HASWELL 英特尔的新处理器

许多笔记本电脑用户不仅需要一个高性能的处理器，而且需要在闲置的时候处理器可以迅速地进入低功耗状态以节省电能，这样用户就不需要频繁地对其进行充电。英特尔目前的处理器如Sandy Bridge和Ivy Bridge的运行速度非常快，但是它们在节能方面的表现与RAM相比仍旧差强人意，如今Haswell将改变这个状况。去年Ivy Bridge的热设计功率（TDP）从Sandy Bridge的35W降低到了17W，这主要得益于晶体管工艺由32nm升级到了22nm。如今Haswell的芯片架构将进一步优化，新的处理器计算速度更快，并具有较低的功耗，它们的TDP仅为8W～10W，因此Haswell可以适用于高性能的平板电脑。

智能休眠

新节电等级的加入，让Haswell可以开启和关闭特殊的组件。节电技术在处理器中已经存在了很长的时间，如关于节能的ACPI（高级配置和电源接口）已经成为一个工业标准，它定义了各种睡眠状态，包括系统睡眠和处理器睡眠（S和C状态）。它们的设置范围从S0（所有组件都激活工作）到S6（深度睡眠）。而日常工作中，S3节电等级下（待机状态）CPU几乎是关闭，系统状态保存在内存中。进入此状态时，ACPI要先判定处理器的休眠状态，然后做出清空一个核心缓存的动作并关闭这个核心，将核心的最新状态保存在内存中，最后核心将被停用。

目前困扰用户的问题是，英特尔的CPU从S0状态切换到S3状态花费的时间太长。根据系统的不同，用户需要等待一秒甚至更长的时间直到切换完成，并且系统还不能过于频繁地切换到待机状态，否则可能会消耗更多的电能。对于Haswell来说，英特尔定义了不同的节能状态，它们被称为SOix。S0表示系统组件仍在运行但是没有在活跃状态，x表示系统的睡眠深度。处理器切换到S状态只需要毫秒级的时间，而且可以在短时间内频繁切换。除Haswell之外，英特尔在它最近的Atom处理器Z2460上也引入了S0ix。

在日常工作中，Haswell很少会进入S0状态，但会经常在S0i1和S0i3之间切换。在S0i1状态下各种系统组件没有关闭，而是处在一种待机模式下：内存会极少更新它的活动内容，显示卡芯片和显示卡晶体管的最新状态也被冻结，不使用的晶体管的功率输入也被设定了上限。英特尔还提供了更多的节能特性，如面板自刷新这种全新的特性。传统技术即使显示内容没有改变，显示卡和CPU仍会每秒刷新屏幕内容60次，只有当显示器被关闭时才会中断刷新。在Haswell的新架构下这个刷新任务将由显示器上的一个高速缓存来实现，不需要显示卡和CPU来完成这项工作，这样CPU的节能状态将会更少受到其他组件状态的影响。

大幅减少待机消耗

另外，Haswell具有新的C节能状态（C7至C10），它可以有效降低待机状态的功耗。处理器的最后一级缓存（LLC）和系统占用了许多晶体管，而且LLC被当做一个中间缓存，负责协调处理器和系统之间的存取动作。如果核心内没有数据，那么处理器在C7节能状态下关闭这个核心，以节省电能，如果核心中存在数据，那么LLC和系统模块将被设置为待机模式。而C8到C10的节能状态只在超极本或者Windows 8平板电脑中存在，这个状态下LLC被清空并关闭，停用系统，并且电压几乎会逐渐降低到0，以达到节能的状态。

除此之外，还有其他措施可以让Haswell的节能表现更加优秀。与Ivy Bridge相比，Haswell的内存带宽增加了两倍，这使得处理器节能状态的切换可以快25%。Haswell超低电压版处理器的芯片组集成在处理器内，而且TDP可以调节（称为cTDP），设备制造商可以设定低的TDP来降低功耗，但这意味着处理器的最高性能表现也会更差。

收稿日期：2013-04-23

新的节能方式

处理器预设的节能等级可以在系统（S状态）和CPU（C状态）中规定处理器可以关掉哪个模块以节省电力消耗。英特尔在新一代的Haswell处理器中将这一概念加以延伸。在待机状态下，Haswell处理器具有非常低的功耗。

更快的节能

状态转换

英特尔处理器到目前为止只有两种状态：工作状态（S0）或关闭状态（S3），两者的切换需要一定的时间。而Haswell处理器中加入了新的S0ix状态，可以更迅速地激活需要的计算组件，也能让处理器迅速地切换到待机模式或关闭状态。

更多备用硬件

如果用户状态不活跃，那么Haswell通常会进入S0i1或S0i3状态。处理器从S0i1节能状态到最高频率工作状态的切换时间仅为毫秒级，因为许多组件并不会完全关闭，而是处在备用模式。处理器的活跃程度取决于它目前的节能等级。

关闭所有模块

之前的处理器只能运行在C0到C6节能等级之间，而Haswell处理器具有全新的C7到C10的节能等级，可以实现关闭最后一级缓存和系统助手（负责管理CPU组件），这将大幅减少其待机状态的功耗。