写的对不对我不知道,反正知识点我是get到了。
1理论基础·反馈控制方式
为了体现一定的专业性,这篇文章照例要和课本理论相结合。先来回顾一下自动控制原理的一些基础知识点。
下图为反馈(闭环)控制系统原理框图,用于表明自动控制系统的组成以及信号的传递情况:
先解释一下图中出现的专业名词:
信号类
●给定量:人为给定、要求系统输出量参照变化的外部指令信号
●被控量(输出量):被控对象中某个需要被控制的物理量
●干扰信号:对系统输出量产生不利影响的信号
比较量(反馈量):其值等同于被控量
基本元件类
●比较器:将所检测的被控量实际值与给定元件给出的参考两进行比较,确定两者之间的偏差
●控制器:下达指令的装置
●执行器:直接驱动被控对象,使其被控量发生变化
●被控对象:系统中被控制的设备或过程
反馈环节,是指把取出的输出量送回输入端,并与输入信号相比产生偏差信号的过程。其中若反馈的信号与输入信号相减,使产生的偏差越来越小,则称为负反馈,反之为正反馈。输出量反馈,使系统能在存在无法预计扰动的情况下,自动减少系统的偏差,故称作反馈控制,是自动控制系统的基本控制方式;其具体工作原理为将输出量的实际值与给定值进行比较,得出偏差,用偏差值产生调节作用消除偏差,使输出量维持期望的输出。这里的偏差即给定量与反馈量之差。
2睿频技术简介
回顾完自控系统框图后,让我们先了解一下睿频技术的相关概念。
2.1基本概念
英特尔睿频加速技术(Intel Turbo Boost Technology)是英特尔2012年起应用在酷睿 ™处理器的独有功能。当开启睿频加速之后,CPU会根据当前的任务量动态改变处理器时钟频率(主频),从而在执行重任务时发挥最大的性能,轻任务时发挥最大节能优势。
专业名词解释
- 主频: CPU主频,即CPU内核工作的时钟频率(CPU Clock Speed)。主频越高,CPU的运算速度就越快。
- 处理器架构: 架构是将晶体管连接在一起,让它进行计算的方式方法。目前Intel不断迭代的微架构都是在基础上进行优化,即增加晶体管数量,添加新的指令集等。
- TDP(Thermal Design Power):散热设计功耗。芯片达到最大负荷的时候热量释放的指标。是CPU电流热效应以及CPU工作时产生的单位时间热量,属于散热设计规范参考。该参数与CPU功耗不同,且高于CPU功耗。
睿频与超频的区别
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- 超频:用户强制CPU所有内核运行比额定频率高的频率上,功耗、电流、电压和温度都可能超出规定范围,操作不当会造成系统不稳定乃至损坏。超频需要人工调整各种指标。
- 睿频:CPU根据实际运行程序的需求,动态的增加处理器的运行频率来提高处理器的性能,同时保持处理器继续稳定运行在规定的参数内。睿频是CPU自动实现的,无需人工设置,并且CPU运行稳定。
2.2睿频原理简述
2.2.1架构特点
在支持睿频的英特尔处理器中,每个处理核心都带有自己的PLL同步逻辑单元,每个核心的时钟频率独立且具有单独的核心电压。
这样的好处是处于空闲状态下的处理核心几乎可以完全被关闭。而在之前的多核心处理器中,所有的处理核心都具备相同的核心电压,即活跃的处理核心与不活跃的处理核心都要消耗相同的功耗。
2.2.2关键设备:PCU
在CPU中的PCU(Power Control Unit,功耗控制单元)可以监控CPU的功耗。
当应用负载提高时,PCU可以为系统睿频提供参考:由于处理器为每个内核提供整体的额定功率,如果一个或多个内核未使用满其额定功率,则处理器可自动智能地把未使用的功率转移至工作的内核,从而提升核心频率最终提升性能。
2.2.3睿频具体过程
在多核处理器中,一个核心仅能同时处理一个任务。
当操作系统处理复杂进程导致主动核心负荷变大时,操作系统会请求提升性能,这时cpu架构可以在通过PCU检查相关参数后激活睿频方式。
在进入睿频方式后,繁忙CPU内核的频率会提升一级, 同时CPU功耗控制单元持续侦测各参数,保证在TDP允许范围内。
如果侦测到的热功耗数值足够低,或者有其他的核心处在空闲的状态,cpu架构继续提升处理器的时钟频率。
3 CPU睿频反馈控制原理
结合上文,下面让我们尝试绘制CPU睿频反馈控制系统原理框图。
i)被控对象:处理核心
ii)被控量(输出量):主频
iii)控制装置: PCU ,操作系统
iiii)输入量:当前进程
图作者是我朋友,在课题组里担任美工角色,其它啥也不懂,因此这幅作品的优点在于好看,缺点在于只是好看。
下面我们来对这一控制系统进行分类。
按照系统输入信号进行分类,该系统属于伺服控制系统,其输入信号是一个未知的随时间任意变化的函数,要求输出量能够精确地跟随输入信号变化。
按照系统时间变量特性分类,该系统属于离散时间系统,控制系统各环节的输入量和输出量均为时间的离散函数。
按系统参数特性分类,该系统属于定常系统,其系统参数在系统运行过程中相对于时间是不变的(忽略微小变化时成立;实际工程上属于时变系统)。
按系统数学模型分类,Emm…