Picchi di carico
Le schede grafiche non consumano più in modo stabile come alcuni anni fa. Questo è dovuto al fatto che Nvidia e AMD stanno provando aumentare l'efficienza dei loro prodotti e usano trucchi per arrivare allo scopo. Per semplificare la spiegazione, scegliamo come esempio AMD e la sua tecnologia PowerTune. Il GPU Boost di Nvidia incontra gli stessi problemi, dato che la sua implementazione e le conseguenze sono molto simili a quelle delle soluzioni AMD.
Perché AMD e Nvidia si sono infilate in questo "guaio"? L'idea è modificare il consumo della GPU in tempo reale a seconda delle misure dinamiche e della richiesta effettiva. In questo modo l'hardware non consuma più energia di quella di cui ha bisogno, in modo simile a come guidate l'auto: oltre un certo numero di giri cambiate marcia.
L'analogia potrebbe non essere perfetta, ma vi mette nella giusta direzione. Con PowerTune, AMD ha creato uno schema molto complesso con tante parti in movimento che s'influenzano a vicenda. Lo stesso vale per la tecnologia GPU Boost di Nvidia. Come funziona tutto questo nel dettaglio?
Telemetria come in Formula 1
Il PowerTune di AMD parte sempre stimando il consumo in tempo reale, interrogando i sensori termici e tenendo conto dei dati della telemetria ricevuti dai regolatori di tensione. Questi valori sono trasmessi a un arbitro pre-programmato che si occupa della gestione energetica.
Questo arbitro conosce consumi, temperatura e limiti di corrente della GPU (BIOS, driver). Controlla tutte le tensioni, le frequenze e velocità della ventola entro i limiti per provare a massimizzare le prestazioni grafiche. Se una delle impostazioni viene superata, l'arbitro può agire sulla tensione o la frequenza, abbassandole.
L'idea di base è quella di modificare i parametri operativi in base al consumo energetico effettivo in intervalli di tempo molto brevi – quasi in tempo reale – con l'aiuto di circuiti di regolazione della tensione come IR 3567B. AMD è attualmente al protocollo SVI2 di seconda generazione, che è usato dalle APU e dei chip grafico. Questo aggiunge e include controllo sul processore attraverso il northbridge.
Quanti sono brevi questi intervalli? In passato c'era un ritardo relativamente lungo tra la richiesta di una tensione maggiore e la modifica della frequenza di lavoro. La seconda generazione SVI2 di AMD ha spostato la virgola di circa due cifre a destra, il che vuol dire che reagisce in 10 µs piuttosto che 1 ms. Permette anche interventi più precisi del predecessore a passi di 6,25 mV.
Diamo uno sguardo al singolo millisecondo rilevato su una AMD Radeon R9 285 sotto carico:
Picchi di carico come se non ci fosse un domani
Se siete ancora con noi, forse avrete già capito che cosa significa tutto questo. Il consumo medio di una scheda video non è davvero diverso da un'automobile. Se il vostro veicolo ha un indicatore in tempo reale integrato nel computer di bordo, e lo guardate mentre state guidando, allora sapete di cosa stiamo parlando. Alcuni picchi possono essere molto alti, anche se ciò non significa che il computer di bordo sbagli. Le loro stime sono molto accurate oggigiorno e i grandi picchi esistono effettivamente.
Circuito deliberatamente scorretto su una MSI GeForce GTX 660 Ti Power Edition
I picchi di carico prodotti dai rapidi cambiamenti di tensione pongono un nuovo insieme di sfide per la circuiteria di alimentazione delle schede video ad alte prestazioni. Questo ha anche importanti implicazioni nel design degli alimentatori.
La breve introduzione mostra come sia AMD che Nvidia siano in grado di rispettare i limiti di TDP che si sono date entro tolleranze molto piccole. Se una misurazione dovesse mostrare che una scheda grafica è ben al di sopra, allora la tecnologia di misurazione non è al livello del compito o la scheda video è difettosa.
Come abbiamo visto in passato alcuni produttori costruiscono effettivamente in "difetto" – controllate il diagramma della circuiteria sotto. Entreremo nei dettagli dato che probabilmente lo incontreremo nella pratica.
Ora cerchiamo di arrivare a modi per misurare il consumo energetico fluttuante per ottenere risultati esatti e trarre una valutazione. È un passo necessario perché le nuove tecnologie rappresentano una sfida per i recensori interessati a ottenere misure accurate e i loro lettori che necessitano di credere ai dati. Le metodologie più tradizionali forniscono solo un'istantanea, che può essere molto lontana dalla realtà dato che si tratta di una stima parziale, alla meglio e, alla peggio, completamente sbagliata.
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