Windows7の「プロセッサの電源管理」に意味は有るか?

2014年1月14日

Windows 7上から出来るCPUの調整。

CPUのコントーロールは通常はBIOS設定からするもので、10年くらい前から自作PCユーザならマザーボードのユーティリティでやる事も有ると思うけれど、Vista以降はWindows上から出来るご様子。

検証や解説の後に結論。

※23:30訂正:この本文には少なくとも3箇所の誤りがございます。詳細は文末にて言い訳。

「プロセッサの電源管理」の設定はどこにある?

デスクトップ画面左下のWindowsロゴマークボタンをスタートボタンとすると、行き方は以下の通り。

  • スタート -> コントロールパネル -> システムとセキュリティ -> 電源オプション -> プラン設定の編集 -> 詳細な電源設定の変更

設定変更していないなら電源オプションの画面で「バランス(推奨)」になっているはずなので、そのまんまプラン設定の変更をクリック。

詳細な電源設定の変更をクリックすると小窓が開くので、下へスクロールさせてプロセッサの電源管理より設定変更。

 

クロック固定と変動するCPUでの違いを検証

インテルの公式より、意味不明なら赤枠だけでもご覧有れ。

インテル公式よりCPUの違い

source:ARK | インテル 製品の比較

左はクロック固定の2.5GHz。右はターボ・ブースト時3.33で、本気を出していない時の定格は3.06GHz。

先に動作周波数が固定されている左のCPU、庶民AさんのPCから行きましょうか。当記事はゲストブックから派生し、庶民Aさんからの情報提供が元になっております。有り難う御座います。

ここからややマニアックな表現が入るので、訳が解らない所はスルーにて。知らなくても良い事ばかりなものの、PC変態の皆様用としても書いております。

以下、最大のプロセッサの状態の率を変更し検証。

固定:インテル Core i3-2100T(2.50GHz)の場合

2.5GHzの内訳は、ベースクロック100MHzの25倍。下の画像は100%の状態で、左半分の中程に有る緑色の横棒2本と、その右の数値にご注目有れ。

hwinfo-32-i3-2100t-100p

本当は最大のプロセッサの状態80%と70%の画像も貰ったけれど、後ほど数値で一覧するとし省略させて貰うとして、60%まで落として負荷を掛けるとこうなる。

hwinfo-32-i3-2100t-60p

定格2.5GHz=25倍が16倍の1.6GHzまで落ちており、Windows 7の電源管理がマジで効いている事が判りましょう。初めて見た時、マイクロソフトがここまでやるとは思わずビビった。

本当は30%の画像も有るけれど60%と全く同じなので省略。どういう事かをゲストブックの庶民Aさんのコメントより引用。

なんとも無くLFM(低周波数モード)の1.6GHzまで下げられました。ちなみにCore i3 2100Tの2.5GHzだと、64%(2500×0.64=1600。100MHz×16倍)で下限。それ以下の30%にしても結果は変わらず。

下限が有る為、このCPUの場合は64%より下げても意味は無いという結果となっております。

Superパイ(円周率計算時間計測ツール)の完了までの時間も。

以下、Super PI:104万桁計算の結果

  • 100%だと15秒
  • 80%だと20秒
  • 70%だと23秒
  • 60%だと27秒
  • 30%だと26秒

60%と30%が逆転している原因は、いずれも下限(LFM)の64%だったとするなら0コンマ数秒の誤差によるものと見るが妥当。

倍率をリストにすると以下の通り。左はWindowsの最大のプロセッサ~設定、右はCPUの倍率。ベースは100MHz。

  • 100%・・・x25
  • 80%・・・x20
  • 70%・・・x17
  • 60%・・・x16
  • 30%・・・x16

というわけで、クロック固定の場合はLFM(ローフリークエンシモード)までWindows上の設定で綺麗に落としてくる事が判明。 

変動:インテル Core i7-950(3.06-3.33GHz)の場合

私が今これを書いているブログ書く用オーバースペックPCでも実験。ベースクロック133MHz、倍率はターボ・ブースト時最大25倍。

LFMはx12で1.6GHz。下の画像、上側の赤枠の最上段と下の赤枠参照。

hwinfo-64-i7-950.jpg

まずはWindows初期設定の最大の~100%にて。全コア全力になっているのはPrime95(CPU負荷テスト用ツール)で強引に上げております。

hwinfo-64-i7-950-133mhzx24.jpg

何故か24倍で3.33GHzを超えており、逆算するとベースクロック140MHzになっている気がするけれど、そこはASRock先生マジック+設定面倒なので私がAutoにしている=見なかった事にしましょう。

この段階では、Windows上でのプロセッサ最大の100%にするとターボ・ブースト時の最大が適用されている事が判明。

そして80%へ設定変更。拡大は横1066pixとデカいので注意。

hwinfo-64-i7-950-80per.jpg

倍率はx18へ落ちているけれど、フル稼働で真っ赤になっていた時を1として比較すると約75%なので計算が合わない。ターボ・ブーストでは無く定格3.06GHzで逆算すると83%くらい。

なので中間より2%ほどターボ・ブースト寄りとして調整され、設定した80%に抑えたと解釈するが妥当かと。

以上。

固定でも可変でもWindows 7(おそらくVistaや8系も)でのプロセッサの電源管理による最大のプロセッサの状態はCPUの倍率を上手く変更している事が判ったという事に。一部、私の推測が誤りでは無いなら。

 

プロセッサの電源管理で注意する事

3点の注意や不明な事。

BIOSでCPU設定を変更するとWindowsで制御不可に 

私のPCという1点なので確実とは言えないものの、ターボ・ブースト無しにするとどうなるのだろうと思い、BIOS設定で本気を出さないよう、3.06GHzで打ち止めにするとWindowsの最大の~が何%にしても無視される状態へ。

また、ターボ・ブースト以外にEISTも無効にしてみると、今度は電源管理の最大~と最小~の項目が消滅しておりました。

オーバークロックとかメモリの周波数変更とかまではしていないけれど、BIOSの設定によりWindows上での動作が変わる為、BIOS設定を優先している事が判明し、BIOS設定をいじっていないのに制御出来ないなら変更しなければならない。

率の設定はEnterで決定しなければ変更されていない 

率を変更した後、OKボタンを押すと小窓が閉じてしまう為、他の項目をクリックして別の設定を変更。これをやると、例として100%から50%に変えたように見えても実は反映されていない事が判明。 

%の値を変えたなら面倒でも毎回OKボタンで決定し、小窓を一旦閉じてまた開きましょう。適用ボタン付けろと>マイクロソフト ※23:30訂正:付いていた件。ごめん>マイクロソフト 

「最小のプロセッサの状態」を設定する理由が不明 

 ※23:30訂正:この項目は誤り。最小~を100%にするとフルパワー可能。詳細は文末にて。 

ゲストブックの同じスレッドでTakaQさんが「何も変わらない」と言っていた件が、最大~では無く最小~の方。

pw-opt-processor-min-100per.png

上の設定にすると「最小と最大が100%なら常時フル稼働するはず」と思うでしょう。少なくともTakaQさんと私はそう思った。

しかし最小~を100%にしても、例として私のPCではターボ・ブースト最大の3.33GHzで固定はされず、アイドル状態ならLFMの1.6GHzで安定。無視されているという。

もっと簡単にすると最小のプロセッサの状態を変更しても何も変わらない。

これが何の設定なのか検索するも不明。多くは省電力に関係しているという話で、省電力関連で不具合が起こったなら初期設定の5%では無くもっと上、100%にすると解決したなどの話題ばかりで謎は解けず。

 

「プロセッサの電源管理」に意味は有るか?(まとめ)

最小~は解らないけれど、最大~は有ると言えましょう。最大~を100%未満とするなら以下の用途がございます。

  • (CPUファンがうるさいなら)静音化に期待出来るかも
  • (CPUの消費電力が大きいなら)節電になる
  • 気軽にアンダー(ダウン)クロック遊び

CPUファンの回転数はBIOS設定で温度と関係させているならの話で、回転数固定なら意味無し。節電は私のPCのようにTDP130Wなら有りかも知れないものの、庶民AさんのPCのように30Wではたかが知れておりましょう。

ノートPCならバッテリ駆動時間が更に伸びる、と思ったかも知れないけれど、バッテリ駆動で実用出来ているような長時間利用できるならTDPは元から低く意味が薄い事も考えられ、無駄に性能を落とすだけになるやも知れず。

最小のプロセッサの状態を100%としてフルパワー固定に出来るなら、電源管理のプロフィールを分けて作り「ゲーム用」とか「本気モード」や「冬仕様」として。最大をLFMまで落とした「夏仕様」「静音モード」とかにすると面白いかと思ったけれど、最小の意味が解らない事には魅力半減。

しかし、BIOS設定をいじらずマザーの専用ツールも使わず、Windows上で誰もが簡単気軽にCPUの制御が出来るのは良い事。

Windows 7にはこのような機能も有るので、XPを使っているなら7へとっとと乗り換えましょう。

BTOパソコンならまだ7仕様PCを売っているのでおすすめ。


当日23:30頃:訂正

「最小のプロセッサの状態」について

最小~にしても何も起こらず謎、と書いているけれど、コメント欄にて庶民Aさんから提案され改めて試してみると最小~も制御可能と判明。

例:Core i7-950(3.06-3.33GHz)

  • 最大100%/最小100%・・・3.33GHz(x25)固定 ※常時フルパワー
  • 最大99%/最小100%・・・3.33GHz(x25)固定 ※常時フルパワー
  • 最大80%/最小5%・・・LFM(1.6GHz)~2.5GHz(x19)可変

推測になるけれど、本文内の実験中に「最小は何も起こらない、意味が解らない」と書いていた時の環境がBIOS設定でCPUに何らかの制限をかけていたのかも知れない。

100%そうとは言い切れないけれど、今BIOSリセットしてやり直してみると最低~が利いたので100%近く私が犯人。

i7-950のベースクロックが140MHz?

CPU-Zを見て気付いたけれど、132~139MHz辺りを可変しており、ASRock先生が気を利かせて勝手に上げているわけでは無いと判明。

「電源オプション」の「詳細設定」に適用ボタンが無い

有ったので私の勘違い。というか自分で上げた画像に「適用」ボタンが写っているにも関わらず無いとか行っているのはどう考えても酔い過ぎ。

以上。嘘を書いている部分丸ごと残す方針なので見づらいけれどこれにて失礼。

今月のオススメBTOパソコン

リンク用ソース

コメント(18)

>初めて見た時、マイクロソフトがここまでやるとは思わずビビった。

いや仮にもOS作ってる会社ですからw
BIOS操作レベルの設定変更がWindows上から可能になっているという点では珍しいと言えば珍しいですけれど。
ある意味でここは、マザーの専用ツールではないけれど、それが共通化された、マザーボードのデバイス設定画面みたいな感じになっていますね。

というわけで、

>下限が有る為、このCPUの場合は64%より下げても意味は無いという結果となっております。

>私のPCという1点なので確実とは言えないものの、ターボ・ブースト無しにするとどうなるのだろうと思い、BIOS設定で本気を出さないよう、3.06GHzで打ち止めにするとWindowsの最大の~が何%にしても無視される状態へ。

>もっと簡単にすると最小のプロセッサの状態を変更しても何も変わらない。

恐らくこれらは全てマザーボードの実装の問題かと思います。一番上に関してはCPUかもしれませんけど。というか全然調べずに書いているので大間違いかもしれませんけど…。
大間違いかもしれませんけど、このあたりの設定をモニタするアプリを作った時の経験談で書くと、マザーボードごとの命令差は結構大きいです。一応仕様として存在はするけれど、あまり使われない項目に関してはマザーボードが真面目に実装しているとは限らないという。これをWindowsの共通設定項目に載せてること自体無理がある気がしなくもないです。

いや、今頃思いついてもアレなんですが、可変余裕なノートのIvyBridgeじゃなくて、仕様でTurboBoostが効かないH55で手動で無理やりOCかけてるi7-875Kがあるので、そっちで最小の場合どーなるのか試してみればよかったですね

記事の結果というかその動きから考察するに、どう考えても下がることは無いはずなんですが、一応試してみてキャプチャー送る程でもないでしょうからここに結果だけリプライしますわw

これ、何気に電圧も下げる真面目なアンダークロックなのですよね。画像だと少し分かりにくいですが、Core i3 2100Tでは

1.0808V……100%
1.0308V……80%
0.9957V……70%
0.9857V……60%

と下がっていきます。

で、この「CPU電圧と動作倍率を操作してベースクロック(100MHz)は変化させない」というコントロール方法、まんまEnhanced Intel SpeedStep Technology、略してEISTそのものなのですよね。ですからこのWindows7の電源オプションは、恐らくEISTを操作しているのかと思います。

>「最小のプロセッサの状態」を設定する理由が不明
常にフルパワー動作させたい場合は、設定で「最小のプロセッサの状態」を「100%」にし、逆に「最大のプロセッサの状態」を「99%以下」にすれば、常に100%動作になりますよ。恐らく冷却が足りないと強制クロックダウンになるかと思いますが。

結果は全く変化なし、5%にしようが50%にしようが微動だにしないw
OCしてる否かは関係なくて、TB無しのH55に875Kの組み合わせでは可変しない模様
Intel SpeedStep Technology自体は有効になってますので、Clarkdaleのi5あたりなら可変するのでしょうな

倍率や電圧で見るとちゃんと効いてるんですね。CPU使用率ではあまり変わりませんでしたが。

クロックが固定か可変かによっても変わってくるのですね。後日それぞれ試してみます。

固定…Core 2 Duo P8600、Celeron 877
可変…Core i7-3770、Core i5-520M

最大&最小100%でフルパワー可能でしたか。私の2100Tでは最大≧最小だと最大が優先され、更に両方100%だとEISTが最大限に動き、しっかりクロックを落としてくれます。

自分のノートパソコンで実験。
Core i5-450M
ですが、
clockも倍率も変動していますが、きちんと指定した値のあたりで
動作している模様。
というか、設定なのか微妙。

バッテリー駆動と電源接続時で動作が個別に設定できるので、
これはモバイルでのバッテリー駆動時間を延ばすのに一躍買ってくれそうですね。

ただ、最少100%最大50%にすると100%の性能を発揮してくれているような気がしますが、これ最少の値しか見てないとかないですよね。

>CPUをBIOS側で制御するとWindowsは手を出さなくなるご様子
実のところ、i7-875Kが可変しないのが気に食わなくてリセットどころかBIOSのUpdateまでしてるのですが、やはり可変はしませんな
BIOSデフォルトの状態ですと単に可変しないというのじゃなくて、i7-875Kの場合、定格2.93GHz(133MHz×22倍)/TB時3.6GHz(133MHz×27倍)のところが2.8GHz(おそらく133MHz×21倍)で定格すら出ない速度で固定されて当然TBもしない(H55だから)状態になる模様(白目)

手動での設定上は133MHz×12倍の1.6GHzまで落とせるので、可変可能なマザー(P55とか?)ならそこまで可変できるのではないかと推測
現状は定格以下で固定とか面白く無いので無理やり3.73GHz(133MHz×28倍)に固定してますが、確かi7-875Kに換装する以前のi3-550は普通に可変してたような記憶があるので、やはりH55+875Kでは可変しないのじゃなかろうか?

LGAが同じなら動くだろwとかいって、チップセットに適合してないCPUとか付けてると、動くことは動くけれども本来備わっている機能が使えないどころか、定格ですら動作しないとかインテル様さすがですわ(震え声)

>H55で定格さえ出ないなら、PCWatchとかで騒ぎになったはず
いやいや、875KをP55ではなくわざわざH55でレビューするメディアはどう考えても無い気がするので、騒ぎにならないというか、おそらくメディアどころか一般ユーザーであっても当時875KをP55でなくH55で使うなんてことをやってた人は希少ではないですかねw

定格ですら出ないというのはデフォルト設定のままこっちで倍率を指定しない限り、なぜか21倍になっていて可変もしないという話なので、22倍に指定してやれば定格で固定されて可変ぜずになるし、32倍に指定してやれば4.28GHzで固定されて可変しない、同様に12倍にしてやれば1.6GHzに固定されて可変しない状態になります

腹立つのはBIOS上には設定した値に対してTB時ここまで上がります、DC時にはここまで下がります的な値の幅まで表示されているのに、微動だにしないところw


>ESTとかその辺りがDisabledかと思ったけれど
可変しないのが面白く無いからこれはいの一番に見ましたねw
TBこそ無いもののi3の時はDC側への可変はしてたので、K付をH55で使うのがイカンのではなかろうかと

>ここ見ているROM(読み専)の人へ
せっかくですので補足w

5シリーズじゃなくて世代の新しい6や7シリーズのチップセットでも、K付をH系マザーで走らせてる方がいるのならソレも充分参考になる予感

要は倍率ロックフリーなK付でH系マザー上の動作がどうなるのか?という点
K無し無印ならi3(Clarkdale)の挙動見る限りおそらく可変はするはず

そういえば、恐らくほとんど関係ないと思いますが思い出したのでコメントを。

廃棄する前、CPUにCore i5 750(Lynnfieldコア)、マザーにECS製P55H-A(P55チップセット)の組み合わせで運用していましたが、何故かどう頑張ってもターボブーストは換装してから一度も働かず、どれだけ負荷が掛かっても定格動作、しかしオーバークロックは電圧調整を含め可能、という状況でしたよ。

Lynnfieldコアは何か呪いでも掛かっているのでは。

K付とH55ですらなくて正規のP55と無印の組み合わせですら可変出来ないどころかTBもしない事象報告が来てますますカオスになって参りましたw
それ、当然EISTは有効の状態での話ですよね?

>オーバークロックは電圧調整を含め可能
これは倍率のほうじゃなくてFSBを変更するほうですかね?
私が同H55で875K以前にi3を使ってた際は、倍率は変更できないのでメモリクロック調整しつつFSB側を変更してやってましたな

>EIST
有効でした。が、BIOSからクロックをいじらない限り、ずっと2.66GHzの定格固定でクロックダウンせず。

>倍率のほうじゃなくてFSBを変更するほう
FSBの方ですね。倍率は変更できなかったはずです。

>メモリクロック調整しつつFSB側を変更
P55H-Aの場合はメモリクロックを固定できたので、FSBを変えるのが楽でしたね。133MHzから調子に乗って200MHz(4.0GHz)に上げたら、あっさりと起動しませんでしたが。
私のi5 750の最高値は166MHz×20=3.32GHzでした(電圧調整なし)。それ以上だと100%確実に落ちましたね。ターボブーストとほとんど変わらんというツンデレっぷりでしたからよく覚えています(TBが働けば160×20=3.20GHz)。逆に166MHzだとPrime95を12時間放置でも落ちないという不思議さ。

>P55H-Aの場合はメモリクロックを固定できたので、FSBを変えるのが楽
うわナニその神機能、次はASUSにしようかなw

>ターボブーストとほとんど変わらんというツンデレっぷり
確かにLynnfieldはOC耐性低い言われてたような気がしますねw
i3-550はメモリ調整なしでFSBを133MHz→160MHzでCPUが3.2GHz→3.84GHzになるのと合わせてメモリも1333MHz→1600MHzになってるのに起動までは普通にしてましたよw
もっともメモリがテンパってるのでOS機能の殆どがまともに動きませんがw
メモリを1333MHzに調整してやれば電圧盛って4GHzでもあっさり上がってくれたので、ClarkdaleはOC耐性がかなり優秀な印象です

875Kは電圧盛りつつ4.26GHzくらいまではいけるんですが、これに備えてクーラーをヒートシンクをファンでダブルサンドするサイドフローにしたせいか、逆にチプセットに風があたらなくなってPCHの温度が100℃超えする罠にかかりましたw

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