Igaz, hogy a processzor fogyasztása növekszik a maghőmérséklettel?

Kisbandi pár napja hasonló címmel megjelent írása, továbbá az ahhoz fűzött megjegyzések adták az ötletet, hogy kicsit továbbgondoljam a kérdést, illetve kiegészítsem az írást pár szemponttal. Mindez túl nagy terjedelmű lett volna egy hozzászóláshoz, így inkább ezt a formát választottam.

Rögtön kezdem egy érdekes takarékossági szemponttal, amelyet sz0k3e_ kolléga vetett fel. Ennek lényege az, hogy a processzor fogyasztása azonos terhelésen függ a hőmérséklettől: minél forróbb a processzor, annál többet fogyaszt. (Tehát nem arról az esetről van szó, amikor a processzor azért forróbb, mert jobban le van terhelve.) Lássuk, mennyi igaz ebből.

El kellett döntenem, hogyan akarok mérni. A processzor által az alaplapi konverterről felvett áram mérése helyből kiesett, talán nem kell részleteznem, miért (nemcsak azért, amit elsőre gondoltok). Ezért úgy döntöttem, hogy a processzort ellátó 12V-os tápvezetéken át folyó áramot fogom mérni. Először sima árammérésre gondoltam, de hamar lemondtam erről is, mert nem volt kedvem elvágni a még garanciális tápegységem vezetékét, a toldozgatáshoz meg nem voltak megfelelő csatlakozóim.

Így azt a módszert választottam, hogy megmérem a 12V-os vezetéken eső feszültséget. Persze milliohm nagyságrendű ellenállást több okból nem tudok mérni, így csak összehasonlító mérésekre nyílt lehetőségem, de a lényeg ebből is kiderül.

Ez a mérési mód természetesen magában foglalja a processzort ellátó alaplapi DC/DC konverter veszteségét is. Ez egyrészt elkerülhetetlen, mert még az alaplap megbontásával sem lenne egyszerű csak a processzor fogyasztását mérni (nem is beszélve arról, hogy bármiféle beiktatott ellenállás feszültségesést okozna és meghamisítaná a mérést), másfelől praktikus, mert adott alaplapnál úgysem választhatunk más DC/DC konvertert. A módszer továbbá azért is hasznos, mert lehetőséget nyújt az egyes alaplapi CPU-tápáramkörök hatásfokának összehasonlítására (ha ugyanazt a processzort és tápot használjuk más alaplapban).

A tesztgép: Gigabyte GA-73PVM-S2H, Intel E2180 saját gyári hűtővel, FSP300-60GLS. A processzort nem húztam, végig a default 10*200MHz-en ment. A BIOS-ban minden energiatakarékossági opciót kikapcsoltam.

A mérés előkészületei

Szétszedtem a tápomat, mely ideiglenesen hajtja a gépet, és egy vezetéket forrasztottam arra a forrcsúcsra, amelyről a CPU-t ellátó 12V-os ág indul.

Ez az egyik mérési pont

Ez pedig a másik

A gépet összeszerelve máris minden kész a méréshez

A mérés

A mérést kétféle Vcore (1.025V és a default 1.325V) mellett végeztem el, üresjáratban és Orthosszal. Az Orthost 9-es prioritással és a "Small FFTs - Stress CPU" opcióval futtattam, a próbák során ui. az derült ki, hogy ezzel az opcióval veszi fel a processzor a legnagyobb áramot. Amikor úgy láttam, hogy nem vagy csak lassan emelkedik a maghőmérséklet, lehúztam a CPU-hűtő csatlakozóját és úgy folytattam a mérést.

Az eredmények

A fogyasztás értelmezéséhez vegyük figyelembe, hogy a megadott értékek relatív fogyasztást jelölnek (valójában a mért vezetékszakaszon eső feszültséget mV-ban), mert nem tudtam megmérni a vezetékszakasz pontos ellenállását. Mivel a processzort ellátó 12V-os ág feszültsége üresjáratban és teljes terhelés alatt alig változott (12.32V üresjáratban 1.025V-os Vcore mellett, 12.27V teljes terheléssel 1.325V-os Vcore mellett), ezért nem korrigáltam a feszültségértékkel, hanem közvetlenül a mért értéket adtam meg.

A korrekciónak két további ok miatt sem lett volna értelme. Egyrészt a 2 és 14 mV közötti értékeket csak egytized volt pontossággal tudtam leolvasni, másrészt a mérés célja a fogyasztás hőmérsékletfüggésének megállapítása volt, ezért csak az egy méréssorhoz tartozó értékeket kell összehasonlítanunk egymással, ekkor viszont a 12V-os tápfeszültség változása az 1mV-ot sem éri el.

A mért eredmények önmagukért beszélnek. A default 1.325V Vcore mellett 5.5%-kal emelkedik a processzor fogyasztása, ha a hőmérséklete 44 fokról 71 fokra nő. Valószínű, hogy húzott processzornál ez az arány még nagyobb lenne.

Ez az 5.5% lényegesen kisebb annál, mint amit a sz0k3e_ kolléga által megadott linken olvashatunk, ahol is egy Athlon 64 X2 BE-2350 fogyasztása teljes terhelésen 12 wattal (40-ről 52-re) nőtt, miután aktív hűtésről passzívra álltak át és ezzel 42 Celsius fokról 86 Celsius fokra emelkedett a processzor hőmérséklete. (Ha jól emlékszem, az E2180 TDP-je 35 watt körül van, bár az Intel ugye másként számolja.) Ám egyrészt egy egészen más processzorról van szó (és talán az Athlonnak erősebben nő a szivárgási árama a hőmérséklettel), másrészt én leálltam a méréssel 71 foknál.

Végkövetkeztetés

Ezzel a teszttel nem a hőmérsékletfüggés pontos értékének megállapítása volt a célom - ez bizonyára a gyártástechnológiától is függ -, hanem pusztán annak kiderítése, vajon létezik-e ez az elméletileg megjósolható, ám sokak által tagadott hőmérsékletfüggés. Kiderült, hogy bizony létezik.

A kétségkívül meglévő jelenségből nem feltétlenül következik, hogy ezentúl érdemes erősebb hűtésre váltanunk, ha takarékoskodni akarunk. A fogyasztásnövekedés mértéke ugyanis egy átlagos és nem húzott processzornál csak pár wattot jelent és egy erősebb hűtés is fogyaszthat ennyivel többet - s akkor még nem beszéltünk egy jobb hűtő áráról.

Köszönetnyilvánítás

Végül hadd mondjak köszönetet Izoldának, kedves segítőtársamnak, aki nagy figyelemmel kísérte és hasznos tanácsaival segítette a fenti tesztet: