প্রসেসরগুলি কীভাবে তাদের ঘড়ির গতি নিয়ন্ত্রণ করে?


12

আমি সম্প্রতি একটি এসটিএম প্রসেসর পেরিয়ে এসেছি যার সাথে সার্কিটের ২ টি দোলক রয়েছে - আমি মনে করি একটির উচ্চ গতির অপারেশন এবং অন্যটি স্বল্প বিদ্যুতের জন্য।

ডেস্কটপ প্রসেসরের মতো কোনও কিছুর জন্য যেখানে ঘড়ির গতি কোনও পছন্দসই ফ্রিকোয়েন্সিতে (কারণের মধ্যে) পরিবর্তন করা যেতে পারে - এটি কীভাবে শারীরিকভাবে এটি করে ?


1
অ্যালেক্সের উত্তরটি ইঙ্গিত দেয় যে, আধুনিক ডেস্কটপ সিপিইউ ফ্রিকোয়েন্সি ক্রমাগত পরিবর্তনশীল নয়। এটি সাধারণত 100 বা 133 মেগাহার্টজ পদক্ষেপে যায়। (সম্পর্কিত: সর্বাধিক নির্ধারিত গতির উপরের "টার্বো" এর জন্য, বা কোনও ওএস সিপিইউর (ইন্টেল স্কাইলেক) এর পাওয়ার ম্যানেজমেন্টের সম্পূর্ণ নিয়ন্ত্রণ বন্ধ করে দিলে) একটি আধুনিক x86 সিপিইউ কীভাবে ফ্রিকোয়েন্সিগুলি পরিবর্তন করবেন তা সিদ্ধান্ত নিতে পারে: এসকেএলটির একটি অন ডাই রয়েছে একটি ফ্রিকোয়েন্সি সিদ্ধান্ত নেওয়ার জন্য 486 হিসাবে যতটা ট্রানজিস্টর নিয়ে মাইক্রোকন্ট্রোলার ছিল: এই বিলম্ব-লুপটি ঘুম না করে বেশ কয়েকবার পুনরাবৃত্তির পরে কেন দ্রুত চালানো শুরু করে?
পিটার কর্ডেস

উত্তর:


21

এটি ফেজ-লক করা লুপ বা পিএলএল নামে একটি ডিভাইস ব্যবহার করে করা হয় । এখানে একটি বেসিক পিএলএল এর একটি ব্লক ডায়াগ্রাম রয়েছে:

পরিকল্পিত

এই সার্কিটটি অনুকরণ করুন - সার্কিটল্যাব ব্যবহার করে স্কিম্যাটিক তৈরি করা হয়েছে

মাদারবোর্ডের দোলকটি সিপিইউ ঘড়ির ফ্রিকোয়েন্সিতে চলবে না, পরিবর্তে এটি 100 মেগাহার্টজের ক্রমটিতে একটি ফ্রিকোয়েন্সিতে চলে। এই দোলক শুধুমাত্র একটি পরিচিত, স্থিতিশীল রেফারেন্স ফ্রিকোয়েন্সি হিসাবে পরিবেশন করে। সিপিইউর অভ্যন্তরে, প্রকৃত ঘড়ির ফ্রিকোয়েন্সিটি একটি ভোল্টেজ-নিয়ন্ত্রিত দোলক বা ভিসিও দ্বারা উত্পন্ন হবে । তুলনামূলকভাবে বিস্তৃত পরিসরের উপর দিয়ে ফ্রিকোয়েন্সি তৈরি করতে ভিসিও টিউন করা যেতে পারে, তবে নিজে থেকে এটি বিশেষভাবে স্থিতিশীল বা সঠিক নয় - প্রদত্ত নিয়ন্ত্রণের ভোল্টেজের জন্য, ফ্রিকোয়েন্সিটি একেক অংশে এবং সরবরাহ ভোল্টেজ এবং তাপমাত্রার সাথে পৃথক হবে। এরপরে একটি পর্যায়-লক লুপটি ভিসিও আউটপুট ফ্রিকোয়েন্সিটিকে রেফারেন্স ফ্রিকোয়েন্সি সহ একটি নির্দিষ্ট সম্পর্কের তালিকায় রাখে।

রেফারেন্স দোলক এবং ভিসিও উভয়ের ফলাফল আউটপুটগুলি প্রোগ্রামেবল ডিভাইডার (রেফারেন্সের জন্য ডি এর একটি ফ্যাক্টর এবং ভিসিও আউটপুট জন্য এম এর সাথে) দ্বারা বিভক্ত হয় এবং তারপরে একটি পর্যায় এবং ফ্রিকোয়েন্সি সনাক্তকারী (পিএফডি) এর সাথে তুলনা করে। PFD এর আউটপুট ফিল্টার করা হয় এবং ভিসিও চালাতে ব্যবহৃত হয়। এটি একটি নিয়ন্ত্রণ লুপ গঠন করে যা একটি ফেজ লকড লুপ হিসাবে পরিচিত, কারণ এটি বিভক্ত রেফারেন্সের ধাপের সমান করতে বিভক্ত ভিসিওর পর্বটি চালনা করে drive পিএফডি ইনপুটটিতে, ফ্রিকোয়েন্সি । ফলাফলটি রেফারেন্স ফ্রিকোয়েন্সিটির সাথে নির্দিষ্ট গাণিতিক সম্পর্কের সাথে আউটপুট ফ্রিকোয়েন্সি,f o u t = f r e fM / DfPFD=fref/D=fout/Mfout=frefM/D। যেমনটি এই সমীকরণে দেখা যায়, ভিসিওর আউটপুটে ফ্রিকোয়েন্সি ডিভাইডারের রেফারেন্স ফ্রিকোয়েন্সিটি তার বিভাগ ফ্যাক্টর দ্বারা গুণিত করার প্রভাব রয়েছে। এইভাবে কোনও পিএলএল কার্যকরভাবে রেফারেন্স ফ্রিকোয়েন্সি থেকে অনেক বেশি ফ্রিকোয়েন্সি তৈরি করতে পারে।

উদাহরণস্বরূপ, ধরুন রেফারেন্স ফ্রিকোয়েন্সি 100 মেগাহার্টজ, রেফারেন্সটি 1 (ডি) দ্বারা ভাগ করা হয়েছে এবং ভিসিও 30 (এম) দ্বারা বিভক্ত হয়েছে। এর ফলে 100 মেগাহার্জ * 30/1 = 3 গিগাহার্টজ আউটপুট ফ্রিকোয়েন্সি হবে। এই সম্পর্কটি কেবল ডিভাইডার সেটিংস পরিবর্তন করে পরিবর্তিত হতে পারে যা নিয়ন্ত্রণ রেজিস্টারগুলির মাধ্যমে সফ্টওয়্যারে করা যেতে পারে। নোট করুন যে ফ্লাইতে ফ্রিকোয়েন্সি পরিবর্তন কেবল ডিভাইডার মানগুলি পরিবর্তনের মতো সহজ নাও হতে পারে, ফ্রিকোয়েন্সিটি এমনভাবে পরিবর্তন করতে হবে যাতে সিপিইউ কোনও 'গ্লিটস' বা ঘড়ির ডাল দেখতে না পায় যা খুব কম। নতুন পিএলএল নতুন ফ্রিকোয়েন্সি স্থিতিশীল না হওয়া পর্যন্ত 2 টি পিএলএল এবং তাদের মধ্যে স্যুইচ করা বা অস্থায়ীভাবে ঘড়িটি থামানো বা অন্য ঘড়ির উত্সে স্যুইচ করার প্রয়োজন হতে পারে।

স্থির, স্থিতিশীল উল্লেখগুলি থেকে নির্ভুল, সহজেই সুরক্ষিত ফ্রিকোয়েন্সি তৈরি করতে PLL গুলি পুরো জায়গা জুড়ে ব্যবহৃত হয়। আপনার ওয়াই-ফাই কার্ড এবং ওয়াই-ফাই রাউটার এটিকে স্থানীয় দোলকের ফ্রিকোয়েন্সি নামে পরিচিত করে উপযুক্ত চ্যানেলটি নির্বাচন করতে ব্যবহার করে, সংশোধিত ডেটা আপকান্ট এবং ডাউন কনভার্ট করার জন্য রেডিওতে অভ্যন্তরীণ ব্যবহৃত সিগন্যাল। আপনার এফএম রেডিওটি সম্ভবত সম্ভবত প্রাপ্তি ফ্রিকোয়েন্সি থেকে সফ্টওয়্যার নিয়ন্ত্রণ সক্ষম করতে বিভিন্ন স্টেশনের সহজ পুনরায় কলকে সক্ষম করে। পিএলএলগুলি ইথারনেট, পিসিআই এক্সপ্রেস, সিরিয়াল এটিএ, ফায়ারওয়্যার, ইউএসবি, ডিভিআই, এইচডিএমআই, ডিসপ্লেপোর্ট এবং অন্যান্য অনেক আধুনিক সিরিয়াল প্রোটোকলের জন্য সিরিয়ালাইজার এবং ডিসরিয়ালিজারগুলি চালনার জন্য ব্যবহৃত উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি ক্লক সংকেত উত্পন্ন করতে ব্যবহৃত হয়।


7

পূর্ববর্তী উত্তরগুলি ছাড়াও ...

আপনার এসটিএম মাইক্রোতে প্রায় অবশ্যই রিয়েল-টাইম ঘড়ির জন্য দ্বিতীয় দোলক রয়েছে। বাকী চিপ এবং সার্কিটের বাকী অংশটি চালিত অবস্থায় এটি ঘড়িটিকে চালিয়ে যেতে দেয় (সর্বনিম্ন শক্তি গ্রাস করে) keep ডিভাইসটি তার ঘড়ি এবং ক্যালেন্ডারটি চলমান রাখতে পারে এবং সাধারণত এটি টাইমারেও প্রধান প্রসেসরটি পুনরায় চালু করতে পারে - এম্বেড থাকা ডিভাইসের জন্য সমস্ত দরকারী স্টাফ।


রিয়েল-টাইম ঘড়িটি সাধারণত প্রধান ঘড়ির তুলনায় অনেক ধীর হয় (32kHz সাধারণত বৈশিষ্ট্যযুক্ত) এবং এর কারণে, রিয়েলটাইম ক্লক দোলক এবং সংযুক্ত সার্কিট খুব কম বর্তমান ব্যয় করতে পারে।
mkeith

@ স্মিথ কম ঘড়ির গতি গুরুত্বপূর্ণ, নিশ্চিত, তবে মূলত এটি কারণ প্রায় সমস্ত প্রসেসর বন্ধ রয়েছে।
গ্রাহাম

গ্রাহাম, মূল প্রশ্নটি কেন সেখানে দুটি দোলক রয়েছে about মূলত, আপনার কেবলমাত্র একটি দোলকের সাথে আংশিক শাটডাউন হতে পারে এবং আপনি সেভাবে প্রচুর শক্তি সঞ্চয় করতে পারবেন। দ্বিতীয় নিম্ন গতির দোলক হওয়ার কারণ হ'ল গতিশীল বিদ্যুৎ খরচ ঘড়ির ফ্রিকোয়েন্সিতে রৈখিকভাবে সম্পর্কযুক্ত। সুতরাং 32 মেগাহার্টজ সার্কিটের গতিশীল বিদ্যুৎ খরচ 10 মেগাহার্টজ সার্কিটের গতিশীল বিদ্যুত ব্যবহারের চেয়ে 300x কম হবে। আমার মতে কমে যাওয়া ঘড়ির গতি উত্তরের একটি গুরুত্বপূর্ণ অঙ্গ।
mkeith

@ স্মিথ এটি "প্রিন্সিপাল" নয় - এটি আরটিসির সাহায্যে প্রতিটি চিপে কাজ করে। অবশ্যই আরটিসি অংশ গতি বাঁচাতে নিম্ন গতির দোলক ব্যবহার করে। তবে আরটিসি অংশটি কখনই দ্রুত দোলকের ঘড়ি ব্যবহার করে না - এটি সিলিকনের একই টুকরোতে সম্পূর্ণ পৃথক সার্কিট; এবং তেমনিভাবে বাকী চিপ কখনও ধীর অসিলেটর ঘড়ি ব্যবহার করে না । আরটিসি নিজেই ধীর গতির হারে চালিয়ে কম শক্তি ব্যবহার করে, নিশ্চিত, তবে পুরো বাকী চিপটি 100% চালিত এবং শূন্য প্রবাহ গ্রহণ করছে (ভাল, ফুটো বর্তমানের ন্যানোয়্যাম্পস, তবে এটিই সব)।
গ্রাহাম

1
@ স্মিথ শিউর, এবং আমি সম্মত (যদিও আরটিসি স্ফটিকগুলির frequencyতিহাসিকভাবে ঘড়ি এবং ঘড়ির কোয়ার্টজ ইলেক্ট্রো-মেকানিকাল গতিবিধি থেকে আসে, বৈদ্যুতিনগুলিতে শক্তি সঞ্চয় থেকে আসে না)। আমি কেবল ওপি-তে স্পষ্ট করে বলতে চেয়েছিলাম যে ধীর গতিটি প্রধান প্রসেসরের "কম-শক্তি" মোডের জন্য নয় - এটি সম্পূর্ণ পৃথক পেরিফেরিয়ালের জন্য।
গ্রাহাম

0

খুব সাবধানে !

এখানে চিত্র বর্ণনা লিখুন

কাউন্টারটি চালনার জন্য সিপিইউতে বাইনারি প্রোগ্রামযোগ্য প্রিসকালার এবং ভিসিও সহ একটি পিএলএল রয়েছে যাতে এটি সামনের দিকের বাস, এফএসবি ঘড়ি (100MHz বলুন) বাড়িয়ে তোলে।
ডানামিক সিপিইউ ড্রাইভার, সিপিইউ, ওএস এবং বিআইওএস সহ সিপিইউ ব্যবহার কম হলে এই গতিশীল শক্তি সঞ্চয় মোডটি স্বয়ংক্রিয়ভাবে নির্বাচিত হয় selected

আমার আই 7 (8cpu) 3101 মেগাহার্টজ থেকে 800 মেগাহার্টজ এ যায় এবং তাত্ক্ষণিকভাবে 1100, 1300,1500 ... ইত্যাদি পদক্ষেপ নেয় etc

বায়োস যদি আমার ক্ষেত্রে যেমন x31 বেছে নেয়, তবে সিপিইউ 100MHz x 3100MHz এ চলে এবং সিপিইউতে বাইনারি কাউন্টার সহ সিপিইউ পাওয়ারকে হ্রাস করতে x8 থেকে x15 থেকে একই সময়ে বেছে নিন এটি 0.9V-তে সিপিইউ চিপ ভোল্টেজকে নিয়ন্ত্রণ করে অঞ্চলটি শক্তি সংরক্ষণের জন্য।

আমি সিপিইউ% এবং মেমরি% এর সাথে উইন 8.1 এ উপরের ডানদিকে আমার কার্সার দিয়ে প্রদর্শন করতে পারি

এখানে চিত্র বর্ণনা লিখুন

আমাদের সাইট ব্যবহার করে, আপনি স্বীকার করেছেন যে আপনি আমাদের কুকি নীতি এবং গোপনীয়তা নীতিটি পড়েছেন এবং বুঝতে পেরেছেন ।
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.