Андервольтинг - принципиально неверное решение для снижения температуры видеокарты, делаем лучше

В данной заметке рассмотрим андервольтинг на основе фиксации напряжения на кривой в MSI Afterburner, а особенно почему ТАК делать не надо. В виде подопытного выступит многострадальный Gigabyte RTX 4060Ti Eagle OC.
Карта успела побывать на 775 сокете и подверглась там разгону просто так:
RTX 4060 ti на 775 сокете - что хотим то и творим
А в моей предыдущей статейке 

 RTX 4060Ti Eagle OC 8GB от Gigabyte - мой новый идеал

карта была по максимуму разогнана и выстроен холодный профиль на 106 Вт потребления. Именно его мы и будем сравнивать с так называемым "андервольтом". Именно эта карта используется как пример просто потому, что она сейчас воткнута и я вожусь с ее настройкой. Хотя конечно что нибудь погорячее было бы показательней. Ну уж что есть.

Итак, видеокарта на сегодня работает в рамках Power Limit 66% (106Вт/55С) везде при сохранении штатной производительности в абсолютном большинстве программ. Все подробности в статье по ссылке выше.

Главным побуждением сотворить андервольтинг со своей видеокартой являются завышенные температуры (ну и связанный с этим шум вентиляторов). Казалось бы, причем тут напряжение?
Есть прямая зависимость между потреблением в Вт и температурой. И даже есть главная крутилка, отвечающее за это безобразие - Power Limit. Зачем решать эти проблемы через косвенную зависимость путем фиксации напряжения? Напряжение это всего лишь один из влияющих параметров, но только с его помощью даже теоретически невозможно выставить или ограничить конкретную нужную температуру для всех задач.
Более того, фиксация напряжения не дает карте работать в штатном режиме динамической подстройки частот основываясь именно на ключевых параметрах "температура" и "потребление". При котором пары напряжение/частота все время разные в разных задачах. Подбор и фиксация напряжения в какой то конкретной задаче приводит к неоптимальной производительности и неизвестной температуре во всех других. Метод условно рабочий для максимально однотипных задач, но даже в них не идеальный и сильно через одно место. Ну и есть нетипичные задачи, которым ваш андервольтинг может быть вообще до лампочки. К примеру FurMark может делать вот так:

Здесь видно, что сам принцип такого андервольтинга ущербен, а карта уперлась в штатный лимит потребления и жарит на все 100%/160 Вт на напряжениях ниже сделанного андервольта. И хотя в большинстве реальных задач ситуация будет все же не столь явно выражена - безобразия продалжатся. 

Рабочий диапазон напряжений/частот видеокарты размазан по всей кривой. Все это счастье ограничивается лимитом потребления, на основе которого и подбираются максимально допустимые пары напряжение/частота (еще участвует температура, но не будем усугублять). Таким образом диапазоны работы отдельных программ могут вообще не пересекаться, что и показывает результат выше, когда андервольтинг сделанный под что-то одно вообще не оказывает влияния на другое.

Забивая гвоздь куда-то в середину вы заставляете карту снизить потребление в большинстве типовых задач, но с разной степенью эффективности. При этом часть программ будет работать вообще с безобразными параметрами. Вот так будет выглядеть андервольтинг на 1.00V для условных программ. Все программы, которые касаются голубой зоны или находятся внутри ее упрутся в 1.00V и снизят температуру/поотребление. Все остальные, находящиеся до этой границы, ваш андервольтинг вообще не заметят и будут жрать 100% Power Limit, что и видно по скриншоту FurMark выше. Смещая границу напряжения ниже для снижения температур везде мы только будем загонять все большее количество программ в неоптимальные условия с резко сниженной производительностью. Правда при этом и температурами ниже желаемой. Если вам от этого легче.

Вырви глаз конечно, зато такое невозможно забыть. Почему это голубой не спрашивайте. Я сначала сделал, а уже потом, при написании, пытался сообразить как это в тексте назвать =)

Возьмем результат моей 4060ti из предыдущей статьи: выстроенный профиль на 106 Вт/55 градусов принес нам 7814 попугаев в 3DMark Port Royale. Попробуем добиться такого же результата андервольтингом, чтобы вот 106Вт/55 градусов и не больше. Все как положено, с подъемом частот именно на столько, насколько позволяет ГПУ без вылетов. Благо все эти значения уже есть у меня на кривой.

И знаете - НЕ ПОЛУЧИЛОСЬ. Это просто невозможно, поскольку у карты есть ограничение в 0.860V, ниже которого она не хочет и на кривую уже не реагирует. И вот на этом минимуме бОльшую часть времени карта действительно сидела конкретно в этом тесте на 98-106Вт, но местами пики доходили аж до 115Вт и температура скакала. И хотя результат теста можно назвать похожим, 7781 попугаев, но он мало того, что чуть ниже, так мы еще даже не выполнили требуемые условия по потреблению/температуре. Какие еще нафиг пики на 115Вт!? Т.е. и стабилизировать температуру не удалось и результат хуже. И это в программе, под которую андервольт и подгоняли! Можно снизить частоты, и все же постараться не превышать требуемых параметров, но последствия для производительности будут катастрофическими, поскольку снижать придется сотнями МГц. А что же будет с другими программами?

Ну что же, теперь вишенка на этот андервольт торт: сравним тот же Shadow of The Tomb Rader с этим андервольтом и моим профилем:

И вот тут виден полный ахтунг. Программы в принципе оптимизированы по разному, вплоть до незадействования каких то блоков GPU. Port Royale на той же частоте GPU нагружал его больше. Мы выставили костыль по нему. А игра нагружает GPU на этой частоте меньше (поднять частоту не дает костыль) в следствии чего получаем потребление в 92Вт с соответствующим падением FPS на 13% от моего профиля. Это уже совсем не чуток, как было выше. 

А теперь в другую сторону - давайте опять помучаем FurMark! При некоторых настройках он может нагрузить GPU как мало кто, не только лишь все так могут:
Прекрасный результат! 0.860V, 125Вт потребления и температура за 60 градусов, что на 5 градусов выше моего варианта. А главное снизить андервольтингом уже не получится никак, для него это самое дно. Только опять же убирая частоту сотнями МГц.
Разница в 10-20+% между крайними вариантами практически по любому параметру, от температуры, до FPS - это точно "успех" андервольтинга? 

Таким образом настроенный под какую то конкретную программу андервольтинг творит полный беспредел в других. А температура скачет то ниже, то выше желаемой.
В динамически меняющихся условиях корректно может работать только динамическая регулировка. Это основы управления динамическими системами. Управление динамической системой путем забивания куда то в середину костыля мягко говоря спорно. И даже в теории не позволяет получить стабильность и предсказуемость. Какая температура будет воон в той программе? "- Пёс его знает" (с). Уровень контроля - бог.

Андервольтинг позволяет лишь сделать среднюю температуру по больнице ниже. Где-то сильно, где-то вообще никак. А местами даже там, где это вообще не надо. Зачем средняя, если можно четко выставить желаемую, при которой еще и производительность будет выше?
Жесткий костыль - это именно костыль, который при шаге в сторону приводит к выходу динамической системы из казалось бы достигнутого равновесия. Power Limit - это основной параметр для работы современных видеокарт. Да и не только видеокарт. Можно добавить, можно убавить - логика работы не изменится. А то как добавлять при разгоне - так легко, а как убирать - так какой то андервольтинг наизобретали.

Итак по пунктам. Что делать, если жарко, шумно, скучно:

1. Найти предельно комфортные обороты вентиляторов. Соответствующий ползунок в MSI Afterburner есть. Зафиксировать их (после всех настроек вернуть в автомат, или настроить свою кривую).
2. Подобрать устраивающую вас температуру при выставленных оборотах вентилятора путем увеличения/убавления (да, в любую сторону!) Power Limit при включенной нагрузке. FurMark подойдет, но тут все равно что, главное чтобы нагружало. Половина пути пройдено. Теперь ни температура, ни шум выше не станут. Они вообще изменяться не будут.
3. Разгон. Поднять частоту памяти. Поднять частоту GPU ползунком (или настроить кривую - может получиться на процент-другой получше при должном терпении). Для попадавших в мои руки RTX карт отправной точкой можно считать +200МГц. А там уже добавлять/убавлять по обстоятельствам.

Все, вы получили идеальную производительность при четко заданной вами температуре. Карта сама будет поддерживать этот режим. При неоптимизированных нагрузках напряжения и частоты могут достигать максимальных для вашей карты (с соответствующим ростом FPS, чего никогда не позволит андервольтинг). При конских нагрузках в виде FurMark и подобной ерунды карта уедет далеко вниз по частотам, куда ее никаким андервольтингом в разумных пределах не загнать. Но в любом варианте потребление и температура будут стоять как прибитые. 

4. Опционально. Если вы не индеец Зоркий Глаз - выставьте комфортную конкретно для себя частоту монитора и включайте везде вертикальную синхронизацию в играх. Особенно если у вас монитор на 60 Гц. Мощные карты, способные обсчитывать сотни кадров в секунду (особенно в старых играх) больше не будут заниматься этой бессмысленной ерундой. Это позволит вообще не нагружать видеокарту в условном тетрисе.
Для абсолютного большинства лезть выше 100 Гц и тратить электричество на нагрев мирового пространства вообще нет никакого смысла. Это вон крипту можно хотя бы попробовать продать за деньги, а вот смысл в расчетах 150-200-500 fps в играх от меня ускользает. Нужный порог частоты подставьте сами. Может вы все же индеец ;)

Если у кого то "и так все работает" - ну и пусть работает. Карты с завода тоже в основном работают и мало кто что-то с ними делает. Вам можно было это все не читать, я разрешаю!