Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Энергопотребление компьютеров: так сколько нужно ватт?

 


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».



Включение и загрузка


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


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.



FurMark


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.



Prime'95


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...



FurMark + Prime'95


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.



Включение и загрузка


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.



3DMark’06


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


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



Prime'95


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



FurMark + Prime'95


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.



Включение компьютера, 1 диск


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.



Включение компьютера, RAID-массив


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.



Работа с файлами, 1 диск


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.



Включение и загрузка


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.



3DMark’06


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.



FurMark


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.



Prime'95


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).



FurMark + Prime'95


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.



Включение и загрузка


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.



3DMark’06


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.



FurMark


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).



Prime'95


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.



FurMark + Prime'95


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.



Включение и загрузка


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.



3DMark’06


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



FurMark


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


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.



FurMark + Prime'95


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.

 

http://fcenter.ru/online/hardarticles/tower/6484

Введение


Мне неоднократно задавали вопрос – какую же мощность потребляет компьютер? Такой вопрос обычно бывает интересен с двух точек зрения: во-первых, для выбора подходящего блока питания, чтобы с одной стороны не переплатить за избыточную мощность, но, с другой стороны, и не оказаться с едва работающим на слабеньком БП компьютере; во-вторых, не так уж редко этот вопрос задают с целью расчета влияния круглосуточно работающего компьютера на семейный бюджет.

В этой статье приведены результаты измерений энергопотребления нескольких достаточно типовых конфигураций компьютеров, а заодно исследованы и свойства блоков питания, связанные с потреблением ими мощности от питающей сети.

Теоретическое введение


В цепях переменного тока принято различать четыре вида мощности. Во-первых, это мгновенная мощность (instantaneous power) – произведение тока на напряжение в данный момент времени. Во-вторых, это так называемая активная мощность (active power, average power) – мощность, выделяющаяся на чисто резистивной нагрузке, измеряется она в ваттах - Вт. Активная мощность целиком идет на полезную работу (нагрев, механическое движение), и обычно именно ее понимают под потребляемой мощностью. Вычисляется активная мощность через интеграл по одному периоду от мощности мгновенной:



Так как реальная нагрузка обычно имеет еще индуктивную и емкостную составляющие, то к активной мощности добавляется реактивная (reactive power), измеряемая в вольт-амперах реактивных – ВАР. Нагрузкой реактивная мощность не потребляется – полученная в течение одного полупериода сетевого напряжения, она полностью отдается обратно в сеть в течение следующего полупериода, лишь зря нагружая питающие провода. Таким образом, реактивная мощность совершенно бесполезна, и с ней по возможности борются, применяя различные корректирующие устройства.

Векторная сумма активной и реактивной мощностей дает полную мощность (apparent power) – соответственно, квадрат полной мощности равен сумме квадратов активной Pact и реактивной Q мощностей:


На практике, однако, полная мощность вычисляется не через реактивную и активную, а как произведение среднеквадратичных значений (Root Mean Squared - RMS) тока и напряжения:


В свою очередь, среднеквадратичные значения вычисляются как квадратный корень из интеграла по одному периоду от квадрата величины:


Всем привычное напряжение 220В в осветительной сети – это как раз среднеквадратичное значение. Здесь, однако, стоит отметить, что большинство измерительных приборов показывает среднеквадратичные значения только, если форма напряжения или тока – синусоидальная. Иначе говоря, скажем, стрелочный вольтметр просто проградуирован так, что на синусоидальном напряжении показываемое им нечто равно среднеквадратичному значению; если же напряжение отличается от синусоидального – то вольтметр будет показывать именно нечто. А так как в импульсных блоках питания, не оборудованных схемами коррекции фактора мощности (Power Factor Correction – PFC), потребляемый ток очень далек от синусоидального, то для измерения среднеквадратичного тока необходимо пользоваться так называемыми TrueRMS приборами, честно интегрирующими измеряемую величину – в противном случае ошибка измерений будет весьма велика. Например, у нас для контроля напряжения и тока использовался мультиметр UT-70D от Uni-Trend:



Однако полной мощности для полноты картины мало, нужна еще активная мощность. Для ее измерения мы воспользовались цифровым осциллографом ETC M-221, который, будучи подключенным к шунту, через который запитывался исследуемый блок питания, снимал осциллограммы напряжения и тока. Таким образом, мы получаем функции U(t) и I(t). Точнее, не сами функции, а таблицу их значений – поэтому от интегрирования переходим к суммированию:



Здесь N – количество отсчетов, приходящееся на один период сетевого напряжения. Для облегчения расчетов была написана несложная программа, читающая с диска сохраненные осциллографом файлы данных (сохраняет он их в своем собственном формате, поэтому обрабатывать данные, скажем, в Excel, представлялось заведомо невозможным) и рассчитывающая все могущие заинтересовать нас значения – полную и активную мощности, среднеквадратичные ток и напряжение, КПД блока (для этого, разумеется, должна быть известна нагрузка на блок) и фактор мощности – отношение активной мощности к полной.

 

Блоки питания


Первая часть эксперимента по измерению мощности, потребляемой компьютерами – исследование работы блоков питания с искусственной нагрузкой. В качестве нагрузки использовалась та же самая установка, что и при тестировании блоков питания – это позволило нагружать исследуемый блок на любую допустимую мощность, от нуля до максимально возможной для данного блока.

В эксперименте участвовали три различных блока питания – 250Вт FSP250-60GTA от Fortron/Source Technology Inc. (FSP Group), 300Вт DPS-300TB-1 от Delta Electronics Group и 460Вт HP2-6460P от Emacs / Zippy Technology Corp.. Если первые два блока читателям, несомненно, уже знакомы, то про последний вкратце расскажу – этот блок поставляется в составе серверных корпусов Chenbro Group и представляет из себя мощный блок питания весьма высокого качества, предназначенный для серверов начального уровня. От первых двух блоков его отличает не только максимальная мощность, но и наличие активного PFC.

В ходе эксперимента к блокам подключалась нагрузка мощностью от 25Вт до 250, 300 или 400Вт (в зависимости от блока питания), и снимались осциллограммы напряжения сети и тока, потребляемого БП. Далее на основании осциллограмм рассчитывались полная и активная мощности, КПД блока питания и фактор мощности.



Видно, что КПД всех трех блоков на минимальной мощности составляет около 60%, однако быстро растет с увеличением нагрузки (особенно у блока HP2-6460P) и уже при нагрузке 50-60Вт достигает положенных по ATX/ATX12V Power Supply Design Guide 68% (раздел 3.2.5.1 документа). У первых двух блоков – FSP250-60GTA и DPS-300TB-1 - КПД примерно одинаков и в максимуме равен примерно 80%, в то время как у HP2-6460P он заметно выше и на мощности в 200Вт достигает рекордных 94%.

Определение КПД не было самоцелью – в дальйшем, при измерении мощности, потребляемой реальными компьютерами, знание КПД потребуется для пересчета мощности, потребляемой от сети, к мощности, потребляемой собственно начинкой компьютера.



Коэффициентом мощности называнется отношение активной мощности к полной. Так как разница между этими двумя мощностями появляется за счет реактивной мощности, не несущей никакой пользы, то в идеале активная мощность должна быть равна полной и, соответственно, коэффициент мощности должен быть равен единице. Практическую пользу от этого в первую очередь ощутят владельцы UPS, максимальная выходная мощность которых измеряется как раз в вольт-амперах, а не ваттах – полная мощность, потребляемая одной и той же системой, может уменьшиться на четверть лишь благодаря применению схем коррекции коэффициента мощности.

На графике выше видно, что у блоков, не оборудованных какими-либо цепями коррекции, коэффициент мощности находится в пределах 0,65-0,7, слабо завися от нагрузки; пассивный PFC, примененный в блоке DPS-300TB-1, помогает довольно слабо – коэффициент мощности увеличивается до 0,7-0,75, но не более того. Для блока питания с активным PFC – HP2-6460P – все выглядит иначе: если на маленьких мощностях коэффициент мощности для него равен 0,75, то уже на мощности в 200Вт он доходит до 0,97, а на мощности 400Вт – до 0,99.

На осциллограммах это выглядит так: блок питания без коррекции потребляет ток короткими и высокими импульсами, примерно совпадающими с пиком синусоиды сетевого напряжения (зеленая линия – напряжение, желтая – ток):


Эта осциллограмма снята на мощности 200Вт на блоке от Fortron/Source; при уменьшении нагрузки пики тока становятся уже и ниже. Для блока от Delta Electronics картина выглядит немного иначе, но в принципе ничего не меняется – все те же выбросы тока на максимуме напряжения, лишь немного сглаженные дросселем пассивного PFC, и нулевой ток при напряжении, меньшем двух третей от максимума:


Объясняется такая картина особенностями схемотехники импульсных БП: на входе такого блока питания стоит выпрямитель и следом за ним – конденсатор (или, если быть точным, обычно два конденсатора), с которого уже снимается напряжение питания для инвертора импульсного DC-DC преобразователя. При включении блока питания в сеть первой четвертьволной сетевого напряжения конденсатор заряжается до трехсот с небольшим вольт. Потом сетевое напряжение начинает быстро спадать (вторая четвертьволна), в то время как конденсатор значительно медленнее разряжается в нагрузку – в результате в момент начала роста сетевого напряжения (третья четвертьволна) напряжение на не успевшем разрядиться конденсаторе будет порядка 250В, и пока напряжение в сети меньше – ток заряда будет равен нулю (диоды выпрямителя заперты приложенным к ним обратным напряжением, равным разности напряжений на конденсаторе и в сети). На последней трети четвертьволны (разумеется, все численные оценки я даю весьма приблизительно – в реальности они зависят от величины нагрузки и емкости конденсатора) напряжение в сети превысит напряжение на конденсаторе – и потечет ток заряда. Заряд прекратится, как только напряжение в сети снова станет меньше, чем на конденсаторе – это произойдет в первой половине четвертой четвертьволны.

Для блока с активным PFC – картина меняется полностью. Здесь уже ток пропорционален напряжению, как в обычной резистивной нагрузке:


В результате отбираемая от сети мощность равномерно распределяется по полупериоду сетевого напряжения, и амплитуда тока значительно меньше, чем у блоков питания без коррекции фактора мощности либо с пассивной коррекцией.

Итак, с блоками питания все ясно, теперь можно переходить от лабораторной нагрузки к реальным компьютерам.

Компьютеры


В этом тестировании участвовали четыре комьютера различной мощности, от сравнительно медленного на сегодняшний момент Pentium III 800MHz до двухпроцессорного компьютера на AMD Athlon и однопроцессорного на Pentium 4 3.06GHz.

Конфигурации компьютеров:

 

1. Можно сказать, офисный компьютер – небыстрый по нынешним временам процессор, сравнительно простая видеокарта, ничего лишнего.

Процессор Pentium III 800EB
Материнская плата на чипсете Intel i815EPT
256Мбайт SDRAM
Винчестер Quantum Fireball AS 30Гбайт
Видеокарта GeForce2 MX400, 64Мбайта
Сетевая карта 3Com 3C905C-TX
CD-ROM LG CRD-8521B

2. Домашний компьютер среднего уровня – хороший, но сравнительно недорогой процессор и видеокарта, способная справиться с большинством современных игр.

Процессор AMD Athlon XP 2100+
Материнская плата на чипсете VIA KT400
256Мбайт DDR SDRAM
Винчестер IBM ICL35 80Гбайт
Видеокарта ATI RadeOn 8500
Звуковая карта Creative Audigy
CD-RW Teac CD-W540E
DVD-ROM ASUS E616

3. Мощная рабочая станция – два процессора, RAID, много памяти.

Два процессора AMD Athlon 1200 на ядре Thunderbird
512Мбайт DDR SDRAM
Четыре винчестера Maxtor D740X по 20Гбайт в RAID-массиве
Видеокарта Matrox Millennium

4. Компьютер верхнего уровня – самый быстрый процессор, самая быстрая видеокарта.

Процессор Intel Pentium 4 3.06ГГц
Материнская плата на чипсете Intel i850E
Два модуля по 512Мбайт RDRAM
Два винчестера Western Digital WD400JB в RAID1-массиве
Видеокарта NVIDIA Quadro4 900XGL
DVD-RW Pioneer DVR-104


К компьютерам подключалась оптическая мышь MS IntelliMouse и PS/2 клавиатура. Энергопотребление монитора (NEC LCD 1525V) не учитывалось – он запитывался от отдельной розетки.

Энергопотребление измерялось в трех режимах – при простое (загружен Windows, более ничего не происходит), при дефрагментации винчестера и при загрузке компьютера с помощью ZD 3D Winbench 2000 и 3D Mark 2001SE (тесты выбирались, разумеется, не для оценки производительности, а лишь для создания нагрузки на процессор и видеокарту). В каждом из случаев снималось до десятка осциллограмм, но в итоговые результаты вошли только максимальные измеренные значения.

Итак, результаты. В таблице ниже приведены мощности потребления самой “начинки” компьютера – то есть измеренная мощность потребления от сети уже умножена на КПД использовавшего блока питания.


Отношение мощностей для каждого отдельного компьютера, в принципе, вполне предсказуемо – так, на системах с Athlon XP 2100+ и Pentium 4 3.06ГГц в 3D тестах свою лепту внесла мощная видеокарта. Сравнительно большое потребление систем на процессорах AMD при простое обусловлено тем, что для перехода в режим энергосбережения этим процессорам требуется отключение системной шины (bus disconnect), которое на подавляющем большинстве материнских плат не реализовано. Рабочая станция на двух Athlon'ах показала благодаря четырем винчестерам неплохой прирост потребляемой мощности при дефрагментации, а вот на 3D тестах мощность увеличилась всего на 17Вт – во-первых, в видеокарте Matrox Millennium отсутствует какой-либо 3D ускоритель, поэтому ее потребление меняется незначительно, во-вторых, так как без отключения системной шины процессоры не переходят в режим пониженного энергопотребления, то и заметный рост нагрузки весьма слабо влияет на потребляемую мощность.

Довольно интересны абсолютные значения мощности. Максимальная зафиксированная потребляемая мощность – 154Вт для мощнейшего компьютера на P4 3.06ГГц, с гигабайтом памяти и видеокартой Quadro4 900XGL. И даже если к этой мощности прибавить, скажем, DVD-привод и активное использование винчестеров (хотя лично я с трудом представляю ситуацию, когда на полную мощность задействованы все компоненты компьютера одновременно) – суммарная потребляемая мощность явно не превысит 200Вт. Однако это средняя потребляемая мощность, а существует еще и мгновенная, которую с помощью применяемой методики измерить невозможно – она обусловлена всплесками потребления, например, при перемещении головок винчестера (потребляемый при этом ток составляет примерно 1-2А по линии +12В). Но даже с учетом таких всплесков (которые, кстати, отчасти гасятся выходными конденсаторами блока питания) мгновенная мощность не превысит 250Вт.

Тем не менее, сплошь и рядом встречаются случаи, когда мощные компьютеры либо вообще отказываются работать на блоках питания мощностью 250-300Вт, либо работают нестабильно (наиболее частый признак нехватки мощности БП – перезагрузки или зависания при запуске 3D-тестов, игр и тому подобных программ). Дело здесь в том, что для многих производителей блоков питания понятие мощности становится все более условным – если мы уже давно перестали удивляться так называемой пиковой мощности (PMPO – Peak Maximum Power Output) дешевых компьютерных колонок, доходящей до совершенно нереальных значений в сотни ватт, то скоро, похоже, придется привыкать к таким же обозначениям мощностей на дешевых блоках питания. Я даже не говорю о реальных выдаваемых блоками питания токах – но и написанная на этикетке мощность зачастую не согласуется с написанными тут же токами нагрузки.

Для примера давайте сравним два блока, которые были рассмотренны в пятой серии тестирования ATX блоков питания – Fortron/Source FSP300-60BTV и PowerMini PM-300W. Оба блока заявлены как 300Вт, однако первый относится к средней ценовой категории, а второй – к нижней. Если же посмотреть на этикетки, обнаруживается, что FSP300 способен выдать по шине +12В ток до 15А, а PM-300 – лишь до 12А.

К чему это приводит? В современных компьютерах очень многое питается от шины +12В – тут и DC-DC конвертер для питания процессора (в системах на Pentium 4; в системах на процессорах от AMD обычно используется +5В), и видеокарта со своим набортным стабилизатором, и соленоидный привод головок винчестера, и двигатель DVD-ROM'а... Очевидно, что легко может возникнуть ситуация, когда мгновенное потребление по этой шине перекроет возможности блока PM-300W, но при этом будет в допустимых пределах для FSP300-60BTV и даже для многих 250Вт блоков, способных неограниченное время отдавать по этой шине до 13А, а в пике – до 16А (например, блоки от той же компании Fortron/Source). Если к этому добавить маленькую емкость конденсаторов на выходе PM-300W (а конденсаторы способны заметно сгладить скачки потребления небольшой продолжительности), отсутствие какого-либо запаса по мощности... Результат очевиден – при первом же скачке тока в дешевом блоке либо сработает защита (а во многих таких БП она настроена даже не на заявленную мощность, а на мощность на 20-30Вт меньше), либо напряжение просядет – на небольшое время, но на такую величину, что компьютер зависнет или перезагрузится.

Более того, в продаже недавно появились корпуса и блоки питания от компании Microlab с маркировкой “M-ATX-350W”. Само собой, покупатель думает, что эти блоки рассчитаны на мощность 350Вт, однако... Этикетка умалчивает о мощности (слов “Output power” на ней просто нет), но сообщает, что максимальный ток по шине +12В – 10А, а по шине +5В – 20А. Если открыть ATX/ATX12V Power Supply Design Guide и посмотреть на таблицы с рекомендуемой нагрузочной способностью для блоков питания различных мощностей (раздел 3.2.3.2), то оказывается, что такие выходные токи можно считать нормальными лишь для 200Вт ATX12V блока питания. Впрочем, формально придраться не к чему – как я уже сказал, нигде на блоке выходная мощность не указана, а название модели... “хоть горшком назови, только в печку не ставь”, как гласит народная мудрость.


Однако встречаются и блоки, которые уже прямо нарушают требования Design Guide. Например, Codegen 250X1. Этот блок продается как рассчитанный на процессоры Pentium 4, иначе говоря, соответствующий стандарту ATX12V. Разумеется, присутствует и 4-контактный ATX12V разъем. При этом максимально допустимый ток по шине +12В составляет 9А, в то время как в Design Guide прямо написано, что на блоках с током менее 10А этого разъема быть не должно (раздел 3.2.3.2), и, соответственно, такой блок не может соответствовать стандарту ATX12V (раздел 1.2.1).

Заключение


Из проведенных исследований можно сделать несколько небезынтересных выводов.

Во-первых, далеко не каждому современному компьютеру требуется блок питания мощностью более 300Вт, а зачастую достаточно и 250Вт. Среднее потребление даже весьма навороченного компьютера составляет всего лишь около 150Вт, то есть 300Вт блок питания обеспечивает его работу с хорошим запасом. Даже на видеокартах на чипе GeForce FX, потребление которого может доходить до 70Вт (у использовавшегося Quadro4 900XGL – около 20Вт), средняя мощность, потребляемая от блока питания, не превысит 200Вт.

Во-вторых, реально проблемы с нехваткой мощности блока питания 300Вт как правило не существует – на самом деле очень многие дешевые блоки просто не способны выдать указанную на них мощность, поэтому проблему стоило бы скорее формулировать как “нехватка мощности 150Вт, больше которой не способны выдать некоторые БП, несмотря на указанные на этикетке 300Вт”. При покупке же блока питания я бы посоветовал обращать внимание не только на общую мощность, но и на отдельные токи по разным шинам – как видите, блоки с одинаковой заявленной мощностью могут существенно различаться по заявленным токам, не говоря уж о токах реальных. Помимо этого хорошим критерием является масса блока – чем он тяжелее, тем как правило и лучше.

В-третьих, далеко не все схемы коррекции фактора мощности дают заметный эффект. Весьма широко применяющаяся в блоках средней ценовой категории пассивная коррекция улучшает фактор мощности лишь на 0,05-0,1 и делает его менее зависимым от нагрузки, в то время как схемы активной коррекции способны довести фактор мощности до 0,95-0,99. Соответственно, при покупке блока питания стоит обращать внимание не только на сам факт наличия PFC, но также на его реализацию – блоки с пассивным PFC легко отличить по стоящему в них дополнительному дросселю внушительных размеров, который обычно закреплен на верхней крышке БП.


mylektsii.ru - Мои Лекции - 2015-2018 год. (0.041 сек.)Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав Пожаловаться на материал