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Radeon R9 Fury, undervolt per una migliore efficienza

Cosa succede se si riduce la tensione operativa di una Radeon R9 Fury? L'abbiamo fatto. Ecco cosa abbiamo scoperto.

Radeon R9 Fury, undervolt per una migliore efficienza

Introduzione all'undervolting ed efficienza

Sapphire ci ha inviato un sample della sua nuova R9 Fury Nitro. Il tempismo non poteva essere migliore. Alcune settimane fa, infatti, AMD ha deciso di consentire la modifica delle tensioni su queste schede. La nostra analisi non si concentra sull'overclock, dopotutto la scheda è già spinta ai propri limiti. Abbiamo invece scelto di ricercare la miglior efficienza possibile, ossia le massime prestazioni con i consumi più bassi.

View Front Bottom

Undervolt con MSI Afterburner

Il software MSI Afterburner è basato su Riva Tuner e permette agli appassionati di ridurre o aumentare la tensione su alcune schede video che in precedenza non potevano essere modificate. Di quanti millivolt si può ridurre la tensione prima che una scheda diventi instabile? Qual è l'impatto sulle prestazioni? Di quanto si riducono i consumi?

Il processo è detto undervolting, anche se la tensione non viene modificata realmente, ma si agisce su un offset - margine - presente nel firmware. Non c'è una modifica della tensione fissa ma piuttosto un intervento su come la telemetria regola la tensione fornita.

A tal fine confrontiamo la Sapphire Radeon R9 Fury Nitro alla MSI GTX 980 Gaming 4G. Le due schede offrono prestazioni molto simili ma prima di iniziare il nostro esperimento abbiamo scaricato l'ultima versione di MSI Afterburner, che appare così:

Afterburner Fury Nitro

Il primo slider è quello su cui ci concentriamo - regola il margine di tensione. Non sorprendetevi se il numero cambia quando lo inserite. Il numero deve essere un multiplo di sei. Questo significa che non potete inserire -100 mV, ma dovete accontentarvi di -96mV (-6mV x 16).

Nota: ogni GPU è unica. Questo significa che il numero più basso al quale un processore può funzionare senza errori può variare da un chip all'altro. Inoltre, gli errori non sempre emergono immediatamente. Tutte le caratteristiche di una scheda video devono essere usate per un periodo di tempo prolungato per determinare se la configurazione è stabile.

Le R9 Fury realizzate durante il primo ciclo di produzione sono particolarmente prone a mostrare problemi di visualizzazione dopo l'undervolt. Le nuove soluzioni gestiscono molto meglio l'undervolt, ma se vale la stessa regola: il margine a vostra disposizione varierà da scheda a scheda.

Il nostro sample ha gestito i -96mV abbastanza stabilmente, salvo un calo occasionale sotto carichi estremi. Riteniamo che valori da -48mV a -72mV dovrebbero gestibili da qualsiasi nuova GPU. Con schede più vecchie, tuttavia, non è possibile raggiungere gli stessi numeri. Parliamo delle schede video acquistate subito dopo il lancio e i cui stream processor, in molti casi, possono essere sbloccate.

01 Power Consumption Voltage Steps

Confrontando i differenti target di tensione con la MSI GTX 980 Gaming 4G in un loop di Metro: Last Light in 4K, il ritorno del nostro impegno è evidente. I consumi della Sapphire Radeon R9 Fury Nitro scendono da 279 watt a 213 watt. Questo, ovviamente, funziona solo se la vostra GPU è disposta a cooperare con un simile livello di tensione.

Se volete avere gli stessi miglioramenti dalla GPU Nvidia, allora preparatevi a una delusione. Ridurre la tensione della GPU semplicemente non è possibile perché bisogna ridurre il power target interno. Dato che GPU Boost è un sistema molto fragile, ogni piccolo calo ha un impatto negativo sulla frequenza. A sua volta questo porta a un importante calo prestazionale. Non è qualcosa di cui lamentarsi: Nvidia ha semplicemente un meccanismo bilanciato in modo ottimale, quindi non c'è spazio per un miglioramento. Di conseguenza MSI Afterburner non ha nemmeno l'opzione per ridurre la tensione; può essere solo aumentata.

Afterburner GTX 980

Consumi con giochi differenti

Anche per questo articolo usiamo il nostro tradizionale sistema di prova: Intel Core i7-5930K @ 4.2GHz, Crucial Ballistix Sport 4x 4GB DDR4-2400, MSI X99S XPower AC, Crucial MX200 da 500 GB, Corsair Force LS 960GB, Be Quiet! Dark Power Pro da 850 watt e Windows 10 Pro.

Dato che la curva nel grafico mostra già il consumo a livelli differenti, limitiamo i risultati a quelli per l'offset massimo di -96mV, l'offset medio di -48mV, il valore di base e quello stock della scheda di Nvidia. Abbiamo misurato il tutto con nove giochi diversi con requisiti prestazionali differenti.

02 Power Consumption Gaming

Prestazioni di gioco

03 Gaming Performance

Il confronto delle due schede video concorrenti mostra che offrono prestazioni 4K simili. La Radeon R9 Fury Nitro di Sapphire supera l'offerta di Nvidia ma le differenze sono marginali eccetto per The Witcher 3, l'Ombra di Mordor e Thief.

Efficienza, watt per FPS

04 Gaming Efficiency

La GPU di AMD può essere efficiente quanto quella di Nvidia se l'azienda non le mettesse i bastoni tra le ruote. Fiji riesce perfino a far meglio del GM204 in un paio di giochi, The Witcher 3 e Thief. Il risultato è molto più accettabile, no?

La GeForce GTX 980 batte la Radeon R9 Fury in Full HD, ma gli appassionati che stanno per acquistare una di queste due schede video vorranno probabilmente usarle a risoluzioni più alte. Dato che la GPU di AMD inizia ad avere un vantaggio a risoluzione WQHD, le nostre rilevazioni dovrebbero essere rappresentative dei risultati reali. L'unica eccezione saranno i giochi in cui non c'è una buona ottimizzazione dei driver.

Ridurre la tensione usando un software adeguato è qualcosa da prendere in serie considerazione. Il fatto che AMD tenda a impostare target di tensione davvero elevati per le proprie GPU può essere considerato un fatto a questo punto. La sua strategia mira a massimizzare il numero di GPU che può usare, specialmente all'inizio del ciclo di produzione, in modo da aumentare la resa. Questa scelta, anche se fa bene alle casse dell'azienda, impatta sull'immagine della stessa verso i clienti che si ritrovano un prodotto che consuma molto e produce un calore maggiore.

Nella prossima pagina daremo uno sguardo da vicino all'undervolting e alle sue conseguenze. L'analisi porterà ad alcuni risultati interessanti. Vi suggeriamo di leggere attentamente questa parte per raggiungere una migliore comprensione dell'argomento e dei risultati.

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Perché non possiamo fare veramente un "undervolt"

Non sarebbe bellissimo poter modificare semplicemente la tensione della GPU? Bene, PowerTune non sarebbe PowerTune se rendesse le cose semplici. Invece gioca un ruolo importante nella salute della GPU, gestendo con attenzione tutti gli aspetti elettrici. Il comportamento di PowerTune è probabilmente una delle ragioni per cui AMD ci ha messo un po' prima di decidere di rendere finalmente modificabile il target di tensione.

Voltage

Dando uno sguardo più da vicino alla tensione, la prima cosa che vediamo è quella che sembra un'enorme contraddizione. Confrontando la curva rossa (che rappresenta i risultati al target di default) con la curva blu (che rappresenta i risultati per il target modificato), vediamo una tensione media (VDDC) di 1,10 V che sale a 1,12 V! Tuttavia il picco di 1,2 V scende a 1,1375 V - le fluttuazioni estreme in ambo le direzioni sono molto più piccole e la curva nel suo complesso è più liscia.

Osserviamo anche due cali che ci mostrano come la riduzione della tensione porti la GPU davvero vicina ai propri limiti. Per scendere ulteriormente bisognerebbe mettere a rischio la stabilità del processore. Anche se la tensione è cresciuta leggermente, la forza media della corrente elettrica scende nettamente portando a un consumo minore.

Quindi quanto impatta la curva più liscia sul consumo della GPU AMD? Diamo uno sguardo ai tre grafici sotto. Il primo mostra una finestra di 60 secondi del consumo della scheda video come da impostazioni di fabbrica. Appena sotto c'è il carico, ben rappresentato dai frame time.

Power Draw Default

Vediamo che la scheda sta lavorando al massimo tutto il tempo e ci sono leggere differenze tra le scene. Diamo un ultimo sguardo ai frame time e poi spostiamo immediatamente l'attenzione al grafico successivo.

Frametime

Il consumo mostra molto chiaramente che cosa avviene. Oltre alla riduzione del consumo, i picchi sono molto più bassi. Se questo fosse il quadro completo, saremmo già felici del risultato. Tutto questo significa inoltre che PowerTune è in grado di reagire ai cambiamenti di carico e richieste di energia in modo molto più preciso.

Power Draw 96mV

In conclusione questi risultati suggeriscono fortemente che non abbiamo davvero eseguito l'overvolt o ridotto in modo permanente la tensione di un offset fisso. Abbiamo invece aumentato il valore Power Estimation Engine nella telemetria. La tensione inferiore impostata in MSI Afterburner ha semplicemente sfruttato la riserva che AMD ha sottratto alle sue prime GPU Fiji.

La GPU è davvero più fresca?

Quanto visto sopra dovrebbe significare che la GPU rimane molto più fresca. C'è una dispersione di calore molto inferiore, dopotutto. Sfortunatamente, c'è un grande problema in questo pensiero logico. L'arbitrator della scheda video controlla anche la velocità delle ventole. A seconda delle impostazioni del firmware la scheda video AMD riconosce le temperature inferiori della GPU e, di conseguenza, le ventole non girano velocemente.

Fan Speed

Ciò significa che la GPU finisce per diventare effettivamente più calda. Questo non è un grande problema dato che il target di temperatura della Radeon R9 Fury Nitro è impostato a 85 °C. Se vi state chiedendo perché le temperature salgono, tuttavia, date un'occhiata a come l'arbitrator regola la velocità delle ventole. Entrano in gioco molteplici fattori. C'è la temperatura della GPU, certamente, ma ci sono anche le correnti riportate dal chip VR. Questo è preso in considerazione per assicurare che il VRM e il resto della scheda siano raffreddati adeguatamente, anche se viene applicato del carico aggiuntivo sui regolatori di tensione. Perciò il consumo è preso come un indicatore della quantità di calore disperso che è stato generato.

Dato che i nostri sforzi di undervolt sono in realtà una riduzione della corrente e il sensore della GPU aveva un peso inferiore, i nostri risultati hanno restituito una curva della ventola meno aggressiva. Il risultato finale può essere visto in questo grafico della temperatura:

Temperatures

Se la scheda consuma eccessivamente nel nostro stress test, allora le ventole faranno di tutto per raffreddare la GPU. Non appena questa è sottoposta ad undervolt le ventole se la prendono con più calma e la GPU diventa più calda di prima e le parti più importanti della scheda diventano anch'esse calde. Tutto questo, però, porta ad avere una scheda che funziona molto più silenziosamente.

IR Default

Nel suo punto più caldo la differenza tra scheda video standard e con undervolt è inferiore a 1 °C che è praticamente all'interno del margine d'errore.

IR Undervolted

Chi vuole una scheda video più fresca e non solo più silenziosa dovrà agire manualmente sulle ventole.

Conclusioni

Ridurre il target di tensione non ha alcuno svantaggio reale. È buono per la bolletta elettrica, l'ambiente e le vostre orecchie. Anche se sembra che stiamo facendo un undervolt, questa impostazione offre in realtà un modo per modificare come lavora PowerTune.

I picchi di tensione possono essere imbrigliati e la sovra regolamentazione ridotta. Fino a che punto ogni singola GPU può seguire questa strada prima che Powertune non possa più tenere il passo deve essere accertato caso per caso.

View ISO

Il nostro consiglio è di iniziare a -48mV e usare la scheda con questa impostazione per un po'. Se tutto va bene, il passo successivo potrebbe essere -72mV, prima di arrivare al massimo. La cosa interessante è che questa funzione è ora disponibile anche per diverse altre schede video AMD, quindi chi le possiede può beneficiare di un'efficienza migliore. 

Continua a pagina 2
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