AMD Power Tune technológia – najzaujímavejšia novinka u Radeon HD6900

AMD dnes oficiálne predstavuje nové grafické karty Radeon HD6970 a HD6950. Na pozadí všetkých grafov výkonu je jedna zaujímavá technológia, o ktorej sa rozhodne oplatí vedieť niečo viac.

Začnime od konca – dnes predstavované grafické karty majú vyššie frekvencie, ako by mali vtedy, keby ich AMD špecifikovalo podľa doterajších pravidiel. Prečo to je tak si hneď vysvetlíme.

TDP je čarovné slovíčko, ktoré v mnohých evokuje spotrebu procesora či grafickej karty. Samozrejme to nie je presná definícia – okrem toho, že každý výrobca meria túto hodnotu inak, je TDP skratka od slov Thermal Design Power, teda celkom jasne pojem súvisiaci s teplotou. TDP udáva tepelný výkon, ktorý by mal byť schopný chladič odviesť z čipu. Užitočný je hlavne pre výrobu samotných chladičov, no zaujímavý je aj pre marketing a užívateľov. Do procesu definície TDP pre konkrétny produkt, majme teraz na mysli grafickú kartu, vstupujú také parametre ako napätie, pracovné frekvencie, stratový prúd tranzistorov, okolitá teplota a iné. Čip sa testuje niekoľkými aplikáciami, ktoré ho vedia výrazne zaťažiť, viac ako je vo väčšine reálnych prípadov bežné. Výsledné takty a napätia sa potom určia tak, aby TDP neprekročilo určitú hodnotu. Problém je však v tom, že grafický čip by teoreticky zvládol bez problémov aj vyššie takty, keďže reálne hry vytvoria nižšiu záťaž ako napríklad Furmark, a tiež čipy na predajných kartách nemajú také stratové prúdy, s akými sa rátalo pri tvorbe TDP. Máme tu teda umelo zablokovaný potenciál. Ako sa určí TDP ukazuje AMD na zjednodušenom grafe:

Ako je vidno, iba jediná aplikácia pri svojej činnosti prekročila TDP, ostatné sú buď na hranici, alebo výrazne pod ňou.
Dnešné moderné grafické karty majú definované tri stavy – najnižší, ktorý je aktivovaný v prípade nulovej záťaže, stredný, ktorý sa využíva napríklad pri dekódovaní HD videa či pri ľahkej 3D záťaž a tretí najvyšší, s vysokými pracovnými frekvenciami a napätím. Ak je spustená aplikácia, ktorá prekročí hranicu TDP karty (App_2 v grafe), prejde karta do svojho stredného stavu s nižšími frekvenciami a napätím, aby sa ochránila proti prehriatiu a zničeniu. Čo to má ale za následok? Zväčša veľmi nepríjemný pokles výkonu a trhanie v hre.

Inžinieri z grafickej divízie AMD však prišli na to, ako tieto problémy vyriešiť a zároveň využiť.

Čo v podstate spravili, je, že zaviedli ku už existujúcim trom frekvenčným stavom jadra ďalšie. Tých je však podstatne viac. Celá implementácia je nezávislá na softvéri, riadi sa meraniami senzorov priamo v jadre. Okrem viacerých stavov, v ktorých sa čip môže nachádzať, započítali aj možnosť, že aplikácie vo väčšine prípadov neprekročia TDP. A tak jednoducho zdvihli maximálne frekvencie do takých oblastí, kde by sa pri tradičnej definícii TDP určite nedostali. Čo ak aplikácia vyťaží čip natoľko, že by sa prehrial? Žiaden problém! Karta sa síce podtaktuje, no teraz už nie na podstatne pomalší stredný stav, ale len o potrebných pár MHz a milivoltov nižšie. Výkon klesne len mierne a zároveň sa karta ochladí pod svoju TDP. Opäť, názorný graf:

Vľavo je tradičné GPU s jedným maximálnym stavom a s jedným stredným stavom. Vpravo je GPU z Radeon HD6900, ktoré má týchto stavov podstatne viac a taktiež frekvenčne vyššie položený stav maximálny.

Čo táto technológia umožňuje výrobcovi je zvýšenie výkonu pre aplikácie, ktoré nie sú tak energeticky náročné a tiež zvýšiť výkon tým, ktoré by po prekročení TDP karty ostali „visieť“ na nízkej frekvencii stredného stavu. Ako je znázornené na obrázku nižšie, prvá aplikácia nevyťaží jadro takmer vôbec a pobeží na vyššej frekvencii 800MHz (pamätajme, pri tradičnej definícii TDP by čip bežal na nižšej frekvencii, definovanej podľa náročnejšej záťaže). Druhá aplikácia, ktorá má nároky vyššie, dostane takisto frekvenčný bonus, no trocha menší. Tretia aplikácia pobeží celkom štandardne a posledná, ktorá by TDP prešvihla, sa ustáli na mierne podtaktovaných 650MHz (na iných kartách by to už znamenalo stredný stav s podstatne nižšími číslami).

Podľa AMD by sme mali vidieť výhodu Power Tune technológie napríklad v čiastkovom teste 3DMark Vantage – Perlin Noise. Grafická karta si podľa záťaže dynamicky mení frekvenciu, pričom počet renderovaných obrázkov za sekundu by mal ostať rovnaký. Pri použití „starého“ systému by fps po prekročení TDP výrazne klesli.

Čo je veľmi pozitívne, v ovládačoch bude možné meniť maximálnu hodnotu, s akou môže Power Tune pracovať. Rozsah od -20% do +20% umožní buď šetrenie energie a nižšie teploty v záporných hodnotách (karta sa podtaktuje aj pred prekročením TDP), alebo naopak zvýšenie výkonu v hodnotách kladných.

Čo to znamená pre dnešné novinky? Najprv je to tak trocha „ignorácia“ starých TDP pravidiel a možnosť vydať karty s vyššími frekvenciami. Tiež veľmi dobrá funkcia podtaktovania v prípade medzných termálnych parametrov iba o niekoľko málo MHz a nie na veľmi pomalý stredný stav. Ako sa to prejavuje v kartách sa dočítate v zahraničných recenziách a celkom určite aj v niektorom našom zhrnutí v aktualitách.