动态时钟频率调整

动态时钟频率调整是计算机体系结构中的一种电源管理技术，可以根据实际需要自动调整微处理器的频率，以节省电力并减少微处理器产生的热量 芯片。 动态时钟频调整有助于保护移动设备的电池电量并降低冷却成本和安静计算设置的噪音，或者可用作过热系统的安全措施（例如超频不佳后）。

动态时钟频率调整几乎总是与动态电压缩放一起出现，因为更高的频率需要更高的数字电路电源电压才能产生正确的结果。 组合主题称为动态电压和频率缩放 (DVFS)。

处理器节流也称为自动降频。 自动超频（提升）在技术上也是动态频率缩放的一种形式，但它相对较新，通常不与节流一起讨论。

芯片消耗的动态功率（开关功率）为 C·V2·A·f，其中 C 是每个时钟周期开关的电容，V 是电压，A 是活动因子，表示每个时钟周期的平均开关事件数 由芯片中的晶体管（作为无单位量）和 f 是时钟频率。

因此，电压是用电量和发热的主要决定因素。 稳定运行所需的电压由电路计时的频率决定，如果频率也降低，则可以降低电压。 然而，仅动态功耗并不能说明芯片的总功耗，因为还有静态功耗，这主要是由于各种漏电流造成的。 由于静态功耗和渐近执行时间，已经表明软件的能量消耗表现出凸能量行为，即存在能量消耗最小化的最佳 CPU 频率。泄漏电流随着晶体管尺寸的增加而变得越来越重要 变得更小，阈值电压电平降低。 十年前，动态功耗约占芯片总功耗的三分之二。 现代 CPU 和 SoC 中漏电流导致的功率损耗往往占总功耗的主导地位。 在控制泄漏功率的尝试中，高 k 金属栅极和功率门控已成为常用方法。

动态电压缩放是另一种相关的节电技术，通常与频率缩放结合使用，因为芯片可能运行的频率与工作电压有关。

某些电气元件（例如稳压器）的效率会随着温度升高而降低，因此功率使用可能会随着温度升高而增加。 由于增加功率使用可能会增加温度，因此电压或频率的增加可能会比 CMOS 公式指示的更进一步增加系统功率需求，反之亦然。

动态时钟频率调整减少了处理器在给定时间内可以发出的指令数量，从而降低了性能。 因此，它通常在工作负载不受 CPU 限制时使用。

仅靠动态时钟频率调整作为一种节省开关电源的方法是不值得的。 由于 V2 组件以及现代 CPU 针对低功耗空闲状态进行了强烈优化，因此尽可能节省电量也需要动态电压缩放。 在大多数恒定电压的情况下，以峰值速度短暂运行并长时间保持深度空闲状态（称为竞速空闲或计算冲刺）比长时间以降低的时钟频率运行效率更高 时间，只短暂停留在轻度空闲状态。 然而，降低电压和时钟速率可以改变这些权衡。

一种相关但相反的技术是超频，通过使处理器的（动态）频率超过制造商的设计规格来提高处理器性能。

两者之间的一个主要区别是，在现代 PC 系统中，超频主要是通过前端总线完成的（主要是因为倍频器通常是锁定的），而动态频率缩放是通过倍频器完成的。

此外，超频通常是静态的，而动态频率缩放总是动态的。 如果允许芯片退化风险，软件通常可以将超频频率纳入频率缩放算法。

英特尔的 CPU 节流技术 SpeedStep 用于其移动和台式机 CPU 产品线。

AMD 采用两种不同的 CPU 节流技术。 AMD 的 Cool'n'Quiet 技术用于其台式机和服务器处理器系列。 Cool'n'Quiet 的目的不是为了延长电池寿命，因为它没有用于 AMD 的移动处理器系列，而是为了产生更少的热量。