性能与功耗兼得：用 Intel XTU 调优 CPU

在 CPU 工作时，越高的频率意味着越高的性能，但是频率无法无限上升，主要有三个限制

1. 温度阈值：又称温度墙。CPU 会通过降低频率的方式阻止核心温度到达阈值。
2. 功率阈值：又称 TDP阈值、功率墙，是 CPU 的发热功率上限。当 TDP 到达阈值，即便温度没有达到限制，CPU 还是会降低自身频率。
3. 核心电压：Core Voltage，这涉及到 CPU 的电气特性，简单的说，核心电压如果太低，CPU 会变得不稳定，而核心电压高，CPU 的发热功率会增加。

Intel Extreme Tuning Utility 简称 XTU，是 Intel 官方发布的工具，可以调整包括功率阈值和核心电压在内的一系列核心参数。

通常超频的思路是：

1. 装备良好的散热器具，防止CPU达到温度阈值。
2. 同时装备足够优秀的电源和主板，保证在调高 TDP 阈值时的供电稳定。
3. 调整倍频拉高 CPU 频率，如果超频后 CPU 表现不稳定，就抬升核心电压。

——简而言之，就是升压提频率。

本文则反其道而行之，通过降压来提升 CPU 性能，同时用 TDP 限制 CPU 发热。

调优1：限制 TDP

想要严格控制温度，可以选择直接调低发热功率阈值，也就是把功率墙设置到更低的瓦数，让 CPU 在达到更高温度之前就撞上功率墙，阻止温度的进一步提升。

这样做不可避免会损失性能，当然这里的本意就是牺牲一点点性能来换取温度。性能（或工作频率）与发热的关系不是线性的，提升一倍的性能可能会产生 10 倍的额外热量，而牺牲10%的性能也许就可能获得10~20 ℃的降温。

对于笔记本电脑来说，想要避免风扇起飞，限制 TDP 是行之有效的办法。

这样看上去很不错，但是牺牲了性能还是颇有遗憾。不急，下面我们还有进一步的调优。

调优2：调低核心电压偏移值 Core Voltage Offset

当 CPU 工作在不同频率时，会向主板发出不同的核心电压请求，频率越高，要求电压越高，因而发热也就越大。那么能不能即提高频率又不提高电压呢（又让马儿跑又不让马吃草）？

其实这是有可能的，每一块 CPU的电气性能是不一样的，要稳定达到同样的工作频率需要的电压也是不一样的，这也被形象的称为“体质”好坏。而 Intel 给的那一组电压数据，实际上是比较保守的，要照顾“体质”不太好的 CPU。

只要我们手里的 CPU 的“体质”不至于太差，那都可以试试调低电压，让 CPU 工作在同样的频率时，消耗更少的电（功率下降），发更少的热（温度降低），榨干 CPU 的体质潜能。

可以调节的参数是核心电压偏移值（Core Voltage Offset），比如设为 -0.050V，就意味着 CPU 向主板发出的电压请求总会在原来的基础上降低 0.050V。

调低电压的过程可以从 -0.050V 起步，用拷机软件压力测试，如果稳定则继续下调，如果不稳定则往回调。

如果能够调到 -0.150V CPU还能稳定运行，那么说明 CPU “体质”不错，烤机时基本上也不会降频了。

注意，CPU 和 Graphics 的电压偏移值是可以单独调整的，后者也就所谓的核心显卡，相较而言，调低它的电压更容易引发黑屏。所以，尽可能保持 Graphics 的电压偏移不变，只调整CPU 部分的电压偏移值。

实际案例：

以 Intel 第6代笔记本标压 CPU I7 6700HQ 为例，此 CPU 的温度墙是 100 摄氏度，功率墙是 45Watt，短时功率墙是 56 Watt，标称工作频率 2.60GHz，单核的 Boost 工作频率为 3.50Hz，四核的 Boost 工作频率为 3.10GHz。

默认情况下，用烤机软件让 CPU 满负运作，会发现 CPU 很快同时撞上温度墙和功率墙，核心工作频率会从最开始的 3.1 GHz 降低到 2.0 GHz，如果散热条件不好，甚至会降低到 2.0GHz 以下。这就意味着，由于温度墙和功率墙的限制，CPU 主动降频了，性能自然也就下降了。

此时将 TDP 从 45Watt 降低到 25Watt，上烤机软件测试10分钟。温度稳定在 70 摄氏度，而频率因为 TDP 的限制在 2.0GHz 上下波动，也就是和默认情况的性能相近，但是温度下降了近 30 摄氏度。

接下来恢复 TDP 到默认值，然后调节核心电压 -0.150V，烤机10分钟。温度控制在 75 摄氏度以内，频率拉满到 2.6GHz, 全程没有触发功率或温度限制。可见，只要 CPU 体质允许，调低核心电压可以大幅降低功耗和温度，不仅不降低性能，同时还因为避免了降频，反而还提升了性能。

下面保持核心电压偏移 -0.150V ，再将TDP限制在 25Watt，也就是两个调优办法同时使用，烤机10分钟。温度稳定在 50 摄氏度，频率在 2.4 GHz 上下波动。这样的性能其实没有下降太多，但温度却很好的控制了下来。

（不同的电脑散热性能大相径庭，因此这个案例中的温度和频率的绝对数值没有太大参考价值，但调优前后变化的幅度是明确的）

总结

总结一下，本文 CPU 调优的思路就是：充分下探 CPU 的体质，适量降低核心电压来换取更大的性能/功耗比，同时限制最大功耗，压低温度的同时保证性能。

其它

顺带介绍一个控制 Nvidia GPU 温度的工具：ASUS GPU TweakII。简要的讲，就是将“目标核心温度”参数调低，那么显卡会自动通过降频等方式来控制温度。

当然会牺牲性能咯。用来避免笔记本风扇“起飞”是很有效的。

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2019年10月30日

重新排版

增加 Graphis 电压独立调整避免黑屏的说明。

增加 Nvida 显卡控制温度的介绍。