Великая Битва за Ватты: энергопотребление современных графических карт

Современные компьютерные комплектующие, в том числе, и графические карты, потребляют все больше и больше энергии, выделяют все больше тепла и шумят намного сильнее своих предшественников 10-летней давности. Сегодня мы попробуем выяснить требования современных видеоадаптеров в области энергопотребления. Строите ли вы домашний кинотеатр на базе ПК или же собираете высокопроизводительную игровую систему – вас в равной степени может заинтересовать вопрос о том, сколько мощности потребуется вашей графической карте.

Вступление

Еще десятилетие назад никто не беспокоился об уровне энергопотребления центральных процессоров и графических адаптеров, так как в то время он был пренебрежимо низким. Массовые ПК использовали блоки питания мощностью порядка 200 Ватт годами, и никто не мог представить себе, что однажды, они потребуют большего. Но времена изменились, и сегодня, один только видеоадаптер может потребовать 120 Ватт энергии, а двухъядерный процессор и того больше – почти 180 Ватт, поэтому, теперь, при покупке или сборке новой системы уровень энергопотребления приходится принимать во внимание.

Является ли высокий уровень энергопотребления проблемой?

Проблема энергопотребления для настольных систем стоит не столь остро, как это пытаются внушить пользователям некоторые производители, но все же, естественным следствием повышенных требований к питанию компонентов является рост их тепловыделения, что, в свою очередь, влечет за собой рост сложности систем охлаждения и повышенный уровень шума. Все современные игровые системы имеют в своем составе, как минимум, четыре вентилятора: два из них охлаждают непосредственно CPU и графический адаптер, еще один снабжает ПК свежим воздухом, заодно охлаждая жесткие диски, и последний выбрасывает горячий воздух за пределы корпуса. Еще более мощные игровые ПК, такие, как Alienware ALX, оснащенные двумя видеокартами, используют дополнительные вентиляторы, что приводит к дальнейшему увеличению уровня шума.

Многие компании, анатлитики и журналисты не так давно стали использовать при описании современных компьютерных компонентов термин "производительность на ватт". Хотя, в целом, идея ограничения энергопотребления неплоха, следует учитывать, что его рост в современных ПК, построенных с использованием сегодняшних кремниевых технологий, является прямым следствием увеличения их производительности и расширения возможностей.

Именно эти два вышеупомянутых фактора и стали причиной перехода пользователей от использования процессоров Intel Pentium 100 МГц и S3 Trio к Intel Pentium Extreme Edition и ATI Radeon X1900. Современные технологии позволяют производителям создавать процессоры, наделяющие мобильный телефон большей мощностью, нежели настольный ПК десятилетней давности. Но будет ли такой компьютер востребован сегодня, несмотря на уровень энергопотребления, как у калькулятора? Захотите ли вы пересесть за систему, обладающую производительностью на уровне систем трехлетней давности, но более экономичную? Вряд ли.

Итак, годами покупатели приобретали персональные компьютеры, руководствуясь их производительностью и набором возможностей. Вряд ли имеет смысл сильно беспокоиться об уровне энергопотребления настольных ПК и сегодня. Для этого практически нет причин, за исключением повышенного уровня шума и проблемы выбора подходящего блока питания в том случае, если вы собираете систему сами.
Высокопроизводительные ПК неизбежно будут потреблять больше энергии, нежели системы начального уровня, и редкие исключения из этого правила лишь подтвердят его незыблемость.

Является ли проблема растущего энергопотребления компьютерных компонентов актуальной? Ровно в той же мере, что и рост содержания СО2 в атмосфере Земли. Но заставит ли это сменить вас Ламборгини на Smart?

Графические карты: что стоит за их производительностью?

Ведя речь об уровне энергопотребления графических карт, следует принимать во внимание не только этот параметр, но также и ряд других. Мы полагаем, что список важнейших физических параметров видеоадаптера выглядит следующим образом:

Уровень шума
Возможность регулировки скорости вентилятора системы охлаждения
Поддержка интерфейсов (dual-link DVI, composite, и т.д.)
Уровень энергопотребления в режиме простоя
Уровень энергопотребления в режиме peak 2D/low-power 3D
Уровень энергопотребления в режиме 3D
Пиковый уровень тепловыделения
Размеры печатной платы (длина и высота)
Размеры системы охлаждения
Вес
Наличие дополнительных разъемов питания

Таким образом, причины, позволяющие или не позволяющие пользователю оснастить свой ПК тем или иным видеоадаптером, выходят далеко за рамки единственного параметра – уровня энергопотребления. К примеру, при всем желании, вам не удастся установить полноразмерную графическую карту в низкопрофильный корпус, или же у вас не получится использовать широкоформатный дисплей с диагональю 30" совместно с картой, не поддерживающей dual-link DVI.

В этом обзоре мы все-таки сконцентрировали основное внимание на уровне энергопотребления современных графических адаптеров, но коснулись также и других параметров, упомянутых выше, а также привели некоторые факты о видеоадаптерах, принявших участие в тестировании.

Конфигурация тестовой платформы и методы тестирования

Для выяснения аппетитов современных графических карт мы использовали ту же тестовую платформу, которая используется в процессе написания обзоров, содержащих сведения об уровне энергопотребления того или иного видеоадаптера.

Основой платформы является модернизированная системная плата, оснащенная специальными шунтами и разъемами, подключенными к цепям питания разъема PCI Express x16. Для измерения мощности, потребляемой картой через дополнительный разъем, система дополнена специальным переходником, также оснащенный измерительным шунтом. Впервые такой метод был применен в 2004 году, за прошедшее время доказав свою точность.

Хотя конфигурация тестового стенда не столь важна, когда речь идет о тестировании подобного рода, мы все же считаем нужным сообщить ее нашим читателям:

Процессор Intel Pentium 4 560 (3.60ГГц, 1МБ L2)
Системная плата Intel Desktop Board D925XCV (модифицированная)
Память PC-4300 DDR2 SDRAM (2x512МБ)
Жесткий диск Samsung SpinPoint SP1213C (Serial ATA-150, буфер 8МБ)
Microsoft Windows XP Pro SP2, DirectX 9.0c.
ATI Catalyst 6.1, Nvidia ForceWare 81.98
За исключением особо отмеченных случаев, все
Unless specifically noted, all graphics cards are reference designs from ATI Technologies or Nvidia Corp.

За исключением отдельно отмеченных случаев, все графические карты, принявшие участие в тестировании, представляли собой референсные экземпляры ATI и Nvidia. Измерения производились при помощи цифрового мультиметра Velleman DVM850BL, обладающего погрешностью не более 0.5%.

Для создания пиковой нагрузки в режиме 3D мы использовали первый графический тест SM3.0 пакета 3DMark06, запускаемый в бесконечном цикле в разрешении 1600х1200 при включенных FSAA 4x и AF 16x. Для карт, не обладающих поддержкой SM3.0, использовался третий игровой тест 3DMark05, запускаемый в аналогичном режиме. Максимально возможная нагрузка в режиме 2D создавалась при помощи теста 2D Transparent Windows, входящего в состав Futuremark PCMark05. Режим простоя говорит сам за себя: в нем графическая карта демонстрировала только рабочий стол Windows XP.

Уровень энергопотребления графических карт класса Premium

Мы начали наши замеры с наиболее производительных карт, доступных сегодня: ATI Radeon X1900 XTX, ATI Radeon X1900 XT, Nvidia GeForce 7800 GTX 512 и разогнанного варианта Radeon X1800 XT в исполнении Asustek Computer, Extreme AX1800 XT TOP/2DHTV.

Как видите, в режиме простоя все карты потребляют примерно одинаковую мощность, в то время, как в режиме 3D, когда речь заходит о настоящей прожорливости, "чемпионом" становится Radeon X1900 XTX. Наиболее экономичной картой класса Premium, вне всякого сомнения, является GeForce 7800 GTX 512, показатели которой и близко не подходят к уровню Radeon X1800/X1900.

Уровень шума, создаваемый этими картами, примерно одинаков, хотя GeForce 7800 GTX 512 все же несколько выделяется своим огромным низкооборотным вентилятором, делающим ее практически бесшумной. В любом случае, если карты установлены в достаточно качественный корпус, проблем с уровнем шума вы испытывать не будете.

Все высокопроизводительные видеоадаптеры имеют довольно длинную PCB, и перед покупкой вам следует убедиться, достаточно ли просторен ваш корпус и сможет ли он принять столь длинные карты. Также, хотя все продукты в этой категории оснащены двухслотовыми системами охлаждения, вес их в значительной степени отличается. Самым тяжелым является разогнанный Radeon X1800 XT, произведенный ASUS, а самым легким – Nvidia GeForce 7800 GTX 512.

Для владельцев высококлассных широкоэкранных LCD-мониторов единственным приемлемым выбором являются решения, созданные ATI technologies. Они хоть и потребляют больше энергии, нежели GeForce 7800 GTX 512, но, в отличие от нее, поддерживают dual-link DVI, что является необходимым для использования разрешений свыше 1600х1200х60 Гц на мониторах, использующих цифровой интерфейс.

Уровень энергопотребления графических карт класса High-End

Из продуктов, относящихся к классу high-end, на тестовый стол попали: ATI Radeon X1800 XT 512MB, ATI Radeon X1800 XL, Nvidia GeForce 7800 GTX и Nvidia GeForce 7800 GT (мы использовали вариант, произведенный Asus - Extreme N7800GT/2DHTV).

Распределение по уровню энергопотребления среди карт этого класса совпало с распределением по производительности.

Ничего удивительного в том, что Radeon X1800 XT 512MB продемонстрировал самый высокий аппетит среди участников теста, нет. Его показатели близки к показателям карт класса Premium, но также высока и его производительность в играх. Nvidia GeForce 7800 GTX потребляет больше, нежели две оставшиеся карты, но она же опережает их и по производительности. Аппетиты GeForce 7800 GT и Radeon X1800 XL сопоставимы, впрочем, как и их производительность, что нам уже известно из результатов игровых тестов.

Radeon X1800 XT 512MB не только самый прожорливый в своем классе, но также и самый большой и тяжелый, так как использует двухслотовую систему охлаждения. С другой стороны, он опережает GeForce 7800 GTX в играх и поддерживает dual-link DVI. Radeon X1800 XL ведет себя достаточно тихо, но он гораздо длиннее, нежели GeForce 7800 GT, что может помешать его установке в некоторые корпуса. Но у него есть и преимущества в виде поддержки dual-link DVI и динамической регулировки скорости вентилятора, чем не может похвастаться наш экземпляр GeForce 7800 GT.

Отметим также, что измерения уровня энергопотребления Radeon X1800 XT/XL, проведенные с использованием Catalyst 6.1, показали меньший результат, по сравнению с аналогичными измерениями, сделанными с использованием версии Catalyst 5.9, обладающей поддержкой семейства Radeon X1000. По словам ATI Technologies, причиной снижения потребления стало использование технологии изначально разработанной для применения в мобильных графических чипах: динамическое отключение неиспользуемых частей чипа, что снижает в частности токи утечки.

Уровень энергопотребления графических карт класса Performance-Mainstream

Ценовой диапазон $200-$300 сегодня представляют ATI Radeon X850 XT, ATI Radeon X800 XL, ATI Radeon X800 GTO (PowerColor X800 GTO VIVO) и Nvidia GeForce 6800 GS.

Бывший демон скорости – Radeon X850 XT – проявляет себя лучше, нежели остальные платы, когда это касается производительности, но и потребляет больше энергии; по этому показателю он сравним с продуктами более высокого класса. Впрочем, если вас интересует наибольшая скорость в данном классе, вам придется смириться с прожорливостью, двухслотовой системой охлаждения и отсутствием поддержки dual-link DVI, которой, к слову, обладает Radeon X1600 XT, уступающий Radeon X850 XT в играх.

GeForce 6800 GS потребляет чуть больше Radeon X800 XL и Radeon X800 GTO, однако, обладает интересными возможностями, такими, как поддержка Shader Model 3.0, Pure Video и т.д.

Все карты, представленные в этой категории, обладают достаточно тихим нравом.

Уровень энергопотребления графических карт класса Mainstream

Для того, чтобы выяснить аппетиты современных массовых видеоадаптеров, мы протестировали следующие модели: ATI Radeon X800 GT (PowerColor X800 GT), ATI Radeon X1600 XT, Nvidia GeForce 6800 (MSI NV6800-TD128E) и Nvidia GeForce 6600 GT (Leadtek PX6600 GT TDH).

По нынешним меркам, массовые графические карты весьма экономичны, и потребляют заметно меньше энергии, нежели их собратья из предыдущей категории, но все же больше, чем изделия начального уровня.
Исключением является GeForce 6600 GT, который столь же прожорлив, как и Radeon X800 GTO, но стоит меньше и имеет меньшую производительность в играх.
Наиболее экономичным видеоадаптером среди массовых моделей можно без колебаний назвать GeForce 6800 с его низкими тактовыми частотами и GPU NV42, производимому с использованием 0.11-мкм техпроцесса. Относительно высокий уровень энергопотребления Radeon X1600 XT в режимах 2D/low-power 3D обусловлен тем, то этот видеоадаптер не снижает в них свои тактовые частоты. Но, напоминаем, эта карта поддерживает двухканальный режим DVI, каковая возможность отсутствует у остальных представителей массовой категории.

Отметим, что референсный экземпляр Radeon X1600 XT шумит гораздо сильнее остальных карт, так как не умеет управлять скоростью вращения вентилятора – в RivaTuner даже отсутствует соответствующая закладка. Впрочем, серийные Radeon X1600 XT обладают этой возможностью, а также могут снижать тактовые частоты в режиме 2D.

Уровень энергопотребления графических карт класса Entry-Level

Категория недорогих видеоадаптеров начального уровня представлена в нашем тестировании следующими экземплярами: ATI Radeon X1300 Pro, ATI Radeon X700 Pro (PowerColor X700 Pro), Nvidia GeForce 6600 GDDR2 (XFX GeForce 6600 GDDR2), S3 Graphics Chrome S27 256MB и S3 Graphics Chrome S27 128MB.

"Лидером" среди карт начального уровня является бывший соперник GeForce 6600 GT – Radeon X700 Pro, а "аутсайдером" - S3 Chrome S27. Конечно, если посмотреть с противоположной точки зрения, то они меняются титулами, которые, в этом случае, следует писать без кавычек. :)

Nvidia GeForce 6600 GDDR2 потребляет значительно меньше электроэнергии, нежели Radeon X1300 Pro, обладающий, как правило, меньшей производительностью в играх. Одним из немногих преимуществ Radeon X1300 Pro перед GeForce 6600 GDDR2 является поддержка dual-link DVI. К сожалению, референсный экземпляр Radeon X1300 Pro не может похвастаться приемлемыми шумовыми характеристиками.

Так как эти карты достаточно экономичны, шумовые характеристики в полной мере зависят от решения конкретного производителя. В результате, видеоадаптер начального класса может шуметь очень громко или же быть практически бесшумным.

Заключение

Два года назад, старшие модели видеоадаптеров ATI Technologies были более экономичными в сравнении с аналогичными им по классу решениями, разработанными в недрах Nvidia Corporation..
Сегодня мы видим противоположную картину – старшие модели GeForce потребляют меньше энергии, чем соответствующие Radeon.

Среди менее мощных карт ATI и Nvidia места распределились согласно их производительности, в целом же, их уровень энергопотребления оказался примерно сопоставимым. В полученных нами результатах нет ничего необычного, за исключением очень высокой экономичности, продемонстрированной картами S3 Graphics, обладающих, однако, такой же производительностью, как и прочие решения начального уровня.

Выбор графической карты – комплексный процесс, включающий в себя анализ многочисленных факторов, включая производительность в наиболее часто используемых вами приложениях, цену, а также ожидаемую скорость в играх следующего поколения. Уровень энергопотребления – всего лишь еще один параметр, который может представлять для вас важность, а может и не представлять, в зависимости от вашей позиции. Здесь каждый решает в меру своего понимания вещей.