Žvelgiant į šiuolaikinių GPU specifikacijas ir jų energijos suvartojimą , normalu būti šokiruotam: 360 W, 450 W, 575 W... Skaičiai, kurie dar ne taip seniai būtų atrodę kaip mokslinė fantastika. Tačiau, kai peržengiame rimtų žaidimų pasaulio ribas ir pereiname prie tokių užduočių kaip atvaizdavimas, dirbtinis intelektas, vaizdo įrašų redagavimas ar moksliniai skaičiavimai, energijos suvartojimas pradedamas vertinti kitaip: svarbiausia ne tik tai, kiek energijos jie sunaudoja, bet ir tai, kiek darbo jie atlieka su vienu vatu.
Problema ta, kad sąvokos painiojamos: TDP, TGP, galios riba, efektyvumas, 12 V galios srovės jungtys, ekologiniai režimai, įtampos kritimas... Galiausiai daugelis žmonių susitelkia tik į didelį galios skaičių, manydami, kad GPU kelia gaisro pavojų arba sumažina jų elektros energijos sąskaitas, arba netgi tikrina energijos suvartojimą kiekvienoje programoje „Windows 11“.
Nuo senųjų GT ir GTX iki dabartinių RTX: energijos beprotybės jausmas
Jei jūsų vaizdo plokštėje yra tokių kartų kaip „ GT 210“, „GTX 650“, „GTX 680“, „GTX 970“ ar „RTX 3060 Ti“ , energijos suvartojimo šuolis, kurį matote „RTX 4090“ ar „5090“, atrodo per didelis. Kalbame apie prieš kelerius metus naudotas korteles, kurios sunaudojo nuo 30 W iki 200 W, palyginti su modeliais, kurie siekia 500 W arba viršija šią.
Kad būtų aiškiau, tai buvo apytiksliai kai kurių klasikinių GPU, kuriuos daugelis vis dar laiko „pagrįstais“ etalonais, energijos suvartojimo rodikliai: GT 210: ~30 W; GTX 650: <75 W; GTX 680: ~195 W; GTX 970: ~149 W; RTX 3060 Ti: ~200 W. Šis šuolis nuo GTX 600/700 serijos prie 900 serijos buvo suvokiamas kaip didžiulis žingsnis į priekį: didesnis našumas, mažesnės santykinės energijos sąnaudos ir lengviau aušinami kompiuteriai.
Anuomet net aukščiausios klasės vartotojams skirtos vaizdo plokštės sunaudodavo apie 200–250 W. Senesnės „x90“ plokštės su dviem GPU toje pačioje spausdintinėje plokštėje (praktiškai integruota SLI), kurios šį rodiklį viršijo, buvo išimtis. Tačiau šiandien randame monolitinių plokščių (vienas GPU), kurių energijos suvartojimo rodikliai yra daug didesni.
Labiausiai šokiruojantis šuolis įvyksta, kai pažvelgiama į dabartinius „NVIDIA“ aukščiausios klasės pasiūlymus: RTX 5080 kainuoja apie 360 W, RTX 4090 – apie 450 W, o oficiali RTX 5090 – apie 575–600 W, priklausomai nuo modelio. Iš pirmo žvilgsnio atrodo, kad pramonė išprotėjo, tačiau pagrindinis skirtumas, keičiantis diskusijas, yra našumas vatui.
Bendras suvartojimas ir efektyvumas: kodėl daugiau vatų ne visada blogiau
Didelės GPU energijos sąnaudos nebūtinai reiškia, kad jis neefektyvus. Svarbu, kiek darbo krūvio lustas susidoroja su vienu sunaudotu vatu. Tai dar svarbiau ne žaidimų užduotyse, tokiose kaip dirbtinis intelektas, vaizdo įrašų perteikimas ar redagavimas, nei žaidimuose. Energijos vartojimo efektyvumas – tai darbo kiekis (FPS, perteikti kadrai, išvados ir kt.), atliktas su sunaudotu vatu.
Jei lygintume kartas, viskas būtų visiškai aišku. Tipiškas pavyzdys – prieš daugelį metų sukurtos RX 580 palyginimas su RX 6800 arba RTX 4080/4090 . Esant tokiam pačiam energijos suvartojimui, RX 6800 gali veikti beveik tris kartus geriau nei RX 580. O RTX 4080/4090 netgi šį skirtumą viršija: jos yra iki keturių kartų efektyvesnės nei RX 580 sudėtinguose žaidimuose. Kitaip tariant, norint atlikti tą patį darbą, šiandien reikia daug mažiau vatų nei anksčiau , nors maksimalus kortelės energijos suvartojimas smarkiai padidėjo.
Tas pats samprotavimas taikomas ir ne žaidimų darbo krūviams. Atvaizduojant, naudojant dirbtinį intelektą ar redaguojant 8K raišką, modernus GPU gali atlikti tai, ką senesnis užtruktų valandas. Praktinis rezultatas yra tas, kad nors didžiausias našumas gali būti didesnis, bendras naudojimo laikas esant pilnai apkrovai sumažėja. Todėl sumažėja ir bendra užduočiai atlikti suvartojama energija.
Net ir žaidimų srityje yra labai iliustruojančių duomenų. RTX 4090, gamykloje apribota iki ~422 W, tam tikrame lyginamajame žaidime gali pasiekti apie 123 FPS , o sumažinus energijos ribą iki ~284 W, išlaikoma ~111 FPS. Našumas sumažėja apie 10 %, tačiau energijos suvartojimas sumažėja daugiau nei 30 %, o efektyvumas, matuojamas vatais vienam FPS, pagerėja . Ši „aukso sėkmė“ taip pat egzistuoja skaičiavimo, dirbtinio intelekto ir atvaizdavimo darbo krūviuose ir gali būti išnaudota tokiais metodais kaip įtampos mažinimas arba TGP tikslus reguliavimas.
Kas yra TGP ir kodėl GPU ne visada veikia maksimaliu našumu?
Šiuolaikinėse „GeForce“ grafikos plokštėse NVIDIA vartoja terminą TGP (bendroji grafikos galia), norėdama nurodyti galios ribą, kurią GPU (ir dalis jos) gali naudoti, kai aktyvuota „GPU Boost“ technologija . Ši sistema automatiškai reguliuoja dažnius pagal tris pagrindinius veiksnius: turimą galią, temperatūrą ir silicio kokybę.
Ta TGP vertė, tarkime, yra lubos: maksimali galia, kurią vaizdo plokštė gali sunaudoti labai sudėtingose situacijose . Tačiau tai nereiškia, kad ji yra visada. Tiesą sakant, daugumoje žaidimų ir atliekant daugelį lengvų užduočių, GPU net nepriartėja prie šios ribos ir išlieka gerokai mažesnė. Jei apkrova nėra per didelė arba CPU neapkrauna sistemos, faktinės energijos sąnaudos gali būti žymiai mažesnės.
Pavyzdžiui, viešai prieinami RTX 4080 matavimai su oficialiu 320 W TGP, kai keli sudėtingi žaidimai veikia su įjungtu spindulių sekimu ir DLSS. Vidutinės energijos sąnaudos jokiu atveju nepriartėja prie 320 W. Esant 1080p ir 1440p raiškai, vaizdo plokštė sunaudoja žymiai mažiau, nes „Ada Lovelace“ architektūra yra daug efektyvesnė, o riba paprastai yra ne išėjimo galia, o maksimalus dažnis arba leidžiama įtampa.
Ne žaidimų užduotyse šis skirtumas yra dar ryškesnis. Darbas biure, naršymas internete, vaizdo įrašų atkūrimas ar lengvas montažas naudoja tik nedidelę GPU dalį, sunaudodami dešimtis vatų, o ne šimtus . Būtent dėl šio dinaminio elgesio praktiškai RTX 40 arba 50 serijos kortelės energiją taupo labiau, nei rodo jos specifikacijos.
CPU ir GPU efektyvumas: įtampos kritimo ir galios apribojimų vaidmuo
Pagrindinis asmeninių kompiuterių pranašumas, palyginti su konsolėmis, yra tas, kad galite reguliuoti beveik viską: dažnius, įtampą, galios ribas, energijos vartojimo režimus... Tai leidžia pritaikyti sistemą prie savo realių poreikių. Tai labai svarbus aspektas, jei daug valandų dirbate ne su žaidimais susijusiomis užduotimis, bet retkarčiais jums reikia energijos antplūdžio.
Kalbant apie centrinius procesorius, dažnai minimas pavyzdys yra „ Intel Core i9-13900K “. Iš karto jis gali sunaudoti daugiau nei 300–350 W tokiuose testuose kaip „Cinebench R23“, jei nekontroliuojamas. Tačiau apribojus jo TDP arba nustačius priimtinesnę energijos suvartojimo ribą, nuo maždaug 40 000 taškų, sunaudojančių daugiau nei 350 W, galima sumažinti iki maždaug 35 700 taškų su maždaug 200 W. Našumo nuostoliai yra nedideli, o energijos suvartojimas sumažėja apie 150 W.
Kažkas panašaus nutinka ir su AMD. „ Ryzen 7 7700X“ su įtampos kritimu ir BIOS nustatymais (pvz., PBO2 ir kreivės optimizavimo funkcija nustatyta ties -30) gali padidinti galią nuo ~138 W iki ~85 W, tuo pačiu tik nežymiai sumažindamas dažnį nuo 5 300 MHz iki 5 100 MHz. Rezultatas – apie 50 W mažiau energijos, 30 °C žemesnė temperatūra ir beveik identiškas žaidimų našumas . Intensyviai naudojant, tai reiškia daug geresnį greičio ir energijos sąnaudų balansą.
Grafikos procesorius galima optimizuoti tokiu pačiu būdu. Naudodami tokius įrankius kaip „MSI Afterburner“, galite reguliuoti įtampos / dažnio kreivę ir rasti tašką, kuriame, šiek tiek sumažinus įtampos ir galios ribą, beveik neprarandate našumo, bet gerokai padidinate energijos suvartojimą ir triukšmą . Tai taikoma tiek žaidimams, tiek GPGPU darbo krūviams (CUDA, OpenCL ir kt.), kur laiko nuostolis gali būti minimalus, palyginti su energijos taupymu.
Šiuolaikinės maitinimo jungtys: 12VHPWR, 12V-2×6 ir saugos
Viena iš priežasčių, kodėl šie energijos suvartojimo skaičiai kelia nerimą, yra dabartiniuose GPU naudojamų jungčių tipas. „NVIDIA“ aukščiausios klasės GPU dabar naudoja 16 kontaktų PCIe 5.0 jungtį (12VHPWR ir jos 12V-2x6 versija) , galinčią tiekti iki maždaug 600–1000 W, priklausomai nuo įgyvendinimo. Esant 12 V įtampai, tai reiškia, kad ji atlaiko apie 83 A srovę – įspūdingi skaičiai, kai kalbama apie vieną kabelį.
Suprantama, kad gali kilti susirūpinimas dėl perkaitimo ar net gaisro rizikos, jei jungtis yra prastos kokybės arba netinkamai sumontuota. Yra dokumentuotų atvejų, kai jungtys perdegdavo, beveik visada dėl prasto kontakto, per didelio kabelio lenkimo, sugedusių adapterių arba ne iki galo įkištų jungčių . Tačiau naujausios 12V-2x6 jungtys pasižymi patobulintomis specifikacijomis ir teisingu įkišimo aptikimu, kad šios problemos būtų dar labiau sumažintos.
Kasdien naudojant, jei naudojate sertifikuotą kokybišką maitinimo šaltinį , tinkamus laidus, vengiate jungties kampo perkrovos ir reguliariai tikrinate, ar nėra atsilaisvinusių jungčių, kritinio gedimo tikimybė yra labai maža. Svarbiausia tiems, kurie stato ne žaidimų darbo stotis, yra tinkamo dydžio maitinimo šaltinis.
Šiuolaikinės vaizdo plokštės, triukšmas ir šiluminis dizainas: ne viskas susiję su vatais
Nors energijos suvartojimas aukščiausios klasės įrenginiuose padidėjo, aušinimo sprendimai taip pat gerokai patobulėjo . Šiandien įprasta matyti galingas plokštes su trimis dideliais ventiliatoriais, milžiniškais radiatoriais ir garų kameromis, kurios, nepaisant 300–450 W galios, realiomis naudojimo sąlygomis išlieka stebėtinai tylios.
Ryškus pavyzdys yra daugelis nestandartinių RTX 4090 vaizdo plokščių . Nepaisant didelio TGP, šios plokštės išlaiko mažą ventiliatorių greitį ir labai mažai triukšmo žaidimų ir didelių apkrovų metu, būtent dėl to, kad jų šilumos sistemos buvo padidintos. Praktiškai lengviau turėti tylią sistemą su moderniu, gerai aušinamu GPU nei su tam tikromis senesnėmis, triukšmingesnėmis plokštėmis su mažais ventiliatoriais.
Vidutinės ir pradinio lygio sistemoms taip pat išpopuliarėjo vieno ventiliatoriaus „mini“ modeliai , skirti kompaktiškiems korpusams arba mini kompiuteriams. Turint vidutinio galingumo vaizdo plokštes, tokias kaip kai kurios RTX 4060 ar lygiavertės, šios konstrukcijos gali būti tylios ir efektyvios. Tačiau aukštesnės klasės modeliuose (pvz., RTX 4070) vieno ventiliatoriaus mini plokštė gali būti triukšmingesnė nei dviejų ventiliatorių plokštė su geru radiatoriumi. Todėl patartina atidžiai apsvarstyti šiluminį dizainą mažose darbo stotyse.
GPU ne žaidimų užduotyse: kodėl visa ši galia yra prasminga
Be varžybinių žaidimų, šiuolaikinis GPU turi daugybę profesionalių ir pusiau profesionalių panaudojimo būdų. Vartotojo požiūriu, daugelis šių užduočių puikiai tinka išnaudoti šiuolaikinių architektūrų efektyvumą , nes jos per gana trumpą laiką išstumia GPU iki ribų, palyginti su tuo, ko reikėtų centriniam procesoriui ar senesniam GPU.
Grafikos dizaine, animacijoje ir 3D vizualizacijose tokie varikliai kaip „Octane“, „Redshift“ ir „Blender Cycles“ keičia savo našumą beveik tiesiškai priklausomai nuo GPU galios. Scenos vizualizavimas, kuris anksčiau užtrukdavo pusvalandį, naudojant „RX 9000“ arba „RTX 5000“, gali būti sutrumpintas iki kelių minučių. Tas pats pasakytina ir apie 4K/8K vaizdo įrašų redagavimą , kur aparatinės įrangos dekodavimas ir kodavimas kartu su neapdoroto vaizdo apdorojimo galia smarkiai sutrumpina eksportavimo laiką.
Dirbtinio intelekto, mokslinio modeliavimo ar didžiųjų duomenų srityse GPU su „Tensor“ ir „RT“ branduoliais bei dideliais vaizdo atminties kiekiais visiškai pakeičia patirtį: modelių mokymas, išvadų vykdymas vietoje arba sudėtingų modeliavimų paleidimas tampa įveikiamas net pažengusiam vartotojui. Visais šiais atvejais RTX 5090 arba RX 9070 XT gali sunaudoti daug vatų, tačiau energijos sąnaudos vienai atliktai užduočiai paprastai yra daug mažesnės nei ankstesnių sprendimų.
Architektūra, atmintis ir jungiamumas: pasekmės efektyvumui
Be TGP rodiklio, GPU efektyvumas priklauso nuo jo vidinės architektūros ir atminties posistemio . AMD ir NVIDIA naudoja skirtingus metodus, tačiau abi labai patobulino duomenų perkėlimo ir kiekvieno takto ciklo panaudojimo būdus.
Vaizdo atmintyje dabartinės technologijos svyruoja nuo GDDR5/GDDR5X iki GDDR6, GDDR6X ir GDDR7 , o HBM beveik išimtinai skirta profesionaliai aplinkai arba konkretiems GPU. Pralaidumas apskaičiuojamas efektyvų greitį padauginus iš magistralės pločio (64, 128, 192, 256, 320, 384 arba 512 bitų). Praktiškai svarbu tai, kad naudojant geresnius atminties glaudinimo algoritmus (NVIDIA čia paprastai yra žingsniu priekyje), norint pasiekti tą patį rezultatą, reikia perkelti mažiau neapdorotų duomenų, o tai taip pat sumažina energijos suvartojimą.
Vaizdo atminties (VRAM) kiekis (8, 12, 16, 24, 32 GB...) yra labai svarbus ne žaidimų darbo krūviams. Jei 3D scena, dirbtinio intelekto modelis ar vaizdo projektas telpa GPU atmintyje, išvengiama puslapiavimo į saugyklą , kuri yra daug lėtesnė ir energiją eikvojanti operacija. Šia prasme tokie modeliai kaip RTX 5090 su 32 GB GDDR7 arba RX 9070/9070 XT su 16 GB GDDR6 gali būti neįtikėtinai efektyvūs labai reikliems projektams.
Kalbant apie jungiamumą, tokie standartai kaip „DisplayPort 2.1“ ir „HDMI 2.1“ leidžia naudoti 4K ir net 8K monitorius su dideliu atnaujinimo dažniu, HDR ir didesniu spalvų gyliu. Profesionaliam darbui su keliais monitoriais šiuolaikiniai GPU lengvai palaiko tris ar keturis vienu metu rodomus ekranus. Tai žymiai padidina našumą nepadidinant energijos suvartojimo.
Galios ir kainos santykis bei sąnaudų diapazonai pagal diapazoną
Nors dauguma pokalbių sukasi apie daugiau nei 1000 eurų kainuojančius monstrus, tikrasis efektyvumas, kuris domina daugumą žmonių, slypi vidutinio diapazono įrenginiuose . Jie paprastai sunaudoja nuo 120 iki 200 W, yra gana lengvai aušinami ir suderinami su kokybiškais 550–650 W maitinimo šaltiniais.
- Iki 200 eurų. Tokių vaizdo plokščių kaip „Radeon RX 6400“ ar „RX 6500 XT“, arba senesnės „GTX 1660 Super“ energijos suvartojimas yra apie 50–130 W. Šios plokštės yra labai energiją taupančios ir tinkamos FHD raiškai esant žemiems / vidutiniams nustatymams, lengvam vaizdo įrašų redagavimui arba kai kurioms vidutinio našumo GPGPU užduotims, jei atsižvelgiama į jų atminties ir PCIe magistralės apribojimus.
- 200-300 €Tokiuose modeliuose kaip RX 6600, Arc B580 arba RTX 5050 jis yra gana subalansuotas. Energijos suvartojimas 130-190 WLabai geras našumas ir pakankamai vaizdo atminties kiek rimtesniems projektams (8–12 GB).
- 300-500 €. Šiame asortimente yra tokių variantų kaip RX 9060 XT, RTX 5060 ir RTX 5060 Ti, taip pat tokių modelių kaip RX 6750 XT. Čia jūs žengiate į galingų vaizdo plokščių pasaulį, kur FHD ir QHD yra jų natūrali buveinė, pasižyminti didelėmis energijos sąnaudomis. nuo 145 iki 250 W Priklauso nuo lusto ir versijos. Reiklioms produktyvumo aplinkoms, tačiau nepasiekiant kraštutinės ribos, tai paprastai yra optimalus našumo, energijos suvartojimo ir kainos santykis.
- 500–1000 eurų. Radome RX 9070, RX 9070 XT, RTX 5070, RTX 5070 Ti ir panašias korteles. Jos paprastai veikia maždaug... 220-300 WTurėdami 12–16 GB vaizdo atminties ir modernias mastelio keitimo bei spindulių sekimo technologijas, tai yra labai galingi QHD ir UHD variantai, skirti tiek žaidimams, tiek profesionaliam naudojimui. Tačiau kainos ir kokybės santykis, palyginti su vidutinės klasės modeliais, pradeda mažėti.
- Per 1000 €Yra RTX 5080, RTX 5090 ir RTX 4090 likučiaiĮprastas jų energijos suvartojimas – atitinkamai 360, 450 ir 575 W – reiškia, kad jie tinkami tik sistemose su aukštos kokybės 850–1000 W maitinimo šaltiniais ir gerais korpusais. Čia mokate už paskutinius našumo žingsnius, skirtus 4K/8K raiškai, intensyviam dirbtiniam intelektui, ekstremaliam perteikimui ar nuolatiniam profesionaliam naudojimui.
Vaizdo mastelio keitimas, dirbtinis intelektas ir suvokiamas efektyvumas
Kitas veiksnys, turintis įtakos tam, kaip suvokiame dabartinių GPU efektyvumą, yra kadrų mastelio keitimo ir interpoliacijos technologijos . DLSS (NVIDIA), FSR (AMD) ir XeSS (Intel) leidžia generuoti mažiau tikrų pikselių ir rekonstruoti galutinį vaizdą naudojant dirbtinį intelektą, taip smarkiai sumažinant GPU darbo krūvį.
Žaidimų srityje DLSS jau įrodė, kad kai kuriuose žaidimuose gali padvigubinti arba patrigubinti FPS, atitinkamai nepadidindama energijos suvartojimo. Ne žaidimų programose taip pat pradeda atsirasti dirbtinio intelekto spartinimo funkcijų, tokių kaip vaizdo įrašų didinimas, vaizdų gerinimas, renderavimo triukšmo mažinimas ir kūrybinių darbo eigų spartinimas . Trumpai tariant, daugiau rezultatų sunaudojant tas pačias energijos sąnaudas. Tai galiausiai yra svarbiausia.
Naujausios kartos GPU technologijos, tokios kaip DLSS 4 su kelių kadrų interpoliacija arba AMD AFMF (kadrų generavimas), prideda dar vieną suvokiamo efektyvumo sluoksnį. Nors momentinis energijos suvartojimas gali būti panašus, vartotojas mato žymiai daugiau tinkamų naudoti kadrų. Profesionalioje aplinkoje „Tensor Cores“ ir dedikuotų dirbtinio intelekto variklių diegimas tokiose architektūrose kaip NVIDIA Blackwell arba AMD RDNA 4 atitinka tą pačią tendenciją: atliekama daug daugiau lygiagretaus darbo, proporcingai nedidinant energijos suvartojimo.
Galiausiai šiuolaikiniai GPU iš „tik žaidimams“ skirtų įrenginių tapo darbo stočių, turinio kūrimo komandų ir namų ar profesionalių dirbtinio intelekto mašinų širdimi, o jų energijos suvartojimo dizainas tiksliai atspindi šį pokytį: labai dideli energijos pikai, tačiau milžiniškas efektyvumas, atsižvelgiant į faktinio darbo kiekį, kurį jie gali atlikti.
