什么是P状态？
P状态是CPU核心在不同性能和功耗水平下的工作模式，你可以把它想象成一个汽车的油门踏板：
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- P0状态：油门踩到底，发动机全速运转，性能最强，但油耗最高。
- P1状态：油门踩一半，发动机中等转速，性能和油耗适中。
- Pn状态：油门松开，发动机怠速，性能最低，但油耗也最低。
CPU不会一直以最高性能运行,因为这样会浪费大量电能并产生过多热量，P状态技术允许操作系统根据当前的工作负载，动态地调整CPU的核心电压和时钟频率，从而在性能和功耗/发热之间找到一个最佳平衡点。
P状态的核心参数：电压和频率
P状态的本质是改变两个关键参数：
- 时钟频率：CPU每秒钟执行多少条指令，频率越高，通常性能越强。
- 核心电压：为CPU内部晶体管供电的电压，电压越高，频率可以稳定得越高，但功耗会呈二次方甚至三次方增长（功耗 ∝ 电压² × 频率），同时发热也急剧增加。
CPU在降低频率的同时,也会相应地降低电压，以达到最佳的节能效果，每一个P状态都对应一个特定的(电压, 频率)组合。
P状态的层级与命名
Intel的P状态通常从P0开始,数字越大，代表性能越低，功耗也越低。
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P0 (最高性能状态)
这是CPU能够达到的最高性能水平。
- 频率：对应CPU的最大睿频。
- 触发条件：当操作系统检测到极高负载（如运行大型游戏、视频渲染、编译代码等）时，会要求CPU进入P0状态，以提供最强的计算能力。
- 特点：功耗和发热最大，持续时间通常很短，是“峰值性能”的体现。
P1 (性能基准状态)
这是一个重要的参考点,通常被称为“基础频率”或“配置的TDP频率”。
- 频率：对应CPU的基础频率，这是CPU在所有核心满载且没有睿频提升情况下的稳定频率。
- 作用：P1是衡量CPU性能和功耗的基准，处理器的TDP（热设计功耗）就是基于P1状态下的功耗来计算的。
- 特点：性能强劲，但功耗和发热低于P0，可以持续较长时间。
Pn (低性能状态)
P2, P3, P4 ... 等是介于P1和最低性能状态之间的中间状态。
- 频率：低于基础频率，如3.6 GHz, 3.2 GHz等。
- 触发条件：当工作负载下降，不需要P1级别的性能时，操作系统会逐步降低P状态，进入Pn。
- 特点：性能和功耗逐级下降，用于应对中等负载的任务，如浏览网页、处理文档、听音乐等。
Pn+1 (最低性能状态)
这是CPU的最低性能状态,也称为“Idle状态”（空闲状态）。
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- 频率：通常非常低，可能只有几百MHz甚至更低。
- 触发条件：当CPU几乎完全空闲时（用户离开电脑，屏幕保护程序启动），系统会进入此状态以节省最多的电能。
- 特点：功耗极低，是笔记本电脑和服务器实现“待机时间”和能效比的关键。
谁在控制P状态？
P状态的切换不是CPU自己决定的,而是一个由硬件和软件协同工作的动态过程：
- 操作系统：扮演“指挥官”的角色，Windows, Linux等操作系统通过驱动程序来了解当前CPU的负载情况（有多少进程在等待CPU时间）。
- CPU固件/微码：扮演“执行者”的角色，操作系统向CPU发送指令，要求进入某个特定的P状态，CPU内部的固件负责精确地调整核心电压和频率，以响应这个指令。
这个过程非常迅速,可以在毫秒甚至微秒级别完成，所以我们感觉不到CPU性能的突兀变化。
P状态与其他状态的关系
在Intel的功耗管理架构中,除了P状态，还有两个非常重要的概念：C状态和T状态，它们共同构成了完整的功耗管理体系。
| 状态类型 | 全称 | 作用 | 例子 |
|---|---|---|---|
| P状态 | Performance State | 控制性能和核心活动，通过调整频率和电压来改变“有多快”。 | P0 (全速), P1 (基础频率), Pn (低频) |
| C状态 | C-State (Idle State) | 控制整个核心或处理器的睡眠深度，当核心完全空闲时，会关闭部分或全部时钟和电源以节省功耗。 | C0 (运行), C3 (深度睡眠), C6/C7/C8/C9/C10 (更深度的睡眠) |
| T状态 | Throttle State | 限制性能以保护硬件，当CPU温度或功耗超过安全阈值时，硬件会强制降低频率，这是一种被动的“降温”措施，而非主动的性能调节。 | 温度墙、功耗墙 |
三者协同工作流程示例：
-
高负载：你开始玩3A游戏。
- 操作系统检测到高负载。
- 命令CPU进入P0状态（最高频率）。
- CPU核心处于C0状态（正在执行指令）。
-
中等负载：你暂停游戏，去查攻略。
- 操作系统检测到负载下降。
- 命令CPU从P0降至P1或P2状态（降低频率）。
- CPU核心仍在C0状态，但“跑”得慢了。
-
低负载：你离开电脑去喝水。
- 操作系统检测到核心空闲。
- 命令CPU进入Pn+1状态（最低频率）。
- 然后核心进入C-states（如C6/C7），进一步关闭不必要的电源，实现深度节能。
-
过热/过载：你的电脑散热不好，游戏时CPU温度飙升。
- 无论操作系统如何要求,CPU硬件都会触发T-state（节流），强制降低频率，直到温度下降到安全范围，这是一种保护机制。
如何查看和监控P状态？
对于普通用户和爱好者,可以通过以下工具查看CPU当前的P状态：
- Intel® Processor Identification Utility：官方工具，可以显示CPU支持的P状态范围。
- CPU-Z：在“Caches”或“Clocks”选项卡中，可以看到当前的核心速度和倍频，从而推断出大致所处的P状态。
- HWiNFO64：功能最强大的硬件监控工具，在“Sensors”页面下，你可以实时看到CPU核心的“Clocks”（当前频率）、“Voltage”（电压）以及“Package”（CPU整体）的功耗，这些数据直接反映了CPU所处的P状态。
- Linux系统：可以读取
/sys/devices/system/cpu/cpuX/cpufreq/scaling_cur_freq文件来查看当前频率。
Intel的P状态技术是现代计算体验的基石，它通过动态、无缝地调整CPU的性能输出，实现了：
- 能效最大化：在需要时提供澎湃动力，在空闲时近乎“零”功耗，极大地延长了笔记本的电池续航，并降低了服务器的运营成本。
- 性能优化：确保你的应用程序在需要时能获得最快的响应速度。
- 系统稳定：通过配合C状态和T状态，在性能、功耗和温度之间取得了精妙的平衡，保证了电脑的长期稳定运行。
下次当你感觉电脑从“安静”突然变得“火热”时，很可能就是P状态从Pn+1跳到了P0，正在为你处理一个棘手的任务。
