感谢石头提供劈线电源及电流表,让我能对CPU功耗做出比较精确的测试。首先看:http://bbs.pceva.com.cn/thread-9044-1-1.html,从图中我们看到我的平台上多了个电流表,而这里显示的是1055T在1.52v,4.2G,3000NB下用Prime95的烧机情况,电流表的读数为22.3A。说明这时候电源12V输入8pin的CPU供电电流为22.3A。
这里有两点注意情况需要说明,一是现在CPU已经几乎不从主板24pin取电,所以可以认为这个输入电流乘以输入电压就是全部的CPU供电的输入功耗;二是我们知道主板上CPU供电有电感、电容和MOSFET,这个供电系统充当着一个变压器的作用,也就是把12V的输入电压转换为CPU所需要的电压。这个供电系统的转换率不可能达到100%,一般认为在85%-90%之间,随着供电系统(尤其是MOSFET)温度的升高,转换率会降低。
首先说一下这个电流表的工作原理,我也是刚刚才看明白,不过这部分大家不是必须了解,看不懂的同学可以直接跳过。物理课本上教过我们,电流表串联到电路中就可以读出通过一根导线的电流值。但是电流表由于电阻很小,很容易烧坏,一般量程都不大。而我们知道CPU的功耗可以达到200W以上,也就是在12V输入端的电流也将会达到十几甚至二十安培以上。所以这里我们没办法直接用小量程的电流表来量到电流,必须采用另一种方法。这种电流表专门量直流电,而且是安培值比较大的类型,结构如下:
简单说一下这个图,CPU外接供电的8pin线,有四根是黄色的,12V正极线,而另外四根是黑色,为地线。我们要做的就是在12V正极线上加入一个分流器。这个分流器其实就是一个很小的已知电阻,在电流通过这个电阻的时候,会在电阻两端形成电势差(压降),不同的电流通过这个定值的电阻时,形成的压降就不同,并且压降会和电流大小成线性比例(一次方正比)。然后我们再并联一个配套的已知量程的毫伏级别的电压表(也就是表头),通过量程换算就可以读出通过分流器的电流了,这个电流就可以近似地认为是通过12V输入的电流值。例如在我这套设备的电流表量程是30A,是由一个0.01欧姆的分流器加一个量程为300mv(0.3V)的电压表组成。
下边就是这套设备的实物图,图上接的是一个显卡外接6pin的供电,换成CPU的8pin供电其实是一样的。下边的6pin供电正极的线已经被劈开,串联一个分流器,然后表头的接线我们看到有四根,其中两根并联到分流器两端,也就是测量分流器两端的压降使用。而另外两根则是为电流表本身供电,所以要接一个5v的变压器,直接接到220V交流电。
这套设备在测量的时候,会受温度影响有所误差,所以建议把环境温度控制在20-30度之间。而我的实际室温是24度,平台周围可能还会高那么一两度,符合测试环境温度范围。另外,CPU的温度也会直接影响到功耗,因为CPU温度越高内阻越大,功耗也就越大。
好了,说完了电流表的工作原理之后,我们再来讨论影响CPU功耗的因素都有哪些。首先这里要否定一个盲区,CPU不是热得快,所以P=UI在这里是不成立的。同一个CPU的功耗,可以认为是跟电压的二次方成正比,同时跟频率成正比,另外上边提到的温度也会略微影响CPU的功耗。而在我们这套设备上,由于测的是输入电压,也就是主板的供电系统的转换率也会影响功耗。
下面我们来看测试。这次我测试的项目非常多,但是实际只要两两比较即可。测试方法很简单,运行Prime 95等到温度稳定后看电流表的读数并记录结果。以下我给大家的数据全是电流乘以12V后得到的数据,注意,由于分流器的作用,实际上CPU供电输入的电压会比12V稍低一些。
测试平台:
CPU:AMD Phenom II X6 1055T(默认核心电压:1.275v,默认CPU-NB电压:1.15v,以下提到默电均为这两个值)
主板:技嘉890FXA-UD7
内存:承启Apogee GT DDR3-2000
显卡:技嘉GV-N450OC2-1GI
硬盘:西数320G蓝盘
电源:安耐美冰核revolution85+
散热器:利民U120E
这次我就不做图了,因为数据很多。大家直接看数据对比也会很直观。
首先是默电默频、默电超频和加压超频的对比。CNQ、TurboCore全部关闭。
默电默频:待机27.6W,满载106.8W。
CPU核心默电超频到3.6G,CPU-NB加压1.325v超频到3000MHz:待机34.8W,满载140.4W。
CPU核心加压1.45v超频到4.05G,CPU-NB加压1.325v超频到3000MHz:待机54W,满载219.6W。
CPU核心加压到1.525v超频到4.2G,CPU-NB加压1.325v超频到3000MHz:待机67.2W,满载267.6W(22.3A)。
我们看到默电默频的满载功耗为106.8W,距离TDP125W仍有一段距离,所以再次提醒大家不要迷信TDP。在默电超频的时候,即使CPU-NB电压加了不少(许多倍频不高的CPU,又想默电超频的用户多数会这么超),功耗也不会大太多。140W左右尚可接受。而把CPU加压到1.45v并大幅超频后,虽然还在安全电压范围内,但功耗就大幅提高并且比较可怕了,达到200W以上,这个数值恐怕一般的主板供电受不了。而加压到1.5v以上更是疯狂了,功耗达到接近270W,与我之前所估计的“300W烧机”差距不远。另外这里提一下,在1.45v 4.05G这组设定中,运行wPrime 1024M时的功耗为176.4W,而运行Linx的峰值功耗可达255.6W。但是由于Linx是间歇性的满载,对主板供电的压力也是间歇性的,所以供电元件的温度不会太高,但是压力却是最大的,而P95由于是持续性满载,导致供电元件温度持续升高,对元件最折寿。在这里我的探头显示在默电默频时烧机电感只有57度,而从上一次300W烧机挑战中我们看到超到4.2G时探头早已破表,估计100度以上在所难免。
相关阅读:[暴力烧机]890FXA-UD7后续测试之300W烧机挑战
然后是默电默频与默电降压的对比。
默电默频:待机27.6W,满载106.8W。
核心降压到1.15v,CPU-NB默电1.15v,默频:待机20.4W,满载81.6W。
从这个测试我们看到降压大约10%后,功耗降低20%左右,基本符合功耗与电压的二次方比例。
再来看CPU-NB频率、HT频率和内存频率对功耗的影响。在这个测试中我们把CPU固定在300x13.5=4.05G,核心电压1.45v。
参照数据:CPU-NB 1.325v 3000MHz,HT 2100MHz,内存DDR3-1600:待机54W,满载为219.6W。
CPU-NB默电并降频到2100MHz:待机45.6W,满载降到204W。
拉高HT频率到3000MHz:满载220.8W(比2100HT高出0.1A)。
拉高内存频率到DDR3-2000:满载222W(比1600内存高出0.2A)。
在这部分测试中,我们看到CPU-NB电压和频率对功耗还是有些许影响,但是不是很大,在温度上可能可以反映出1-2度的差距。而HT频率和内存频率则对功耗有轻微影响。
然后是不同的外频对功耗的影响。由于不是黑盒CPU,我很难取到不同的外频同时同样的CPU-NB频率和内存频率。所以在这里我把CPU电压加到1.45v,CPU-NB加压到1.325v,目的在于放大差距。而外频分别设定200MHz(默频)和280MHz,在280MHz外频时,CPU-NB和HT使用7x,也就是1960MHz,很接近默认的2000MHz,而内存则由DDR3-1600超频到DDR3-1866来弥补降低CPU-NB频率后功耗的差距。
但是,尽管如此,在测试过程中,我们发现两者功耗打平,满载时均为166.8W,说明外频对功耗几乎没有影响。同时,与默电默频的106.8W比较,可见默认频率在加压后功耗提升非常明显(提升整整60W,幅度大约56%)。
这些数字并不是告诉大家你在超频的时候浪费了多少电,多交了多少电费。因为你的电脑大部分时间处于待机状态,如果算平均每天开机8小时,超频前后的平均功耗差异为75W,那几十瓦的差距可以说就是多开几盏灯的问题,这么一天算下来,超频让你只多浪费了0.6度电,根本无足轻重。我要告诉大家的是,普通的4+1相供电的主板很难扛下200W以上的功耗,而3+1相的更是140W都不行,所以超频的时候请量力而行,主板爆了的损失,那就不是少开几盏灯就能省下的钱了。要玩转六核大幅超频,4+1相供电配合2上2下的MOSFET是必须的。
下一集是比较不同应用软件的功耗差异,谢谢收看~
CPU功耗测试第二集:最吃CPU的软件功耗大比拼:http://bbs.pceva.com.cn/thread-9130-1-1.html |