Модуль питания процессора по спецификации Intel VRD 11.1

Модуль питания процессора по спецификации Intel VRD 11.1

У многих материнских плат на базе новых чипсетов Intel модуль питания процессора построен по новой схеме, описанной в спецификации Intel VRD 11.1, основная задача которой состоит в том, чтобы обеспечить стабильность работы в самом широком диапазоне нагрузок, в том числе при стремительном переходе от высокой нагрузки к низкой и наоборот. Тем самым гарантируется более эффективное потребление энергии за счет быстрого погружения в экономичный режим "кратковременного сна" и возврата в рабочее состояние. В частности, у процессора появляется возможность подачи сигнала "низкая нагрузка", который должен быть отработан схемой его питания. Разработчики в полной мере использовали данную функцию на своих платах, и даже дополнили ее фирменной программно-аппаратной системой управления энергопотреблением, получившей название "Dynamic Energy Saver Advanced" (DES Advanced). Система DES Advanced позволяет экономить среднее энергопотребление системы за счет эффективного управления двумя компонентами – процессором и схемой его питания (VRM). Аппаратная часть системы базируется на новых ШИМ-контроллерах компании Intersil. Формированием тока заданной величины в современных схемах питания процессоров занимаются интеллектуальные мультифазные ШИМ-контроллеры. Включая по очереди пары транзисторных ключей, они подают на дроссели импульсы тока определенной длительности, чтобы на выходе получился ток нужной величины (рис. 1).

Рис. 1. Формирование тока заданной величины интеллектуальными мульти-фазными ШИМ-контроллерами.

Чем больше будет фаз, из которых состоит формирование выходного тока, тем лучше будет стабильность этого тока (при меньшем количестве элементов в выходном фильтре) и тем меньше будет нагрузка на каждый транзистор, дроссель и конденсатор во всей схеме. Впрочем, многофазные схемы не только сложнее и дороже в реализации, но и сами потребляют больше энергии во время работы. Поэтому разработчики всегда ищут компромисс между числом фаз (транзисторных каскадов) и стоимостью реализации.

В основу новой схемотехники модулей питания процессора положен принцип динамического выбора числа активных фаз в зависимости от потребностей процессора. Задача измерения тока, потребляемого процессором, возложена на ШИМ-контроллер (или на внешнюю схему – по желанию разработчиков). Регулировка подачи питания на процессор производится по сигналу PSI (Power Status Indicator) процессора, который генерируется, когда процессор находится в режиме Deeper Sleep.  Сигнал о величине тока поступает на процессор, а тот в свою очередь определяет, в каком состоянии находится – в стандартном или с низкой нагрузкой. В случае низкой нагрузки сигнал PSI # поступает обратно на ШИМ-контроллер, который может отключить часть фаз за ненадобностью и тем самым снизить энергопотребление всей схемы питания. Сигнал PSI позволяет повысить эффективность регулятора напряжения питания процессора и улучшить тем самым энергоэкономичность компьютеров. Системные платы с технологией DES Advanced, поддерживающие новый стандарт VRD 11.1, позволяют дополнительно повысить энергоэффективность благодаря уменьшению количества фаз питания в режиме Deeper Sleep до одной (в этом режиме на системной плате горит только один светодиодный индикатор).  Данное решение является стандартным для всех, кто реализует поддержку схемы VRD 11.1 на своих материнских платах.

Например, у фирмы Gigabyte имеется еще несколько фирменных решений по дальнейшему снижению уровня энергопотребления:

 - BIOS (рис. 2) разрешает процессору использовать более экономичные режимы "кратковременного сна" C3E и C4E, которые корректно поддерживаются схемой питания процессора; 

 - напряжение питания процессора при низкой нагрузке также снижается, что дополняет функцию Intel Enhanced SpeedStep, которая понижает частоту процессора;

   - можно включить принудительный троттлинг процессора (добавление холостых тактов) при нормальной работе, а не только при перегреве, что еще немного уменьшает потребление, хотя и ценой снижения производительности;

   -  функцию переключения схемы питания в экономичный в режим двух фаз. Количество активных фаз (а точнее, уровень энергопотребления процессора) можно проконтролировать с помощью светодиодов, число которых соответствует числу фаз ШИМ-модуляции, разведенных на конкретной плате.