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

Jak funguje turbo u současných grafik a proč je „Pmark“ od JPR nesmysl

Grafické karty s turbem / boostem jsou na trhu již pár let a oba výrobci postupně upravují parametry a detaily funkcionality. Nebylo by tedy od věci si připomenout základní principy - zvlášť ve vztahu k hodnocení zvanému Pmark.
Radeon Fury Nano Motherboard

Základním důvodem, proč už dnes grafické karty v herní zátěži neběží na jedné stabilní taktovací frekvenci, je snaha o efektivní využití TDP. TDP v tuto chvíli berme jen jako určitou hodnotu spotřeby, pro kterou je grafická karta postavená a která by v zátěži neměla být vytrvale překračována. Pokud si představíme modelovou situaci - kartu s 200W TDP běžící na stabilních 1000 MHz, pak může nastat situace, kdy ve hře A bude mít reálnou spotřebu 160 wattů, ve hře B 195 wattů a ve hře C 240 wattů. Z hlediska výrobce je neekonomické dimenzovat chlazení i napájení (ještě s rezervou) pro 240W TDP, zvlášť když ve většině her této spotřeby dosahováno není a ani to těmto hrám nepomůže. Je tedy výhodnější detekovat vytížení GPU a v případě běhu hry s vyšší spotřebou takty mírně snížit a naopak u hry s nižší spotřebou takty zvýšit.

Takto koncipované řízení spotřeby může zároveň fungovat jako ochrana proti přehřátí a přetížení, čehož v praxi výrobci využívají. Pomineme-li technologické detaily implementace, je vše ostatní už z větší nebo menší části marketing. Oba výrobci nezveřejňují všechny informace, a tak často dochází k nesprávným interpretacím rozdílů mezi boostem u AMD a Nvidie.

Základní princip je stejný: Každá karta má stanovenou nějakou minimální taktovací frekvenci, nějakou maximální taktovací frekvenci a pak může výrobce operovat s nějakou typickou hodnotou, které má být dosahováno při běžné herní zátěži. Rozdíl je jen v tom, které z těchto údajů marketingové oddělení přizná a jak je interpretuje. Důvody mohou souviset i s historickým vývojem technologie. Byť boost obou výrobců slouží ke stejnému účelu, vyvinuli ho oba výrobci na počátku s odlišnými cíli. U AMD se vyvinul z ochrany proti přehřátí a přetížení, takže tato společnost prezentuje primárně maximální taktovací frekvenci, od které je v případě potřeby více či méně ubíráno. U Nvidie vznikl boost jakožto nástroj k vyhlazení kvalitativních rozdílů mezi jednotlivými čipy, takže je prezentována především základní taktovací frekvence (kterou zvládají všechny čipy bez rozdílu) a ke které je podle možností jednotlivých čipů (a podle okamžitých senzorických dat) přidáváno.

Oba výrobci se jedním údajem nechlubí. V případě AMD je to nejnižší takt, v případě Nvidie je to nejvyšší takt. Začněme Nvidií: Jak jsem už zmínil, byla jedním z důvodů implementace boostu snaha o setření kvalitativních rozdílů mezi jednotlivými vyrobenými čipy. Některé mají při stejných taktech vyšší spotřebu, jiné nižší spotřebu, ale všechny karty by měly mít stejné TDP. Z toho důvodu Nvidia čipy testuje a každému nastaví odlišný profil - odlišnou maximální taktovací frekvenci. Takovou, při které má čip co nejpodobnější maximální spotřebu jako ostatní. Tento parametr Nvidia neuvádí, ani jej nijak negarantuje - důvodem bude patrně to, že se u každého kusu grafické karty může lišit. Nvidia uvádí minimální takt (základní takt), kterého dosahují všechny karty a který jsou schopný udržet v běžné zátěži. Co se ale děje, pokud se objeví aplikace, při níž by bylo překonáno TDP i na základním taktu? Nvidia tohle téma nikdy příliš nekomentovala, ale určitý obrázek si udělat můžeme. U starších karet to řešila vkládáním obdoby prázdných cyklů, takže karta sice držela základní takt, ale klesal výkon v důsledku snížení zátěže, díky čemuž se spotřeba udržela v předepsaných mezích. V době GeForce GTX 680 společnost přiznala, že při nenáročných situacích, kdy je dosahováno velmi vysokých (zbytečně vysokých) FPS se karta může podtaktovat i pod základní frekvenci. Můžeme tušit, že šlo o narážku situaci typu menu ve Starcraft II (kauza roku 2010), kdy graficky nenáročné menu renderované ve stovkách FPS působilo nadměrné zahřívání řady grafických karet. V poslední době lze opět narazit na zkušenosti uživatelů, kteří zaznamenali situaci, kdy došlo k poklesu pod minimální (základní) takt.

Jak to funguje u AMD? V jejím případě je historickým kontextem ochrana proti přehřátí / přetížení z doby FurMarku. Proto je za základní takt považovaný maximální takt, který mají nastavený všechny vyrobené kusy totožně a od něhož je podle potřeby ubíráno. Rozdíly mezi jednotlivými kusy GPU řeší AMD jinak, při jejich testování nastaví každému čipu profil (křivku) napětí pro jednotlivé takty tak, aby rozdíl ve spotřebě mezi jednotlivými čipy byl co nejmenší a mohly tudíž běžet na stejných maximálních taktech. Maximální takt je garantovaný jakožto hodnota, kterou mají všechny karty stejnou a které je možné u všech karet dosáhnout - není ale garantováno, že jí při běžném vytížení bude vždy dosaženo (může být, ale nemusí). Minimální frekvenci AMD neuvádí (přestože existuje), důvod bude opět v historickém vývoji. Zatímco Nvidia se původně snažila dodržovat minimální takty tím způsobem, že v případě zátěže vedoucí ke spotřebě nad úroveň TDP vkládala prázdné cykly, AMD tento postup nepoužívala a v případě přetížení dále snižovala takty (i pod „minimální“ takt) a napětí.

Nakonec tu máme typický takt. Ten Nvidia tradičně uvádí, jde ale o orientační hodnotu. Údaj negarantuje, že tohoto taktu bude dosaženo ve všech hrách, ani nejde o nějaký aritmetický průměr z průběhu taktů během hry. Jde o údaj typický, orientační. AMD typický takt původně neuváděla. S GPU Fiji ale došlo ke změně a při uvedení Radeonu Fury Nano společnost zveřejnila, že by typickým taktem pro Nano měla být hodnota 900 MHz. Dále platí totéž co u Nvidie: jde o orientační údaj, který může být v jedné hře a v jednom okamžiku nižší, v druhé hře nebo okamžiku vyšší.

Od tohoto kontextu se odvíjí i teoretický výkon v (T)FLOPS uváděný ve specifikacích. Pro AMD je základním taktem maximální takt, který je pro všechny vyrobené kusy totožný, proto je uváděn např. „takt až 1000 MHz“ a „výkon až 8,19 TFLOPS“. Nvidia, která nemá pevný maximální takt, by nemohla uvést jeden údaj pro všechny vyrobené kusy (jedno GPU může mít max. takt 1057 MHz, druhé třeba 1073 MHz apod.) a uvádí proto výkon vypočtený ze základního (minimálního) taktu. Specifickým případem mohou být některé modely karet, které v double-precision běží na nižším taktu než v single-precision, ale to už je mimo dnešní rámec.

 min. takttyp. taktmax. takt
AMD

neuváděn

negarantován

někdy uváden

negarantován

uváděn

garantován

Nvidia

uváděn

garantován v rámci možností

uváděn

negarantován

neuváděn

negarantován

Tento přehled stačí pro hrubý obrázek o situaci a hodnocení toho, co zavedla analytická společnost John Peddie Research jako číselný údaj určený k hodnocení grafických karet - Pmark.

Pmark má být hodnota, která čím je lepší (vyšší), tím má být i grafická karta lepší. Odrážet má spotřebu, výkon a cenu. Jenže agentura John Peddie Research, která s ní přišla, si dost zjednodušila práci. Prostě vezme teoretický výkon v TFLOPS, vynásobí milionem (převede na kFLOPS) a vydělí cenou a hodnotou TDP. Pokud si uvědomíme, že např. takový Radeon Fury Nano maximálních taktů (a tudíž i max. výkonu v TFLOPS) bude dosahovat jen ojediněle, zatímco Radeon Fury X dosahuje maximálních taktů a tedy i uvedeného výkonu stabilně, pak je jasné, jak nesmyslný výsledek vychází. Pokud bychom to porovnali s údaji pro GeForce, kde se teoretický výkon odvíjí od minimálního - nikoli maximálního - taktu, ukáže se tento způsob srovnání jako ještě absurdnější. Přesto se s ním lze setkat čím dál častěji - bohužel. Mějte proto na paměti, že Pmark je jen hausnumero, které o reálných kvalitách karty neříká zhola nic.


Omlouváme se za krátkodobé technické komplikace při vydání článku.

Diskuse ke článku Jak funguje turbo u současných grafik a proč je „Pmark“ od JPR nesmysl

Středa, 2 Září 2015 - 12:33 | simik | Trošku mi to vrtá v hlavě: "Rozdíly mezi...
Úterý, 1 Září 2015 - 22:11 | Adams Adams | Pokus o vtip? Haha. Ne. Myslím karty, kterým...
Úterý, 1 Září 2015 - 18:56 | HKMaly | A kdyz rikas "dobře chlazené karty" tak...
Úterý, 1 Září 2015 - 18:37 | simik | OK.
Úterý, 1 Září 2015 - 18:06 | no-X | To není nastaveno na úrovni BIOSu, to je...
Úterý, 1 Září 2015 - 17:36 | simik | Díky za článek je to zajímavé čtení, ale tohle se...
Úterý, 1 Září 2015 - 16:29 | Adams Adams | Jo, u těch Radeonů nějaký minimální garantovaný...
Úterý, 1 Září 2015 - 15:31 | dawe | ne, je to tim power limitem...
Úterý, 1 Září 2015 - 14:23 | Adams Adams | ten s tím nemá moc co dělat (je tam, i když je ta...
Úterý, 1 Září 2015 - 14:00 | dawe | Jak funguje turbo u současných grafik, No funguje...

Zobrazit diskusi