Измерение TDP CPU и GPU (04.01.2024).

Когда спорят двое - третий не прав: он может оказаться чмудаком или заинтересованным (женская солидарность, например, бессмысленная и агрессивная: 2 года назад прочувствовал - до сих пор помню). Третий - должен быть проверенным и нейтральным. В метрологии при поверке мультиметров используют источник опорного напряжения, а опорное напряжение - и есть проверенное и независимое.

Задался вопросом энергопотребления CPU в простое - в рамках понимания: более ли энергоэффективный серверный процессор Intel E5-2696 V2, в сравнении с AMD A10-5700. С учётом смешанных задач на ПК - интересовало TDP процессора больше в простое, чем в пике. Но при тестировании программ нашёл не совсем то, что хотелось.

Мощность всегда является расчётной величиной, использующей пару из напряжения, тока или сопротивления потребителя. Шунтирование питающего проводника позволяет получить реальный ток, в дополнение к напряжению, измеряемому датчиками BIOS. Сопротивление транзисторов постоянно меняется - использовать эту величину при работе с активными электронными компонентами невозможно.

Все шунты уже где-то установлены по умолчанию. Программа HWiNFO успешно снимает данные как с процессора, так и с видеокарты, - фиксируя и их максимальные значения. Но стоит ли верить ей? На примере CPU-Z и GPU-Z: один производитель - а данные разные. В CPU-Z указано TDP видеокарты AMD RX 580 150Вт, заявленное производителем - 185Вт, а реальное тестирование GPU-Z показало 213.2Вт.

А вот что показывает HWiNFO по видеокарте (и пусть ток 175А не смущает: напряжение ядра мизерное). На средние значения смотреть нет смысла: нет горячих клавиш сброса и остановки измерений - сначала запускается программа, затем игра прогружается долго, затем выход из игры долго. И даже если сбрасывать датчики после загрузки игры - всё равно на Alt+Tab будет затрачено время.

Не 150Вт и не 213Вт - ни туда ни сюда. И рождаются всё новые вопросы: например, почему параметр "Мощность чипа GPU" больше параметра "GPU Потребляемая мощность ядра" в режиме простоя - а в пике нагрузки меньше?

Но посыл ясен: энергопотребление точно больше заявленного производителем. По-хорошему, тест на GPU-Z и HWiNFO должен происходить в одинаковой игре, в одинаковой местности и с одинаковыми действиями - то есть, должно использоваться и одно и то же сохранение. Но вспомнить, где ты там бегал 11мес назад, невозможно - да и сохранения уже давно нет.

Теперь по процессору A10-5700: в простое 12.1Вт, в пике 72.24Вт. Токи тоже бешеные. Вот почему есть риск повреждения компонентов ПК при разгоне: дорожки, проводящие ток, - тупо не выдерживают и перегорают. BIOS спасает от такой ситуации, но при разгоне BIOS можно подкорректировать так - что не спасёт.

Тест процессора породил подводный камень. Забыл, что он сам разгоняется до 4ГГц, когда надо. В данном случае, вышло до 3.7ГГц.

И вопрос: производитель учёл в своем TDP 65Вт указанное свойство саморазгона? Если да - все производители врут о TDP. Если нет - развилка: либо врут, либо нет - неясно. Скорее всего, - учёл: производитель явно рекламирует технологию Turbo CORE. Получается, что в РФ покупай детали, что на алиэкспрессе, - превышение TDP неминуемо.

Но кто же будет этим третьим, кто покажет предпочтительность между GPU-Z и HWiNFO. Аналоговый ваттметр бытовых приборов. Однако и тут ложка дёгтя: он имеет свою погрешность 2.145%. Добавим к этому увеличенное энергопотребление материнской платы, RAM, жёсткого диска, кулера. Между тем, разница между 191.162Вт и 213.2Вт составляет 10.33/11.53% - показания будут смазаны, нет смысла даже начинать. Единственное - можно попробовать проверить истинность HWiNFO по CPU: нагрузить при отключенном вентиляторе. Но делать, если буду, - не раньше доказательства стабильности купленного E5-2696 V2, который ещё долго будет в пути.

Понятно, что в данной статье TDP заявляется равным энергопотреблению устройства - что не совсем корректно. Но технологии здесь оцениваются старые: 2017 и 2012 годов. В промежутке между ними, в практически 2014 году, был тест энергоэффективности коммутаторов: 4.3-10.35% - всё остальное есть тепло/лампочки/что угодно. Это указывает на недостаточную энергоэффективность передачи информации - и непаханое поле для оптимизации. На видеокартах эта оптимизация видна хорошо: RX 580 жрёт на практике гораздо меньше, чем более слабая GeForce 560 Ti с только TDP 210-260Вт.

- если использовать максимальный КПД 10.35% в отношении процессора (то есть, заявить формулу TDP ∙ 1.1035 = P_вх) - сова успешно натягивается на глобус, т.к. P_вх 72.24Вт составляет 111% от заявленной производителем TDP 65.1Вт;

- из этого всего следует, что TDP продаваемых устройств нельзя учитывать напрямую - и нужно умножать минимум на 1.1035 при расчете мощности всей системы - и только относительно этой мощности рассчитывать запас для БП;

- а это значит, что все производители мира подложили большую мину: подмену входной мощности на TDP в характеристиках выпускаемых устройств.

- суммарная мощность использования процессора в системе - состоит из суммы двух мощностей: перемноженных тока и напряжения себя самого (ядра) и северного моста (NB);

- при таком раскладе - A10-5700 уложился в допуск 65.1Вт числом 63.897Вт. Но при частоте 3.7ГГц, а не 4ГГц, - поэтому выход за пределы при добавлении 8.1% по частоте, с допуском +1.85% по мощности, - ещё возможен. Как выйти на эти 4ГГц, если у процессора заблокирован множитель, - непонятно. Последний шанс - AIDA64 из сторонней операционной системы;

- не отменяет вышесказанного про расчёт мощности БП: к мощности процессора всё равно прибавляется мощность северного моста. Не отменяет превышения TDP со стороны видеокарты;

- полное потребление видеокарты не ограничивается полученным числом 213.2Вт. К этому добавляются мощности системы охлаждения и греющиеся чипы RAM. Точно +10-20Вт ещё.

С шунтами, впаиваемыми в линию питания процессора, тоже вышло фиаско ещё на теории (хотел мультиметром замеры сделать):

- разъем 8pin процессора (который раньше был 4pin): ток по всем 8 проводам будет идти одинаковый (на этом разъеме жирная медная площадь, если всматриваться в разводку материнских плат с задней стороны). Казалось бы, впаяй шунт в один провод, умножь показания на 4 - получишь мощность;

- анализируя суммарное потребление процессора 63.897Вт: ток 12-вольтовой линии процессора 5.32475А, его сопротивление 2.254Ом. Если зашунтировать самым малоомным резистором 0.1Ом/2Вт - падение напряжения на нём будет 0.51В - 2.716Вт. Хрен с ним: перегреется - сгорит - цепь разомкнется - остальные 3 провода справятся с возросшей нагрузкой;

- но умножать на 4 полученный результат неверно: по 3 проводам будут течь токи выше, чем с шунтом. Ладно, пусть это исправляется математикой;

- но резистор при нагреве меняет своё сопротивление в большую сторону на неизвестную величину. Нужно иметь резистор, не нагревающийся сильно. Резисторов меньше 0.1Ом - практически нет: KSE-0805FR-070R01L 0.01Ом/1%/0.125Вт (SMD 0805) - опять не годится по мощности: 0.053В - 0.636Вт. Пайка нескольких резисторов - не вариант: сам припой увеличит сопротивление связки. Единственный найденный резистор - LTO030FR0500FTE3: 0.05Ом/1%/30Вт - но стоит 600руб. Дороговато (чиподип преумножает нормальную цену, как обычно);

- дешёвый мультиметр не способен фиксировать максимальное значение. Обновляется экран с определенной частотой, пик можно просто проморгать. Для точного измерения иметь бы плату АЦП типа Advantech PCI-1713U, но даже бесхозную и лишнюю мне её не подарили;

(добавлено 06.01.2024) AIDA64 не смогла вывести процессор на 4ГГц - получив те же самые максимальные 3.7ГГц. Кажется, AMD - тоже жулики.

- попробуй, догадайся. В тесте стабильности системы AIDA64 нужно выбирать галку не "Stress CPU", а "Stress FPU". Одновременно галки запускать нельзя: Stress CPU начинает мешать Stress FPU;

- в результате, процессор разгоняется до максимума, превышает полученное на Fallout 4 значение - и улетает в 76.838Вт только по процессору и 85.181Вт суммарно с северным мостом (тест повторен дважды).

- изменение мнения по синтетическим тестам: при правильной, хоть и алогичной, настройке - могут выжать максимум из комплектующих, превосходя полученные в играх значения;

- температура процессора 50-51 градус при бешеной нагрузке - указывает на хорошие ТТХ термопасты с алиэкспресса и верность давнего выбора системы охлаждения Deepcool Gammaxx 200 с TDP 95Вт, превышающей заявленную производителем TDP 65.1Вт на 46%;

- производитель 100% врёт и указывает TDP без учёта собственной автоматической технологии разгона - которую нужно отключать в BIOS, если система охлаждения подобрана чётко под TDP;

- выбирать систему охлаждения по TDP нельзя: не может быть у процессора 2012 года КПД 23.6%. Это огромная величина, действительности не соответствует - выделение тепла, по факту, выше;

- что же будет, если его всё-таки раскочегарить до 4ГГц?.. Все 100Вт? Тогда всегда систему охлаждения нужно рассчитывать на 1.5TDP? Тогда я ошибся, взяв для Intel E5-2696 V2 систему охлаждения 150Вт вместо 200+? Почему тогда по этой системе охлаждения отличный отзыв именно по такому процессору? Ничего непонятно.

- в статье об энергопотреблении ПК практически совпали показания вольтамперметра и HWiNFO по средней мощности процессора+северного_моста при 100% нагрузке;

- там же: при долговременном тесте Fallout 4 - получен пик потребления GPU видеокарты 210Вт, практически равный показаниям GPU-Z.