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转:省电大决战 深入解析PC硬件功耗大小

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楼主    2007-09-11 21:29:46
gdkr

转于泡泡:http://www.pcpop.com/doc/0/226/226274.shtml

电脑组件的耗电一向不曾是多数使用者眼中的严重问题,直到它开始到达影响散热、噪音与可靠性的程度时。像3.6与3.8GHz 的Intel Pentium 4 家族 或第一批Pentium D双核,使得桌上型处理器的最大耗电远超过100瓦特的水准,也因此导致负面评价。使变热的组件冷却需要较大型散热设计,导致风扇产生较高的噪音。最后一点,能源成本也是企业的重大课题之一,愈来愈多的 终端使用者也开始重视这个问题,原因是包括空调在内的能源成本只有一个走向:上涨。

    高能源要求的问题不仅牵涉到处理器,也涵盖最新计算机中可以找到的大多数系统组件。当 处理器成为潜在的麻烦制造者之后,“热 设计功耗”(Thermal Design Power; TDP) 一词旋即从厂商的规格表,变成时时可见的硬件流行语,媒体与终端使用者也开始要求提供芯片组、显示芯片与其它硅芯片产品的TDP规格。显示卡、主板、甚至是硬盘也从耗电的观点被放大检视。

省电大决战 深入解析PC硬件功耗大小

    然而观察一项组件可能转换为废热的最大功率,可能仅能提供一个理论上的数值:你也必须考虑到处理器与显示芯片不会一直以最大负载运行,它们大多数时间都处于闲置或低负载模式下。因此闲置或最小耗电需求若称不上更为重要,至少重要性不会低于最大负载时的数值。最后,整部系统的实际耗电要求取决于系统每天开机或待机的时数。

    现在你大可造访最爱的计算机商店,采购市面上最低耗电的组件。这样做可能会让你求得心安,但却不一定是最佳的选项。以一颗威盛 (VIA) C7 处理器或采用AMD英特尔移动与高效率处理器的系统的最低系统闲置耗电要求为40W,最大要求也不超过50-60W (不使用3D 绘图时)。但超低电压处理器或搭配的较先进的主板等组件价格较高,而且其所提供的效能低于我们所习惯的水准。如果低耗电系统必须长时间使用大量资源来完成任务,那有什么意义?而主流电脑可能以较高效能在短时间内完成相同任务,而更早进入闲置状态。最佳低耗电运算的选项,兼具能源效率与高效能,通常可在主流组件中找到。

除了不需太多效能的低耗电应用之外,最佳低耗电电脑必须是合理的低闲置耗电需求搭配足以承担严苛工作负载的效能。最后一点是,组出来的系统不应该比主流 PC 贵太多。这时必须考虑四件事:

• 关键组件的最大耗电要求

• 关键组件的闲置耗电要求

• 关键组件的效能

• 这些组件的成本 (与主流组件相较之下的低耗电选项的价格)。

    想象有两部系统A与B,闲置耗电为60 W,而当处理器在100% 负载时的最大耗电要求为100 W。如果我们假设两部系统都是采用双核处理器,但 B处理器在特定工作负载时可提供较高的效能,可比A系统较快完成任务。因此,B系统的整体耗电要求较低,因为它会较快完成工作并有较多时间处于闲置状态。

    这个例子适用于目前AMDIntel的情况。AMD系统通常在闲置时较有效率,因为其处理器内建内存控制器,和内存控制器 置于芯片组时相较之下,可以提供较高的能源效率。最近推出的Core 2 Duo L2与G0步进 (stepping) 已达成类似Athlon 64 X2 所提供的闲置耗电要求,让英特尔平台提供类似或较小的最大耗电要求,以及接近的闲置耗电要求,而且在接近的价位带中,Core 2 Duo还比Athlon 64 X2提供较高的效能。较快处理完任务并返回闲置状态的问题,通常未计入“每瓦特效能”的计算中。这代表目前网络上提供的多数耗电要求数据,包括我们自己的许多测试,相当不实用,除非系统是在特定时间内进行特定实际工作负载之后来比较。耗电量测的结果必须以千瓦小时(kWh)为单位计算。

    相同的原则也适用于硬盘,因为较快速的硬盘可以早一步进入闲置状态。不过一部 7,200 RPM 的硬盘与10,000 转的WD Raptor 硬盘机的耗电要求仅有几瓦特的差别,其重要性只有在当你已解决了处理器、平台、电源供应器与显示子系统的省电问题之后才会突显。

    考虑到效能对耗电的问题时,显示部分会是个绝佳话题,因为高能源效率的显示方案并不存在于目前的桌上型计算机领域。针对低耗电电脑,你只能求助于整合到芯片组内的显示方案,内建显卡在2D时耗电仅数瓦特,在3D运作时不会超过20W。虽然整合方案发展神速,但其3D效能却相当可悲,同时基本上也不适合重度游戏或其它3D应用的需求。你将在本文的显示卡一节中见到的是,即使是一片低阶显示卡也会增加系统闲置时的耗电要求至少20W。主流卡的较实际数据是30-40W,而高阶3D显示卡怪兽在2D闲置时就会消耗60到90W,但事实上此时它们什么事也没在干。可能选择的方案之一就是将移动版产品用到桌上型领域,因为这些组件已经耗电最佳化,同时效能也不错。

高耗电效率计算机的最佳处理器是哪一颗?这个答案并不简单,取决于你的工作负载而定。最低耗电要求显然不是你的唯一条件,你至少也会要求一定水准的效能,因此现在一定得选一颗双核处理器。你可以从下图表看到,AMD的几乎所有 AM2处理器的闲置耗电要求都低于10W,这是相当优异的表现。Intel在最近才以 L2 与G steppings达到那么低的耗电要求,也让Core 2 Duo E6000 家族达到低于10W闲置耗电要求的水准。然而AMD的能源效率版Athlon 64 X2 3800+ EE 仍是闲置耗电最低的双核处理器,只需仅仅6.1W。

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    不过你不能忽视负载时的耗电要求,此时Athlon 64 X2 处理器的耗电要求就比Core 2 Duo 家族高出许多。所有高 Athlon 64 X2 处理器仍采AMD的 90nm制程,而几款主流处理器则是采用65nm 制程。后者可在最大耗电要求上与Core 2 Duo 竞争,同时在闲置时的耗电也较低。不过若是你以相同价位带来购买AMD Athlon 64 X2与Core 2 Duo,Core 2的效能通常高于AMD处理器。耗电要求上的考虑再加上英特尔在效能上的优势,使Core 2 Duo 成为高能源效率计算机的优势选择。但你必须避开采用高耗电芯片组的高阶主板;再资金预算上远远高于AMD处理器。我们的建议,如果你在意低能源要求,或是系统多数时间都处于闲置状态时,就选择AMD。如果你有意让系统进行视讯转码、编码、转译(rendering) 等运算密集的任务,那么 Core 2 配合象样的主机板,可能是较好的选择。

    最后我还要提到低耗电与移动处理器,这也是你可以进行的方向。这些组件的耗能更低,但却需要合适处理器脚位的主板:Turion 64 X2 处理器采用S1 脚座,而英特尔的行动Core 2 Duo采用479M脚座。不过行动组件有一重大劣势:它们贵的离谱,而且生产量并不大,而最吸引人的超低电压处理器甚至不是ZIF (零插入力) 脚座设计。

    使用者要有至少花上200美元购买采用965GM芯片组的MoDT (桌上型行动运算) 主板的心理准备,而一般 G965 或 G33 方案却只要 60 到 100 美元。超微平台则更困难,因为几乎找不到一片具备S1脚座的任何ATX或 MicroATX主板。精巧的低耗电方案在专门环境中使用很合理,但对于想用钱在刀口上并达到合理耗电要求的一般使用者而言,这并非最佳选择。结果使用者购买低耗电组件上的成本还高于降低耗电要求所节省下来的电费。

平台本身比处理器难以分析,因为耗电要求取决于较多的因素。首先是决定最新电脑功能与特色的芯片组。在AMD领域中,目前已有数款Nvidia nForce 500系列芯片组,结合了优秀的功能与高效能。nForce 600只适用双脚座的FX-70平台。AMD本身也供应AMD 690芯片组,另外还有硅统 (SiS) 与威盛(VIA)提供的芯片组。后两家厂商的选择在功能与超频性较不具竞争力,但如果你不需要 AMD/ATI或Nvidia双显示卡支持,它们也提供不错的最划算方案。在英特尔方面,除了支持Nvidia SLI双与四显卡的nForce 600产品之外,还有英特尔的965与3系列芯片组(P35、G33)。硅统与威盛在英特尔上也有相关产品,但只适合企业与低预算客户使用。

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主板

    AMD处理器的平台通常耗电较低一些,因为北桥不纳入英特尔芯片组核心逻辑内建的双信道内存控制器。不过最主要差异还是芯片组支持的功能多寡与主机板产品的定位。针对游戏玩家与工作站使用者提供的最新玩家级芯片组提供可支持双x16 PCI Express 显示卡的大量PCI Express 线道 (lane)、多USB 2.0与SATA接埠。但这些序列设计的链接都会耗用电源,也就是说拥有愈多,就需要较高的耗电要求。

    另外电气规格也影响耗电要求,多相位(分担工作负载) 的稳压模块可针对顶级处理器提供较稳定的电源供应与较高电流。然而为电源数组每加上一个整流器(regulator) 都会降低电路的整体效率,因此增加主机板的整体耗电要求。如果你想要维持主机板的耗电要求在低档,就必须坚持三或四相设计,并确定主机板提供的内建组件不 要超出你实际需求。

    进一步降低耗电的唯一选项是MoDT方案,也就是在桌上型主机板使用行动处理器。建碁从去年初就积极推其MoDT方案,提供以479M 脚位支持 Core Duo处理器的975X主板(i975Xa, YDG) 。这些低耗电平台的执行能力接近桌上型版本,差异在于它们通常缺乏超频选项,也不一定支持最新的内存速度。不过这类主板的产能不大,因此成本高昂而降低了使用者吸引力,省下来的耗电还不如多花时间去选处理器与显示卡。

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DDR3内存

    我们也别忘了内存,DDR内存的每一新世代的耗电要求都比前一代低。 DDR2耗电低于DDR,而DDR3也比DDR2来得有能源效率-若是以相同时脉比较。差异的主因来自更先进的制程技术,使得DDR的供应电压从2.5V降到DDR2的1.8 V,再降低为DDR3内存的1.5 V。虽然两根DDR2内存模块的耗电在5到15W(视内存密度、时脉速度与内存电压而定) 之间,光是这点就可带来大幅的节电效果。设计目的在于突破速度记录的玩家级内存模块,会以较高电压水准运作,也会增加耗电几瓦特。

如先前提到,几乎所有显卡都是吃电怪兽。整合型显示与低阶显卡之间的耗电差异,已超出一般处理器与超省电型号的差别。或者换句话说,当你插上独立显卡时,采用高能源效率处理器时进入闲置状态时的省电努力,会被完全抵销掉。

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    让我们以上面图表来做例子。在我们采用Pentium Dual Core E2160处理器 (基本上等于仅具备1MB L2快取的Core 2 Duo) 的英特尔MicroATX主板综述 中,精英的G33T-M2 MicroATX主板需要53W闲置耗电。不过在采用一块 GeForce 8600 GTS显卡就会增加闲置状态的耗电要求31W,成为84W。具有更多着色器与较高时脉速度的GeForce 8800 GTS甚至将耗电要求增加到 122W,接近原始吃电量的两倍。事实还不仅止于此:如以下图表所示,当你切换为3D模式玩游戏时,耗电要求还会再增加60W。

● 单显卡

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    这是从2007 VGA比较表的数个显示卡中取出的耗电要求量测数字。虽然我们对于Radeon HD 2900XT与GeForce 8800 Ultra卡(使用者会想要又快又漂亮的显示效果) 的最高200W耗电要求没有意见,但看到闲置状态的耗电要求数字,实在不禁摇头。我们是在显卡除了Windows桌面之外什么都不显示的情况下,测Windows 环境下的耗电情况。GeForce 7300 GT或ATI的 Radeon X1300一开始耗电20W(这也算不少),主流显示卡通常是30-40W 闲置耗电起跳。有鉴于此,使用独立显示不足以打造高耗电效率的计算机,因为20-90W闲置耗电即等于一部整合绘图电脑的耗电要求。

    在玩游戏或是执行3D应用程序时,我是不介意耗电150W的显示卡。但强大3D显示卡的闲置耗电要求超过整部商用电脑,却是令人无法接受的事实。

那么双卡与四卡设定呢?如果单显示卡已经浪费2 到90W之间,那双或四显示卡方案的耗电要求又如何?一如预期,安装双显示卡后,耗电要求时而出现加倍的数字。在两片Radeon X1600 Pro PCI Express卡(最大95W) 的情况下,你应该预期的最低耗电要求大约为45W闲置耗电。不过此时若是使用较强劲的单卡,则可提供较佳的每瓦特效能比。如果你决定采用GeForce 8800 GTS或Radeon HD 2900XT两块高阶显示卡,请预期光是显示Windows桌面接口就至少会耗用150W。GeForce 8800 GTS SLI最大260W的耗电要求,或是Radeon HD 2900 XT Crossfire组态的390W都必须搭配一颗扎实的电源供应器。请记住,我们现在讨论的是3D的耗电要求,而非整部系统的耗电。

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    虽然我们不可能测试市面上所有型号,但以上图表已大概周延列出你可与单显示卡比较的显示卡选项。和CrossFire或SLI双显示卡组态的两款中上级卡相较之下,在多数情况下的单高阶显示卡方案的耗电要求保守许多。但两者的效能因使用者执行的游戏或应用程序而定,会有不小的差异。在这里要再度重申的是,高效能显示与整体系统耗电效率是成反比的。在没有理由浪费这么多能源的前提下,显然显示芯片厂商仍必须更努力改良产品,以降低耗电要求。

以下图表包含最高500W型号的电源供应器效率测试结果。你可以看出,它们在高工作负载下都至少达到75%的效率,但许多产品在低工作负载时会降到70%以下。

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    较高的能源效率数值,代表较少的电力会浪费转变成废热。取决于所谓的负载程度而定,额定PSU输出20%负载下,75%与85%的效率在系统耗电中已是很大的差异。假设系统的闲置耗电要求为60W,较高效率的PSU可以70-75W的总耗电要求需求供应运作,较低效率的电源供应器可能需要 80-85 W 才能供应系统闲置时的运作。

    建议使用额定80%以上能源效率的电源供应器。 要确定 PSU 额定数字同时适用于低、中与最大负载的情况。

从这篇耗电要求中,我们学到了什么?首先,要先做出一关键决定:你需要高阶3D绘图效能吗?如果答案是肯定的,那么就必须放弃所有低耗电 电脑的理想,因为可以加速你心跳的任何显卡都会提高电量表数字的跳动。光是显卡部分,你就无法避开低于40W的耗电要求(当它只显示 Windows时),而3D模式大约为80到200W的耗电要求。

    让我们明确指出,100-150 W是执行整部整合显示的高阶双核电脑加20英寸TFT屏幕所需的电力。对于AMD/ATI与Nvidia产品在仅显示静态2D信息时也不抑制一下如此离谱的高耗电需求。显然只要没有人抱怨就不会有任何情势上的变化,但是低耗电绘图方案已经存在一段时间,移动版的显示芯片即为一例。

    如果你仍想采用游戏者与玩家使用的独立显示卡,要注意选购的产品。避开顶级型号,因为它们的耗电要求等于一整部电脑加上显示器。舍顶级高阶卡而就主流高阶卡,GeForce 8600 GTS耗电只有8800 GTS的一半,但前者的效能却不只后者的一半。对我们而言,低阶显示卡方案也说不通,因为它们既无法为重度游戏提供足够效能,还会为系统闲置时的耗电要求增加至少20-25W的负担。如果你想要独立的显示方案,请选择主流高阶卡。

    处理器是主要影响系统耗电要求的最常见组件。别误以为少一核可以省电而选择单核心处理器,因为你可能因此损失不少效能。我们反而建议选择初阶双核处理器,因为AMD英特尔的相关产品都可保持低于15W以下的闲置耗电要求。超AMD的闲置耗电要求仍是最低,尤其是当你选择65-nm 的Athlon 64 X2处理器时,而英特尔的Core 2 家族最大耗电要求较低。更多核心与FSB时脉速度及更快的内存,都代表耗电要求的提高,所以请坚守你真正的需求。

    最后要注意电源,因为它的效率会影响整部系统的实际耗电要求,包括你仔细选购的每一项组件。PSU具备75%或85%的效率(在最常出现的 20-40% 负载水准时) 会对耗电要求形成可量测出来的影响力,也可能会完全抵销掉你在其它方面所努力求得的节电数字

 
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1 楼    2007-09-11 21:41:31
fzr50000
顶!!!!!!!!!!!!
    网友
 
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