Overvolting i undervolting

Overvolting i Undervolting - напевно, всі, хто зацікавлений в комп'ютерному світі, знають принаймні про одне з цих понять. Пояснюю непосвяченим, що це англомовні терміни, які означають підвищення або пониження напруги живлення на процесорі. Однак, що важливіше, тоді як у випадку стаціонарних комп'ютерів ми, як правило, збільшуємо напругу, щоб отримати максимально можливу тактову частоту, ноутбуки вимагають набагато більшої обізнаності з боку користувача. І саме тому ми підготувати цей текст.

Ми раді представити Вам повний багаж знань про напругу живлення ноутбуків, який, як ми сподіваємось, дозволить Вам краще зрозуміти все, а отже, і оптимізувати Ваш ноутбук.

Перш за все, щоб зрозуміти суть електричної напруги, треба відповісти на питання про те, чим вона насправді є. Фізика визначає напругу як різницю електричних потенціалів між двома точками ланцюга, а отже, співвідношенням електричного поля при передачі електричного заряду. Це все ще звучить загадково, чи не так? Але насправді - це просто. Кожен сучасний процесор (як центральний, так і графічний) складається з десятків мільярдів транзисторів, через які, з певною частотою, проходять електричні імпульси. Кожного разу, коли імпульс досягає цілі, система виконує одну базову операцію. Кількість операцій, необхідних для виконання завдання, залежить від складності самого завдання, а також від архітектури чіпа, а від тактової частоти процесора залежить його кінцева продуктивність.

Тим часом, напруга, на просторічному, дає імпульсу силу, необхідну для подолання шляху.

Збільшення тактової частоти призводить до більшої перешкоди сигналу, а щоб протидіяти цьому ми повинні збільшити обсяг роботи, що виконується імпульсами, що, однак, призводить до збільшення споживання енергії та підвищення робочих температур. Аналогічним чином ми можемо зменшити напругу, щоб продовжити термін служби акумулятора та підвищити ефективність системи охолодження.

Зачекай, зачекай... Але хіба це не означає зниження потужності? Отже, ні, не обов'язково. І саме тепер ми підходимо до суті всієї справи. Якби там не було, немає універсальної формули для залежності напруги і тактової частоти процесора. Це стосується не лише очевидних відмінностей в літографічних процесах, таких як ширина або висота транзисторів, між різними типами чіпів, але й випадковостям і різницям в однакових моделях процесорів, як, наприклад, в процесорах Core i7-8700K або графічних картах GeForce GTX 1060. Немає двох фізично однакових чіпів.

Ядра виготовлені з кремнієвих пластин, які після нанесення структури в процесі, званою фотолітографією, нарізані на окремі частини. Самі пластини зроблені з майже монолітного і дуже чистого кристалічного кремнію, а потім додатково відполіровані та очищені кислотою. Проте ідеальна гомогенність не досягається. Мінімальні недоліки визначають, наскільки сильно можна розігнати систему, і з якою напругою вона буде працювати стабільно. Знаючи це, виробники використовують деяку форму усереднення, вивчають великий пул вироблених ядер для визначення оптимальних значень тактової частоти та напруги. З одного боку, ці значення повинні гарантувати визначену продуктивність, а з іншого - зберегти рівень споживання електроенергії в розумних межах. При масовому виробництві усереднення є важливою і необхідною частиною процесу, але, як відомо, це ніяк не допомагає в оптимізації.

На щастя, ми можемо взяти цю справу під власний контроль, принаймні, якщо у нас є відповідна система, що дозволяє зміну тактової частоти та напруги, наприклад ноутбуки Dream Machines серії X, з спеціальним програмним забезпеченням PREMA - для процесора та відеокарти, або ноутбуки Dream Machines серії G - тільки для відеокарт.

Виробники, такі як Intel та NVIDIA, прагнуть забезпечити абсолютну стабільність їх устаткування, навіть у руках повного аматора, який би міг випадково "наклікати" в важливих параметрах системи. Програмне забезпечення PREMA, яке встановлюється нами за проханням клієнта, дозволяє обійти ці обмеження. Таким чином, Ви можете отримати повний контроль над потужністю та швидкістю ноутбука, чого марно й шукати в більшості конкурентних рішень.

Давайте візьмемо, наприклад, вже згаданий процесор Core i7-8700K. Як відомо, це шестиядерний процесор на 12 потоків з тактовою частотою 3,7 ГГц, яка завдяки технології Turbo Boost може автоматично зростати до 4,3-4,7 ГГц, при напрузі до 1,3 В.

Ми вирішили взяти випадковий ноутбук Dream Machines X1060 з процесором Core i7-8700K, щоб більш уважно вивчити характеристики його роботи. Ми почали з десяти циклів візуалізації (рендерингу) сцени в тесті Cinebench R15. З'ясувалося, що наш тестовий ноутбук досягає близько 1400 балів. Тим не менш, важливіше, що значення напруги коливалося в діапазоні 1,23 - 1,28В, а напруга в 1,3В появлялася лише тимчасово, у вигляді стрибків кривої. Починаючи з 1,28 В, ми поступово знижували напругу, кожного разу повторюючи серію тестів. Ефект? Без втрати продуктивності, і, таким чином, не зменшуючи тактову частоту, процесор мав напругу в 1,25В, що дозволило знизити його середню робочу температуру на 4 - 5 градусів за Цельсієм. Мало того, оскільки нижчі температури дозволяють системі досягти більшої енергоефективності, ми також можемо розраховувати на трохи більший час праці, на батареї.

Ви можете повторити нашу процедуру з чистою совістю. Достатньо змінити параметр VCore у PREMA BIOS, і перевірити стабільність праці (або Ви можете спробувати просту утиліту Intel Extreme Tuning Utility, яка вже має інтегрований тест на стабільність).

Очевидно, що піднімаючи напругу та збільшуючи множник, можна прискорити швидкість роботи процесора. Проте, розгін несе за собою певний ризик, занадто висока напруга може безповоротно пошкодити систему, що не покриває гарантія, тоді як занадто низька напруга може викликати лише нестабільність системи. Ви також повинні розуміти, що агресивний розгін збільшує робочу температуру процесора. Хоча ми докладаємо максимум зусиль, щоб охолодження Dream Сooling було максимально ефективним, закони фізики подолати не можливо.

А як щодо відеокарти? Тут справа трішки відрізняється, а саме, сучасні карти NVIDIA Pascal, що використовуються у наших портативних комп'ютерах, застосовують цілі таблиці напруги відповідної до тактової частоти, а таких порогів може бути десятки. Доступ до цієї таблиці можна отримати за допомогою комбінації клавіш "лівий Crtl + F" у програмі MSI Afterburner або шляхом вибору відповідної функції в EVGA Precision XOC. Графічна карта GeForce GTX 1060 6 Гб, що встановлена в ноутбуці Dream Machines X1060, на практиці досягає 1500-1550 МГц при напрузі 1,0 - 1,05B. Ми знизили параметри так, щоб значення пікової напруги становило 0,95B, це знизили температуру на 6-7 градусів за Цельсієм, без будь-якого негативного впливу на продуктивність. Звичайно, в цьому випадку, тести на стабільність варто проводити в іграх.

Як і у випадку з центральним процесором, ці значення можна не тільки знизити, але й підняти. Це все залежить тільки від користувача.

Маючи вище представлену інформацію, Ви, можливо, запитаєте нас, чому ми не робимо overvolting або undervolting фабрично, оскільки це виглядає так просто. Ми ще раз відповімо: через випадковість кожного окремого чіпа. Як зниження напруги, так і збільшення частоти ніколи не буде оптимальним, якщо говорити глобально. Зверніть увагу, що навіть фабрично розігнані відеокарти для настільки комп'ютерів все ще можна краще оптимізувати. Щоб показати проблему більш наочно, Intel Сore i7-8700K, який використовував автор цієї статті на своєму приватному комп'ютерів, був стабільним лише при 1,28B, що відрізняється від зразка у Dream Machines X1060 - 1,25B. Висновок повинен бути зрозумілим. Щоб отримати оптимальні параметри, оптимізація завжди повинна виконуватися самостійно. Але з цією статтею весь процес вже не виглядає так складно, чи не так?