Энергопотребление видеокарт: тест 106 комбинаций – THG.RU

Для 3D-производительности нужно больше всего энергии

Энергопотребление современных видеокарт существенно возросло. Топовые модели требуют от 110 до 270 Вт от блока питания; фактически, мощная видеокарта под полной нагрузкой требует столько же энергии, сколько остальные комплектующие ПК вместе взятые. Если вы планируете обновить систему и установить двухчиповую видеокарту или добавить вторую видеокарту в режиме SLI или CrossFire, тогда GPU станет определяющим фактором в том, чтобы блок питания давал достаточное количество энергии.

Для мощных видеокарт требуется мощный блок питания. Нажмите на картинку для увеличения.

Стабильный источник питания очень важен, если вы не хотите, чтобы ваша система “висла” или выходила в синий экран при высоких нагрузках. Если мощности блока питания будет недостаточно, то комплектующие и блок питания будут перегреваться, а в худшем случае блок питания сгорит с громким хлопком. Возникают важные вопросы. Сколько ватт должен давать блок питания? Даёт ли он достаточный ток? Какие вилки или переходники нужны для правильного питания?

Конечно, цену тоже надо принимать во внимание. Цены на электричество возрастают, поэтому нужно учитывать не только цену “железа”, но и ту энергию, которую компьютер будет потреблять на протяжении года. Если вам не нужна очень высокая 3D-производительность, либо вы ищите видеокарту для медиа-центра (HTPC) подешевле, по итогам данной статьи вы можете сравнить четыре поколения графических процессоров.

Сравнение графических чипов и тестовая конфигурация

В следующей таблице приведены видеокарты со стандартными тактовыми частотами графического процессора (GPU), блоков шейдеров и видеопамяти (у AMD частоты блоков шейдеров и GPU идентичны). Если вы используете разогнанную видеокарту, то значения частот будут иными, а энергопотребление чуть выше. Поэтому для оценки нужной мощности питания лучше добавить половину процентов от разгона для страховки. Например, если видеокарта (GPU) разогнана на 10%, то лучше добавить 5% к максимальному энергопотреблению. Если вы не знаете частоты вашей видеокарты, используйте утилиту GPU-Z, которая их покажет.

Частота памяти: приведена эффективная частота памяти, физическая частота в случае DDR в два раза меньше, а в случае GDDR5 – в четыре раза меньше;
SP = потоковые процессоры, P и V = блоки пиксельных и вершинных шейдеров;
TC = турбо-кэш;
HM = Hyper Memory;
OC = разогнанная версия видеокарты (тактовая частота выше стандартной);
SLI = параллельная работа двух видеокарт Nvidia;
3SLI = параллельная работа трёх видеокарт Nvidia;
4SLI = параллельная работа четырёх видеокарт Nvidia;
CF = CrossFire, параллельная работа двух видеокарт AMD;
3CF = CrossFire, параллельная работа трёх видеокарт AMD;
4CF = CrossFire, параллельная работа четырёх видеокарт AMD;
R680 = 2xRV670; R700=2xRV770;
Shader 2.0 = DirectX 9.0; 3.0 = DirectX 9.0c; 4.0 = DirectX 10; Shader 4.1 = DirectX 10.1.

Ниже приведена конфигурация нашей тестовой системы, её мы и использовали для оценки энергопотребления “от розетки”.

Энергопотребление измеряется в ваттах. Мы использовали 1000 Вт (1 кВт) в качестве базы для оценки потреблённого электричества. Цена киловатта зависит от страны и региона. Мы взяли цену в 20 центов и в 2 рубля.

Энергопотребление тестовой системы и стоимость энергии

В таблицах ниже приведено энергопотребление тестовой системы в ваттах, которое учитывает и энергопотребление процессора Core 2 Duo на частоте 2,93 ГГц, как и в случае обычных компьютеров. Энергопотребление не является актуальной нагрузкой на блок питания со стороны компьютера, поскольку оно измерялось от розетки. Зато такое энергопотребление позволяет оценить деньги, которые уйдут на электричество. Для оценки стоимости потреблённого электричества мы использовали сценарий восьми часов непрерывной работы под полной нагрузкой каждый день, а один киловатт-час стоил двадцать евроцентов (европейская цена) или два рубля (российская цена).

Формула для расчёта:

Потреблённое электричество за год = (энергопотребление от розетки x 8 часов x 365 дней): 1000 x 0,2 евро.

Эти значения должны дать представление об экономии энергии, которое мы получаем. Энергопотребление в 2D означает нагрузку под рабочим столом Windows, когда видеокарта бездействует; это значение можно снизить ещё сильнее, если перейти на современные 45-нм процессоры. Минимальное энергопотребление видеокарты зависит от производителя; если графический процессор и видеопамять не снижают свою рабочую частоту (как у AMD Radeon HD 4870), можно сделать это самостоятельно с помощью утилиты Riva Tuner или через графический драйвер. Иначе придётся смириться с высоким энергопотреблением в 2D-режиме.

Режим 3D соответствует максимальному энергопотреблению, когда CPU и видеокарта находятся под 100% нагрузкой; этот режим мы и взяли для расчёта стоимости потреблённой энергии. На практике максимальное энергопотребление в любой момент времени зависит от выбранного разрешения, фильтрации и сцены в игре. Сглаживание (AA) может замедлить видеокарту, при этом нагрузка на CPU может снизиться, а общее энергопотребление системы – уменьшиться. При низких разрешениях или на менее требовательных сценах в игре видеокарта может не нагружаться полностью. Мы же взяли полную 3D-нагрузку в разрешении 1920×1200 без сглаживания; мы полностью нагружали все видеокарты в тестовой сцене (стартовый экран игры Mass Effect, которая использует движок UT3).

Энергопотребление видеокарт и стоимость энергии

В следующих таблицах мы вычли энергопотребление тестовой системы (без видеокарты) из общего, чтобы примерно оценить энергопотребление видеокарты. Реальные значения энергопотребления меняются в зависимости от класса производительности 3D-процессора, поэтому мы производили расчёты на основе средних значений. Обратите внимание, что для видеокарт nVidia SLI мы использовали чипсет nForce 780i от Nvidia; он требует примерно на 50 Вт больше энергии, чем чипсет X38 от Intel.

Мы вновь проводили измерения от электрической розетки, однако стоимость затраченной энергии можно считать приблизительной. В качестве примеров мы посчитали стоимость энергии при 2D-нагрузке, составляющей 8 и 24 часа в сутки, а также при 3D-нагрузке 8 часов в сутки на протяжении года. Для расчёта мы приняли стоимость 1 киловатт-часа (кВ-ч) 20 евроцентов в Европе и 2 рубля в России.

Можно легко видеть, как новые видеокарты GeForce GTX 260 и 280 замедляются в 2D-режиме: старая GeForce 8800 Ultra, работающая 8 часов в сутки, потребляет почти в два раза больше энергии. Цена перехода на двухчиповые видеокарты (Radeon HD 4870 X2) довольно высока; если ваш компьютер будет работать два года непрерывно в 2D-режиме, то в Европе вы потратите на электричество столько же, сколько стоит сама видеокарта.

Если сравнить Radeon HD 4870 X2 и HD 4870 в режиме Crossfire, то можно легко видеть, что вы сэкономите до 20 Вт на видеокарте HD 4870 X2 в 2D-режиме, поскольку AMD не снижает частот одиночных видеокарт 4870. В целом, лучше не использовать двухчиповую видеокарту, режимы SLI или CrossFire для компьютера, который остаётся включён 24 часа в сутки – более скромное графическое решение позволяет снизить затраты на электричество, как минимум, на 50%.

Эффективность блока питания

Теперь, когда мы знаем, сколько потребляют видеокарты, мы можем использовать эти данные для выбора блока питания того или иного класса. Сразу же хотим обратить внимание на два значения энергопотребления: которое измеряется от розетки (именно оно будет посчитано электрическим счётчиком, за него вы будете платить) и энергопотребление всех компонентов компьютера от блока питания (нагрузка на БП).

Стоит упомянуть, что мы не можем гарантировать качество всех блоков питания на основе их спецификаций. Всё сказанное ниже касается только фирменных блоков питания, но даже у них бывают проблемы с качеством. Как обычно, мы не рекомендуем брать дешёвые блоки питания, поскольку они могут не соответствовать своим спецификациям.

В качестве примера мы возьмём 500-Вт блок питания и подключим к нему комплектующие, которые будут потреблять 500 Вт. То есть блок питания, теоретически, находится под 100% нагрузкой. Но именно эффективность (КПД) определяет, сколько энергии блок питания потребляет от розетки и рассеивает её в виде тепла. Допустим, у нашего блока питания эффективность составляет 85%, то есть 15% энергии, забираемой от розетки, переводится в тепло. Поэтому при нагрузке 500 Вт, ваттметр покажет потребление 588 Вт (поскольку 588 * 85% = 500). Эту полную мощность не нужно учитывать при выборе блока питания; она важна только для оценки стоимости электричества.

Нажмите на картинку для увеличения.

Несколько замечаний.

1. Вы можете использовать блок питания под нагрузкой, достигающей номинальной: 500-Вт блок питания можно нагрузить 500 Вт.
2. От розетки энергопотребление выше, оно не соответствует реальному энергопотреблению комплектующих от БП.
3. Мы проводим тестовые измерения практически всегда от розетки.
4. Современные фирменные блоки питания дают эффективность более 80% при высоких нагрузках; меньшая эффективность наблюдается, как правило, при нагрузках меньше 100 Вт.
5. Чем больше эффективность, тем меньше энергии преобразуется в тепло, тем меньше вы будете платить за электричество.
6. Чем меньше эффективность, тем больше энергии преобразуется в тепло, тем больше вы будете платить за электричество.

В данной таблице вновь можно видеть различия между энергопотреблением блоков питания (от розетки) и энергопотреблением комплектующих. Слева показана расчётная нагрузка блока питания (энергопотребление комплектующих), справа – теоретическое энергопотребление от розетки, которое наблюдается при полной нагрузке. Мы приняли эффективность за 85%.

Действительное энергопотребление и рекомендации по току

Теперь, когда мы рассмотрели влияние эффективности блоков питания, а также учитывая тот факт, что все измерения проводились от розетки, можно рассчитать действительное энергопотребление видеокарт, вычтя потери на блоке питания. Поскольку видеокарты имеют очень разные уровни нагрузки, мы взяли среднюю эффективность 82,4% (на основе рекомендаций производителей).

Формула для расчёта следующая

Действительное энергопотребление в ваттах = измеренное энергопотребление от розетки x эффективность БП.

Например, 300 Вт = 364 Вт x 0,824

Этот шаг необходим, поскольку при выборе класса блока питания необходимо ориентироваться на расчётную нагрузку, то есть на действительное энергопотребление видеокарт. Значения в предыдущих таблицах, где включены потери на БП, актуальны только для расчёта затрат на электричество.

К сожалению, необходимо учесть ещё один важный фактор: ток. При таких высоких значениях мощности многие старые блоки питания не справляются с high-end видеокартами. Не все 500-Вт блоки питания одинаковые, особенно если посмотреть на дешёвые модели. Поскольку многие компоненты питаются от линии 12 В, она должна обеспечивать достаточный ток (измеряется в амперах, А).

Возьмём в качестве примера Radeon HD 4870. AMD утверждает на упаковке, что достаточно будет блока питания на 500 Вт. Но если посмотреть на результаты действительного энергопотребления, то эта видеокарта не потребляет больше 150 Вт даже под полной нагрузкой. Теперь, если добавить 150 Вт для процессора, материнской платы и жёстких дисков, то хватит мощности 300 Вт. Если мы предположим, что на 12-В линии нагрузка составит 300 Вт, то требуется сила тока не меньше 25 А.

Формула для расчёта следующая

Сила тока (амперы) = ватты / вольты

25 A = 300 Вт / 12 В

Дешёвые блоки питания на 500 Вт дают только 17 А по линии 12 В.

Как можно видеть по приведённым характеристикам, у данного 500-Вт блока быстро возникнут проблемы с видеокартой HD 4870, несмотря на заявленную мощность 500 Вт. К сожалению, он даёт только 17 А по линии 12 В, хотя для современных ПК с HD 4870 требуется, как минимум, 20-25 А. Поэтому если даже AMD указала 500 Вт в качестве требования, не следует думать, что подойдут все дешёвые блоки питания с такой характеристикой.

Что же касается современных фирменных блоков питания, то там всё должно быть хорошо: практически каждый фирменный 500-Вт блок питания даёт 25 А по линии 12 В. Даже некоторые старые блоки питания с меньшей мощностью могут дать требуемый ток.

Фирменный блок питания: 433 Вт и ток 33 А по линии 12 В.

Если вы хотите обезопасить себя от неприятных сюрпризов, то следует определить максимальное энергопотребление всех комплектующих, после чего рассчитать максимальный ток. Особенно в конфигурациях SLI или CrossFire на high-end GPU требования по току становятся более актуальными, чем класс мощности блока питания (например, GeForce Ultra 3SLI с током 38,8 A при мощности 465,6 Вт).