Turbo-boost 充電器可為 CPU 渦輪加速模式提供支持

引言
為了不斷提高 CPU 的動(dòng)態(tài)性能，讓筆記本電腦擁有高速處理復(fù)雜多任務(wù)的能力，我們首先必須短時(shí)間提高 CPU 時(shí)鐘頻率，并充分利用其散熱能力。但是，這樣做會(huì)使系統(tǒng)要求的總功耗超出電源（例如：AC 適配器等）所供功率，從而導(dǎo)致適配器崩潰。一種可能的解決方案是提高適配器的額定功率，但成本也隨之增加。本文介紹的渦輪加速升壓 (turbo boost) 充電器，允許適配器和電池同時(shí)為系統(tǒng)供電，以滿足筆記本電腦在 CPU 內(nèi)核加速模式下工作時(shí)出現(xiàn)的猝發(fā)、超高功率需求。

在傳統(tǒng)筆記本電腦系統(tǒng)中，使用一個(gè) AC 適配器供電，并利用系統(tǒng)不需要的功率為電池充電。AC 適配器不可用時(shí)，通過(guò)開(kāi)啟 S1 開(kāi)關(guān)（請(qǐng)參見(jiàn)圖 1）讓電池為系統(tǒng)供電。適配器可以為系統(tǒng)供電的同時(shí)為電池充電，因此要求其具有較高的額定功率，從而難以有效控制體積和成本。動(dòng)態(tài)電源管理 (DPM) 一般用于精確地監(jiān)控適配器總功率，實(shí)現(xiàn)優(yōu)先為系統(tǒng)供電。

圖 1 適配器和電池充電器系統(tǒng)

一旦達(dá)到適配器的功率限制，DPM 便通過(guò)降低充電電流，并在沒(méi)有最佳效率功率轉(zhuǎn)換的情況下直接由適配器向系統(tǒng)供電，并對(duì)輸入電流（功率）進(jìn)行調(diào)節(jié)。系統(tǒng)負(fù)載最大時(shí)，所有適配器功率全部用于為系統(tǒng)供電，不對(duì)電池充電。因此，主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)就是確保適配器的額定功率足以支持峰值 CPU 功率和其他系統(tǒng)功率。

人們對(duì)于使用多 CPU 內(nèi)核和增強(qiáng)型圖形處理器單元 (GPU) 高速處理復(fù)雜任務(wù)的高系統(tǒng)性能的需求越來(lái)越大。為了滿足這種需求，英特爾為其 Sandy Bridge 處理器開(kāi)發(fā)出了 turbo-boost 技術(shù)。這種技術(shù)允許處理器短時(shí)間內(nèi)（數(shù)十毫秒到數(shù)十秒）出現(xiàn)超出熱設(shè)計(jì)功耗 (TDP) 的猝發(fā)式功率需求。但是，在考慮到設(shè)計(jì)容差的情況下，AC 適配器的設(shè)計(jì)僅能在某個(gè) TDP 電平滿足處理器和平臺(tái)的高功率需求。當(dāng)充電器系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，充電電流被動(dòng)態(tài)電源管理單元降至零后適配器達(dá)到其輸入額定功率時(shí)，避免 AC 適配器崩潰的一種最簡(jiǎn)單方法是通過(guò)降低 CPU 頻率來(lái)實(shí)現(xiàn) CPU 降頻工作，但這會(huì)降低系統(tǒng)性能。如何能在適配器不崩潰或者不增加其額定功率的情況下，讓 CPU 在 TDP 電平以上短時(shí)間高速運(yùn)行呢？