Проблема увеличенного энергопотребления Radeon RX 480 через слот PCI Express должна подойти к логическому решению после выхода драйверов Radeon Software 16.7.1. AMD опубликовала соответствующий драйвер вчера вечером, мы вместе с нашими коллегами сегодня провели анализ энергопотребления видеокарты. Мы провели тесты производительности, которые показали небольшое изменение из-за изменившегося распределения мощности Radeon RX 480.
Но сначала позвольте поговорить о самой проблеме. AMD указывает для Radeon RX 480 типичное энергопотребление 150 Вт. Сам GPU потребляет до 110 Вт, если верить спецификациям PCB AMD.
Семь фаз обеспечивают питание GPU и других компонентов видеокарты. Из них шесть фаз выделены на GPU. Конечно, к данным фазам должна подводиться мощность, за это отвечают слот PCI Express и дополнительное 6-контактное гнездо питания. Четыре из семи фаз получают питание от дополнительного разъема, три – от слота PCI Express, и в этом как раз кроется проблема. Максимальное энергопотребление и для слота, и для дополнительного разъема составляет 75 Вт. Но здесь следует учитывать и другие факторы. Например, через слот PCI Express проходит не одна линия напряжения, мощность 75 Вт является общей. И в случае Radeon RX 480 проблема кроется не только в превышении мощности, но и в других нюансах, которые мы рассмотрим ниже.
Консорциум PCI SIG, отвечающий за стандартизацию PCI Express, указывает максимальный ток для линий напряжения 3,3 В и 12 В. В частности, для 12 В завялен максимальный ток 5,5 А. Измерения тестовых лабораторий Tom's Hardware и других изданий выявили прохождение в ряде случаев более высоких токов. А именно до 6,74 А, что соответствует превышению 22,5%. Подобную перегрузку нельзя назвать серьезной, она вряд ли приведет к потере стабильности и повреждению других компонентов системы, но все же не очень хорошо, когда видеокарта не вписывается в принятые стандарты.
Типичное энергопотребление и практика
Как мы указывали в нашем тесте, AMD для Radeon RX 480 указала типичное энергопотребление 150 Вт, и подача питания на видеокарту как раз ограничивается данным уровнем. Слот PCI Express и 6-контактное гнездо обеспечивают до 75 Вт мощности, если не учитывать разные линии напряжений. AMD, вероятно, посчитала, что с учетом 110 Вт для GPU доступных 150 Вт для видеокарты хватит с лихвой, но на самом деле это не так. Энергию потребляют подсистема памяти, дополнительные компоненты видеокарты, также следует учитывать и потери на преобразовании напряжений. Наши коллеги провели измерения, в которых Radeon RX 480 потребляла больше заявленных 150 Вт, поэтому видеокарте явно не повредил бы 8-контактный разъем дополнительного питания. Но такой шаг ограничил бы число потенциальных покупателей видеокарты AMD, так как в старых системах 6-контактные разъемы питания встречаются чаще 8-контактных.
Конечно, 6-контактный штекер может выдерживать и больше 75 Вт мощности. У многих читателей наверняка возникает вопрос, как такое возможно, если разъем заявлен на 75 Вт? Но дело в разных спецификациях непосредственно электрического разъема и стандарта PCI Express. Все же стандарт PCI Express отличается от спецификаций разработчиков разъема. Ниже приведены подробности:
Опасность перегрузки разъемов кроется во всегда существующем сопротивлении контактов. Когда через разъем проходит ток, из-за наличия сопротивления контактов наблюдается падение напряжения, в результате которого выделяется тепло. Обычно сопротивление контактов у подобных разъемов составляет 1-10 мОм. Мы возьмем для расчетов средний уровень 5 мОм. Предположим, что мощность 170 Вт поровну разделяется между двумя входами питания, для линии 12 В это означает ток 7,1 А. Данный ток 7,1 А, в свою очередь, разделяется между двумя положительными проводниками 6-контактного разъема. Поэтому на каждый проводник ток составляет около 3,5 А. В результате при сопротивлении контакта 5 мОм на нем в тепло переходит порядка 175 мВт мощности. Данное тепло не рассеивается в атмосферу и не переходит на изоляцию, обычно оно уходит через сам проводник. Также следует учитывать, что частично потеря мощности происходит на двух контактах "земля" 6-контактного разъема, поэтому ситуация далека до критической.
Если посмотреть на спецификации разъема Molex, допустимым считается ток до 9 А на проводник. Подобные разъемы часто используются у тех же модульных блоков питания. Напомним, что в случае видеокарты AMD Radeon R9 295X2 ток на контакт тоже достигал порядка 3,5 А, и по физическим спецификациям контакта запас остается приличным.
Подход AMD
С драйвером Radeon Software 16.7.1 AMD предлагает новую опцию: Compatibility Mode. По умолчанию она отключена, все остается по-прежнему. Но если пользователь включит Compatibility Mode, видеокарта будет работать в пределах спецификаций.
Но что же сделала AMD, чтобы уменьшить потребляемую мощность через слот PCI Express? Через драйвер или интерфейс I2C контроллера PWM было изменено распределение нагрузки между фазами напряжения. В частности, с трех фаз, питание на которых подается со слота PCI Express, часть нагрузки были перенесена на оставшиеся три фазы, питание на которые подается через дополнительный разъем PCI Express.
Впрочем, без дополнительных жертв подобный шаг не обошелся. Энергопотребление GPU с новым драйвером и выключенным режимом Compatibility Mode по-прежнему составляет около 110 Вт, но после активации Compatibility Mode энергопотребление снижается примерно на 7 Вт. Такой шаг стал возможен благодаря снижению тактовой частоты. Так что снижение энергопотребления GPU сопровождается уменьшением тактовых частот.
Сразу же отметим, что первые и последние несколько секунд можно смело игнорировать. Но мы все равно добавили эти участки, чтобы можно было проще анализировать данные. А теперь поясним, что именно мы тестировали. Сначала мы проводили разогрев видеокарты Radeon RX 480, после чего переходили к тесту. Мы запускали игру Rise of the Tomb Raider в разрешении 1.920 x 1.080 пикселей с 2xSSAA, фиксируя тактовые частоты.
Сначала сравним тактовые частоты Radeon RX 480 с разными версиями драйвера и режимами. Следует отметить, что у нового драйвера (оранжевый график) тактовые частоты оказываются чуть выше, частота 1.266 МГц сохраняется дольше, чем с драйвером Radeon Software 16.6.2 (синий график). В случае Radeon Software 16.7.1 с активной опцией Compatibility Mode (зеленый график) частоты видеокарты существенно ниже.
Radeon RX 480 - Rise of the Tomb Raider
Средняя тактовая частота GPU
Средняя тактовая частота GPU ранее составляла 1.218 МГц, теперь со стандартными настройками она увеличилась до 1.222 МГц, а в режиме Compatibility Mode снизилась до 1.031 МГц. Для расчета средней частоты мы брали только центральные области графиков.
Одновременно мы фиксировали напряжение GPU, здесь можно провести несколько параллелей с тактовой частотой. В случае драйвера Radeon Software 16.7.1 и режима Compatibility Mode AMD смогла снизить напряжение вместе с уменьшением частоты. Между Radeon Software 16.6.2 и 16.7.1 разницы почти нет. Хотя в центральной области напряжение Radeon Software 16.7.1 все же чуть выше.
Radeon RX 480 - Rise of the Tomb Raider
Среднее напряжение GPU
Среднее напряжение показало картину, сравнимую с частотами GPU.
Не менее важно энергопотребление GPU, которое мы также отразили на графике. Между Radeon Software 16.6.2 и 16.7.1 разницы почти нет, но в случае драйвера Radeon Software 16.7.1 с режимом Compatibility Mode энергопотребление заметно ниже.
Radeon RX 480 - Rise of the Tomb Raider
Среднее энергопотребление GPU
По среднему значению энергопотребления GPU тоже хорошо видно, что AMD с драйвером Radeon Software 16.7.1 и режимом Compatibility Mode заметно снизила энергопотребление. Конечно, GPU вносит основной вклад в энергопотребление видеокарты, но также стоит учитывать и другие компоненты.
Для оценки общего энергопотребления видеокарты мы обратимся к результатам тестов наших коллег из Tom's Hardware. Они наглядно демонстрируют изменения, которые произошли в режиме Compatibility Mode драйвера Radeon Software 16.7.1. Общее энергопотребление отражает картину лишь частично, поэтому интересно взглянуть на отдельные линии напряжений. И здесь хорошо видно, как AMD смогла решить проблему.
Ранее через слот PCI Express видеокарта потребляла до 6,7 А, но AMD смогла снизить этот уровень до 5,9 и 5,6 А. В результате AMD смогла вписаться в спецификации слота.
Мы провели несколько тестов, чтобы оценить производительность. Судя по результатам, с настройками драйвера Radeon Software 16.7.1 по умолчанию падения производительности не происходит, а при включении Compatibility Mode падение не такое существенное.
Future Mark 3DMark
Fire Strike Extreme
DiRT Rally
2.560 x 1.440 4xMSAA
The Division
2.560 x 1.440
DOOM
2.560 x 1.440 8xTXA
Fallout 4
2.560 x 1.440 TAA
Rise of the Tomb Raider
2.560 x 1.440 1xFXAA
The Witcher 3: Wild Hunt
2.560 x 1.440
Заключение
Честно говоря, мы не знаем, почему AMD не заметила повышенного энергопотребления через слот PCI Express на этапе разработки и тестирования видеокарты. Подсистему питания видеокарты вполне можно было переделать, но, видимо, сказались какие-то иные факторы.
С положительной стороны отметим быструю реакцию AMD, которая, в конечном итоге, смогла устранить проблему. AMD напрямую связалась с редакторами, первыми заметившими проблему. AMD не стала замалчивать проблему, официально признав ее существование. Через несколько дней решение было представлено средствами драйвера.
Пользователи вольны сами решать, нужен им режим Compatibility Mode или нет. Без активного режима видеокарта вряд ли представляет угрозу для материнской платы, тем более что AMD смогла снизить энергопотребление через слот в новом драйвере. Но без активной опции Compatibility Mode видеокарта по-прежнему не вписывается в спецификации. Ничего страшного в этом нет, учитывая возможные допуски. Конечно, партнеры AMD наверняка обойдут эту проблему простой установкой 8-контактного разъема питания и соответствующим распределением нагрузки питания.