[显卡]显卡也支持睿频？HD6900功耗控制实测

　　从HD3000系列开始，AMD就在桌面级显卡上面加入了原本属于笔记本显卡的PowerPlay电源管理技术，它可以根据当前GPU的负载程度来自动调整GPU频率和电压。之后，AMD一直在对该技术进行优化与改进。
　　
　　
　　PowerPlay技术的工作原理是，当你只是处在像是Office等工作使用环境之下时，这时PowerPlay就会自动降低GPU/显存频率和电压，以达到省电之目的。而当你要玩游戏等需要GPU来做大量运算时，这时就会让把GPU/显存频率和电压拉高，以发挥出最大的显卡效能。PowerPlay主要分为低、中、高三段调整方式，GPU会自动根据目前的负载状态来切换，以求得最佳的功能和效能之间的平衡。
　　
　　不过PowerPlay并不是没有缺点的，为了确保GPU在安全TDP范围之内，当到符合条件时，Dynamic Power Management(DPM、动态电源管理)就会马上进行模式切换，比如当切换到最高效能时，如果TDP(Thermal Design Power)已经达预定的限制后，这时PowerPlay就会切到较低的档位设定去，以让显卡处在稳定的环境下。然而虽然这样的做法是最安全的，但相对于效能上就会有很大的损失，所以AMD在PowerPlay的基础上，开发了新版的PowerTune技术。
　　
　　
　　首款采用PowerTune技术的显卡就是AMD全新架构的HD6970/6950/6990系列，尤其是刚刚发布的HD6990，这是第一款功耗超过450瓦的民用级显卡，因此在功耗与发热控制上面，AMD可真是煞费苦心。
　　今天，我们就来深入研究一下AMD的PowerTune电源管理技术，以及HD6900系列的功耗发热表现。
　　

　　
　　PowerTune内建与GPU当中，无需驱动
　　PowerTune电源管理技术算是PowerPlay的进化版，这项功能是直接内建在GPU内，不需要任何的程序或者是驱动程序就能运行，而它可以实时监控目前GPU的状态，透过实时计算的方式，来了解目前TDP是否经超过安全范围，而PowerTune采用的是动态多段式GPU频率调整，这样的做法可以避免之前PowerPlay的缺点，不会因为在高负载过程中达到TDP限制后，而强制将频率大幅给调降下来，导致效能受到影响。
　　
　　
　　也就是说，PowerTune如果在高负载的情况之下已经达到TDP限制时，这时PowerTune会自动适当的慢慢将GPU频率调降一些，而如果安全条件解除之后，这时PowerTune又会自动将GPU频率慢慢调升，而在每一个调整阶段都会持续的实时监控，所以在调整上是相当准确且有弹性，不会像之前的PowerPlay一次变化那么大。
　　
　　
　　另外，用户还可以通过AMD OVERDRIVE中的Power Control settings来进一步自行调整供电最大限制，用户可以拥有上下20%的调整空间，当玩家需求运行高负载GPU运算时，可自行放宽最大供电限制，而从AMD官方所提供的测试资料，可以看到在不同供电最大限制设定下，GPU频率的变动和效能的增加。
　　

　　
　　PowerTune控制GPU频率类似于Intel睿频
　　如同下图所示，在不同的供电最大限制中，GPU频率会有不同的变化，而当GPU是在高负载的情况且将供电最大限制调高时，这时GPU会将频率维持住，以求得GPU稳定的运行并且发挥出完整效能。
　　
　　当把最大供电限制调低时，效能是会受到影响，但相对的也较省电。值得注意的是，当限制供电之后，GPU的频率是浮动的，因为GPU每时每刻的负载不一定是100%。
　　
　　下图则是和对手NVIDIA GTX 570在Furmark运算下不同的变化表现。
　　
　　可以看出，GTX580的频率是恒定的，而HD6970的主频浮动范围很大，其表现结果与Intel Core i系列的睿频非常相似。
　　

　　
　　三大拷机软件检验PowerTune功耗控制
　　了解完PowerTune的运行方式之后，接下来要来实际测试一下，看看PowerTune实质上所带来的效益是否和AMD官方相同。首先先就AMD官方的测试方式来进行了解，从AMD官方所提供的资料可以知道，测试上是采用3DMARK VANTAGE中的Perlin Noise来做测试，而这项Perlin Noise是可以将GPU的负载拉到最高，这对于PowerTune的运行方式能有一定的了解。至于这次测试主角是采用HD6950来做测试。在测试PowerTune时，通过AMD OVERDRIVE中的PowerTune调整选项中，分别将供电最大上限制(Maximum power limit)调整至default、＋10%、＋20%、-10%和-20%等数项来做不同的测试，看看对于效能和耗电上是否会有影响。
　　(测试耗电的方式是通过watts up来侦测「整机耗电变化」，耗电数值并不代表显卡本身的耗电，但就同样平台测试下，还是能够用来当作耗电量变化的参考标准。另外，测得的数值是直接采用watts up上显示的实际供电瓦数来做基准，未将电源转换效率考虑在内，至于Power采用的是ENENMAX 1000W银牌。)
　　● 3DMark Vantage功耗性能实测
　　从下面的表格可以看到，在default情况下，每秒画面可达到141fps，而整机耗电量为223W，将最大供电限制加大到＋10%后，FPS增加到160fps，效能有明显的增加，不过耗电量也上升至238W，接着再加到＋20%后，FPS和耗电量则没有明显的变动，分别得到161fps和239W耗电量。如果将最大供电限制减少至-10%呢?从结果可以看到效能下降到只有111fps，不过耗电量也减少了大约21W，整机耗电只剩202W而已，至于再减少至-20%之后，效能又再往下降，只剩98fps，不过耗电量也来降到只有187W。
　　
　　从这部份的测试可以发现，透过调整之后，当最大限制供电增加时对于效能是有所帮助的，而减少时，虽然效能下降，但却也是更省电。
　　● FurMark功耗性能实测
　　
　　接着再通过Furmark来做测试，同样是采用满载烧机的方式来做测试，结果在default值的情况底下，温度和耗电瓦数随着运算时间拉长而增加，最后温度和耗电量分别维持在79度和263W，而同样的，在最大供电限制＋10%和＋20%底下时，效能和上面3DMARK VANTAGE的测试状态是相近的，两项设定的效能表现都是维持在34fps，不过＋20%的耗电量较高一些，比＋10%还要高出1到2W左右。至于在减少最大供电限制时虽然效能下降了，不过耗电量和温度也跟着下降，所以这是自行调降最大供电限制后所表现出的结果。
　　● 3DMark11功耗性能实测
　　
　　接着在新版的3DMARK 11上测试，从下方的表现就能知道，在各项不同的最大供电限制设定下，GPU所得到的成绩分数其实是没有很大的变化。而在耗电量上，每一个场景各有不同的变化，不过大致上可以看得出来，在经过调整之后，增加最大供电限制时，耗电量是有所增加的，而减少之后，耗电量也跟着下降。从这一项测试可以些微了解到，在3DMARK 11测试时，如果以用户的最佳调整角度来看，将供电最大限制调低的话，似乎是达到最佳效益平衡点。
　　

　　
　　实际游戏功耗测试和全文总结
　　以上都是针对一般现有的测试软件来做测试，那在实际环境使用上会有什么不同呢？下面就要来透《失落星球2》和《恶灵古堡5》两款游戏来做测试，进一步看看PowerTune在自行调整下会有怎么样的表现。
　　
　　首先在失落星球2下的测试，从效能面来看，其实在不同的最大供电限制调整下，效能的表现并没有太大变化，虽然-10%和-20%的FPS掉了大约2fps，但其实效能实际差异并不大。如果就耗电量来看，在增加最大供电限制之后，＋10%和default是相近的，在耗电量可以说是没有增加，而＋20%则是看到耗电量略为上升3到5W不等，而在调低供电最大限制之后，不管是-10%或-20%的设定下，耗电量在部份游戏场景中是低于default设定值下，而且最高约有10W上下的差距。
　　
　　在恶灵古堡5的测试环境下，实际情况和失落星球2环境所测出的结果是相近的，在自行调整最大供电限制后，在default、＋10%、＋20%和-10%的设定下效能是没有太大的改变，最后的成绩都降到90fps左右，而在-20%设定下却也还维持在87.1fps之下，效能并没有受到太大的影响。但耗电量变化上，在各个不同设定下，各个场景的耗电量变化(除了-20%)都相近，没有太大的波动，也就是说，恶灵古堡5对于GPU的负载并不够大，在最大供电限制上调降到-10%，对于效能还不会有什么影响程度。
　　● 全文总结：
　　AMD开放用户自行调整显卡供电最大限制是一项蛮不错的尝试，不论调整后的效益是不是能完全符合真正的需求，但我们可以看到的是，AMD在电源管理这部份是一直有在下功夫的，而从这次测试过程可以发现到，在一般Furmark或3DMARK VANTAGE中的Perlin Noise这类能让GPU满载运作的软件下，明显看到自行增加最大供电限制之后对于效能是有相当大的帮助，而降低最大供电限制后则能达到省电的效果，也就是说PowerTune电源管理对于效能和省电上在某种程度上是有帮助的。
　　不过在一般实际应用上，如果通过玩游戏来看的话，却因为实际游戏过程中并不会让GPU满载运算，所以看到自行将供电最大限制调高时并不会有很大的效益，只会突增耗电量而已，但是反观将最大供电限制降低的话，这时不仅在游戏过程中可得到更多的省电效益，在效能上也不会受到太大的影响，如果要用户自行调整的话，调低最大供电限制似乎是较好的设定方式。另外也因为调低最大供电限制之后，耗电量也跟随着降低，对于散热的需求也就相对减少，整个显卡的发热量会降低许多，这也让风扇不会一天到晚都是在高速运行，在散热噪音上获得一定的控制。
　　
　　这篇PowerTune测试主要还是让用户来了解它的基本运行方式，并清楚的了解和前一代PowerPlay之间的差异，而这次HD6900搭配这项新的电源管理功能来看，基本上对于整体功耗上的控制是有一定的帮助，也比前一代来的更灵活一些，在整体功耗控制表现上也相对会比对手来的好一些，或许目前HD6900在效能上和GTX 570有一些差距，但其中HD6950在效能和功耗表现上还是有一定的优势，论市场竞争力也并不一定会全面输给GTX 570，还是值得期待的一款新显卡，当然啦，如果AMD在HD6900价格上可以再漂亮一点的话那就更完美了！■