在Nehalem处理器当中,除了大规模使用长沟道晶体管技术来降低总漏电之外,还搭载了一个新的单元,来管理所有的核心的工作状态,包括电压、频率等,这个单元的名字就叫作Power Control Unit电源管理单元。它也负责处理器参数的实时监测。空闲的核心和缓存将会被降低供应电压,并降低工作频率,以达到降低功耗、节约能源的目的。
PCU是Nehalem处理器的电源总管
在需要的情况下,空闲的核心和缓存可以设置为关闭模式以降低耗电。彻底避免这些线路用电是不太可能的,在关闭模式下,SRAM的供电将从0.90V降低到0.36V,提供83%的漏电功耗节约,作为比较,睡眠电压是0.75V,节约为35%。关闭模式是由Power Gate电源阀来实现的:
Power Gate是PCU的实际执行者之一
为了实现PCU,Nehalem使用了特别的工艺,在第9金属层上实现了非常低导通电阻和非常高关闭电阻及极低晶体管漏电的Power Gate电路。
通过Power Gate,在Nehalem上还实现了了一种新的能耗比控制技术:Turbo Mode,或者叫做Turbo Boosting,这种技术在笔记本上曾经出现过。作用就是当一些核心处于空闲状态,被Power Gate关闭之后,剩余的核心可以动态提升频率以提升负载的相应能力。
通常状态
两个核心被Turbo Boost
TDP允许的情况下,所有的核心都被Turbo Boost
TDP允许的情况下,部分核心允许更进一步地Turbo Boost
并不是所有的处理器都具有Turbo Mode功能,在Xeon 5500系列处理器当中,只有最后一位数字为0的处理器具备超线程技术和Turbo Mode,为其他数字的则没有。一开始,桌面版本的Nehalem也是没有超线程技术和Turbo Mode的,后来Intel改变了主意,这个举动应该是为了刺激市场,通过培养消费者来扩展它们的应用领域。