Reklama

Velké srovnání spotřeby karet: PowerTune proti GPU Boost

V úvodu si povíme něco o tom, proč jsou některé testy spotřeby k ničemu a teorii si následně ověříme i v praxi na srovnání osmi konfigurací v pěti hrách.

Na co si musíte dát pozor

Mimo jiné jsem se v různých diskuzích na téma spotřeba grafických karet už párkrát dozvěděl, že naše výsledky měření spotřeby jsou špatné, protože vychází jinak než měření na jiných webech, nebo že jsou nedostatečné, protože měříme spotřebu jen v jedné hře. Ve výkladu metodiky měření spotřeby mám v recenzích „drobné rezervy“, protože je to dost komplikované a pořádný popis vydá i na samostatný článek. I metodiku měření a problematiku spotřeby se v tomto článku pokusím osvětlit trochu podrobněji.

Samotné měření spotřeby není komplikované, spustíte zátěž a odečtete hodnotu, kterou udává Wattmetr. Jenže je nutné ošetřit a pohlídat „pár“ věcí (a právě jejich hlídání a důslednější měření může být jedním z důvodů, proč se oproti některým webům lišíme, nedělám si iluze, že to všichni řeší až tak do hloubky).

Teplota

Na spotřebu grafické karty má výrazný vliv teplota grafického jádra. Čím je jeho teplota vyšší, tím má větší spotřebu. A obdobné (i když ve srovnání většinou karet v mnohem menší míře) je to u procesoru a dalších komponent.

Reklama

Před odečítáním spotřeby je tedy vhodné kartu i samotnou sestavu dostatečně prohřát. To nejde moc dohromady s měřením spotřeby v běžných benchmacích ani s testováním ve hrách. Spousta testů je totiž příliš krátká na to, aby se karta dostatečně zahřála a výsledky odpovídaly delšímu hraní, a u spousty testů se střídají stavy, kdy karta chladne kvůli spouštění hry či pauzám při načítání pozic pro testování.

S teplotou a následně i spotřebou souvisí i teplota okolí – rozdíl může být dost velký. Že se při stávajícím počasí může „spotřeba“ stejné karty změnit i ze dne na den o 10 W jsme se už přesvědčili před pár dny v článku Jak zamává teplé letní odpoledne s výsledky testů grafik?

Chybu způsobenou odlišnou teplotou se snažím eliminovat jednak kontrolou teploty okolí, jednak tím, že spotřebu měřím při nejvyšším možném prohřátí karty. V případě testů s měřením maximální spotřeby v Crysis je to po dlouhodobé zátěži v řádech desítek minut, u herních testů měřím až poslední průběhy, kdy je karta předehřátá alespoň několika minutami testování jiných nastavení a rozlišení.

Podstatné je i to, za jakých podmínek se testuje – jiné rozdíly ve spotřebě naměříte v otevřené sestavě či u komponent nasázených do sebe jen tak volně na stole, jiné v tiché sestavě bez intenzivního proudění vzduchu a jiné v herní skříni, kde na kartu z bočnice  fouká 25cm obluda.

Spotřeba s průběhem času

V následující tabulce jsou výsledky měření spotřeby sestavy s referenční HD 7970 po spuštění zátěže. V posledním sloupečku je rozdíl oproti spotřebě při spuštění zátěže.

čas (s) spotřeba sestavy rozdíl
00:00 343,0 W 0,0 W
00:30 351,5 W 8,5 W
01:00 353,8 W 10,8 W
01:30 359,4 W 16,4 W
02:00 361,8 W 18,8 W
02:30 363,3 W 20,3 W
03:00 363,9 W 20,9 W
03:30 364,4 W 21,4 W
04:00 365,8 W 22,8 W
04:30 366,4 W 23,4 W
05:00 366,5 W 23,5 W

 

Referenční karta má masivní chladič a robustní konstrukci, takže nějaký čas trvá, než se po spuštění zátěže začne zahřívat. Pokud bych spotřebu odečítal po půlminutě, byla by jen o 8,5 W vyšší než při spuštění zátěže. Dvě minuty po spuštění zátěže je spotřeba sestavy o 19 W vyšší a dále roste, růst ze výrazně zpomalí až zhruba po čtyřech minutách od spuštění zátěže.

Na druhou stranu existují chladiče, které sází na rychlý odvod tepla od jádra, mají malou základnu, ale spoustu heatpipe a velké žebrování, na změnu zátěže reagují velmi pružně a na maximální teploty se dostanou během pár desítek sekund. Ty jsou při kratších testech v nevýhodě.

...a s jinou pastou

S teplotou jádra a tím pádem i spotřebou souvisí i to, v jakém stavu je testovaná karta. Před nedávnem se mi povedlo v „podsvětí“ způsobit menší rozruch blogovým zápiskem o tom, co se spotřebou výkonné katy udělá, pokud ji před vámi někdo rozebere a původní pastu nahradí lepším, nebo nedej bože horším médiem.

Možná i díky němu už má většina zástupců jednotlivých společností pochopení pro to, proč toužím testovat nerozebírané karty ve své původní podobě a proč se snažím do recenzí shánět karty, které přede mnou nikdo nerozebíral. Pár karet, o kterých jsem věděl, že jsou přepastované, už jsem odmítl, jen výjimečně, když není vyhnutí (jako u poměrně exkluzivní GTX 690) vezmu zavděk i takto vylepšenou kartou. Má to jeden prozaický důvod, lidi většinou zajímá, jak bude vypadat karta, kterou si pořídí v obchodě, ne jak dopadne karta, kterou si koupí, rozeberou a teplovodivou pastu nahradí lepší.

Co kus, to originál

Grafické procesory mají podobně jako CPU jednu nepříjemnou vlastnost – jejich kvalita se liší kus od kusu, v závislosti na homogenitě materiálu, jeho kvalitě a umístění na wafferu. K tomu, aby čip prošel výběrem, pak stačí, aby splnil nějaké podmínky, v případě spotřeby nesmí překročit stanovenou hranici. Znamená to, že se v jedné skupině mohou potkat čipy se spotřebou na hranici i čipy výrazně lepší. Zejména u poslední generace výrobního procesu jsou rozdíly zřejmě propastné, napovídala by tomu nejen velká výkonnostní rezerva, kterou mají Radeony HD 7000, ale i obrovský rozdíl, jaký může být mezi spotřebou dvou běžných GeForce GTX 680 ve SLI a dvouprocesorovou GeForce GTX 690 s obdobným výkonem.

Jediný způsob, jak se s tím vypořádat, by bylo vzít a změřit reprezentativní vzorek karet, což je prakticky nemožné nejen kvůli tomu, že pět karet na jeden test vám nikdo nepůjčí, ale také kvůli tomu, že by testování jednoho modelu karty zabralo čtrnáct dní a náklady na takovou recenzi by byly neúnosné.

Chladiče, chladiče, chladiče... a BIOS.

Je to samozřejmé, ale musím to zmínit – na spotřebu karet má vliv i použité chlazení. Karty, které udrží jádro při nižší teplotě, mají i nižší spotřebu. Do grafů je prakticky nemožné uvádět přesné označení a specifikace karet, jednak není na popisky zase tolik místa, jednak by tím výrazně ztratily na přehlednosti.

V jednom grafu se tak napříč weby často potkávají referenční i nereferenční karty a nikdo nemá čas na to zkoumat, jaká karta se pod popiskem Radeon HD 7850 vlastně skrývala a jakou teplotu mělo jádro.

Možná vám to bude připadat jako blbost, ale měření může poměrně velkou chybou zatížit i spotřeba samotného chladiče. Důvodem jsou těžké, výkonné a poměrně žravé radiální (odstředivé) ventilátory, které se často používají u referenčních karet. V případě Radeonu HD 7970 je maximální spotřeba ventilátoru až 20,4 W. Axiální ventilátory přitom mají maximální spotřebu typicky kolem 5 W, i když jsou na kartě dva, mohou jen ventilátory na chladiči při vyšších otáčkách udělat rozdíl ve spotřebě 5-15 W.

A konečně je tu ještě nastavení firmwaru karty. I dvě zdánlivě stejné karty v referenčním designu se mohou lišit takty a napájecím napětím jádra. Znamená to, že i když přetaktovaný model podtaktujete, abyste dostali „stejnou“ kartu jako referenční, nemusí mít spotřeba na rozdíl od výkonu srovnatelná, o kartách v nereferenčním provedení a s upraveným plošným spojem nemluvě.

Chcete-li příklad, nemusíme chodit daleko – stačí se podívat na recenzi HD 7850 OC od Gigabyte, kde je i srovnání s obdobnou kartou od Asusu – mají stejný referenční plošný spoj, liší se v podstatě jen použitým chladičem a takty pamětí (4800 proti 5000 MHz efektivně) a přesto je rozdíl ve spotřebě karet na HD 7850 šílených 50 W.

Spotřeba CPU

Procesor je po většině karet druhou nejvýznamější položkou, která má vliv na spotřebu sestavy. Abych zmenšil vliv procesoru na celkovou spotřebu, mám všechny hodnoty, u kterých to lze, v BIOSu nastavené „na tvrdo“.

Procesor se tedy bez zátěže nepodtaktovává (zamčený násobič), nesnižuje napětí (v BIOSu je nastaveno konkrétní napětí) a zakázané jsou i úsporné funkce (C1E, EIST). Všechny tyto věci, které nelze moc ovlivnit (fungují automaticky a nezávisle na OS) mohou mít při rozdílech, které se běžně dají naměřit, významný vliv na spotřebu CPU a spolu s tím i na spotřebu celé sestavy.

Nevím o tom, že by to podobně praktikovala většina webů, soudě dle výsledků měření spotřeby bez zátěže, u kterých bývá procesor evidentně v úsporném režimu, je tomu spíše naopak.

Jen výjimečně lze narazit i na testy, ve kterých se snaží recenzent vliv spotřeby ostatních komponent eliminovat zcela.

Způsob měření

A konečně je tu poslední věc, způsob, jakým odečítání hodnot probíhá. Málokdo se vůbec chlubí tím, jak k dané cifře došel, často je to ale nejvyšší hodnota, která se během nějakého testu objeví na wattmetru. Důvod je prostý, měření většinou probíhá na zásuvkových měřácích, které zvládají zobrazit jen aktuální spotřebu a špičky. V lepším případě recenzent sleduje průběh testu, má vytipované náročné úseky a v daném místě hodnotu zaznamená, v horším případě pak ani wattmetr nesleduje, jen jej před testem vyresetuje a po proběhnutí opíše hodnotu, kterou má wattmetr v paměti uloženou jako nejvyšší.

Že takovou špičku nemusí mít vůbec na svědomí grafická karta, asi netřeba zdůrazňovat.

Abych se problémům vyhnul, sám zaznamenávám spotřebu sestavy z wattmetru v sekundových intervalech během celého testu. Díky tomu vím, jaký je při daném testu průběh spotřeby, jestli během testu spotřeba kvůli zahřívání karty ještě rostla, a v dnešní době z nich lze už poznat i to, jak do testu zasahovaly technologie pro řízení výkonu a spotřeby grafických karet.

Inteligentní řízení spotřeby

A konečně je tu poslední položka – inteligentní řízení spotřeby, kterým jsou v poslední době vybavené Radeony i GeForce. Kvůli nim hodně záleží na tom, v čem přesně spotřebu měříte. Syntetické testy používané pro měření maximální spotřeby se kvůli tomu staly prakticky nepoužitelnými, a i v případě běžných her je podstatné, jestli se karta dostává na hodnotu, při které dochází k zásahům automatiky do taktů jádra.

Při měření špiček na to doplácí karty s horším řízením spotřeby. Nemyslím tím, že by je jedna z technologií byla zaostalejší než jiná, ale jen to, jak blízko se karta umí držet danému TDP.

Pro příklad si vezmu hned extrémní výsledek testů – měření z benchmarku v Metro 2033.

Pokud bychom se zaměřili jen na špičky, byla by spotřeba sestavy se dvěma Radeony téměř dvakrát vyšší než u GTX 690. Důvod je jednoduchý, zatímco GTX 690 automatika po zahřátí škrtí na úrovni TDP, u Radeonů, které mají k hranici TDP daleko (mj. to znamená, že PowerTune nevyužívá dostupné prostředy zdaleka tak dobře), spotřeba kolísá výrazněji.

Výsledek? Při rozdílu průměrů je rozdíl rozdíl necelých 178 W, zatímco při porovnání špiček je rozdíl 260 W.

 

Software a periferie

Možná se to nezdá, ale dost podstatné je i to, jaký software na počítači zrovna běží, jaké periferie jsou k němu připojené, nebo i to, na jakých otáčkách zrovna běží ventilátory. S každou periferií v USB se může spotřeba změnit i o pár wattů. Jenom spuštění GPU-Z pro záznam údajů z monitoring grafické karty znamená minimálně na několik desítek sekund zvýšení spotřeby o 1–3 W, o náročnějších aplikacích nemluvě. V podstatě to znamená před měřením spotřeby počítač restartovat, nechat dochroupat disk, než do paměti dostane vše potřebné a až se spotřeba ustálí na nejnižší hodnotě, teprve potom začít z měřením bez zátěže a následně i v zátěži.

Zdroj... dalších problémů

Další drobností, která ovlivní měření, je zdroj – s rostoucí spotřebou sestavy se mění jeho účinnost. Při měření spotřeby mezi zásuvkou a zdrojem je touto chybou zatížený i výsledek měření. Nedá se s tím dělat nic jiného než volit kvalitní zdroj, který má v používaném rozsahu měření co nejmenšími rozdíly v účinnosti.

Testovací sestava

Pro měření spotřeby grafik, resp. celé sestavy osazené konkrétní grafickou kartou, využívám Voltcraft Energy Logger 4000.

Jako testovací platforma posloužila základní deska Gigabyte X79-UD5 s BIOSem F10. Procesor je šestijádrový Core i7-3960X s TDP 130 W, který je přetaktovaný na 4,2 GHz při 1,36 V. Asistuje mu 16GB kit operačních paměti DDR3 od Kingstonu.

  • základní deska: Gigabyte X79-UD5
  • procesor: Core i7-3960X (deaktivovaný HTT, C1E, EIST), 4,2 GHz na 1,36 V
  • chladič CPU: Noctua NH-D14
  • paměti: 4× 4 GB Kingston DDR3 KHX2133C11D3K4/16GX
  • zdroj: Enermax Revolution 85 ERV920EWT-00, 920 W
  • pevný disk: Intel SSD 510 (250 GB)
  • skříň: Gelid DarkForce
  • operační systém: Windows 7 x64

Gelid Darkforce

V grafech najdete osmero karet, které jsem v poslední době z nějakého důvodu měřil a u kterých jsem během testování zaznamenal i spotřebu:

  • Nvidia GeForce GTX 670 v referenčním provedení
  • Nvidia GeForce GTX 680 v referenčním provedení
  • Nvidia GeForce GTX 690 v referenčním provedení, bohužel rozebíraná a s novou pastou.
  • Radeon HD 7750 Ultimate od Sapphire (referenční takty, výkonné pasivní chlazení)
  • Sapphire HD 7870 FleX (výkonný nereferenční chladič a mírně vyšší takty)
  • Sapphire HD 7970 OC s taktem 950/5700 MHz (mírně přetaktovaná, jde o první ze dvou profilů v BIOSu na kartě v nereferenčním provedením)
  • Sapphire HD 7970 OC s taktem 1000/5800 MHz (stejná karta, druhý BIOS s výraznějším přetaktováním)
  • 2× Radeon HD 7970 OC v CrossFire (stejná karta spolu s referenční HD 7970 přetaktovanou na shodné takty)

U všech karet, která jsem měřil na nové sestavě, už bohužel do jejich spotřeby i výkonu „kecá“ inteligentní řízení spotřeby. Až dootestuji starší karty, které ještě neuměly PowerTune a GPU Boost, budou výsledky ještě pestřejší a minimálně u nejvýkonnějších GeForce s architekturou Fermi rozdíly ještě větší.

Testy probíhaly stejně jako při měření výkonu grafických karet, u běžných her šlo o poslední průběhy z řady měření při rozlišení 1920 × 1080 bodů.

Oblíbené Tisk E-mail
Reklama

Komentáře

Timto testem se ukazalo, ze HD 7970 neni se spotrebou na tom o tolik hure nez GTX 680. Je to jedna velka bublina, ktera vznikla z vysledku Crysis a nasledneho zveliceni efektivnosti GTX 680. Pokud pominu ty 2 stare hry a kouknu se jenom na ty nove (novejsi), je dokonce (i kdyz zanedbatelne) uspornejsi HD 7970 (i to OC by sundalo mozna nejaky ten watik dolu - opet by to bylo temer zanedbatelne). V cem je tedy efektivnost vetsi GTX 680 nez u HD 7970? Me teda vychazi, ze kdyz si odmyslim ty vypocetni (pro me) nesmysli. Bude HD 7970 znatelne (meritelne) uspornejsi o proti nynejsimu stavu.
 
Myslenka, ktera se mi honi hlavou zni:
Nvidie vychazela pomerne dlouho po HD7970 - tudiz vedeli presne jak pripravit svoji kartu. Co kdyz GTX 680 opravdu mela byt tou nejvyssi radou s vypocetnimi fukcemi, tak jako jsme je znali u GTX 580, ale kdyz vydeli spotrebu HD7970, orezali svoje vypocetni funkce a tim se dostali se spotrebou na uroven HD +- . Rekli si hraci to stejne nepotrebuji a marketing z toho udelal neco prevratneho:)
Od te doby frci .... efektivnost a spotreba (nyni vime ze se spotrebou to neni tak horke jak se to uvadelo)

Ne, tím se neukázalo, že je na tom HD 7970 se spotřebou líp, než to vypadalo, jen to, že záleží na tom co se testuje a za jakých podmínek. A to, že v praxi a na slabších procesorech bude škálování spotřeby menší (spolu s tím bude ale logicky i menší rozdíl ve výkonu).

Když nad tím přemýšlím, možná by stálo za to vzít HD 7970 a GTX 680 a ještě zkusit porovnat, jak se to změní při vyšším rozlišení (možná i v Eyefinity/Surroundu), kde by procesor měl grafiky brzdit míň.

+1 za taký test vo vyššom rozlíšení. :)
 
Tiež by podľa mňa mohlo byť zaujímavé, čo sa stane v prípade zapnutej vertikálnej synchronizácie (samozrejme v nastaveniach, kde to obe karty zvládajú pri tých 60fps). Tam by NV mohla vďaka jemnejšiemu nastaveniu frekvencií trochu zabodovať... alebo aj nemusela.

Jsem pro jak Surround tak Eyefinity. To nasteveni pro 60FPS (lock)by melo byt asi takove, aby karty ani v tech nejhorsich situaci nespadli pod 60. Cim vice budou zpomalene tim vetsi by mohli byt rozdily?

Koukám že GTX 680 má někde větší spotřebu než HD 7970 :) Snad jen ve dvouch titulech METRO a Crysis je HD 7970 větší žrout jinak je to cca vyrovnané a nebo GTX 680 bere víc.

GHz edition byla ve stejném testu asi o 40 W (plus mínus) horší. Možná je u téhle karty od Sapphire spotřeba nižší díky tomu, že ji chladič stíhal v BF3 udržet na rozumných teplotách (na rozdíl od Crysis, kde už byly otáčky vyšťavené na maximum). Celkem lituju, že jsem nestihl změřit i referenční HD 7970, ale OC model jsem musel upřednostnit, protože jsem ho musel vracet.

Aha. No tak stejně většina lidí koupí něco nereferenčního takže je to tak skoro na stejno.

Každopádne sa zdá, že tá testovacia scéna v Crysis nie je reprezentatívna čo sa spotreby kariet týka... práve naopak.
 
P.S.: Poslal som ti na fóre SZ s nejakým feedbackom.

Reklama
Reklama