У вас в компьютере стоит некий процессор, у него есть плановая мощность. Вы работаете-работаете, как вдруг всё начинает резко тормозить. Программа та же, работа та же, но откуда тогда тормоза?
Добро пожаловать в волшебный мир тротлинга. Сейчас расскажем, что это и почему оно вас касается.
Что такое тротлинг
Представим такую аналогию: процессор — это бегун, задача которого состоит в том, чтобы быстро бегать по спортивной площадке и передавать записки от тренера к другим спортсменам. Чем быстрее двигается наш бегун, тем активнее занимаются спортсмены на площадке. У процессора вместо бега — количество тактов в секунду, которые он способен выполнить (тактовая частота). Чем выше тактовая частота процессора, тем быстрее он выполняет команды и тем быстрее работает программа.
Когда бегун двигается слишком активно, почти на пределе возможностей, он быстро перегревается, устаёт и переходит на бег трусцой. Он всё ещё бегает, команды передаются по площадке, но уже не так резво, как раньше. Бегуну нужно время, чтобы восстановиться, остыть, отдышаться и снова бегать с высокой скоростью.
У процессора всё точно так же: чем дольше он работает на максимальной тактовой частоте, тем сильнее он нагревается. Чтобы процессор не расплавился, в нём срабатывает встроенная защита — она понижает тактовую частоту и ждёт, пока ядро не остынет до нужной температуры.
⚠️ Понижение частоты работы процессора для его охлаждения называется тротлингом, что в переводе с английского и означает «бег трусцой».
Получается, что тротлинг — защитная реакция процессора на перегрев. Он не останавливается, но работает гораздо медленнее. Вот как выглядит сильный тротлинг — процессор постоянно снижает и немного возвращает частоту, потом уже и это не помогает, и какое-то время процессор работает почти вдвое медленней:
Как проявляется тротлинг
Когда у процессора начинается тротлинг, появляется ощущение, что перед нами очень старое устройство: оно медленно реагирует на все действия, а интерфейс работает рывками, как будто не справляется с нагрузкой.
Так выглядит тротлинг в играх: играть некомфортно и всё тормозит:
Тротлинг в смартфонах
Тротлинг есть почти у всех процессоров, в том числе и тех, которые стоят в смартфонах. Другое дело, что температура тротлинга у этих процессоров различается: если в компьютере процессор может нагреться до 90 градусов до срабатывания защиты, то в смартфонах верхняя граница — 40–60 градусов.
У мобильников тротлинг чаще всего появляется в тяжёлых трёхмерных играх, когда все ресурсы используются по максимуму. Если первые 10–15 минут всё в порядке, а потом начинаются тормоза — это тротлинг: телефон перегрелся и ему нужно остыть.
Exynos 2100 — пример заранее неудачного процессора для смартфонов с точки зрения тротлинга. Этот процессор стоит в некоторых моделях Samsung Galaxy S21 Ultra, и после 15–20 минут игр или тестирования с полной нагрузкой тактовая частота снижается почти на 40%.
Как отключить тротлинг
Никак, это аппаратная защита: в процессоре стоит отдельный блок, который следит только за температурой и регулирует тактовую частоту. К нему нет доступа даже из ядра процессора, поэтому тротлинг отключить нельзя.
Ещё есть программный тротлинг, когда при агрессивных настройках энергосбережения система сама понижает частоту процессора, чтобы гаджет дольше работал от батарейки. Это уже можно исправить — например, в телефоны и ноутбуки часто встраивают «Игровой режим», он отключает принудительный тротлинг, но от физического перегрева такой режим не спасёт.
Замедление работы айфонов по мере износа батареи — тоже пример программного тротлинга. Хорошо, что эту опцию можно отключить в настройках.
Как предотвратить тротлинг
Тротлинг — это проблема перегрева. Перегрев можно устранить более совершенной системой охлаждений. Вот что можно сделать, от простого к сложному:
Переместиться в более прохладное помещение. Летом тротлинг более заметен, потому что нагревается всё. Но если переместить компьютер в охлаждённое помещение, эффект тротлинга можно оттянуть.
Использовать охлаждающие подставки. Есть пассивные подставки, которые просто приподнимают ноутбук над столом, давая доступ для воздуха. Это не слишком эффективно, но это и почти ничего не стоит.
Бывают активные подставки, которые прямо дуют прохладным воздухом в дно ноутбука, помогая отводить тепло. Тоже не особо эффективно, но может быть лучше, чем ничего.
Прочистить воздуховоды системы охлаждения. У вашего ноутбука есть место, где воздух входит в систему охлаждения, и есть место для выхода (оттуда дует теплом). Пыль, шерсть животных, волосы и прочая бытовая грязь может забивать эти воздуховоды, из-за чего система охлаждения может не справляться. Поэтому можно аккуратно разобрать ноутбук, продуть воздуховоды и убрать пыль. Если нет опыта, лучше сделать это в мастерской.
Обновление системы охлаждения. Между процессором и радиатором обычно нанесён слой термопасты — это вещество, которое эффективно передаёт тепло с горячего чипа на радиатор. Со временем термопаста сохнет и теряет свои свойства. Её можно нанести заново, и тепло будет уходить эффективнее. Это имеет смысл делать не раньше, чем через 1,5—2 года работы.
В некоторых ноутбуках можно установить дополнительные термопрокладки, чтобы тепло лучше уходило через корпус. Правда, тогда будет греться корпус.
Можно в принципе заменить существующую систему охлаждения на что-то более мощное или современное: поставить более мощный вентилятор, более массивный радиатор или вообще переделать систему охлаждения с воздушной на водяную. Это актуально для стационарных компьютеров.
Зачем про это знать программистам, если они не могут на это повлиять
На самом деле могут, правда, очень редко.
В системах, где важна стабильность работы процессора, добавляют специальные модули, которые следят за работой процессора. Эти модули пишут на Си или Ассемблере, чтобы максимально точно работать с железом. Как только появляется тротлинг, эти модули сообщают основной программе о проблеме. После этого программа отключает весь дополнительный функционал и оставляет только самую базу.
Это делается для того, чтобы процессор остыл без нагрузки и снова вернулся к стабильной работе. Одновременно с этим программа запоминает, при каких параметрах работы начался тротлинг, и балансирует нагрузку на процессор так, чтобы не заходить за эту границу.
Ещё за тротлингом следят в дата-центрах и виртуальных системах — например, когда на сервере работает много виртуальных систем. Каждая такая система работает на каком-то физическом ядре процессора. Когда программа видит, что у процессора начался тротлинг, она может перекинуть эту виртуальную систему на другой процессор. Это даст время остыть первому процессору, а заодно сохранит систему в рабочем состоянии.
