Obecnie na rynku logicznych układów wyróżniamy dwa główne podejścia rozwoju i dążenia do coraz wydajniejszych sprzętów. Z jednej strony mamy walkę o możliwie najwyższą wydajność, którą utożsamiamy najczęściej z segmentem stacjonarnym, a z drugiej dążenie do możliwie najniższego poboru energii, co jest charakterystyczne zwłaszcza dla rynku mobilnego. Dziś jednak Apple swoimi układami na bazie Arm oraz Intel ze swoimi heterogenicznymi procesorami Alder Lake udowodnili, że o niskie zużycie energii i przyzwoity stosunek wydajności do pożeranych watów można odpowiednio zadbać, ale dziś skupimy się na ciekawym rozwiązaniu AMD. Mowa o technologii PPT (Package Power Tracking) będącej wyjątkową funkcją dla procesorów Ryzen. Ciekawi Was, co dokładnie zapewnia?
Energetyczny problem procesorów
W obecnym rozwoju procesorów wydajność energetyczna wyprzeda tą surową pod kątem trudności rozwoju. Znacznie łatwiej wycisnąć z danego procesora większą wydajność, niż zadbać o możliwie najniższy stosunek watów do taktowania oraz instrukcji na cykl. Zwłaszcza podczas przechodzenia z wyższego procesu technologicznego na niższy. Oczywiście Intel oraz AMD nieustannie dążą do tego, aby zaoferować konsumentom możliwie najwyższą moc obliczeniową, ale muszą tego dokonać przy jednoczesnym balansowaniu na cienkiej energetycznej linii. Muszą ją bowiem ograniczać ustalonym z góry limicie zużycia prądu z powodu prostej zależności.
Od dawna wiadome jest, że im wydajniejszy sprzęt, tym więcej energii pożera po rozwinięciu skrzydeł. Podobnie zresztą powszechną wiedzą jest to, że razem z wydajnością i wyższym poborem energii, sprzęt wydziela więcej odpadowego ciepła, wymagając do działania systemów chłodzenia. Wszystko przez zależność między energią elektryczną, temperaturą oraz częstotliwością, jaką cechuje się procesor. Projektanci dążą więc do równowagi, pozwalającej na skalowanie wydajności bez narażania procesorów na zbyt wysokie napięcia, czy temperatury. To nie jest ani łatwe, ani przyjemne zadanie i to nawet dla systemu operacyjnego. Dlatego właśnie z czasem inżynierowie wpadli na pomysł ze stanami P (Power-States) oraz kontrolowanymi przeskokami częstotliwości.
Zwykle, choć jest to głównie problem starszych procesorów, ich przegrzanie oznaczało przesadzenie z napięciem i częstotliwością. Łatwo było więc zwalczyć problem przegrzewania, ograniczając jedno i drugie, bo im niższe taktowanie rdzeni, tym mniej napięcia potrzebuje procesor do stabilnej pracy, a im niższe napięcie, tym niższy pobór mocy i tym samym niższe temperatury. Problem w tym, że jest to równoznaczne ze znaczącymi spadkami wydajności, co w wielu sytuacjach jest nie do przyjęcia. Rozwiązanie? Bezpośrednie ograniczenie zużycia energii oddzielnym podsystemem.
AMD PPT, czyli wyjątkowy sposób dbania o najlepszy stosunek wydajności energetycznej do obliczeniowej
Tutaj do gry wchodzi specjalny czujnik z algorytmami wbudowany bezpośrednio w gniazda AM4 o nazwie Package Power Tracking (PPT). Ta ma za zadanie ograniczać z góry to, ile mocy pobiera procesor poprzez limity na szynach płyt głównych oraz fazy zasilania. Zwykle wynosi 88 W dla procesorów Ryzen o TDP na poziomie 65 W oraz 142 W dla tych o TDP rzędu 105 W. Dzięki temu ustawieniu procesor skaluje swoją częstotliwość, wykorzystując algorytmy, z czego te najskuteczniejsze, to PBO (Precision Boost Overdrive), wymagające procesorów Ryzen 3000 i chipsetu z serii 400 oraz PBO2 dostępne w nowszej rodzinie procesorów i chipsetów AMD.
Dzięki PPT i PBO procesory Ryzen w chwilach potrzeby ciągle operują na granicznych wartościach (kolejno 88 i 142 watów), nie przekraczając ich i tym samym utrzymując stały poziom taktowania. Ten mechanizm już udowodnił swoją świetną skuteczność, bo choć AMD ogranicza swoje procesory funkcją PPT, to ta zapewnia, że oferują one możliwie najlepszy stosunek temperatury do wydajności energetycznej i obliczeniowej. Świetnym tego przykład uzyskuje się z prób zmniejszania limitów PPT.
Powyżej możecie podejrzeć, że przy domyślnych ustawieniach w Cinebench R20 Ryzen 3700X utrzymuje wynik około 4800 punktów przy pożeraniu 135 watów. Jednak magia zaczyna dziać się przy porównaniu tradycyjnego undervoltingu (obniżaniu poziomu napięcia dostarczanego do procesora) z obniżaniem poziomu PPT. Najlepiej obrazuje to poziom 75W, pozwalający procesorowi ciągle rozwijać 4 GHz taktowania, który po stronie undervoltingu o 1,250 V i ograniczeniu taktowania do 3,4 GHz utrzymuje podobne zużycie energii przy jednoczesnej utracie dobrych 600 punktów wydajności w teście. Ten przykład bezpośrednio wskazuje ogromny potencjał, drzemiący w PPT AMD.
Możemy też oczywiście pójść w drugą stronę, czyli tą skupioną na wydajności obliczeniowej. AMD jednak tego nie zaleca, bo bez PPT procesory zaczną próbować osiągać wyższe taktowania i przekraczać ustalony przez firmę limit 70 stopni Celsjusza oraz średni poziom około 144 pobieranych watów mocy. To jednak jedyna droga do wyciśnięcia z procesora blisko 100% poprzez overclocking. Musicie jednak oczywiście pamiętać jednocześnie o dobrym systemie chłodzenia.
