Diit.cz - Novinky a informace o hardware, software a internetu

Kde se vzalo PL2 Intelu a kdy se stalo klíčovým pro benchmarky?

Zvýšený limit spotřeby PL2 a jeho časové vymezení (tau) jsou v posledních týdnech často zmiňované parametry procesorů Rocket Lake. Kde se ale vzaly?

Boost Core od Intelu funguje tak, že procesor může zvyšovat taktovací frekvence jader, dokud nenarazí na limit spotřeby označovaný jako PL2, což bývá hodnota vyšší než PL1 neboli TDP. Na limitu spotřeby PL2 může procesor setrvat po dobu definovanou parametrem tau, pak se musí na určitou dobu vrátit na (či pod) PL1/TDP. Doba, po kterou poté nesmí PL1/TDP překonat, závisí na tom, jak rychle je schopný procesor a chladič vychladnout.

Procesor může s „vychládáním“ počkat (např. dokud není dokončena aktuálně běžící úloha), není potřeba hned po snížení PL2 limitu snížit aktuální spotřebu pod TDP, aby vychládání začalo hned po vypršení tau.

S generací Rocket Lake, která se má objevit v březnu, má Intel vůbec poprvé v historii zvýšit PL2 limit na 250 či 251 wattů pro osmijádrový procesor. Předchůdce, Comet Lake, měl pro osmijádrový model nastaveno maximálně 229 wattů. 250 wattů bylo vyhrazeno 10jádrovému modelu.

Rocket Lake i Comet Lake však mají společné to, že tau (čas, po který může procesor jednolitě pracovat v režimu vyšší spotřeby PL2) dosahuje až 56 sekund. Nebylo to tak vždy. Nabízí se proto otázka, kdy vlastně Intel přístup změnil.

2. generace / Sandy Bridge

Při pátrání v minulosti zjistíme, že zavedení limitu PL2 souviselo s technologií Turbo Boost 2.0 a ta přišla s generací Sandy Bridge (Core 2. generace). Přesto, že Intel připravil prezentaci pro novináře, kde situaci vysvětlil, dokumentace k této procesorové řadě ještě vůbec Turbo Boost 2.0 (a tudíž ani zavedení PL2 limitu) nepodchycuje. Zdá se, že při vzniku dokumentace někdo použil Ctrl+C / Ctrl+V z dokumentu k předchozí generace, neboť oficiální popis překonání TDP vůbec nepřipouští:

If the power, current, or thermal limit is reached, the processor will automatically reduce the frequency to stay with its TDP limit.

- 2nd Generation Intel Core Processor Family […] Datasheet, Volume 1

Na jednu stranu tedy víme, že Sandy Bridge již Turbo Boost 2.0 a tudíž PL2 / tau podporuje:

Na stranu druhou někdo zapomněl aktualizovat dokumentaci této generace procesorů, takže netušíme, jaké bylo PL2 ani jaké bylo tau. Na slajdu výše vidíme, že Intel připouštěl tau „na pár sekund“ („for a few seconds“), ale to mohl být pouze příklad, který se nevztahoval ke konkrétnímu produktu. Ze způsobu, jakým Intel Turbo Boost 2.0 představil, vyplývala závislost tau na chladiči, takže bychom mohli spekulovat, zda Intel neplánoval ponechat nastavení tau na OEM partnerech, výrobcích sestav, podle toho, jaký chladič osadí.

Z dokumentací následujících generací procesorů totiž víme, že výchozí hodnota tau přednastavená Intelem byla 1 sekunda. To rovněž korespondovalo se způsobem prezentace, který Turbo Boost 2.0 představil jako řešení pro rychlé odezvy (nikoli pro krátkodobé - krátké, ale trvající - navýšení výkonu). První dokumentace Intelu, která uvádí konkrétní výši PL2, zmiňuje, že PL2 = 1,25 × PL1. Tedy o čtvrtinu nad TDP.

Můžeme tedy předpokládat, že pokud výrobce základní desky či sestavy ponechat nastavení na hodnotách Intelu, běžel procesor Sandy Bridge (např. 95W Core i7-2600K) jednu sekundu na 119 wattech.

3. generace / Ivy Bridge

Přestože i třetí generace podporovala Turbo Boost 2.0, dokumentace stále neosahuje žádné podstatné údaje a můžeme jen dedukovat, že pro ni platilo totéž co pro generaci předchozí a následující.

4. generace / Haswell

Teprve v dokumentaci 4. generace procesorů Core (Haswell) se dozvídáme více. V první řadě to, že PL2 není nepřekročitelný limit. Procesor může hodnotu PL2 přestřelit na 10 milisekund. Poprvé je řeč o konkrétních hodnotách tau, byť ještě pod označením Turbo Time Parameter. Výchozí hodnota je výše zmíněná 1 sekunda, ale pro mobilní procesory doporučuje Intel nastavit 28 sekund. Také uvádí, že při PL2 na úrovni 1,25násobku PL1 je procesor schopný udržet PL2 po 1,5násobek doby Turbo Time Parameter (to je trochu nepřehledná definice) a na následné zotavení bude potřeba zhruba 3-5násobek Turbo Timer Parameter. V každém případě byla 4. generace pro desktop produktem, který využíval mírné (1,25×) navýšení nad TDP po dobu maximálně jednotek sekund.

5. generace / Broadwell

5. generace, Broadwell, přinesla současnou terminologii (parametr nazvaný tau). Kromě toho zavedla další hodnotu, PL3. Ta má sloužit k umravňování oněch až 10ms peaků spotřeby, ve kterých procesor může překračovat hladinu spotřeby PL2. Pokud dojde k překročení PL3, kompenzuje procesor situaci rychlým snížením taktovací frekvence, aby se spotřeba co nejrychleji vrátila do požadovaných mezí. Limit PL3 je však ve výchozím stavu vypnutý a je určen převážně pro notebooky, kde má zamezit odběrům přesahujícím možnosti baterie. Dokumentace uvádí, že tau může být teoreticky nastaveno na až stovky sekund, ale neuvádí výchozí hodnotu ani doporučenou hodnotu. Lze však předpokládat, že výchozí hodnota je stále 1 sekunda (neboť to platí i pro další generace).

6. generace / Skylake

6. generace, Skylake, k výše popsanému přidala PL4 limit. Ten je skutečným limitem, neboť při jeho použití (ve výchozí konfiguraci je neaktivní) nemá reálná spotřeba překročit hodnotu limitu. PL4 cílí převážně na notebooky a kompaktnější systémy, kde má zamezit, aby spotřeba procesoru překročila možnosti napájecích obvodů. Lze předpokládat, že PL2 bylo stále 1,25násobkem PL1, neboť to platilo i pro následující generaci.

7. generace / Kaby Lake

7. generace, Kaby Lake, ponechává veličiny definované pro Skylake, ale dokumentace již uvádí konkrétní hodnoty. PL2 je 1,25násobek PL1, takže při výchozím 91W TDP pro Core i7-7700K je PL2 114 wattů. Intel dále uvádí, že minimální hodnota tau je 0,1 sekund (u starších generací bylo možno nastavit i 0 a tím PL2 vyřadit), výchozí je 1 sekunda a maximální 8 sekund. Není uvedena doporučená hodnota, nicméně je zřejmé, že šlo stále o jednotky sekund (1-8) a PL2 šlo maximálně o čtvrtinu nad TDP.

8.-9. generace / Coffee Lake(-refresh)

8.-9. generace, Coffee Lake(-refresh), už přináší jisté nejasnosti. V dobovém článku redakce Anandtechu je screenshot z dokumentace Intelu (výše), který uvádí  stejné hodnoty jako u 7. generace, tedy tau po 1 sekundu jako výchozí stav, 8 sekund jako maximum a PL2 jako 1,25násobek PL1. Když si ale dokumentaci stáhneme nyní, narazíme v ní na poněkud jiné údaje:

Maximální hodnota pro tau již není 8 sekund, ale 448 sekund a stanovena je doporučená hodnota 28 sekund. Je tedy zřejmé, že někdy mezi vydáním Coffee Lake a současností Intel dokumentaci změnil. Podle datace dokumentu se tak stalo v polovině roku 2020. Zdá se, že Intelu buďto plánoval zachovat nastavení ze 7. generace, ale na poslední chvíli pro zvýšení konkurenceschopnosti limity navýšil, nebo navýšení sice plánoval od počátku, ale autor dokumentu to opomněl zahrnout a pouze zkopíroval specifikace předchůdce.

Zdá se, že aktualizovaná (druhá) tabulka platila pro Core 8. generace (Coffee Lake), nikoli však pro Core 9. generace (Coffee Lake-refresh), kde byly i na hardwaru dodaném Intelem na recenze nastaveny jiné hodnoty. Zatímco by s Core i9-9900K při 95W TDP měl být PL2 limit nastaven na (95*1,25=) 119 wattů, měl procesor, který dostal Anandtech na recenzi, nastaveno 210 wattů a reálná spotřeba dosahovala 168 wattů. Pro 95W Core i7-9700K je podle Notebookcheck nastaveno PL2 156 wattů.

10. generace / Cascade Lake

10. generace Core pro desktop, stále ještě aktuální, nemá vydanou dokumentaci. Dostupná dokumentace pro 10. generaci uvádí jen údaje pro mobilní Ice Lake; tau a PL2 pro desktopový Comet Lake však nikoli. Hodnoty jsou však známé:

 jaderTDPPL2tauPL2:TDP
Core i9-10900K(F)10125W250W56s
Core i7-10700K(F)8125W229W56s1,8×
Core i5-10600K(F)6125W182W56s1,5×
Core i9-10900(F)1065W224W28s3,4×
Core i7-10700(F)865W224W28s3,4×
Core i5-10600665W134W28s2,1×
Core i5-10500665W134W28s2,1×
Core i5-10400(F)665W134W28s2,1×
Core i3-10320465W90W28s1,4×
Core i3-10300465W90W28s1,4×
Core i3-10100465W90W28s1,4×
Pentium G6600258W58W-
Pentium G6500258W58W-
Pentium G6400258W58W-
Celeron G5920258W58W-
Celeron G5900258W58W-
Core i9-10900T1035W123W28s3,5×
Core i7-10700T835W123W28s3,5×
Core i5-10600T635W92W28s2,6×
Core i5-10500T635W92W28s2,6×
Core i5-10400T635W92W28s2,6×
Core i3-10300T435W55W28s1,6×
Core i3-10100T435W55W28s1,6×
Pentium G6500T235W42W28s1,2×
Pentium G6400T235W42W28s1,2×
Celeron G5900T235W42W28s1,2×

11. generace / Rocket Lake

Poslední generace 14nm procesorů Intelu pro desktop zatím není vydaná, ale k charakteristikám boostu již uniklo několik informací. Do jaké míry jsou aktuální, nevíme. Víme jen tolik, že Intel od začátku (od prvních úniků) počítal s 251W PL2 limitem pro osmijádrové modely Core i9:

Na výpisu výše je již neaktuální 95W TDP; nejvýkonnější modely by měly dosahovat 125W TDP jako současný Comet Lake. V jednom z materiálů se sice objevila i zmínka o možnosti 128s tau, ovšem tuto informaci už žádný z dostupných zdrojů nezmínil, takže nemusí být aktuální (nebo vůbec pravdivá).


Shrneme-li celou situaci, vyplývá z ní, že zhruba v rámci čtyřjádrových generací, tedy cca po Skylake-Kaby Lake fungoval skutečně Turbo Boost 2.0 jako řešení pro rychlejší odezvy, neboť umožňoval zvýšení taktů na úroveň, při níž došlo k překonání limitu PL1 (TDP) jen v řádu jednotek sekund (1-8 sekund), což mohlo mít pozitivní vliv na odezvy, ale výsledky testů (s výjimkou testů velmi krátkých) nebyly zásadně ovlivněny. Změna - dosud generaci od generace posilovaná - nastala s řadou Coffee Lake, kde sice formálně dokumentace i nadále uváděla jen 25% zvýšení spotřeby nad úroveň TDP, ovšem hardware dodaný na testy (Core i9-9900K) měl povoleno cca 120% zvýšení spotřeby nad úroveň TDP a reálnou spotřebu vysoko nad papírovým PL2. To platilo již pro Core i7-8700K, jehož 95W TDP by podle dokumentace měl odpovídat PL2 119 wattů, ovšem reálně naměřená spotřeba 146 wattů ukazuje, že právě zde nastal první velký zlom (při stejné zátěži vykazoval 91W Core i7-7700K 95 wattů, což indikuje, že zde ještě reálný PL2 odpovídal papírovým hodnotám).

Od vydání Sandy Bridge / 2. generace Core tedy Intel začal využívat PL2 / tau, ovšem zprvu patrně v míře odpovídající původní definici (rychlejší odezvy). V těchto kolejích se situace držela do vydání Kaby Lake / 7 . generace Core. Zlom nastal zjevně mezi 7. a 8. generací (Coffee Lake), což časově přesně odpovídá reakci na první Zen od AMD. V druhé polovině roku 2017 se Turbo Core 2.0 přetransformovalo z nástroje pro rychlejší odezvy na nástroj pro vykazování vyššího výkonu v krátkých benchmarcích.

Diskuse ke článku Kde se vzalo PL2 Intelu a kdy se stalo klíčovým pro benchmarky?

Úterý, 19 Leden 2021 - 12:43 | tombomino | Hele, na co ty vubec odpovidas? Na testy CPU, na...
Úterý, 19 Leden 2021 - 10:31 | Adams Adams | Možná abych pak nepsal kraviny o tom, jaký má...
Úterý, 19 Leden 2021 - 08:51 | tombomino | A proc bych to mel otevirat? Mas pocit, ze mne v...
Úterý, 19 Leden 2021 - 03:29 | Adams Adams | Proboha, 10900K je na PCTuningu od Obra...
Pondělí, 18 Leden 2021 - 10:08 | tombomino | V tom tvem postu je hezky videt, proc je PCT tam...
Pondělí, 18 Leden 2021 - 09:59 | tombomino | Ted uz ti jen jebe.. :D
Neděle, 17 Leden 2021 - 18:55 | danieel | Ale napajeci obvody nikdy nejsou bezedne - i na...
Neděle, 17 Leden 2021 - 15:28 | Adams Adams | Máte stejně super přístup. U nějakých power...
Neděle, 17 Leden 2021 - 15:12 | Adams Adams | Jo, jako teoretické srovnání je to super. Akorát...
Neděle, 17 Leden 2021 - 09:23 | TyNyT | Jak už se tu rozebíralo, ono to nemusí být jen...

Zobrazit diskusi