Ještě jednou k novému PowerTune aneb proč má Radeon R9 290X 95 °C
Patrně jedním z největších překvapení Radeonu R9 290X byl fakt, že ve 3D stále běží při teplotě jádra 95 °C. Tato teplota ovšem není důsledkem (ne)dostatečnosti chladiče, ale cílem nového PowerTune…
Protože se dost dobře může stát, že ani po výměně chladiče za výkonnější se tato teplota nezmění, rozhodli jsme se ještě jednou k principu nového PowerTune vrátit a předejít tak překvapení na straně chladič-měnícího uživatele.
Principielní část této technologie jsme si vysvětlili v rozboru architektury GPU Hawaii, konkrétně na jeho třetí straně. Hovořili jsme hlavně o tom, jaké všechny údaje (zatížení, teplotu, napětí, proud...) GPU sleduje, ale jen stručně jsme zmínili, jak s nimi nakládá. Právě způsob, jakým jsou údaje využívány, se liší od dosavadního hardwaru AMD i Nvidie.
Hierarchie principů
Můžeme říct, že PowerTune je nyní nastaven tak, že se při běžné zátěži projevují důsledky tří cílů, které mají nastavenou konkrétní hierarchii:
- frekvence GPU
- teplota GPU
- otáčky ventilátoru
Systém je nastavený následujícím způsobem: GPU běží na nejvyšší možné povolené frekvenci (1000 MHz). V okamžiku, kdy se přiblíží nastavenému teplotnímu limitu (95 °C), začíná ventilátor zvyšovat otáčky a to maximálně na 40 % (v základním režimu). V okamžiku, kdy otáčky ventilátoru nestačí k udržení teploty pod limitem (95 °C) dochází ke snižování taktu takovým způsobem, aby nebyla teplota překročena.
V tomto okamžiku je jasné, že zvýšení chladicí kapacity (ať už jiných chladičem nebo zvýšením otáček stávajícího) nesníží teplotu jádra, pouze dojde k méně výraznému podtaktování GPU, které ústí ve vyšší výkon a spotřebu. K poklesu teplot by došlo až v okamžiku, kdyby karta byla osazena chladičem tak výkonným, aby stíhal odvádět teplo generované při stabilním běhu na 1000 MHz.
Dvojice režimů: odlišné otáčky chladiče
Radeon R9 290X nabízí dva základní režimy, ve kterých může fungovat: Defaultní (základní, tichý) a výkonný („über mode“). Ty se z hlediska implementace neliší nastavením taktovací frekvence karty (jak bylo dosud obvyklé) ale pouze nastavením maxima pro otáčky chladiče:
- základní: 40 %
- über mode: 55 %
V „über modu“ je v důsledku vyššího chladícího výkonu dosahováno mezní teploty 95 °C teprve při vyšších taktovacích frekvencích, což má za následek vyšší výkon (a spotřebu). Fakticky tedy jde pouze o odlišné nastavení chladiče, které lze provést i v rámci ovládacího panelu.
Profil turbíny
Proč právě tyto hodnoty? 40 % otáček odpovídá zhruba 2050-2100 RPM. Možná si ještě pamatujete, že při uvedení Radeonu HD 7970 změnila AMD profil lopatek turbíny chladiče, které navrhla tak, aby optimální poměr průtok vzduchu/hlučnost dosahovaly právě při otáčkách kolem 2000 RPM (starší chladiče jej měly nastavený výš). Radeon HD 7970, u kterého byly otáčky řízeny pouze na základě aktuální teploty, se točil zhruba na 2200-2400 RPM.
Turbína chladiče Radeonů řady HD 7970
Při vydání Radeonu HD 7970 GHz Edition ponechala AMD na referenčních kartách tentýž chladič i způsob regulace. Následkem vyšších frekvencí a tudíž i teplot běžel kolem 3000 RPM, přičemž s ohledem na konstrukci optimalizovanou pro ~2000 RPM byl již velmi hlučný. Za to si od nás karta (respektive AMD) odnesla svoji porci kritiky - nakonec ale nebylo až tak zle, všichni výrobci mohli od první dne nabízet nereferenční karty a snad jediný, kdo do nabídky zařadil i provedení, které dorazilo na recenze, byl (tuším) PowerColor.
Proč se k tomu vracíme: Radeon R9 290X v základním režimu běží na otáčkách podobných (resp. trochu nižších) než Radeon HD 7970, přičemž v „über modu“ je dosahováno otáček plus-mínus stejných jako na Radeonu HD 7970 GHz Edition. Teoretická hlučnost by proto měla být srovnatelná se jmenovanými modely předchozí generace - ze subjektivního hlediska by při změně otáček neměl být tak rušivý, protože minulá generace regulovala skokově, zatímco stávající tak činí v plynulých přechodech. Subjektivní „rušivost“ lze samozřejmě jen těžko změřit a doložit, takže zůstaneme u přirovnání k minulé generaci. Podstatné je především to, že AMD nastavila koncept tak, aby v základním režimu chladič stále běžel na optimu kolem 2000 RPM, pro které byl navržený.
Výhody a nevýhody stabilní teploty
Limit 95 °C působí poměrně odrazujícím způsobem - AMD však tvrdí, že čip a karta jsou na něj připravené a nečiní jim těžkosti v něm dlouhodobě a setrvale fungovat. Pokud se na situaci podíváme z opačného hlediska, jsou základním kamenem úrazu a největší bolestí hardwaru posledních generací BGA spoje, které praskají následkem teplotního roztahování a smršťování materiálu v důsledku proměnlivých teplot hardwaru. Pokud je karta nastavena tak, aby regulací chladiče, taktovacích frekvencí i napětí držela stabilní teplotu, pak je toto kolísání značně eliminováno a mělo by životnosti spojů mírně prospět.
Krom spojů je tu dále samotné GPU a napájecí obvody. AMD pro svá GPU teplotní maxima neuvádí, a tak jsme hledali v materiálech TSMC pro 28nm výrobu, kde je opakovaně zmíněn údaj 125 °C. Z tohoto hlediska jádro dosahuje teploty 30 °C pod limitem výrobce čipu. O maximu pro napájecí obvody v souvislosti s touto generací rovněž AMD nemluvila, ale v případě minulé (Radeonu HD 7970) bylo jako bezpečné maximum zmiňováno 115 °C.
Monitoring
Další změna spočívá v o něco vyšší transparentnosti a výrazně vyšší uživatelské kontrole. Maxima chladiče, cílová teplota GPU, cílové frekvence pamětí i čipu, vše je možné nastavit a vyladit podle vlastních požadavků (případně podle možností alternativního chladiče).
Výrazný rozdíl tkví v možnosti monitoringu okamžité frekvence. To s předchozím systémem PowerTune alternativní software nezvládal a pouze rozeznal, zda je Boost aktivní nebo ne - konkrétní frekvenci ale už nerozpoznal. Nyní jsou reportovány okamžité frekvence - nastává však další problém: Protože je takt upravován každých deset mikrosekund, na což nejsou stávající monitorovací prográmky připravené, zachycují buďto pouze některé z nastavovaných frekvencí (konkrétní vzorky ze záplavy hodnot), nebo jejich průměry.
