Потребление ноутбуков
При выборе ноутбука, есть два момента, которые иногда трудно узнать, это качество экрана (и какая матрица стоит в модели, их может быть несколько, подробнее об этом читаем здесь) и второй момент это качество охлаждения, которое напрямую связано с уровнем TDP/TGP процессора и видеокарты.
Существует много типов процессоров Intel на мобильных платформах, с разным уровнем потребления: 45Вт (H-серия), 28Вт, 15Вт (U-серия) и 9Вт (Y-серия). В настоящее время разница между мощностями различных процессоров становится все меньше и меньше, и это также привело к тому, что стало распространено виртуальное значение TDP.
Фактическая потребляемая мощность процессора мобильной платформы в настоящее время намного превышает номинальный TDP. Возьмем, к примеру шестиядерный процессор Intel Core i7-9750H в однопотоке потребляет около 23Вт, и если все ядра полностью загружены, то фактическое энергопотребление около 90Вт. Так как все ядра работают на Intel Core i7-9750H на 600МГц ниже тактовой частоте, чем в однопотоке. Но в официальной документации TDP для этого процессора составляет всего 45Вт, что связано с тем, что подавляющее большинство ноутбуков не справится с охлаждением данного процессора с таким высоким значением TDP.
Поэтому для ноутбуков были введены две цепи PL1 и PL2 для регулирования фактической производительности процессора. PL - это аббревиатура PowerLimit, которая буквально используется для ограничения мощности процессора.
Power Limit 1 также называется длительным энергопотреблением Turbo Boost, процессор при длительной нагрузке, будет работать с этим значением TDP. Power Limit 2, также называемый кратковременным энергопотреблением Turbo Boost, он обычно выше PL1, и использует самое высокое энергопотребление, которое может получить мобильный процессор за короткое время загрузки, то есть максимальная производительность процессора ноутбука.
На ноутбуке MSI GS65 Stealth 9SE стоят следующие агрессивные настройки: PL1 55Вт и PL2 90Вт. В начале CPU работает в режиме PL2, потребляемая мощность достигает 87 Вт, в это время Intel Core i7-9750H работает с максимальной тактовой частотой для всех ядер - 4ГГц, температура процессора быстро растет и вскоре достигает 96C. Работа в режиме PL2 заканчивается двумя способами: из-за превышения температуры, или автоматически останавливается при достижении лимита PL2. На ноутбуке MSI GS65 Stealth 9SE снижение тактовой частоты происходит при превышении по температуре, после этого мощность процессора начинает быстро падать, и в конечном итоге стабилизируется на PL1 55Вт, температура также падает до 84C, максимальная тактовая частота - 4ГГц, в конечном итоге падает примерно до значения 3.0-3.1ГГц.
Т.е. значение PL2, как правило, превосходит возможности охлаждения данной платформы, и перегрузка в течение короткого времени может максимизировать производительность процессора и привести к лучшей производительности, например: открытие веб-страниц, открытие приложений и т.п. кратковременных операции.
А значение PL1 - это постоянная производительность процессора платформы.
Поэтому когда прогоняют бенчмарк Cinebench R15 одним проходом, он как правило работает в режиме PL2. Так как температура процессора растет медленнее в первом раунде тестирования, а ноутбук находится в режиме PL2 относительно долго.
Почти все ноутбуки имеют схожие кривые в бенчмарке Cinebench R15, поэтому производительность, измеренная при первом запуске R15, на самом деле является самой высокой производительностью, которую этот ноутбук может предложить только на короткое время.
При повторном запуске R15 вы можете увидеть, что время процессора в PL2 значительно сокращается, в это время установка PL1 сильно влияет на конечную оценку, через 20 раундов циклической нагрузки вы можете увидеть реальный уровень производительности ноутбука при длительной нагрузке.
Но, и это ещё не всё, на примере ноутбука Dell G3 у которого выставлены высокие базовые значения: PL1 60Вт и PL2 90Вт. И тут также на производительность влияет DPTF. DPTF - это аббревиатура Dynamic Platform and Thermal Framework, которая работает как часть ограничения производительности, принудительно понижая PL1 при перегреве платформы, чтобы гарантировать, что система находится на относительно нормальном уровне температуры, и как правило, это типичная картина для тонких и легких ноутбуков.
Также есть ещё один фактор: андервольтинг, снижение напряжения приведет к снижению тепловыделения процессора, что позволит ноутбуку работать в режиме PL1, и более высокая тактовая частота, естественно, повысит производительность. Таким образом, производительность процессора в конечном итоге отражается на его тактовой частоте.
Новый Apple MacBook Pro 16-дюймов с восьмиядерным процессором Intel Core i9-9880H стремится к экстремальной производительности, имеет следующие значения PL1 100Вт, а PL2 125Вт, полностью снимая ограничения с мощности, и ограничивается только порогом температуры в 100C. Это необходимо, чтобы предотвратить повреждение машины от перегрева, после чего система динамически регулирует мощность процессора, так что процессор стабилизируется на температуре 100C при полной нагрузке, полностью выжимая всё из системы охлаждения макбука.
На Windows платформе, тоже есть ультрабук с похожим поведением это Lenovo ThinkPad X1 Carbon Gen6, он построен на 15Вт процессоре U-серии, и PL1/PL2 X1C имеют значение 51Вт. Это намного превосходит возможности охлаждения этого ультрабука, температура процессора всегда остается на уровне 97C при полной загрузке, а энергопотребление пакета процессора динамически регулируется DPTF.
Поэтому помимо смены теплоинтерфейса у системы охлаждения (например на жидкий металл), так как все процессоры имеют разный "разгонный" потенциал, стоит использовать фирменную утилиту XTU (Intel Extreme Tuning Utility) для снижения напряжения. Это может влиять на стабильность работы, поэтому производители ноутбуков не используют этот метод, в заводских масштабах.
На данный момент, стандартный процессор с пониженным напряжением на значение 0,1В, считается относительно безопасной процедурой.
Очень интересен "заводской разгон" ультрабуков с 6-ядерным ULV 15Вт процессором Intel Core i7-10710U. Например некоторые модели имеют следующие настройки PL1 35Вт и PL2 64Вт, и это позволяем ему в Cinebench R15 обойти 6-ядерный Intel Core i7-8750H с режимами PL1 45Вт и PL2 56Вт.
А у ультрабука MSI Prestige 15 который помимо процессора Intel Core i7-10710U поставляется с дискретной видеокартой NVIDIA GeForce GTX 1650 Max-Q, значение PL1 равно 45Вт.
..............................
Мобильные видеокарты делятся на две версии: стандартные Max-P и Max-Q (с более низкими тактовыми частотами и соответственно более низким потреблением).
NVIDIA GeForce RTX 2080 Mobile:
Обычная ревизия мобильной видеокарты NVIDIA GeForce RTX 2080 Mobile с уровнем потребления (TGP) - 150Вт и тактовыми частотами 1380-1590МГц:
NVIDIA GeForce RTX 2080 Max-Q с TGP = 90Вт и тактовыми частотами 990-1230МГц:
NVIDIA GeForce RTX 2080 Max-Q с TGP = 80Вт и тактовыми частотами 735-1095МГц:
NVIDIA GeForce RTX 2070 Mobile:
Обычная ревизия мобильной видеокарты NVIDIA GeForce RTX 2070 Mobile с уровнем потребления (TGP) - 115Вт и тактовыми частотами 1215-1440МГц:
NVIDIA GeForce RTX 2070 Max-Q с TGP = 80Вт и тактовыми частотами 885-1185МГц:
NVIDIA GeForce RTX 2060 Mobile:
Обычная ревизия мобильной видеокарты NVIDIA GeForce RTX 2060 Mobile с уровнем потребления (TGP) - 80Вт и тактовыми частотами 960-1200МГц:
NVIDIA GeForce GTX 1660 Ti Mobile:
Обычная ревизия мобильной видеокарты NVIDIA GeForce GTX 1660 Ti Mobile с уровнем потребления (TGP) - 80Вт и тактовыми частотами 1455-1590МГц:
NVIDIA GeForce GTX 1660 Ti Max-Q с TGP = 60Вт и тактовыми частотами 1140-1335МГц:
NVIDIA GeForce GTX 1650 Mobile:
Обычная ревизия мобильной видеокарты NVIDIA GeForce GTX 1650 Mobile с уровнем потребления (TGP) - 50Вт и тактовыми частотами 1395-1560МГц:
NVIDIA GeForce GTX 1650 Max-Q с TGP = 35Вт и тактовыми частотами 1020-1245МГц:
..............................
Компания NVIDIA отказывается от обозначений Max-Q & Max-P для своих мобильных видеокарт серии GeForce RTX 30. Для мобильных видеокарт будет следующее обозначение: Laptop GPU.
Это означает, что клиенты больше не смогут различать варианты видеокарт с низким TGP и высоким TGP, если компания четко не укажет сама это значение.
NVIDIA придумала программу Max-Q, чтобы помочь производителям ноутбуков разрабатывать видеокарты с более низким TGP. Вместо того чтобы придерживаться жестких требований к питанию, Max-Q позволил производителям найти компромисс между желаемой производительностью графического процессора, генерируемой температурой и шумом.
После нового изменения уже невозможно будет даже различать полноценные варианты Max-P и Max-Q. Клиенты должны будут запросить эту информацию у производителей ноутбуков или дождаться подробных отзывов.
Max-Q - это общесистемный подход к обеспечению высокой производительности тонких и легких игровых ноутбуков. Каждый аспект ноутбука, чип, программное обеспечение, дизайн печатной платы, подача питания и термические характеристики оптимизированы для обеспечения мощности и производительности. Наши технологии 3-го поколения Max-Q используют искусственный интеллект и новые системные оптимизации, чтобы сделать высокопроизводительные игровые ноутбуки быстрее и лучше, чем когда-либо.