Сравнение потребляемой мощности и энергопотребления на примере Sandy Bridge и Ivy Bridge


Измерение электрических параметров компонентов системного блока — задача достаточно интересная. В частности, весьма занимательным и познавательным процессом является исследование мощности потребляемой платформой и ее энергопотребления — зачастую обсуждающие данный вопрос не делают какого-либо различия между этими двумя параметрами, что не совсем верно.

Если с измерением мощности все достаточно понятно — это произведение напряжения и силы тока, а затем определение минимальных и максимальных значений, причем для большинства приложений интерес представляет только последнее число, — то с подсчетом энергии, затраченной на выполнение определенной задачи, не все так просто. Энергия — это мощность в единицу времени. Определить данный параметр можно путем интегрирования мощности по времени — то есть чтобы получить числовое значение энергии, нужно зарегистрировать параметры мощности в определенном временно́м диапазоне и затем привести полученное значение к стандартной единице измерения энергии, которой может быть джоуль, ватт-час или киловатт-час. Коэффициент пропорциональности, который используется для данной операции, учитывает длительность временно́го диапазона (время измерения), в ходе которого и производилась регистрация. В этом случае мы получаем энергопотребление за время измерения.

Можно выделить несколько типов задач в зависимости от количества производимой для их выполнения работы и распределения ее во времени.

В первую очередь, задачи различаются по количеству работы: постоянная и переменная. К первому типу можно отнести, например, воспроизведение типичного видеоролика с неэкстремальными параметрами, работу в режиме простоя (чтение, веб-серфинг и т. д.), сжатие-распаковку архива, кодирование и транскодирование видео. Ко второй группе можно отнести игровые приложения, в которых количество работы напрямую зависит от производительности аппаратного обеспечения, и в зависимости от данного параметра объем работы может отличаться в несколько раз. И в этом случае измерение именно энергопотребления не представляет особого интереса, так как сравнивать количество затраченной энергии при выполнении разного объема работы большого смысла не имеет.

Распределение во времени работы, совершаемой при выполнении первой группы задач, может быть независимым от производительности тестируемой платформы. К подобным задачам относится, например, воспроизведение видеоролика. К другому типу задач относится архивирование, которое при общем постоянном объеме выполняемой работы имеет сильную зависимость распределения работы во времени от производительности платформы. То есть чем производительней платформа, тем больший объем работы за единицу времени она в состоянии выполнить. Мы планируем включить в перспективную методику измерения электрических параметров платформ измерение энергопотребления для обоих типов задач с использованием нескольких приложений. В данном же материале измерение параметров электропитания производилось по экспериментальной методике, имеющей небольшое количество тестов.

Данный материал содержит результаты проведенных в нашей лаборатории измерений параметров электропитания платформ, в ходе которых определялась потребляемая мощность и энергопотребление четырех конфигураций, которые отличались только используемым процессором.

Мы исследовали работу двух пар процессоров семейства Intel Core: Core i7-2700K и Core i7-3770K, Core i5-2400 и Core i5-3450. Процессоры в каждой паре представляют старую (Sandy Bridge) и новую (Ivy Bridge) архитектуры соответственно и являются наиболее близкими решениями из существующих линеек, что позволяет сравнить их друг с другом и получить таким образом адекватную общую картину изменения энергетических возможностей при переходе на новую платформу Intel.

Мы уже протестировали процессор Intel Core i7-3770K по стандартной методике, и результаты свидетельствуют о том, что долгожданные процессоры на архитектуре Ivy Bridge, конечно, быстрее своих предшественников при прочих равных обстоятельствах, но разница в скорости в среднем не превышает 10-15%. При этом TDP новых процессоров номинально на 18 Вт ниже, чем у представителей линейки Sandy Bridge. Интересно проверить, насколько будет отличаться энергопотребление данных платформ на практике в различных тестовых режимах.

Стоит уточнить, что мы измеряли мощность, потребляемую платформой от блока питания без учета накопителей. В данном случае под платформой подразумевается системная плата с установленным процессором, кулером и оперативной памятью. Приводимые результаты получены путем регистрации и обработки значений тока и напряжений по каналам питания системной платы: +3.3VDC, +5VDC, +12VDC, ATX12V.

Конфигурация тестового стенда

В качестве программной нагрузки было использовано следующее ПО:

  • Intel Linpack Benchmark x32 — консольная утилита, предназначенная для решения систем линейных уравнений, и по совместительству — одна из самых эффективных программ для максимального прогрева ЦП и проверки стабильности его работы;
  • Furmark — эту утилиту для нагрузочного тестирования видеокарт называют не иначе как «мохнатым бубликом». Результатом ее работы является отрисовка тора с реалистичной меховой поверхностью, что создает очень высокую нагрузку на графическое ядро не только интегрированной, но и любой «полноценной» видеокарты;
  • Windows Media Player 12, воспроизводящий ролик Samsung Demo (в качестве BDRemux: 1920×1080, H.264, High@L4.1, средний битрейт 20 Мбит/с, максимальный — 35 Мбит/с);
  • В режиме простоя (Idle) нагрузку на процессор создавали только фоновые процессы операционной системы и антивирус Microsoft Security Essentials.

Платформы со специальным суффиксом K были протестированы как в номинальном режиме работы, так и при разгоне до 4000 МГц всех ядер с помощью изменения незаблокированного множителя Turbo Boost без дополнительной регулировки напряжений.

Максимальная нагрузка

Цифры говорят красноречивее слов: в разогнанном режиме при максимальной нагрузке на ЦП и графический чип выигрыш платформы на Core i7-3770K составляет внушительные 40%. Без задействования графики разница уменьшается, но совсем незначительно — до 36-37%. В номинальном режиме работы процессоров абсолютные цифры, конечно, другие, но процентное соотношение остается практически неизменным.

Вторая пара процессоров тоже демонстрирует заметный, но отнюдь не такой впечатляющий разрыв. Разница между Core i5-2400 и i5-3450 под максимальной нагрузкой на ЦП составила 26%, а при активном использовании видеоядра в 3D-режиме разрыв и вовсе сократился до 17%.

Воспроизведение видео

Менее «прожорливый» характер платформ на Ivy Bridge по-прежнему хорошо различим, однако в отсутствие высокой нагрузки разница между «старыми» и «новыми» уже не так сильно бросается в глаза. Процентное соотношение потребляемой мощности находится в районе +23-24% для старшей пары и всего +12% для представителей линейки Core i5, а абсолютная разница составляет не более 12 Вт. Мы дополнительно протестировали воспроизведение других, менее тяжелых роликов в двух различных плеерах (WMP и MPC-HC), но на диаграмме эти цифры представлять нет смысла: вся разница между самым легким и самым тяжелым роликом укладывается в 2-4 Вт для всех процессоров.

На этой диаграмме показаны значения энергопотребления четырех платформ за 90 секунд. В отличие от значения максимальной потребляемой мощности, которое может являться кратковременным пиком, энергопотребление дает некое усредненное и более объективное представление об объектах измерений. Относительная разница в этом случае для пары Core i7 составила 15% в номинальном режиме и 18% под разгоном — и лишь 9% для представителей линейки Core i5.

Заметим, что если энергопотребление представителей лагеря Sandy Bridge возрастает пропорционально максимальной частоте, то энергопотребление всех указанных представителей семейства Ivy Bridge находится на почти идентичном уровне, причем касается это как процессора с интегрированным GMA HD 2500, так и процессора с GMA HD 4000. Из чего можно сделать один вывод: видеодекодер в Ivy Bridge установлен более производительный.

Режим простоя

Это единственный режим, в котором на диаграмму попали не только максимальные, но и минимальные значения потребляемой мощности. Абсолютные значения в данном тесте отличаются крайне незначительно — как, впрочем, и относительные: разница в трех сравнениях из четырех не превышает 8%. Несколько выбивается из картины лишь сравнение максимального потребления платформ в разогнанном состоянии. Здесь Core i7-3770K «сэкономил» по сравнению с коллегой аж целых 18%, но в абсолютных цифрах это всего 7 Вт, и особой погоды они не делают.

Итоги

Проведенные измерения показали, что в режиме высокой нагрузки платформа на базе новых процессоров Intel Core на ядре Ivy Bridge демонстрирует пониженные значения максимальной мощности — разница с прошлым поколением (Sandy Bridge) может достигать 40%. По мере снижения нагрузки уменьшается и разница между Ivy Bridge и Sandy Bridge, и в режиме простоя она минимальна — около 8%. При этом самый большой выигрыш получают именно топовые процессоры (Core i7), а относительная разница между представителями Core i5 разных поколений оказывается почти в два раза меньше. Также отметим в новом поколении процессоров улучшение энергоэффективности при воспроизведении видеороликов, причем для всех процессоров на ядре Ivy Bridge — имеющих в кристалле как GMA HD 2500, так и GMA HD 4000.

В итоге можно констатировать, что, в дополнение к более высокой производительности в большинстве задач, платформы на основе процессоров семейства Ivy Bridge характеризуются и более низкой пиковой потребляемой мощностью. На основе этих фактов можно сделать вывод о повышении энергоэффективности нового семейства, а также о плавном эволюционировании современных архитектурных решений в сторону снижения потребляемой мощности, а не в сторону ее увеличения.




Дополнительно

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.