температурой и началом троттлинга у Northwood составляет 74/50

        =48%, то в случае с Prescott это всего лишь 80/76

        =5%.

        Всего 5% разницы между нормальной температурой при 100% загрузке и порогом, на котором начинает срабатывать троттлинг! Соответственно, мы можем также констатировать, что по времени между остановкой вентилятора и возникновением первой аварийной ситуации, Prescott обогнал Northwood на целую минуту.

        Еще 6-8 секунд — и процессор окончательно уходит в глухой троттлинг при температуре около 88-90 градусов. В принципе, кривую снижения производительности можно с большой натяжкой назвать плавной (в целом, так сказать), однако амплитуда колебаний намного больше, чем в случае с Northwood.

        Кстати, сделаем небольшое разъяснение по поводу постоянно мелькающих в тексте «около», «приблизительно» и прочих синонимов, обозначающих отсутствие абсолютной точности. Дело в том, что приводить все скриншоты, полученные в процессе тестирования, никакого смысла нет — они примерно одинаковы. Поэтому мы ограничиваемся одним, наиболее характерным. А вот возможные интервалы значений, указанные в тексте статьи, базируются на данных нескольких реально проведенных однотипных экспериментов.

        Включение вентилятора. Первое отличие от Northwood: примерно в течение 4-5 секунд не происходит вообще ничего. На графике это «ничего», понятное дело, увидеть невозможно. И только после этого температура достаточно резко (3-4 секунды) снижается до 85-83 градусов, и начинаются попытки выхода из троттлинга. Сам выход выглядит так же пилообразно, как и вход (снова вспомним достаточно плавную кривую на Northwood).

        Приблизительно 30 секунд после включения вентилятора соответствует левой части графика (т.е. самой ранней). Видно, что даже после того, как график производительности в целом стабилизировался, его временами довольно сильно лихорадит. Продолжается это приблизительно 2 минуты.

        . После чего мы снова возвращаемся к температуре 76-77 градусов, и график становится ровным. Выход из троттлинга полностью завершен, рабочая температура примерно такая же, как и до выключения вентилятора.

        «Final Cowntdown» (C) Europe. Система с процессором Prescott аварийно завершает работу при несколько большей температуре, чем Northwood. Максимум для Northwood в нашем случае составил 98 градусов, Prescott же иногда доживал до 105, и никогда не выключался при температуре менее 101 градуса.

        Выводы

        Итак, обобщим результаты наших экспериментов:

        1. Механизм Thermal Monitor / Thermal Throttling в процессорах Pentium 4 на ядрах Northwood и Prescott присутствует, и функционирует в точности так, как он должен функционировать согласно документации производителя. Впрочем, как говорится, кто бы сомневался.
        2. Безусловно, полученные данные в плане абсолютных значений временных интервалов и некоторых температур, вряд ли могут быть применены к любой системе, ввиду различий в аппаратной части (частота процессора, связка кулер + термопаста, модель системной платы, температура окружающего воздуха, открытость / закрытость корпуса). Однако механизм функционирования самого троттлинга и закономерности его работы экспериментально выяснены (подтверждены).
        3. Гипотеза о том, что троттлинг может «вытянуть» любую систему в любом случае и предотвратить срабатывание аппаратного shutdown, не выдержала проверки. При стандартном значении снижения производительности (порядка 50%), этой меры иногда не хватает, чтобы предотвратить перегрев CPU, после которого следует автоматическое выключение с целью предотвратить его выход из строя. С другой стороны, пороговое значение температуры нам уже известно, поэтому основное направление работы над системным блоком — не допустить, чтобы оно было достигнуто. Грамотная вентиляция, корпусные кулеры. или, в конце концов, выставление более жестких опций троттлинга в BIOS Setup системной платы, если эта управляющая функция предусмотрена ее производителем.
        4. А вот сжечь процессор Pentium 4 с помощью остановки кулера (при наличии на CPU грамотно установленного радиатора с термопастой), похоже, то ли очень сложно, то ли вообще невозможно. По крайней мере, нам не удалось это сделать. И это притом, что температура в районе 100 градусов для такого сложного устройства — довольно серьезная угроза, тем более, когда она воздействует на CPU в течение отнюдь не микросекунд.
        5. Тепловой режим, в котором работают процессоры на ядре Northwood — гораздо более гладкий и щадящий, чем в случае с Prescott. Однако следует учесть то, что производитель (Intel) особенно не скрывает данного факта, апеллируя к необходимости тщательного подхода к организации системы охлаждения и ее более высокой «прецезионности». Иными словами, работа на грани троттлинга, по сути, декларируется как совершенно нормальное для Prescott явление, а задача интеллектуальной системы охлаждения как раз и состоит в том, чтобы в любых нормальных условиях процессор не переходил эту грань.
        6. В целом, технология Thermal Monitor / Thermal Throttling заслуживает похвалы. Даже как отдельно взятая технология, без учета всего остального. Сама идея, состоящая в том, чтобы в случае внештатной ситуации сначала попытаться приостановить (или хотя бы замедлить) рост температуры, а потом уже, в случае необходимости, применять крайнюю меру — остановку процессора и отключение питания системы, выглядит более изящно и логично с инженерной точки зрения, чем просто остановка процессора по достижению им определенной температуры.

        Доступные параметры12,5%
        25%
        37,5%
        50%
        62,5%(по умолчанию)
        75%
        87,5%

        CPU Thermal Throttling параметр, который реализует ручную настройку функции защиты процессора от перегрева встроенной только в процессоры Intel Pentium 4, изготовленные по технологии 130 nm и содержащие кэш второго уровня 512 Кб. Процессоры данного типа оснащаются высокоинтеллектуальной системой контроля Thermal Monitor, которая в состоянии улавливать малейшие колебания температуры. Thermal Monitor содержит механизм управления температурой TCC (Thermal Control Circuit) и температурный датчик, который установлен в непосредственной близости к ядру процессора.

        Thermal Monitor работает в двух режимах: автоматический контроль температуры процессора и ручная настройка (CPU Thermal Throttling).

        При использовании автоматического режима датчик температуры отслеживает достижение предельно допустимой температуры процессора. Когда CPU нагревается, то датчик посылает сигнал об этом (PROCHOT#) для включения системы управления TCC. Цепь управления вставляет нулевые циклы в работу процессора так, чтобы 50-70 % тактов от общего количества циклов он пропускал. Производительность процессора при этом снижается, и он начинает остывать.

        По мере того как температура снижается, блок ТСС начинает уменьшать количество нулевых циклов. В тот момент, когда температура нагрева процессора уже не представляет опасности, температурный датчик прекращает отсылать сигнал оповещения PROCHOT#. Механизм управления TCC отключается. С помощью алгоритма своевременного изменения количества рабочих и нулевых циклов процессора удается поддерживать оптимальное значение температуры на нем. Это позволяет процессору выдерживать небольшой перегрев и продолжать стабильно работать.

        При использовании ручной настройки Thermal Control Circuit сначала нужно активировать эту функцию в BIOS. Это позволит изменить автоматический запуск TCC блока с цикла 30-50 % на другой диапазон.

        Для выбора будет доступна опция, которая предлагает варианты возможных значений рабочего цикла процессора при включении механизма TCC в границах от 12,5 до 87,5 % с шагом 12,5. Следует учесть, что тактовая частота самого процессора при этом не меняется. Изменение затрагивает только рабочий цикл CPU.

        Отключить выбор опции невозможно, так как блок TCC нельзя выключить. Если настроить рабочий цикл CPU ниже минимального порога, то механизм управления TCC не будет задействован ни при каких обстоятельствах.

        Если не вносить никаких изменений, то будет использоваться значение 62,5 %. Из этого следует, что блок TCC будет добавлять холостые циклы в работу CPU таким образом, чтобы процессор смог потратить на охлаждение 37,5 % времени.

        Выбор нужного значения зависит от поставленных задач. Низкое значение рабочего цикла приведет к существенному понижению производительности процессора по сравнению с номинальным значением, но будет способствовать более продуктивному его охлаждению перед выключением механизма TCC. Высокое значение рабочего цикла окажет влияние на продолжительность охлаждения CPU перед выключением механизма TCC, но производительность будет сохранена.

        Простой компьютерный блог для души)

        Всем привет. Сегодня мы затронем тему процессоров, а если быть точнее, то такое явление как CPU Throttling. Скажу сразу ребята, что это явление не совсем хорошее и может отрицательно влиять на работу ПК, если ничего с этим не делать. А все дело в том, что CPU Throttling это термозащита процессора от перегрева. Но давайте обо всем разберемся подробнее.

        Итак ребята, CPU Throttling это троттлинг процессора. Что такое троттлинг? Процессор пропускает часть тактов для того, чтобы немного себя успокоить. То есть проц сам себе урезает производительность, пока температура не снизится. Сам по себе троттлинг опасен тем, что проц работает на оч высокой температуре и при этом термопаста над кристаллом может спокойно высохнуть. Кстати засохшая термопаста очень часто и приводит к троттлингу… =(

        Ребята, я тут написал свои мысли. То есть то, как думаю я лично. Я не претендую там на супер шарящего чувака, но кое какой опыт в обращении с процом у меня есть. Также я тут расскажу об одном трюке.. Искренно надеюсь моя инфа вам немного, да поможет..

        Вы подумаете, ну и что делать теперь? Итак, первое что нужно сделать, это выключить все проги на компе, которые его нагружают. То есть в игры играть разумеется не стоит, это думаю понятное дело. Нужно все отключить так бы сказать до выяснения обстоятельств.

        Теперь давайте думать и думать логично. Троттлинг это явление, которое появляется при высокой температуре. Но если проц нагружать по полной, то все равно температура не должна приводить к троттлингу. То есть что-то не так.. Первым делом нужно разобрать ПК или ноут и посмотреть что творится с радиатором, может он жутко пыльный, забит всяким мусором и именно этот мусор мешает отводу тепла. Но может быть такое, что визуально все вроде норм, радиатор в меру пыльный. Тогда радиатор нужно снять и провести осмотр процессора, подошвы радиатора (по следам термопасты можно сделать вывод о том насколько плотный контакт).

        У меня есть еще новости. Может быть такой прикол, что вы ноут или ПК разобрали, сняли радиатор, выбрали проц и прикол в том, что вроде все норм. Термопаста есть, радиатор вроде плотно прилегает, проц стоит ровно и все пучком. Однако ребята, я могу вас расстроить. Дело в том что в самом процессоре, между чипом и теплораспределительной крышкой тоже есть термопаста, ну типа термоинтерфейс. В ноутах не знаю есть ли такая крышка на чипе. И вот если термоинтерфейс чуть подсох, то его теплопроводность в разы ухудшается. И тут уже ничего не поможет кроме как менять этот термоинтерфейс, а кстати можно туда поставить жидкий металл, но это дело нужно чтобы делал спец, напартачить можно оч легко…

        Вот ребята нашел картинку, примерно такое и творится внутри проца, ну то есть под его крышкой:

        Посередине прямоугольный чип, это и есть проц, а вот на нем как раз термоинтерфейс. Вот еще одна картинка, тут уже проц почищен от старого термоинтерфейса:

        Ребята, вот перед вами обычный радиатор проца с вентилятором в обычном ПК:

        И он может быть грязный, забит пылью, из-за чего процу тупо жарко.

        Вот еще один пример и тут тоже радиатор, но уже другой, попроще и здесь он как раз грязный, куча пыли и всякой дичи на нем:

        Нужно чистить одним словом.

        А вот система охлаждения ноута, которая выталкивает горячий воздух из корпуса, но здесь на картинке как видите радиатор уже покрылся шубкой из пыли и шерсти:

        Еще один пример, почти тоже самое, только другая система охлаждения, тоже от ноутбука, смотрите:

        Ну короч вы поняли, да, что этот момент с грязным радиатором нужно проверить, чтобы знать уж точно в этом дело или нет…

        Мерять температуру я советую прогой AIDA64, ее можно спокойно скачать в нете, вот как она выглядит:

        Есть еще прога Speccy, тоже неплохая, но в целом инфы она дает меньше.

        РЕБЯТА, ЧУТЬ НЕ ЗАБЫЛ ВАМ РАССКАЗАТЬ ОБ ОДНОМ ТРЮКЕ… В ТЕОРИИ ОН МОЖЕТ ПОМОЧЬ… Этот трюк позволит как бэ облегчить состояние проца, который уже дошел до кондиции, ну то есть до троттлинга.. Короче знаете что можно сделать? Можно принудительно запретить процу работать на максимальной частоте. Это можно сделать в самой винде, я покажу на примере Windows 7, но в Windows 10 там все почти также. Итак, смотрите. Нажимаете Пуск, там выбираете Панель управления:

        Далее находите значок Электропитание:

        Потом неважно какая у вас стоит схема, главное, это нажать на Настройка перехода в спящий режим:

        Выбираем изменить дополнительные параметры:

        Ну и теперь самое главное. Появится окошко Электропитание, там будет куча настроек и опций, здесь нужно пойти в Управление питанием процессора, и вот тут самое нужное. Вы можете вручную ограничить загрузку проца, само ограничение указывается в процентах. В теории это должно помочь, проц станет менее производительным, температура снизится. Вот например я выставил, чтобы максимально проц загружался только на 20%, гляньте как это сделать:

        После всех действий жмете ОК. Попробуйте, вдруг это поможет?.

        Вот такие ребята пироги невеселые, это если кратко все. Надеюсь вам тут все было понятно, ну а если что-то не так, то прошу простить… Удачи вам и всех благ!

        Оцените статью
        Много толка
        Добавить комментарий