Энергопотребление компьютеров: так сколько нужно ватт?

Введение

Вопрос выбора блока питания для конкретной конфигурации вечен — особенно когда конфигурация предполагается мощной, и становится понятно, что типовым 300- или 400-ваттником, поставляемым вместе с корпусом, можно и не обойтись. При этом и купить, не думая, что-нибудь ватт так на тысячу, не вариант — мало кому хочется впустую потратить несколько тысяч рублей. К сожалению, внятных данных по потребной для тех или иных компонентов мощности зачастую просто нет: производители видеокарт и процессоров перестраховываются, указывая в рекомендациях заведомо завышенные значения, всевозможные калькуляторы оперируют непонятно как полученными числами, а процесс измерения реального энергопотребления, хоть и освоен уже большинством околокомпьютерных изданий, зачастую оставляет желать лучшего.

Как правило, открыв раздел «Энергопотребление» в какой-либо статье, вы увидите результаты замера энергопотребления «от розетки» — то есть, какую мощность от сети 220 В (или 110 В, если дело происходит не в Европе) потребляет блок питания, в качестве нагрузки на который выступает тестируемый компьютер. Провести такие измерения очень просто: бытовые ваттметры, представляющие собой небольшой приборчик с одной розеткой, стоят буквально копейки — в Москве такой можно найти за 1200—1300 рублей, что на фоне серьёзных измерительных приборов очень мало.

Точность измерения у подобных приборчиков сравнительно неплоха, особенно если речь идёт о мощностях порядка сотен ватт, не пасуют они и перед нелинейной нагрузкой (а любой компьютерный блок питания является таковой, особенно если в нём нет активного PFC): внутри ваттметра стоит специализированный микроконтроллер, честно проводящий интегрирование тока и напряжения по времени, что позволяет рассчитывать активную мощность, потребляемую нагрузкой.

В результате, приборчики такие есть практически во всех редакциях околокомпьютерных изданий, занимающихся тестированием «железа».


У нас такой, как вы видите по фотографии, тоже есть — и, тем не менее, мы решили оставить его лишь для случаев, когда надо быстро прикинуть энергопотребление компьютера или иного устройства (в такой ситуации бытовой ваттметр крайне удобен, потому что не требует вообще никакой предварительной подготовки), но не для серьёзного тестирования.

Дело в том, что замер потребления от розетки, конечно, прост, но вот результат даёт очень для практического применения неудобный:

Не учитывается КПД блока питания: скажем, блок с КПД 80 % при нагрузке 500 Вт будет потреблять от розетки 500/0,8 = 625 Вт. Соответственно, если вы получаете в измерениях «от розетки» результат 625 Вт, не надо бежать за 650-Вт блоком питания — на самом деле 550-ваттный тоже справится. Конечно, эту поправку можно держать в уме, а то и, предварительно протестировав блок и измерив его КПД в зависимости от нагрузки, пересчитывать полученные ватты, но это неудобно, да и на точность результата влияет не лучшим образом.
Полученный в таких измерениях результат — среднее, а не максимальное значение. Современные процессоры и видеокарты могут очень быстро менять своё энергопотребление, однако отдельные короткие выбросы будут сглажены за счёт ёмкости конденсаторов блока питания, поэтому, измеряя потребляемый ток между блоком и розеткой, вы этих выбросов не увидите.
Измеряя потребление блока питания от розетки, мы не получаем ровным счётом никакой информации о распределении нагрузки по его шинам — сколько приходится на 5 В, сколько на 12 В, сколько на 3,3 В... А эта информация и важна, и интересна.
Наконец (и это самый главный пункт), при измерениях «от розетки» мы точно так же не можем узнать, сколько потребляет видеокарта, а сколько — процессор, мы видим только общее потребление системы. Тоже, конечно, информация полезная, но, тестируя процессоры или видеокарты, хотелось бы получать конкретную информацию именно о них.

Очевидная — хоть технически и более сложная — альтернатива заключается в измерении тока, потребляемого собственно нагрузкой от блока питания. Ничего невозможного в этом нет, например, мы даже тестировали блок питания Gigabyte Odin GT, в который такой измеритель был изначально встроен.

В принципе, в качестве законченной измерительной системы подошёл бы и Odin GT — кстати, трудно понять, почему другие издания не пользуются такими блоками именно для проведения измерений, а компания Gigabyte не пользуется такой возможностью порекламироваться — но мы решили сделать систему более универсальную и более гибкую с точки зрения возможных вариантов подключения нагрузки.

Измерительная система

Самый простейший способ — вставить в провода, идущие от блока, токоизмерительные шунты (низкоомные резисторы) — был отвергнут сразу: шунты, рассчитанные на большие токи, довольно громоздки, а падение напряжения на них составляет десятки милливольт, что, скажем, для 3,3-вольтовой шины является довольно чувствительной величиной.

К счастью для нас, компания Allegro Microsystems выпускает крайне удачные линейные датчики тока на эффекте Холла: в них измеряется и преобразуется в выходное напряжение магнитное поле, создаваемое текущим по проводнику током. Подобные датчики имеют сразу несколько преимуществ:

Сопротивление проводника, по которому протекает измеряемый ток, не превышает 1,2 мОм, таким образом, даже при токе 30 А падение напряжения на нём — всего лишь 36 мВ.
Датчик имеет линейную характеристику, то есть, его выходное напряжение пропорционально протекающему в цепи току — не требуется каких-либо сложных алгоритмов пересчёта.
Токоизмерительный проводник электрически изолирован от самого датчика, поэтому датчики могут использоваться для измерения тока в цепях с различными напряжениями, не требуя вообще никакого согласования.
Датчики выпускаются в компактных корпусах типа SOIC8, размером всего лишь около 5 мм.
Датчики могут подключаться напрямую на вход АЦП, ни согласования по уровням напряжений, ни гальванической развязки при этом не требуется.

Итак, в качестве токовых датчиков мы выбрали Allegro ACS713-30T, рассчитанные на ток до 30 А.

Выходное напряжение датчика прямо пропорционально протекающему через него току — соответственно, измерив это напряжение и умножив его на масштабный коэффициент, мы получим искомое число. Измерять напряжения можно мультиметром, но это не слишком удобно — во-первых, ручная фактически работа, во-вторых, распространённые мультиметры не отличаются высоким быстродействием, в-третьих, либо нам потребуются несколько мультиметров одновременно, либо измерять ток в разных каналах придётся по очереди.

Немного подумав, мы решили идти до конца — и сделать законченную систему сбора данных, добавив к токовым датчикам микроконтроллер и АЦП. В качестве последнего был выбран 8-битный Atmel ATmega168, ресурсов которого нам более чем достаточно. Самый же важный для нас его ресурс — 8-канальный 10-битный аналогово-цифровой преобразователь, позволяющий без каких-либо дополнительных ухищрений подключить к одному микроконтроллеру до восьми токовых датчиков.

Что мы и сделали:


Кроме микроконтроллера и восьми ACS713, на плате также видна крупная (ладно, сравнительно крупная...) микросхема FTDI FT232RL — это контроллер USB-интерфейса, через который результаты измерений загружаются в компьютер.

Система получилась достаточно компактной — примерно 80x100 мм, если не считать USB-разъёма — для монтажа непосредственно на блок питания, более того, такой блок можно устанавливать в стандартные ATX-корпуса. Выше на снимке вы видите плату, подключённую к блоку питания PC Power & Cooling Turbo-Cool 1KW-SR.

После изготовления система калибруется — через каждый канал пропускается ток известной величины, после чего рассчитывается коэффициент пересчёта тока в выходное напряжение датчиков ACS713. Коэффициенты хранятся в ПЗУ микроконтроллера, так что они жёстко привязаны к конкретной плате. При необходимости плату можно в любой момент откалибровать заново, также записав новые коэффициенты в ПЗУ.

Плата по интерфейсу USB подключается к компьютеру, причём в роли такового может выступать та же система, измерение потребления которой проводится — никаких ограничений в этом вопросе нет. Впрочем, в некоторых случаях измерения лучше проводить на отдельном компьютере — тогда можно построить график энергопотребления прямо с момента нажатия кнопки питания.

Для работы с платой была написана специальная программа, позволяющая получать данные в реальном времени и отображать их на графике, а впоследствии — сохранять график в виде картинки или текстового файла. Программа позволяет выбирать название и цвет для каждого из восьми каналов, а по ходу измерений указывает минимальное, максимальное, среднее (за всё время измерений) и текущее значения. Подсчитывается также сумма токов в каналах с одинаковыми напряжениями и общая мощность — правда, так как собственно напряжения установка не измеряет, то мощность считается в предположении, что они точно равны 12,0 В, 5,0 В и 3,3 В.

В подсчёте максимальных нагрузок, кстати, есть один тонкий момент. Недостаточно измерить максимум потребления по каждой шине в отдельности, а потом сложить их — просто потому, что эти максимумы могли быть в разные моменты времени. Например, винчестер потреблял 3 А через 5 секунд после включения, при раскрутке шпинделя, а видеокарта — 10 А после запуска FurMark. Правильно ли будет сказать, что их суммарное максимальное потребление равно 13 А? Разумеется, нет. Поэтому программа считает мгновенное потребление для каждого момента времени, в течение которого проводятся измерения, а уже из этих данных выбирает максимальное значение.

Периодичность опроса измерительной платы равна 10 раз в секунду — хотя при необходимости это значение можно увеличить ещё раз в десять, как показала практика, существенной нужды в этом нет: данных становится очень много, а итоговый результат меняется незначительно.

Таким образом, мы получили очень удобную, гибкую (платы, предназначенные для разных наших авторов, будут иметь разную схему подключения к блоку питания), простую в подключении и использовании, достаточно высокоточную измерительную систему, позволяющую детально изучить энергопотребление как компьютера в целом, так и любых его компонентов в частности.

Что же, самое время перейти к практическим результатам. Чтобы не только продемонстрировать возможности новой измерительной системы, но и получить практическую пользу, мы взяли пять различных компьютеров — от недорогой «пищущей машинки» до мощнейшего игрового компьютера — и протестировали их все.

P.S. Кстати, если вас заинтересовала наша измерительная система, мы готовы обсудить возможность её продажи — пишите на адрес oleg@olegart.ru.

Офисный компьютер

Первый компьютер: Flextron Optima Pro 2B, весьма недорогой, но при этом неплохой системный блок для офисной работы.

Конфигурация:

Процессор Intel Pentium Dual-Core E2220 (2,4 ГГц)
Кулер для процессора GlacialTech Igloo 5063 Silent (E) PP
Вентилятор GlacialTech SilentBlade II GT9225-HDLA1
Материнская плата Gigabyte GA-73PVM-S2 (чипсет nForce 7100)
Модуль оперативной памяти 1 ГБ Samsung (PC6400, 800МГц, CL6)
Жёсткий диск 160 ГБ Hitachi Deskstar 7K1000.B HDT721016SLA380
Привод DVD±RW Optiarc AD-7201S
Картовод Sony MRW620
Корпус IN-WIN EMR-018 (350 Вт)

На компьютер устанавливалась операционная система Microsoft Windows Vista Home Premium SP1 (32-битная) и все необходимые драйвера.

Начнём, собственно, с включения компьютера: загрузка Windows. Энергопотребление измерялось от включения компьютера и до окончания загрузки «рабочего стола».

Как вы видите, аппетиты у такой конфигурации крайне скромные: ни по одной из линий ток не достиг и трёх ампер. Занятно ведёт себя процессор: первые примерно 20 секунд (горизонтальная ось графика — в десятых долях секунды) его энергопотребление стабильно велико, а дальше внезапно снижается. Это загрузился драйвер ACPI, а с ним включились встроенные в процессор системы энергосбережения. В дальнейшем потребляемая процессором мощность увеличивается свыше 12—15 Вт только при какой-либо нагрузке на него.

3DMark'06 явно «упирается» в видеокарту и не может полностью загрузить процессор — последний значительную часть времени пребывает в состоянии пониженного энергопотребления. В остальном немного вырастает потребление по +3,3 В и совсем чуть-чуть — по +5 В.

Тяжелейший 3D-тест FurMark интегрированной в чипсет видеокарте даётся с лёгкостью — правда, только с точки зрения энергопотребления. Интересно, что потребление всех компонентов очень стабильно, хотя процессор нагружен явно не на максимум — в начале графика, что соответствует запуску теста, он показывает более высокое потребление, чем в середине.

Под Prime'95 («In-place large FFTs», самый тяжёлый тест в нём) процессор в некоторые моменты достигает рекордного энергопотребления — целых 3 ампера! Да, если в наших словах вам сейчас почудилась ирония — это неслучайно...

Одновременный запуск FurMark и Prime'95 ничего не меняет: процессор загружен «до упора», а интегрированная видеокарта практически ничего и не потребляет.

Что ж, итоговый результат:

Очевидно, что для такого компьютера хватит любого блока питания — даже 120-ваттные блоки из mini-ITX корпусов обеспечивают двукратный запас мощности. Тип нагрузки на энергопотреблении сказывается слабо, так как в любом случае самым «прожорливым» компонентом оказывается процессор. Если бы мы поменяли 65-нм Pentium Dual Core E2220 на более новый 45-нм E5200, энергопотребление наверняка упало бы ещё ватт на десять.

Энергопотребление в «спячке» в режиме Suspend-to-RAM составляет всего 0,5 А (для сравнения, обычно источники +5Vsb на блоках питания обеспечивают до 2,5—3 А).

Домашний компьютер

Следующим у нас идёт Flextron Junior 3C, претендующий на роль сравнительно недорогого домашнего компьютера, на котором уже можно и в игры поиграть — правда, в игры нетребовательные, из-за слабой видеокарты.

Процессор AMD Athlon 64 X2 5000+ (2,60 ГГц)
Кулер для процессора TITAN DC-K8M925B/R
Вентилятор GlacialTech SilentBlade II GT9225-HDLA1
Материнская плата ASUS M3A78 (чипсет AMD 770)
Оперативная память 2x1 ГБ Samsung (PC6400, 800МГц, CL6)
Жёсткий диск 250 ГБ Seagate Barracuda 7200.10 ST3250410AS
Видеокарта 512 МБ Sapphire Radeon HD 4650
Привод DVD±RW Optiarc AD-7201S
Корпус IN-WIN EAR-003 (400 Вт)

На компьютер устанавливалась операционная система Microsoft Windows Vista Home Premium SP1 (32-битная) и все необходимые драйвера.

Вот они, системы энергосбережения в действии: в максимуме потребление процессора превышает 50 Вт, в минимуме проваливается ниже 10 Вт... Довольно заметно меняется и потребление по шине +5 В — на плюс-минус один ампер.

Обратите внимание также на голубую линию, показывающую потребление материнской платы и накопителей от +12 В: примерно в середине загрузки она заметно снижается. Это включаются системы энергосбережения видеокарты, которая в данной конфигурации запитывается через разъём PCI-E, то есть, от материнской платы.

Ох, какой частокол — графики потребления видеокарты и процессора закрывают собой всё остальное. Оба устройства загружены не полностью (то видеокарта ждёт новой порции данных от процессора, то процессор ждёт, пока карта отрендерит очередной кадр), поэтому их энергопотребление постоянно меняется.

Измерение энергопотребления «от розетки» в таком случае показало бы только среднюю величину, сгладив все пики, мы же наблюдаем полную картину.

FurMark очень ровно загружает и видеокарту, и процессор, но последний работает не на максимуме — его энергопотребление лишь изредка превышает 3 А.

Prime’95, наоборот, сильно нагружает процессор, но не трогает видеокарту — в результате энергопотребление процессора превышает 60 Вт. Также возрастает и потребление по +5 В.

Одновременный запуск Prime'95 и FurMark позволяет равномерно нагрузить все компоненты, и самым «прожорливым» из них оказывается всё же процессор.

Впрочем, прожорливость эта весьма условна — на весь компьютер надо около 137 Вт в самом тяжёлом режиме.

Файловый сервер

Вечный вопрос, регулярно поднимаемый в форумах: ну ладно, с видеокартами всё понятно, а какой блок питания нужен, чтобы собрать RAID-массив? Чтобы ответить на него, мы взяли компьютер из предыдущего раздела и добавили к нему три диска Western Digital Raptor WD740GD, не слишком новых и не слишком экономичных. Диски были подключены к чипсетному контроллеру и объединены в RAID0.

Процессор AMD Athlon 64 X2 5000+ (2,60 ГГц)
Кулер для процессора TITAN DC-K8M925B/R
Вентилятор GlacialTech SilentBlade II GT9225-HDLA1
Материнская плата ASUS M3A78 (чипсет AMD 770)
Оперативная память 2x1 ГБ Samsung (PC6400, 800МГц, CL6)
Жёсткий диск 250 ГБ Seagate Barracuda 7200.10 ST3250410AS
Видеокарта 512 МБ Sapphire Radeon HD 4650
Привод DVD±RW Optiarc AD-7201S
Корпус IN-WIN EAR-003 (400 Вт)
Жёсткие диски 3x74 ГБ Western Digital Raptor WD740GD

На компьютер устанавливалась операционная система Microsoft Windows Vista Home Premium SP1 (32-битная) и все необходимые драйвера.

Для создания нагрузки на диски использовалась утилита нашей собственной разработки — впрочем, написанная несколькими месяцами ранее и совершенно для других целей:

FC-Verify при работе занимается созданием и чтением заданного набора файлов, причём делает это в два совершенно независимых потока, в результате чего в один и тот же момент один поток может читать файлы, а другой — писать, что создаёт достаточно серьёзную нагрузку на диск. Для работы с файлами используются стандартные функции Windows API, кэширование файлов отключено, размер блока данных — 64 кбайта. Кроме того, утилита проверяет корректность чтения и записи файлов, но в данном случае нам это неважно. В каждом потоке между записью и чтением делается 10-секундная пауза, после каждого цикла «запись-чтение» файлы стираются — и цикл повторяется с начала.

В качестве нагрузки мы выбрали тысячу файлов по 256 кбайт в одном потоке и сто файлов по 10 Мбайт — в другом, как и показано на скриншоте. Измерение энергопотребления проводилось непрерывно в течение нескольких циклов записи-чтения.

Впрочем, начнём мы с загрузки компьютера и с одного диска — системного, отключив пока Raptor'ы. Ничего необычного мы на графике не видим, кроме очень длинного этапа до включения энергосбережения процессора — связано это с тем, что чипсетный RAID-контроллер долго раздумывал над обнаруженным диском и не обнаруженным массивом.

Та же загрузка, но уже с RAID0-массивом на трёх Raptor WD740GD. Самый интересный момент — высокий пик в начале графика, соответствующий раскрутке шпинделей дисков. Суммарное потребление от шины +12 В (процессор, плата и диски) в этот момент превышает 11 А.

Занятно, что наиболее заметный рост потребления — по шине +5 В. Очевидно, свой вклад тут вносит как электроника винчестера, так и южный мост чипсета, в котором расположен RAID-контроллер.

Ещё занятнее, что на RAID-массиве также самая заметная нагрузка приходится на +5 В! В принципе, это можно понять — перемещение головки диска порождает узкий импульс тока по шине +12 В, но так как головками все три диска массива двигают не синхронно, на итоговом результате этим импульсы сказываются слабо — но куда нагляднее всё же увидеть на графике.

Итог исследования лишь отчасти неожиданный: самый тяжёлый для файлового сервера момент — включение, когда шпиндели всех дисков массива раскручиваются одновременно. При работе же хорошо заметна нагрузка на шину +5 В, создаваемая электроникой дисков, а вот на +12 В ничего особенного не происходит.

Тем не менее, на наш скромный трёхдисковый массив с не очень скромными винчестерами в нём более чем достаточно обычного 300-ваттного блока питания — включение компьютера он «вытянет» без проблем, а при работе и вовсе обеспечит трёхкратный запас мощности.

Если же обобщать результат, то можно сказать, что на один быстрый винчестер при старте требуются дополнительные 3,5 А по шине +12 В. В больших массивах, собираемых из подобных WD Raptor дисков, желателен «умный» RAID-контроллер, позволяющий при включении запускать винчестеры поочерёдно.

Игровой компьютер

Следующая система — игровой компьютер средней стоимости, весьма популярная среди покупателей модель. Такая система позволяет играть в большинство современных игр на неплохих настройках и стоит при этом вполне разумную сумму.

В качестве такого мы выбрали одну из несерийных конфигураций Flextron 3C:

Процессор Intel Core 2 Duo E8600 (3,33 ГГц)
Кулер для процессора GlacialTech Igloo 5063 PWM (E) PP
Материнская плата ASUS P5Q (чипсет iP45)
Оперативная память 2x2ГБ DDR2 SDRAM Kingston ValueRAM (PC6400, 800МГц, CL6)
Жёсткий диск 500 ГБ Seagate Barracuda 7200.12
Видеокарта PCI-E 512МБ Sapphire Radeon HD 4850
Привод DVD±RW Optiarc AD-5200S
Картовод Sony MRW620
Корпус IN-WIN IW-S627TAC

На компьютер устанавливалась операционная система Microsoft Windows Vista Home Premium SP1 (32-битная) и все необходимые драйвера.

Как обычно, мы наблюдаем включение систем энергосбережения процессора (5-я секунда) и видеокарты (12-я секунда — компьютер хороший, грузится быстро). Таким образом, отсутствие нагрузки само по себе не означает тишину и экономичность — и видеокарта, и процессор зависят в этом вопросе от драйверов.

По сравнению с предыдущими конфигурациями, на графике добавилась ещё одна линия — это разъём дополнительного питания видеокарты.

Энергопотребление видеокарты меняется очень быстро и очень сильно: ток через разъём дополнительного питания то падает ниже 4 А, то вырастает выше 7 А. Работа же процессора крайне проста — судя по графику энергопотребления, большую часть времени ему просто нечего делать.

Занятно, что FurMark обеспечивает очень высокую среднюю нагрузку на видеокарту, но вот таких 7-амперных пиков, как под 3DMark, с ним не видно. Однако благодаря достаточно высокой загрузке процессора, суммарное потребление от шины +12 В под FurMark получается выше, чем под 3DMark'06.

Под Prime'95 видеокарта отдыхает — ток через дополнительный разъём питания падает ниже 1 А. Энергопотребление процессора, впрочем, тоже сравнительно невелико — даже в пиках оно не достигает и 50 Вт, а ведь в это число входят и потери на VRM (стабилизаторе питания процессора).

При одновременном запуске FurMark и Prime'95 мы получаем максимальное энергопотребление — и при этом видеокарта заметно опережает процессор (особенно если учесть, что и от голубой линии графика пара ампер приходится на видеокарту: она питается и через разъём PCI-E материнской платы).

Тем не менее, общее энергопотребление сравнительно невелико: 189 Вт. Даже 300-ваттный блок питания обеспечит полуторакратный запас мощности, а уж брать под такой компьютер что-то больше 400 Вт просто нет никакого смысла.

Мощный игровой компьютер

Предпоследний компьютер в нашей сегодняшней статье — Flextron Quattro G2, очень мощная и дорогая игровая система на представителе новейшего поколения процессоров Intel — Core i7.

Процессор Intel Core i7-920 (2,66 ГГц)
Материнская плата Gigabyte GA-EX58-UD3R (чипсет iX58)
Оперативная память 3x1ГБ Samsung (PC3-10666, 1333МГц, CL9)
Жёсткий диск 1000 ГБ Seagate Barracuda 7200.11 ST31000333AS
Видеокарта PCI-E 896МБ Leadtek WinFast GTX 260 Extreme+ W02G0686
Привод DVD±RW Optiarc AD-7201S
Корпус IN-WIN IW-J614TA F430 (550 Вт)

Если спросить в каком-нибудь форуме о потребностях такой конфигурации, значительная часть отвечающих будет советовать блок питания хотя бы на 750 Вт. А здесь — всего 550... Хватит ли? Сейчас увидим.

На компьютер устанавливалась операционная система Microsoft Windows Vista Home Premium SP1 (32-битная) и все необходимые драйвера.

Ничего особенного здесь мы не видим, кроме того, что у Core i7 и GeForce GTX 260 тоже есть механизмы энергосбережния — но это трудно назвать неожиданным открытием.

Какой бы процессор вы ни купили, а добротная видеокарта по энергопотреблению легко заткнёт его за пояс — что мы и наблюдаем. Энергопотребление и процессора, и видеокарты под 3DMark'06 сильно колеблется, скачки могут достигать нескольких ампер.

Довольно занятно выглядит энергопотребление видеокарты под FurMark: оно меняется с периодом около 6—7 секунд. Мы затрудняемся объяснить этот эффект, вероятно, но он вызван особенностями теста. Процессор загружен равномерно, но не очень сильно: его потребление почти на всей протяжённости графика не превышает 3 А (36 Вт).

Совсем другое дело — Prime'95. Видеокарта тут отдыхает, зато потребление процессора вырастает с 20 Вт в простое до почти 120 Вт под нагрузкой! Мда, надо сказать большое спасибо инженерам Intel за столь эффективное управление питанием у современных процессоров — и одновременно высказать надежду, что грядущие 32-нм модели под нагрузкой будут более энергоэффективны, чем нынешние 45-нм.

Одновременный запуск Prime'95 и FurMark приводит к неожиданному эффекту: процессор перегружен (Prime'95 запускался аж в 8 потоков — четыре физических ядра процессора плюс технология HyperThreading, обеспечивающая ещё четыре «виртуальных» ядра) и не успевает «кормить» данными видеокарту, из-за чего она, отрендерив один кадр, некоторое время простаивает — и сильно сбрасывает своё энергопотребление.

Здесь мы очень ярко наблюдаем эффект, когда измерение энергопотребления «от розетки» даст среднее значение, сильно отличающееся от полученного нами максимального. Конечно, можно подбирать число потоков Prime'95 с тем, чтобы обеспечить оптимальную работу FurMark и видеокарты, но всё-таки надёжнее и удобнее пользоваться правильными измерительными системами, дающими сразу и максимальные, и минимальные, и средние значения — и всё это на красивом разноцветном графике (напоминаем, что, обзаведясь такой же системой, цвета вы сможете выбирать по своему вкусу!).

Тем не менее, в целом аппетиты столь мощного компьютера относительно скромны — 371 Вт в максимуме. Даже выбирая блок питания с 50-% запасом, можно спокойно остановиться на 550-Вт моделях.

Занятно, что потребление от дежурного источника при включённом компьютере было практически равно нулю — в отличие от предыдущих систем. Зато в «спячке» при хранении данных в памяти (режим S3, он же Suspend-to-RAM) потребление от «дежурки» достигало 0,7 А.

Очень мощный игровой компьютер

И, наконец, самая серьёзная игровая система — в описанной в предыдущем разделе конфигурации меняем видеокарту на двухчипового монстра ASUS ENGTX295 (как нетрудно догадаться, GeForce GTX 295). Всё прочее остаётся прежним.

Процессор Intel Core i7-920 (2,66 ГГц)
Материнская плата Gigabyte GA-EX58-UD3R (чипсет iX58)
Оперативная память 3x1ГБ Samsung (PC3-10666, 1333МГц, CL9)
Жёсткий диск 1000 ГБ Seagate Barracuda 7200.11 ST31000333AS
Видеокарта PCI-E 1792МБ ASUS ENGTX295/2DI
Привод DVD±RW Optiarc AD-7201S
Корпус IN-WIN IW-J614TA F430

На компьютер устанавливалась операционная система Microsoft Windows Vista Home Premium SP1 (32-битная) и все необходимые драйвера.

Если момент загрузки ACPI-драйвера и включения энергосбережения процессора виден хорошо — примерно на 15-й секунде (отметка «150» по горизонтальной оси), то у видеокарты с этим как-то не сложилось. После 30-й секунды немного упало потребление по одному из разъёмов её питания, но одновременно выросло потребление от шины +3,3 В, и винить в этом можно только GTX 295 — предыдущая система, отличавшаяся только видеокартой, такой ступеньки на графике не имела. На 40-й же секунде увеличилось и энергопотребление по обеим разъёмами дополнительного питания карты. Растёт и энергопотребление материнской платы — и эту прибавку тоже получается списать лишь на видеокарту, подпитывающуюся от разъёма PCI-E.

Таким образом, надеяться, что хотя бы на рабочем столе Windows монстр GTX 295 будет по энергопотреблению сравним с одночиповыми картами, не стоит. Более детальное же рассмотрение этого вопроса мы оставим нашим авторам, занимающимся видеокартами.

Обеспечить равномерно высокую загрузку современного игрового компьютера 3DMark'06 уже явно неспособен — энергопотребление и видеокарты, и процессора меняется очень сильно.

Впрочем, если мы хотим посмотреть на красивый график, у нас всегда есть FurMark. Обратите внимание на рост энергопотребления в ходе теста — он объясняется нагревом GPU.

Prime’95 выводит процессор на привычные по предыдущему компьютеру сто с лишним ватт энергопотребления. Наклон графика опять объясняется нагревом: чем выше температура, тем выше энергопотребление микросхем.

Обратите внимание, что через дополнительные разъёмы видеокарта — которая в этом тесте нагружена только «рабочим столом» — потребляет около 3 А, и ещё около 5 А от шины +12 В потребляют материнская плата и накопители. Для сравнения, в предыдущей конфигурации, отличавшейся только видеокартой, эти числа составляли 2 А и 4 А, соответственно.

Одновременно запущенные FurMark и Prime'95 дают знакомую картину: процессор перегружен и не успевает «кормить» видеокарту данными.

Чтобы оценить, насколько это скажется при измерениях «от розетки», мы взяли уже упоминавшийся во введении ваттметр PM-300 — в максимуме он показал 490 Вт, что, с учётом 90-% КПД блока питания, выливается в 441 Вт потребления от БП. Наша же система показала максимальное потребление немногим выше 500 Вт — согласитесь, существенная разница, возникшая из-за того, что при столь неровном энергопотреблении ваттметр показывает среднее, а не максимальное значение.

При этом, разумеется, наша система позволяет подсчитать и среднее значение, характеризующее тепловыделение системы и размер счёта за электричество. А вот чтобы подобрать блок питания — лучше всё-таки знать потребление максимальное.

По-прежнему остаётся неясным, кому и зачем нужны киловаттные блоки питания — даже для настолько мощной игровой системы более чем достаточно 750-Вт блока питания. «Киловаттник» здесь обеспечит уже двукратный запас по мощности, что явно избыточно.

Заключение

Подведение итогов мы начнём со сводной таблички, в которой приведём по два значения для каждого компьютера — максимальное (FurMark + Prime'95) и типичное (3DMark’06):

Что же, даже если брать за ориентир максимально возможное энергопотребление системы, ничего ужасного мы не видим. Конечно, 500 Вт — немаленькая мощность, четверть утюга, но блоки питания, её обеспечивающие, не только уже давно не редкость, но и денег стоят вполне разумных, особенно на фоне стоимости потребляющего столько компьютера. Если брать БП с 50-процентным запасом, то на Core i7-920 и GeForce GTX 295 достаточно 750-ваттной модели.

Остальные компьютеры и того скромнее. Стоит сменить видеокарточку на одночиповую — и потребности снижаются до 500—550 Вт (опять же, с учётом запаса «на всякий случай»), а более распространённые игровые компьютеры среднего класса прекрасно обойдутся недорогим 400-ваттным блоком питания.

И ведь это — энергопотребление под тяжёлыми тестами, а с тем же FurMark по способности нагружать видеокарту не сравнится ни одна реальная игра. Значит же это, что, взяв на самый мощный наш компьютер 750-ваттный блок питания, мы получим даже не полуторакратный, а ещё больший запас мощности.

Если же говорить о нашей новой измерительной системе, то очевидно, что она покрывает практически все наши нужды, позволяя измерять энергопотребление как компьютера в целом, так и любых его компонентов в любой момент, начиная с нажатия кнопки питания и даже до этого нажатия, автоматически регистрировать минимальные и максимальные значения токов, подсчитывать среднюю потребляемую мощность, вычислять максимальные значения мощности (с учётом, что просто сложить максимумы по разным шинам блока питания нельзя — они могли быть в разные моменты времени), смотреть распределение нагрузки по разным шинам блока питания и строить графики зависимости нагрузки от времени...

В ближайшем будущем большая часть тестов на энергопотребление компонентов и систем, производимых в нашей лаборатории, будет переведена на такие измерительные системы, причём у разных авторов системы будут сконфигурированы таким образом, чтобы лучшим образом отвечать именно их целям и задачам: например, если в данной статье потребление материнской платы и накопителей учитывалось вместе, то в статьях про видеокарты будет отдельно считаться не только потребление материнской платы, но и вовсе — ток, потребляемый видеокартой от PCI-E разъёма.

Наконец, чтобы сделать результаты тестирования блоков питания более наглядными, теперь мы будем наносить на графики кросс-нагрузочных характеристик реальные значения энергопотребления разных компьютеров. Подобный эксперимент мы уже однажды проводили, но тогда были сильно ограничены отсутствием удобного средства для быстрого и точного измерения энергопотребления различных систем.