Haswell芯光大道之六：C

Haswell芯光大道系列文章参阅：

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延伸阅读：

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　　早前Haswell的节能电源状态问题引起了业界的大讨论，报道指出C6/C7状态下Haswell处理器的最低电流是0.05A，一些电源的12V线路可能因此而出现问题，旋即引起了厂商以及用户的注意，用户主要都是表示担忧，而电源厂商则纷纷交出了他们的Haswell平台支持产品列表。我们也在这方面作了一些讲解和测试，实际上都可以很容易地解决这一问题。

　　不过说了这么多，大家应该还未太了解这个“C6/C7”到底是什么，而这也可能会影响到大家读懂上面这些关于Haswell处理器和电源问题的文章。其实C6/C7是两种CPU待机时的电源状态，下面我们将为大家讲解一下。

三种常见CPU工作状态简介

　　常见的CPU工作状态包含S-States、C-States和P-States三种，其中S-States（Sleeping states）指系统睡眠状态，C-States（CPU Power states）指CPU电源状态，而P-States（CPU Performance states）则指CPU性能状态。当然除了这三种外，还有G-States（全局状态）和D-States（设备状态）。

　　S-States很好理解，就是你手动点击“睡眠”，或者达到一定的待机时间（根据系统电源管理设置而定）进入睡眠状态，S0就是指正常运作。而C-States和P-States看起来也很类似，都会调节处理器的核心电压、电流以及频率，因此经常被混淆。其实他们的区别也是很明显的，不过我们首先要梳理一下上面这三种状态的关系。

三种电源状态的关系

　　S-States中的S0指非睡眠状态，包含了系统正常运作状态以及待机状态，这意味着只有在S0状态下，C-States才会存在。同样的，C0代表正常工作状态，而P-States正是处理器正常运作时的状态，所以P-States只存在于C0状态下。

　　简单来说，P-States是根据系统的负载情况调节处理器核心电压和频率，处理器仍在运作当中；而C-States则是改变处理器各个部分的状态，包括核心、缓存、总线以及各种后来集成进来的模块，此时处理器应该是工作或待机状态。我们日常使用电脑的时候，系统就是频繁地在这些状态下切换，以达到提高续航和降低功耗的目的。

C-States各个状态介绍

　　目前C-States有以下这11个状态：

　　C0：正常运行模式，我们正常操作电脑时均处于C0状态。

　　C1/C1E：挂起/待机状态，通过软件（一般发送HLT命令）停止处理器内部时钟。增强版的C1E支持降低倍频和电压。使用CPU-Z会观察到频率、电压下降，表示系统进入了这个状态，当外部总线传来请求时就会暂时离开C1/C1E状态（只需10纳秒），处理完后会恢复。这个状态仅对硬件延迟有要求，不过目前的硬件一般都没问题。

　　C2/C2E：和C1/C1E类似，但C2/C2E状态通过硬件进入，而且唤醒需要100纳秒以上。

　　C3：深度睡眠，内部时钟同样会被停止，总线频率会被锁定，多核心系统下缓存数据保留，并暂停写入操作，无法响应外部总线的重要请求。进入C3状态的前提是硬件支持并已进入C2模式。唤醒时间在50微秒左右。

　　C4：更深度睡眠，在C3状态的基础上通过将电压降至1.0V以下与减少L2缓存的数据存储以降低功耗。需要进入C3后才能进入C4，另外唤醒时间不超过1秒。

　　C4E：同样需要进入C4状态，并且L2缓存数据被减为零。唤醒时间至少需要200微秒。

C0-C6节能状态图例

　　C6：深度节能，处理器可实时清除L1缓存内所有数据，在保存处理器微架构状态下，关掉内核及L2缓存，芯片组会继续为I/O提供内存交换动作。对各个核心电源进行更智能的管理，电压降至C4的一半。不过唤醒时间要比C4长50%。

C7、C8、C9/C10对比

　　C7：更深度节能，在C6的基础上增加了清空部分或者全部L3缓存。

　　C8：L3缓存、系统助手（也就是以前北桥整合到CPU中的部分）和IO供电都被关闭，外部VR模块电压降至1.2V。

　　C9：VR模块电压接近0V。

　　C10：关闭VR模块。（不确定）

　　这里顺便提一下，C7状态更多地应用于笔记本上，台式电脑的BIOS一般不会出现这个选项，即使存在也是默认关闭的。而C8、C9和C10状态也仅应用于Haswell ULT处理器，也就是针对超极本的U系列和针对平板电脑的Y系列型号。