Энергопотребление современных видеокарт. Часть 2: NVIDIA против ATI

17 августа 2004, вторник 01:04
для раздела Лаборатория
Энергопотребление и тепловыделение современных графических плат – вопрос, который интересует почти каждого, кто собирается покупать новую видеокарту или производить более широкую модернизацию своей системы. В первой части статьи я поднял вопрос энергопотребления видеокарт, постаравшись максимально корректно измерить эту характеристику у плат, основанных на графических процессорах от ATI. Сегодня, во второй части, будут испытаны графические платы, основанные на чипах от NVIDIA.

Методика измерения энергопотребления со времени выхода первой части статьи не изменилась – в каждую из цепей питания видеокарты включается шунт, на котором измеряется падение напряжения. По величине падения напряжения и сопротивлению шунта вычисляется потребляемый по каждой из цепей питания ток, а, зная ток и напряжение, потребляемую мощность узнать проще простого. У видеокарт, имеющих разъемы для дополнительного питания, шунт включался как в цепи дополнительного питания...

...так и в цепи питания, идущие через AGP – соответствующие контакты разъема AGP я изолировал, подавая питание в обход разъема:

У плат, питающихся только от разъема AGP, шунт включался, разумеется, только в цепи питания 3.3В, 5В и 12В, идущие через AGP. Более подробно о методике измерения энергопотребления рассказано в предыдущей части статьи.

Инструментарий со времени выхода первой части также не изменился: главные участники тестирования – профессиональный цифровой мультиметр UT70-D от UNI-T...:

... и шунт собственного изготовления:





Напомню условия тестирования видеокарт.

Тестовая система и условия тестирования

Платы были протестированы в составе тестовой системы со следующей конфигурацией:

  • Процессор: AMD Athlon 64 3400+;
  • Материнская плата: ASUS K8V-SE;
  • Оперативная память: 2x512MB TwinMOS PC3200 CL2.5

Программное обеспечение:

  • Windows XP Pro SP1;
  • DirectX 9.0b
  • Драйвер ForceWare версии 61.34

Энергопотребление видеокарт измерялось в двух режимах: "Idle" – "Простой" и "Burn" – "Загрузка". В режиме "Idle" никакие приложения запущены не были, на экране – рабочий стол Windows с россыпью стандартных иконок, видеорежим – 1280х1024х32@75 Гц. Для режима "Burn" была выбрана одна из сцен Far Cry в режиме 1600х1200 при форсировании сглаживания и анизотропной фильтрации 16х ( на платах семейства GeForce FX). На уровне Training было сделано сохранение игры, которое впоследствии использовалось на всех видеокартах для обеспечения тестирования плат в одинаковых условиях.

NVIDIA GeForce 6800 Ultra

NVIDIA GeForce 6800 Ultra – флагман новой линейки графических процессоров от NVIDIA. Серия чипов GeForce 6800 производится по техпроцессу 0.13 мкм и имеет около 220 млн. транзисторов. Самый скоростной чип, GeForce 6800 Ultra, имеет включенными все 16 пиксельных конвейеров и работает на частоте 400 МГц. Видеокарту на базе GeForce 6800 Ultra представляет Chaintech с моделью Apogee AA6800 Ultra:

Плата выполнена по референс-дизайну: стандартный кулер, накрывающий сразу и графический процессор, и чипы памяти, два разъема для подключения дополнительного питания и радиатор, накрывающий силовые элементы стабилизаторов питания графического процессора и видеопамяти. Плата основана на графическом процессоре NVIDIA GeForce 6800 Ultra и имеет на борту 256 МБ видеопамяти GDDR3. Номинальные частоты графического процессора и видеопамяти составляют 400/1100 МГц. При разгоне частоты поднялись ненамного: до 440/1250 МГц.





Итак, результаты тестирования:

А вот и первый сюрприз! Еще в первой части статьи я говорил о том, что наличие двух разъемов для подключения дополнительного питания на NVIDIA GeForce 6800 Ultra – не повод для паники. Плата потребляет лишь немногим больше, чем топовая модель от конкурента – ATI RADEON X800 XT Platinum Edition. В режиме загрузки без разгона GeForce 6800 Ultra потребляет 72.09 Вт, в то время как RADEON X800 XT PE – 63.23 Вт. Таким образом, энергопотребление в режиме загрузки у NVIDIA GeForce 6800 Ultra оказывается больше, чем у конкурента, всего лишь на 14%.

В режиме простоя энергопотребление GeForce 6800 Ultra составляет 29.28 Вт против 17.62 Вт у RADEON X800 XT PE. Разница в процентах здесь получается более солидная – флагман новой серии от NVIDIA в режиме простоя потребляет больше, чем соперник, примерно на 66%.

Примечательно, что, в отличие от топовых чипов серии GeForce FX, графические процессоры серии GeForce 6, как и ATI RADEON X800, не используют снижение тактовой частоты и понижение напряжения питания ядра – частота GeForce 6800 Ultra всегда равна 400 МГц, а напряжение, согласно замерам на плате от Chaintech, составляет около 1.45 В.

Что ж, 66% – выглядит страшно, но в абсолютном значении эти 66% составляют примерно те же 10 Вт, что и в режиме загрузки. Плюс-минус десять ватт для нынешних блоков питания – ерунда. Но зачем же в таком случае плате на базе NVIDIA GeForce 6800 Ultra понадобились два разъема для подключения дополнительного питания? Посмотрим на результаты тестирования более подробно:

Интересно: в отличие плат, основанных на серии чипов ATI RADEON X800, NVIDIA GeForce 6800 Ultra практически не нагружает по питанию разъем AGP. В режиме загрузки суммарное потребление по линиям 3.3, 5 и 12 В, идущим через разъем AGP, составляет немногим меньше 5 Вт. Зато по линии 12В, идущей через разъемы дополнительного питания, в режиме загрузки плата потребляет 48.91 Вт – бОльшую часть всей мощности, потребляемой платой. При этом ток в линии 12В составляет 4.22 А – это достаточно много даже для разъема Molex 8981-04.

Итак, два разъема для подключения дополнительного питания на NVIDIA GeForce 6800 Ultra установлены, похоже, как раз для того, чтобы повысить надежность работы всей системы, снизив вызываемые видеокартой помехи и просадки напряжения, которые могут неблагоприятно сказаться на других устройствах, подключенных к тем же шлейфам питания, и повысить надежность работы видеокарты, уменьшив вероятность разогрева, подгораний и прочих неприятных результатов плохого контакта в разъемах.

С историей о 480-ваттных блоках питания складывается такая же ситуация: результаты тестирования показали, что в режиме загрузки плата потребляет лишь немногим больше, чем ATI RADEON X800 XT PE, и рекомендация по поводу 480-ваттных блоков питания – не более чем перестраховка. Возможно и то, что первые ревизии плат действительно имели проблемы с потреблением, а здесь же – уже серийный экземпляр. Как бы то ни было, линию +12В видеокарта загружает весьма серьезно, и поэтому для сборки мощной системы с быстрым процессором – а их стабилизаторы неуклонно переходят на питание от линии 12В - потребуется качественный блок питания с хорошим током по цепи +12В.





NVIDIA GeForce 6800 GT

NVIDIA GeForce 6800 GT – менее скоростные и менее дорогие модели, основанные, тем не менее, на "полноценных" графических процессорах с шестнадцатью пиксельными конвейерами и укомплектованные памятью GDDR3. В сегодняшнем тестировании GeForce 6800 GT представляет Leadtek и модель WinFast A400 GT TDH:

Эта видеокарта выполнена по тому же дизайну, что и NVIDIA GeForce 6800 Ultra, но, в отличие от более быстрой модели, имеет всего один разъем для подключения дополнительного питания. Основа платы – графический процессор NVIDIA GeForce 6800 GT и 256 МБ видеопамяти GDDR3. Номинальные тактовые частоты составляют 350/1000 МГц. Разгонный потенциал платы. что неудивительно, оказался выше, чем у более скоростной модели. Частоты графического процессора и видеопамяти при разгоне составили 420/1150 МГц – выше, чем номинальные частоты GeForce 6800 Ultra.

Результаты измерения энергопотребления:

GeForce 6800 GT потребляет намного меньше, чем GeForce 6800 Ultra: 55.39 Вт в режиме загрузки и 23.41 Вт в простое. Уменьшение энергопотребления складывается из двух факторов: во-первых, GeForce 6800 GT имеет более низкие тактовые частоты графического процессора и видеопамяти, а во-вторых, напряжение питания графического процессора также понижено: согласно замерам на плате от Leadtek, оно составляет около 1.35 В вместо 1.45 В у GeForce 6800 Ultra. Понижение напряжения питания особенно заметно по величине энергопотребления при разгоне: несмотря на то, что частоты платы превзошли номинальные частоты GeForce 6800 Ultra, энергопотребление GeForce 6800 GT осталось на более низком уровне.

Характер энергопотребления GeForce 6800 GT остался таким же, как у GeForce 6800 Ultra: плата практически не нагружает разъем AGP, забирая львиную долю мощности по цепи +12В:

В сравнении с конкурентом, ATI RADEON X800 Pro, GeForce 6800 GT имеет лишь немногим более высокое энергопотребление, причем, разница в величинах уже не столь высока, как разница между топовыми моделями. В режиме загрузки GeForce 6800 GT потребляет 55.39 Вт, в то время как RADEON X800 Pro – 48.2 Вт, а в режиме простоя эти платы потребляют, соответственно, 23.41 и 15.1 Вт.





NVIDIA GeForce 6800

NVIDIA GeForce 6800 – самая медленная модель, основанная на архитектуре NV40. GeForce 6800 использует те же кристаллы, что и более производительные модели, но имеет лишь 12 включенных пиксельных конвейеров из 16. Помимо этого, GeForce 6800 имеет пониженные тактовые частоты по сравнению с GeForce 6800 GT. NVIDIA GeForce 6800 представляет плата Galaxy Glacier GeForce 6800:

Дизайн видеокарт на основе GeForce 6800 отличается от дизайна GeForce 6800 GT/Ultra. Плата от Galaxy вместо стандартной системы охлаждения использует кулер от Arctic Cooling, очень похожий на систему охлаждения платы HIS Excalibur RADEON X800 Pro, принявшей участие в первой части статьи. Плата основана на чипе NVIDIA GeForce 6800 и, в отличие от более производительных моделей, использующих память GDDR3, имеет 256 МБ видеопамяти в обычных микросхемах DDR SDRAM.

Номинальные частоты видеокарты составляют 350/700 МГц – как видите, частота ядра на этой плате оказалась изначально поднята на 25 Мгц выше рекомендованной для GeForce 6800 частоты 325 МГц. При разгоне видеопамять показала хорошее увеличение частоты, а графический процессор, несмотря на использование очень качественной системы охлаждения – не очень: частоты платы при разгоне составили 375/900 МГц.

Результаты тестирования:

NVIDIA GeForce 6800 потребляет еще меньше, чем GeForce 6800 GT, и это неудивительно: у младшей модели понижены частоты и снижено напряжение питания графического процессора. На плате от Galaxy оно составляет примерно 1.22 В, в то время как у GeForce 6800 GT – около 1.35 В. В результате без разгона плата в режиме простоя потребляет 16.96 Вт, а под нагрузкой – всего 38.88 Вт.

Результаты в виде таблицы:

Стабилизаторы питания графического процессора и видеопамяти на NVIDIA GeForce 6800 построены иначе, нежели на старших моделях. Это видно как по изменению дизайна платы, так и по величинам токов потребления. GeForce 6800 нагружает AGP более активно, чем даже GeForce 6800 Ultra, потребляя в сумме по линиям 3.3, 5 и 12 В, идущим через разъем AGP, более 7 Вт в режиме загрузки. Впрочем, основная нагрузка ложится, по-прежнему, на линию 12В, идущую через разъем дополнительного питания – в режиме загрузки потребление по этой линии доходит до 23.62 Вт при токе 2.01 А.

NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra

NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra – топовый графический процессор предыдущего поколения от NVIDIA. Производится по технологии 0.13 мкм и содержит около 135 миллионов транзисторов. Видеокарту на основе NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra представляет MSI с моделью FX5950 Ultra-VTD256:

Плата выполнена по референс-дизайну, но этого не видно за мощной системой охлаждения, состоящей из трех частей: кулера, накрывающего графический процессор и чипы памяти на лицевой стороне, и кулера с радиаторами, отводящими тепло, соответственно, от поверхности платы и от чипов памяти с другой стороны.

Номинальные частоты платы в 3D-режиме составляют 475/950 МГц, а в режиме простоя – 300/950 МГц. Соответственно, результаты тестирования в режиме простоя, несмотря на то, что в номинале указаны частоты 470/950 МГц, соответствуют работе на частотах 300/950 МГц – плата (точнее, драйвер) управляет частотами самостоятельно, и здесь нет резона вмешиваться.

Результаты измерения энергопотребления:

Вот это результаты! NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra в режиме загрузки имеет самое высокое энергопотребление среди всех плат, протестированных в первой и второй частях статьи!

Что ж, по величине энергопотребления прекрасно видно, какой ценой в свое время далась NVIDIA установка настолько высокой тактовой частоты. Под нагрузкой плата имеет более высокое энергопотребление по сравнению даже с NVIDIA GeForce 6800 Ultra, платой, которая по скорости намного опережает GeForce FX 5950 Ultra. Вместе с тем интересно, что в режиме простоя плата потребляет заметно меньше, чем GeForce 6800 Ultra – в отличие от чипов нового поколения GeForce FX5950 Ultra в режиме простоя снижает тактовую частоту и величину напряжения питания графического процессора.

Стабилизатор питания графического ядра на платах с NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra умеет изменять напряжение питания, следуя командам драйвера – в режиме простоя напряжение питания снижается, а при старте 3D-приложения оно увеличивается. В случае возникновения перегрева ядра напряжение питания графического процессора и его тактовая частота опускаются до значений, находящихся между значениями для 2D и 3D режимов – включается так называемый "Low power 3D" режим.

Согласно показаниям RivaTuner, драйвер Detonator версии 61.24 для GeForce FX 5950 Ultra устанавливает величину напряжения питания в режиме загрузки на уровне 1.5 В, а в режиме простоя – 1.2 В. Реальные величины на плате от MSI, как показали замеры, составили 1.217 и 1.577 В.

Итак, NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra потребляет больше, чем GeForce 6800 Ultra. Почему же при появлении этих видеокарт не было столько шума вокруг блоков питания? Посмотрим на более подробные результаты тестирования:

В отличие от плат на чипах серии GeForce 6, NVIDIA GeForce FX 5950 Ultra нагружает цепи питания более равномерно и "щадит" линию +12 В, традиционно наиболее загруженную другими компонентами системы: в режиме "burn" токи по линиям 12В, 5В и по линии 3.3 В, идущей через разъем AGP, составляют, соответственно, 4.92, 2.29 и 5.59 А. Наибольший ток наблюдается в линии 3.3В, как правило, наименее загруженной.

Примечательно, что при этом величина тока в линии 3.3В приближается к максимально допустимой величине, диктуемой спецификациями AGP – 6 А, а при разгоне даже превышает этот предел, поднимаясь до 6.05 А. Впрочем, это, похоже, не повод для беспокойства: о возникновении каких-либо связанных с этим проблем ничего не слышно до сих пор.

NVIDIA GeForce FX 5900 Ultra

NVIDIA GeForce FX 5900 Ultra – предшественник GeForce FX 5950 Ultra в секторе самых производительных видеокарт – речь идет, разумеется, не о настоящем моменте, а о тех временах, когда именно эти платы были самыми скоростными представителями видеокарт на чипах от NVIDIA. Архитектурно GeForce FX 5900 Ultra от предыдущего графического процессора не отличается. Более того, GeForce FX 5950 Ultra, по сути, являлся ничем иным, как "официально разогнанной" модификацией GeForce FX 5900 Ultra.

Видеокарту на основе NVIDIA GeForce FX 5900 Ultra представляет референс-плата от NVIDIA:

Видеокарта основана на графическом процессоре NVIDIA GeForce FX 5900 Ultra и оснащена 256 МБ видеопамяти в чипах DDR SDRAM. Номинальные тактовые частоты платы в 3D-режиме составляют 450/850 МГц. Разгонный потенциал этого экземпляра не впечатлил. Совсем. 455/880 МГц при разгоне – это несерьезно.

Результаты измерения энергопотребления:

GeForce FX 5900 Ultra потребляет меньше, чем GeForce FX 5950 Ultra. Это понятно: во-первых, GeForce FX 5900 Ultra работает на более низких частотах, а во-вторых, графический процессор по сравнению с GeForce FX 5950 Ultra имеет более низкое напряжение питания в 3D-режиме - для режимов 2D/3D драйвер устанавливает напряжения 1.2/1.4 В. При этом реальные выходные напряжения стабилизатора питания графического процессора на плате составляют 1.235/1.449 В.

По характеру потребления GeForce FX 5900 Ultra отличается от GeForce FX 5950 Ultra:

Как и видеокарты на чипах серии GeForce 6, GeForce FX 5900 Ultra бОльшую часть энергии потребляет по линии +12В, идущей через разъем дополнительного питания.

NVIDIA GeForce FX 5700 Ultra

NVIDIA GeForce FX 5700 Ultra – самый быстрый из чипов, изначально разработанных для применения на видеокартах среднего класса. Сейчас, с появлением графических процессоров серии GeForce 6, в средний класс начинают перемещаться платы на чипах GeForce FX 5900/5950, смещая GeForce FX 5700 Ultra еще ниже, а с появлением GeForce 6600, новых графических процессоров среднего класса, дни GeForce FX 5700 Ultra будут сочтены.

Видеокарту на основе GeForce FX 5700 Ultra представляет модель Tornado GeForce FX 5700 Ultra от Inno3D:

Видеокарта выполнена по референс-дизайну и отличается от эталонных моделей только формой и расцветкой пластинки, накрывающей кулер. Плата основана на графическом процессоре NVIDIA GeForce FX 5700 Ultra и оснащена 128 МБ видеопамяти в чипах DDR-II. Номинальные частоты графического процессора и видеопамяти в 3D-режиме составляют 475/900 МГц. При разгоне частоты видеокарты составили 530/1000 МГц – средний результат для GeForce FX 5700 Ultra.

Результаты измерения энергопотребления:

Не стоит удивляться столь высоким величинам энергопотребления у платы среднего класса. Львиная доля потребления здесь приходится не на графический процессор, а на видеопамять – на плате используются чипы DDR-II, известные своей прожорливостью. Высокое энергопотребление и тепловыделение – одна из причин, из-за которых память DDR-II не нашла широкого применения на видеокартах, и ее очень быстро сменили гораздо более экономичные чипы GDDR3. К слову, использующая память GDDR3 плата на основе NVIDIA GeForce 6800, чью производительность даже как-то неудобно сравнивать со скоростью GeForce FX 5700 Ultra, имеет меньшее энергопотребление и тепловыделение, как в режиме простоя, так и в загрузке.

Более подробные результаты:

Никаких сюрпризов. Основная часть потребления приходится на линию +12В, идущую через разъем дополнительного питания, ток в этой линии в режиме "burn" составляет 2.11 А.

NVIDIA GeForce FX 5700

NVIDIA GeForce FX 5700 – менее дорогой, но и менее производительный, чем FX 5700 Ultra, представитель "бывшего среднего класса" видеокарт. На видеокарты, основанные на GeForce FX 5700, устанавливаются обычные чипы памяти DDR SDRAM, которые прекрасно обходятся без принудительного охлаждения. В силу всех этих качеств, видеокарты на основе GeForce FX 5700 стали намного более популярны по сравнению с их "Ultra"-аналогами.

Плату на основе GeForce FX 5700 представляет модель WinFast A360 TDH MyVIVO от Leadtek:

Видеокарта не имеет разъема для подключения дополнительного питания, а система охлаждения отводит тепло только от графического процессора. Номинальные тактовые частоты платы – они одинаковы в 2D- и 3D-режиме – составляют 425/550 МГц. При разгоне плата показала неплохой рост частот: 470/660 МГц.

Результаты измерения энергопотребления:

Два фактора: понижение тактовых частот и отказ от применения DDR-II, в совокупности дают отличный результат – видеокарта потребляет почти вдвое меньше по сравнению с GeForce FX 5700 Ultra. Что примечательно, в случае NVIDIA GeForce FX 5700 даже не пришлось применять разделение частоты и напряжения питания графического процессора на режимы 2D и 3D – частота ядра составляет 425 МГц, а напряжение питания, как показали замеры – около 1.43 В.

Более подробные результаты измерений:

Основная нагрузка ложится на линию питания 3.3 В, ток потребления в режиме "burn" составляет 3.96 A, а потребляемая по линии 3.3 В мощность – 12.36 Вт. По нынешним меркам – более чем скромно.

Заключение – NVIDIA: сводные результаты измерений

Итак, пришла пора подвести итоги. Для начала – общая диаграмма с результатами измерения энергопотребления видеокарт на чипах от NVIDIA:

На этой диаграмме прекрасно видно, что с выходом графических процессоров нового поколения от NVIDIA энергопотребление топовых видеокарт не только не увеличилось, но даже уменьшилось. Отличный результат!

Впрочем, не всё так хорошо: новые видеокарты на чипах от NVIDIA имеют несбалансированный характер потребления. Самые мощные платы достаточно серьезно нагружают линию +12В, и именно поэтому, а не из-за величины энергопотребления, перед приобретением таких плат стоит критически оценить возможности того БП, что установлен в системе, или отнестись ответственнее к подбору нового блока питания.

Заключение – ATI: сводные результаты измерений

В первой части статьи я не привел сводную диаграмму результатов энергопотребления видеокарт на чипах от ATI. Исправляюсь:

Новые графические процессоры от ATI серии X800 имеют лишь ненамного более высокое энергопотребление по сравнению с графическими процессорами предыдущего поколения. Новые видеокарты на чипах от ATI имеют более "сбалансированный" характер энергопотребления, поэтому при покупке новой видеокарты особых проблем при наличии не слишком мощного, но качественного блока питания быть не должно.

Энергопотребление: NVIDIA против ATI

Наконец, сводная диаграмма результатов измерения энергопотребления в стиле "NVIDIA против ATI". Для удобства восприятия я привожу результаты только без разгона:

Видеокарты на чипах от ATI в целом имеют меньшее энергопотребление в сравнении с конкурирующими платами, основанными на графических процессорах от NVIDIA. Однако, разница в энергопотреблении, по-моему, не настолько высока, чтобы при выборе платы это стало более серьезным аргументом, чем ее цена и скорость. Единственная проблема, касающаяся энергопотребления видеокарт на новых чипах от NVIDIA – большая нагрузка на линию +12В. В связи с этим при покупке подобных плат стоит более критично оценить возможности блока питания.

С другой стороны, видеокарты класса NVIDIA GeForce 6800/GT/Ultra и RADEON X800 XT/Pro, учитывая их стоимость, ставятся, как правило, в мощные игровые системы, а там эти видеокарты являются не единственными мощными потребителями – топовые современные процессоры даже без разгона имеют как минимум не меньшее, а зачастую намного более высокое энергопотребление. Поэтому вполне вероятно, что при модернизации системы, замены блока питания в первую очередь потребует отнюдь не только что приобретенная видеокарта.

Что касается разгона, то, судя по результатам тестов, как у видеокарт, основанных на чипах от ATI, так и у плат на графических процессорах от NVIDIA разгон увеличивает энергопотребление весьма незначительно – рост частот оказывается выше, чем связанное с ним увеличение энергопотребления. Таким образом, если касаться только такой характеристики платы, как энергопотребление, то в этом плане разгон оказывается сравнительно безопасным занятием – если блок питания уверенно работает в системе с неразогнанной платой, то можно с определенной долей уверенности сказать, что и при разгоне видеокарты проблем не возникнет.

В ближайшее время появятся платы на новых графических процессорах, разработанных для современных видеокарт среднего уровня – сейчас платами такого класса можно назвать весьма "прожорливые" графические карты на топовых чипах предыдущего поколения. Появление NVIDIA NV43, или GeForce 6600/6600GT, и ATI RV410, чье маркетинговое название еще неизвестно, должно изменить ситуацию с энергопотреблением плат среднего уровня – новые чипы изготавливаются по новым технологическим нормам и имеют все шансы оказаться экономными и "холодными".


Ждём Ваших комментариев в специально созданной ветке конференции.

Страницы материала
Страница 1 из 0
Оценитe материал

Возможно вас заинтересует

Популярные новости

Сейчас обсуждают