2020年4月30日，Intel發布了最新一代的Comet Lake-S系列處理器，與月初發布的Comet Lake-H系列處理器一樣，新的桌面處理器支持了新的睿頻特性，也就是來自于移動平台的Thermal Velocity Boost和來自于高端桌面（HEDT）平台的Turbo Boost Max 3.0兩項技術。

看這複雜而又混亂的各種頻率

可能很多讀者看到這裡就已經一頭霧水了，怎麼簡簡單單一個睿頻還能有這麼多花樣的？是的沒錯，睿頻技術一直都随着處理器的不斷發展而更新着。而現在各位用着的處理器，或多或少都已經集成了一些睿頻技術，不信的話你可以打開任務管理器，看看性能選項卡中，CPU一項的頻率，是不是一直在不斷地變動着？這其實是睿頻技術與節能技術在起作用。本文就帶各位回顧一下睿頻技術的發展曆程，順便為各位介紹那些新近被引入的睿頻技術。不過在介紹睿頻技術的發展史之前，按照慣例，我們要講一下睿頻技術是怎麼實現的，這就要從CPU的各種節能技術開始講起。

目前主流的各種睿頻技術

• · Intel Turbo Boost 2.0

• · Intel Turbo Boost Max 3.0

• · AMD Precision Boost

• · AMD Extended Frequency Range(XFR)

在x86處理器剛開始蓬勃發展的階段，那時候的x86 CPU都隻能夠運行在一個固定的頻率上，比如說Intel的80386DX的一個型号永遠跑在33MHz這個主頻上，不像是今天的CPU，頻率可以在一定範圍内變動。而随着CPU的發展，主頻逐漸提高到了1GHz乃至更高的地步。但這時候人們發現，一直讓CPU運行在一個固定的頻率并不合适，一來是在計算機空閑時我們并不需要運行在高主頻下的CPU，二來是一直運行在高主頻下的CPU無論在發熱還是耗電方面都不太理想。

倒在4.0GHz前的Pentium 4，發熱問題嚴重

圖片來自于Wikipedia

那麼怎麼辦呢？能不能讓CPU的主頻變成一個浮動值而不是固定值呢？這樣在不需要的時候CPU能夠自動降低主頻以達成節能的目的，而在需要時又可以迅速地恢複原有的主頻以提供标稱的計算能力為我們服務。于是，能夠讓CPU主頻根據系統負載自動進行調節的節能技術就應運而生了，最早有Intel的SpeedStep和AMD的PowerNow!。

最初節能技術主要針對的是移動平台，那時候的操作系統還要靠打補丁或是安裝特定驅動來實現對CPU主頻的操控，不過随着技術的演進、操作系統的電源管理逐步完善，CPU的主頻切換延遲越來越低，其可切換的頻率範圍也越來越廣。CPU節能技術的發展讓軟硬件都适應好了動态的CPU主頻，而此時，新的風暴來臨了。

2006~2008年左右的CPU市場可以說是風雲變換，前腳AMD以Athlon 64 X2系列打得高頻低能的Pentium D系列找不到北，後腳Intel以嶄新的Core架構以及Core 2 Duo處理器橫掃中高端CPU市場，CPU界的第一回“核”戰争打得不可開交，而這次戰争的勝負點可以說就是在2008年Intel發布的Nehalem微架構上。

四個核心中，兩個閑置核心關閉，其它兩個則以更高頻率運行

在保證TDP在有效範圍的前提下，四個核心均以更高頻率運行

Nehalem微架構繼承了Core微架構的高效特性，并且将單片CPU上面的最大核心數一舉提升到了8核之多。面對如此之多的核心，當時還是以單線程為主的各項應用都沒有很好的利用辦法，而對于單線程應用來說，同架構下主頻越高的處理器跑得越快（大部分情況）。為了讓處理器在當時占據絕對多數的單線程應用中發揮出應該有的強悍性能，Intel決定引入一項新的技術，這項技術能夠讓CPU在面對單線程類負載時臨時“關閉”掉部分核心（其實是讓它們轉入節能狀态），同時将沒有關掉的核心主頻提升到标稱值以上，也就是俗稱的超頻，隻不過現在這個步驟交給系統來自動進行，用戶無需幹預。當然，它也可以對所有核心進行自動超頻，不過由于TDP的限制，對越多的核心進行超頻，其超頻幅度就會越小。

實際上Turbo Boost技術的前身——動态加速技術（Dynamic Acceleration Technology）在Core 2 Duo時代就已經存在了，隻不過當時的動态加速遠沒有Turbo Boost那麼好用，并且剛開始僅局限于移動平台。

上面所說的這項在Nehalem微架構中引入的特性被Intel注冊了專用的商标——Intel Turbo Boost，當然，Intel為了方便在國内宣傳這項技術，給它起了“睿頻”的中文名，所以現在一般以睿頻代稱Intel的自動超頻技術。

在Nehalem上首次引入的睿頻技術能夠讓CPU在TDP範圍内（注意是範圍内）進行自動超頻，但不能突破TDP的限制，這自然也就限制了CPU能夠達到的最高頻率。不過這也足以讓Nehalem處理器成為當時的性能王者，其代表就是它改良制程（換到32nm）并小改架構（換到Westmere）後推出的Core i7-990X。

不過Intel并沒有在此停下腳步，在Tick-Tock戰略的下一個Tock點（更換架構），他們推出了經典的Sandy Bridge架構，并将Turbo Boost技術升級到了2.0版本。

Sandy Bridge是奠定Intel現今桌面CPU基礎結構的一代經典架構，它将原本外置于CPU的核顯整合進了同一塊Die，并且引入了環形總線（Ringbus）将CPU内部的各個部分串接在一起，實現了高速、低延遲的内部通信。既然iGPU正式被整合到一起了，那麼Turbo Boost也應該要照顧到它，于是，Turbo Boost 2.0升級的一部分就是支持對核顯進行頻率的調控。

而Turbo Boost 2.0上另一個重要的特性就是允許CPU越過TDP進行超頻，不過由于在超過标稱TDP後，CPU的發熱量會大很多，所以Intel又給這個特性加上了最長時間、最高允許的功耗兩項限制，後者延伸出了PL1、PL2的概念，PL1一般指CPU的長時運行最大功耗，等同于TDP，而PL2則是規定了CPU在睿頻狀态下的最大功耗值。但由于主闆廠商一般都會自動解鎖這個限制，所以在我們使用的時候，CPU基本沒有睿頻時間和功耗的限制，這兩項限制常見于OEM整機和筆記本平台。

Turbo Boost 2.0一直被随後的Core系列CPU所沿用，另外還有服務器的Xeon系列也擁有這項特性。它非常成熟穩定，不管在什麼平台，都能夠給用戶帶來一定的性能提升。

在Turbo Boost 2.0成為标配之後，标準的睿頻技術直到現在都沒有太大的發展。不過Intel并不是沒有新的想法的，他們在Broadwell-E上面引入了全新的Turbo Boost Max 3.0技術。

Turbo Boost Max 3.0的控制面闆

Turbo Boost Max 3.0雖然延續了Turbo Boost 2.0的版本編号，但兩者實際上并不構成繼承關系，而更是兩種并列的技術。我們知道，沒有兩片CPU的體質是完全一樣的，而就算是在同一片CPU上，不同内核的體質也是不一樣的，在普通情況下，内核之間的差别并不大，不過一旦進入到超頻狀态，體質差别就會體現出來，具體來說就是相同電壓下某個内核可以達到更高的頻率。為了充分榨幹CPU的每一分利用價值，Intel開發出了專注于提升單核頻率的Turbo Boost Max 3.0技術，在CPU的測試環節中，CPU的内核特性就會被寫入到CPU内部，BIOS或特定的軟件可以讀取出這個信息，體質最佳的核心可以被自動超頻到一個更高的頻率去（比最高單核睿頻頻率還要高200MHz左右），配合上相應的驅動和應用程序，用戶可以手動将某些程序指定到運行頻率更高的核心上去，從而更快地完成工作。當然，現在的操作系統也會自動地調用這項特性。

初代的Turbo Boost Max 3.0隻能加速一個核心，到了Skylake-X的時候，這項技術可以支持到同時給兩個核心加速，而Comet Lake-S，也就是十代桌面酷睿上面，就增加了對這項技術的支持。

相比起桌面平台，移動平台的散熱條件可以說是非常的……苛刻了。在很多筆記本上面，CPU甚至不能維持滿标稱的睿頻時間就會回落到基礎工作頻率甚至出現降頻情況。但對于散熱設計非常好的機型來說，普通的睿頻不太能夠滿足需求，于是Intel在第八代移動版酷睿處理器上面引入了新的Thermal Velocity Boost，直譯過來的意思就是根據溫度決定的高速睿頻。顧名思義，要觸發這項睿頻技術，首先要滿足的條件就是處理器當前的溫度，其次要滿足的條件是處理器還有睿頻所需要的功耗“預算”。

當同時滿足兩個條件的時候，Thermal Velocity Boost就會被觸發，它能夠讓處理器的頻率瞬間上到比最高睿頻更高的地步，對于Coffee Lake-H來說，這個值是200MHz，而它在移動低壓平台也有被使用，不過頻率提升的幅度就隻有一半，也就是100MHz了。不過由于它有溫度的限制，在有較大負載的時候，CPU的頻率很快就會掉下來。

Thermal Velocity Boost也是一項盡可能榨幹處理器潛力的技術，在全新的第十代桌面版酷睿上，它終于離開了一直呆着的移動平台，來到了桌面平台，不過隻有最高級的Core i9系列處理器支持這一特性，這也是讓新一代處理器達成單核5.3GHz頻率的法寶。

Intel那邊有Turbo Boost技術，而AMD這邊當然也就會有相應的實現。在2010年正式發布的Phenom II 六核處理器上面，AMD為它加入了Turbo Core自動超頻技術，基本的原理與Intel的Turbo Boost類似，都是在一定的功耗空間下盡可能地提升CPU的頻率，随後這項技術被FX和部分APU所繼承，不過那時候的故事大家都知道了，推土機系列架構的通病導緻它空有高頻而沒有太好的性能表現。最終，推土機家族被AMD全盤放棄，取而代之的是完全重新設計的Zen架構。

在2017年發布的初代Zen架構處理器，也就是Ryzen 1000系列處理器中，AMD引入了全新開發的一套較為智能的CPU電源管理系統——SenseMI。在SenseMI，有兩個可以針對性提升處理器頻率的特性，一個是Precision Boost，另一個是Extended Frequency Range，也就是XFR技術。

Precision Boost在傳統自動超頻的基礎上進一步細化了頻率步進，不再以100MHz（默認BCLK）為一個間隔，而是細化到了0.25x的地步，也就是說，Precision Boost能夠以25MHz的間隔調節CPU的頻率，在精準度上有較大的提高。

而XFR則是會帶給處理器更高的頻率空間，在末尾帶X的處理器上，這個空間是200MHz，而不帶X的處理器則是有一半。需要注意的是，XFR下能夠達到的最高頻率并不是處理器規格中标注的最高加速頻率，可能會超過該數字。

從這張Ryzen 7 1800X的頻率-時間曲線圖可以清楚地看出各項特性作用的時間點和基線，比如說XFR Boost的上限确定在4.1GHz，而Precision Boost能夠實現的最高頻率為4.0GHz。當然AMD在這裡也分開了單核和全核的最高加速頻率，和Intel一樣，一般在标注處理器規格時，最高加速頻率指代的是單核最高能夠達到多少頻率。

另外，我們還要注意，由于睿頻是Intel的注冊商标，因此在正式場合中，我們不能用AMD某款處理器的最高睿頻頻率來描述它的規格，最好使用“最高加速頻率”來取代。

在Ryzen 2000系列處理器中，AMD将Precision Boost升級到了第二代。

睿頻技術是建立在CPU能夠動态調節自身頻率的基礎上的，它從誕生到現在不過十數年，卻已經成為現代處理器上面必須要有的一項技術。對于衆多普通用戶來說，這些技術能夠在确保處理器安全的情況下為用戶提供更多的性能，它根據系統的負載自動進行調整，用戶完全用不着自己去手動設置什麼即可享受到這部分“附贈”的額外性能，對于不會或者是不敢去手動超頻，抑或者是懶得去折騰各種參數的用戶而言，它們絕對是個福音。

不過話又說回來，在十代桌面酷睿處理器中，一款處理器必定會支持Turbo Boost 2.0技術，不過卻不一定會支持Turbo Boost Max 3.0或者是Thermal Velocity Boost技術，這也成了Core系列除核心、線程數量之外的新分級特性，對于普通用戶來說，越來越多的睿頻技術會造成認知上的困難，處理器廠商們是不是應該适當的整合一下旗下的各種睿頻技術了呢？這個問題，隻有等日後才能知曉答案了。

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