Technológie grafických kariet napredovali v posledných generáciách míľovými krokmi, pričom každá generácia priniesla podstatné zlepšenie nielen v celkovom výkone kariet, ale aj vo vlastnostiach, ktoré karty ponúkajú. Nie je žiadnym prekvapením, že je nevyhnutné, aby spoločnosti Nvidia aj AMD neustále inovovali a vyvíjali sady funkcií svojich kariet a vlastné technológie v nich spolu s generačným vylepšením výkonu s každou ďalšou zostavou grafických kariet.
Nvidia GeForce RTX 3080 je jednou z najrýchlejších grafických kariet podporujúcich Ray Tracing - Obrázok: Nvidia
Zvyšovanie rýchlosti procesora sa v dnešnej dobe stalo hlavným prvkom odvetvia hardvéru pre PC, a to tak u grafických kariet, ako aj u procesorov ponúkajúcich túto technológiu. Meniace sa taktovacie rýchlosti súčasti v dôsledku zmien v podmienkach počítača PC môžu viesť k vysoko zlepšenému výkonu, ako aj k účinnosti tejto súčasti, čo v konečnom dôsledku poskytuje používateľovi oveľa lepší zážitok. Vďaka rýchlemu postupu v tejto oblasti sa však správanie grafických kariet pri zvyšovaní štandardu ešte vylepšilo a vylepšilo pomocou technológií, ako je GPU Boost 4.0, ktoré sa dostanú do popredia v roku 2020. Tieto nové technológie boli vyvinuté s cieľom maximalizovať výkon grafickej karty keď je to potrebné, a zároveň udržiavať špičkovú účinnosť pri ľahšom zaťažení.
GPU Boost
Čo je to vlastne GPU Boost? Zjednodušene, GPU Boost je metóda spoločnosti Nvidia, ktorá dynamicky zvyšuje rýchlosť hodín grafických kariet, kým karty nedosiahnu vopred stanovený limit výkonu alebo teploty. Algoritmus zosilnenia GPU je vysoko špecializovaný a podmienene uvedomujúci si algoritmus, ktorý v zlomku sekundy mení veľké množstvo parametrov, aby grafická karta udržala maximálnu možnú frekvenciu zosilnenia. Táto technológia umožňuje, aby sa karta zvýšila oveľa vyššie ako inzerovaný „zosilňovač hodín“, ktorý môže byť uvedený na krabici alebo na stránke produktu.
GPU Boost umožňuje karte maximalizovať jej výkon s využitím dostupných zdrojov - Obrázok: Nvidia
Predtým, ako sa ponoríme do mechanizmu tejto technológie, je potrebné vysvetliť a odlíšiť niekoľko dôležitých terminológií.
Terminológie
Pri nákupe grafickej karty môže priemerný spotrebiteľ naraziť na množstvo čísel a neprehľadných terminológií, ktoré dávajú malý zmysel alebo ešte horšie, nakoniec si navzájom odporujú a kupujúceho ďalej mätú. Preto je potrebné sa pri pohľade na stránku produktu stručne pozrieť na to, čo znamenajú rôzne terminológie súvisiace s frekvenciou hodín.
- Základné hodiny: Základné hodiny grafickej karty (niekedy sa tiež označujú ako „základné hodiny“) sú minimálna rýchlosť, pri ktorej sa inzeruje GPU. Za normálnych podmienok GPU karty neklesne pod túto rýchlosť, pokiaľ sa podmienky výrazne nezmenia. Toto číslo je významnejšie u starších kariet, ale stáva sa čoraz menej relevantným, pretože do popredia sa dostávajú podporné technológie.
- Zvýšiť hodiny: Inzerovaný Boost Clock karty je maximálny takt, ktorý môže grafická karta dosiahnuť za normálnych podmienok pred aktiváciou GPU Boost. Toto číslo rýchlosti hodín je všeobecne o niečo väčšie ako základné hodiny a karta na dosiahnutie tohto čísla spotrebuje väčšinu svojho napájacieho rozpočtu. Pokiaľ karta nie je tepelne obmedzená, zasiahne tento inzerovaný podporný čas. Toto je tiež parameter, ktorý sa mení na kartách „Factory Overclocked“ od partnerov AIB.
- „Hodiny hry“: S uvedením novej architektúry AMD RDNA na E3 2019 spoločnosť AMD tiež oznámila nový koncept známy ako Game Clock. Táto značka je v čase písania článku exkluzívna pre grafické karty AMD a v skutočnosti pomenováva ľubovoľné rýchlosti hodín, ktoré by sa dali vidieť pri hraní hier. Herné hodiny sú v zásade hodiny, ktoré má grafická karta zasiahnuť a udržiavať ich pri hraní, čo je zvyčajne niekde medzi základnými hodinami a zosilňovacími hodinami pre grafické karty AMD. Pretaktovanie karty má priamy vplyv na tento konkrétny takt.
Inzerované základné a zosilňovacie hodiny GeForce RTX 3070 - Obrázok: TechPowerUp
Mechanizmus zvýšenia GPU
GPU Boost je zaujímavá technológia, ktorá je pre hráčov celkom prospešná a skutočne nemá takpovediac žiadnu významnú nevýhodu. Funkcia GPU Boost zvyšuje efektívny čas taktu grafickej karty dokonca aj nad reklamovanú frekvenciu zosilnenia, za predpokladu, že sú splnené určité podmienky. To, čo GPU Boost robí, je v podstate pretaktovanie, pri ktorom sa posúva rýchlosť hodín GPU nad rámec inzerovaného „Boost Clock“. To umožňuje grafickej karte automaticky vytlačiť viac výkonu a používateľ nemusí vôbec nič dolaďovať. Algoritmus je v zásade „inteligentný“ vďaka tomu, že dokáže vykonávať zmeny v rôznych parametroch naraz za sekundu, aby udržal trvalú rýchlosť hodín čo najvyššiu bez rizika zrútenia alebo artefaktu atď. Vďaka GPU Boost grafické karty po spustení dosahujú vyššiu rýchlosť hodín, ako je inzerovaná, čo dáva používateľovi v podstate pretaktovanú kartu bez potreby manuálneho ladenia.
GPU Boost je hlavne značka špecifická pre Nvidia a AMD má niečo podobné, čo funguje iným spôsobom. V tejto obsahovej časti sa zameriame hlavne na implementáciu GPU Boost spoločnosťou Nvidia. Vďaka svojej zostave grafických kariet Turing „Nvidia predstavila štvrtú iteráciu GPU Boost s názvom GPU Boost 4.0, ktorá používateľom umožnila manuálne upraviť algoritmy, ktoré GPU Boost používa, ak to uznajú za vhodné. To nebolo možné s GPU Boost 3.0, pretože tieto algoritmy boli uzamknuté vo vnútri ovládačov. GPU Boost 4.0 na druhej strane umožňuje používateľom manuálne vyladiť rôzne krivky na zvýšenie výkonu, čo bude dobrá správa pre pretaktovávačov a nadšencov.
GPU Boost 4.0 tiež pridal rôzne ďalšie jemné vylepšenia, ako napríklad teplotnú doménu, kde boli pridané nové inflexné body. Na rozdiel od GPU Boost 3.0, pri ktorom došlo k prekročeniu určitej prahovej hodnoty teploty, došlo k prudkému a náhlemu poklesu z podporných hodín na základné hodiny, medzi týmito dvoma rýchlosťami hodín teraz môže byť niekoľko krokov. To umožňuje vyššiu úroveň podrobnosti, ktorá umožňuje GPU vytlačiť aj posledný kúsok výkonu za nepriaznivých podmienok.
Program PU Boost 4.0 umožňuje ďalšie používateľom definované kroky medzi pôvodnými zosilňovacími hodinami a základnými hodinami - Obrázok: Nvidia
Pretaktovanie grafických kariet s podporou GPU je pomerne priame a v tomto ohľade sa toho veľa nezmenilo. Akýkoľvek pridaný posun k hodinám jadra sa skutočne použije na „Boost Clock“ a algoritmus GPU Boost sa pokúša ďalej vylepšiť najvyššiu rýchlosť hodín o podobnú rezervu. V tomto ohľade môže výrazne pomôcť zvýšenie jazdca Power Limit na maximum. Vďaka tomu je záťažové testovanie pretaktovania o niečo komplikovanejšie, pretože používateľ musí strážiť rýchlosť hodín, ako aj teploty, príkon a počet napätí, ale náš komplexný sprievodca stresovým testovaním môže pomôcť s týmto procesom.
Podmienky pre zvýšenie GPU
Teraz, keď sme diskutovali o mechanizme, ktorý stojí za samotným GPU Boost, je dôležité prediskutovať podmienky, ktoré je potrebné splniť, aby bol GPU Boost efektívny. Existuje veľké množstvo podmienok, ktoré môžu mať vplyv na konečnú frekvenciu dosiahnutú funkciou GPU Boost, ale existujú tri hlavné podmienky, ktoré majú najvýznamnejší vplyv na toto podporujúce správanie.
Svetlá výška
Funkcia GPU Boost automaticky pretaktuje kartu za predpokladu, že je na karte k dispozícii dostatočný priestor na výkon, ktorý umožní vyššiu rýchlosť hodín. Je pochopiteľné, že vyššie frekvencie hodín čerpajú viac energie z napájacieho zdroja, takže je mimoriadne dôležité, aby grafická karta mala dostatok energie na to, aby mohla funkcia GPU Boost správne fungovať. U väčšiny moderných grafických kariet Nvidia GPU Boost spotrebuje všetok dostupný výkon, ktorý dokáže použiť na čo najvyššiu rýchlosť hodín. Toto robí z Power Headroom najbežnejším limitujúcim faktorom algoritmu GPU Boost.
GPU Boost môže do značnej miery závisieť od limitu napájania - Obrázok: Nvidia
Jednoduché zvýšenie jazdca „Power Limit“ na maximum v akomkoľvek softvéri na pretaktovanie môže mať veľký vplyv na konečné frekvencie, ktoré zasahuje grafická karta. Dodatočný výkon, ktorý sa karte poskytuje, sa používa na ešte vyššie posunutie hodín, čo je dôkazom toho, ako veľmi závisí algoritmus GPU Boost od rezervy napájania.
Napätie
Systém napájania grafickej karty musí byť schopný poskytnúť ďalšie napätie potrebné na dosiahnutie a udržanie vyšších rýchlostí hodín. Napätie tiež priamo prispieva k teplote, takže sa tiež viaže na stav tepelnej rezervy. Bez ohľadu na to existuje tvrdý limit, koľko napätia môže karta používať, a tento limit určuje systém BIOS karty. GPU Boost využíva každú rezervu napätia na udržanie najvyššej možnej rýchlosti hodín.
Napätie má tiež vplyv na konečné rýchlosti hodín - Obrázok: Nvidia
Tepelná výška
Treťou hlavnou podmienkou, ktorú je potrebné splniť pre efektívnu prevádzku GPU Boost, je dostupnosť adekvátnej tepelnej rezervy. GPU Boost je mimoriadne citlivý na teplotu GPU, pretože zvyšuje a znižuje rýchlosť hodín aj pri najmenších teplotných zmenách. Je dôležité udržiavať teplotu GPU na čo najnižšej úrovni, aby ste dosiahli najvyššie rýchlosti hodín.
Teploty vyššie ako 75 stupňov Celzia začnú znateľne znižovať rýchlosť hodín, čo môže mať vplyv na výkon. Rýchlosť hodín pri týchto teplotách bude stále pravdepodobne vyššia ako rýchlosť zosilnenia, nie je však skvelý nápad ponechať výkon na stole. Preto môže mať adekvátne vetranie skrinky a dobrý chladiaci systém na samotnom GPU významný vplyv na rýchlosť hodín dosiahnutú prostredníctvom GPU Boost.
Posilnite binovanie a tepelné škrtenie
Zaujímavý jav, ktorý je vlastný prevádzke GPU Boost, je známy ako boost binning. Vieme, že algoritmus GPU Boost rýchlo mení taktovú rýchlosť GPU v závislosti od rôznych faktorov. Rýchlosť hodín sa v skutočnosti mení v blokoch po 15 Mhz a tieto 15 Mhz časti rýchlostí hodín sú známe ako zosilňovače. Je ľahké spoznať, že počty zosilňovačov GPU sa budú od seba líšiť o faktor 15 MHz v závislosti od výkonu, napätia a tepelnej rezervy. To znamená, že zmena základných podmienok môže súčasne znížiť alebo zvýšiť taktovaciu rýchlosť karty o faktor 15 MHz.
Koncept tepelného škrtenia je zaujímavé preskúmať aj pri prevádzke GPU Boost. Grafická karta nezačne skutočne tepelne škrtiť, kým nedosiahne stanovený teplotný limit známy ako Tjmax. Táto teplota zvyčajne zodpovedá niekde medzi 87 - 90 stupňami Celcius na jadre GPU a toto konkrétne číslo určuje systém BIOS GPU. Keď jadro GPU dosiahne túto nastavenú teplotu, rýchlosti hodín budú postupne klesať, až kým neklesnú ani pod základné hodiny. Toto je istý znak tepelného škrtenia v porovnaní s bežným zosilňovaním binningu, ktoré sa vykonáva zosilnením GPU. Kľúčovým rozdielom medzi tepelným škrtením a zosilňovaním je, že k tepelnému škrteniu dochádza na alebo pod základnými hodinami a zosilnenie zosilnenia mení maximálnu rýchlosť hodín, ktorú dosahuje GPU Boost pomocou údajov o teplote.
Nevýhody
Táto technológia nemá veľa nevýhod, čo je samo osebe dosť odvážne povedať o funkcii grafickej karty. GPU Boost umožňuje karte automaticky zvyšovať rýchlosť hodín bez akýchkoľvek zásahov používateľa a odomkne celý potenciál karty tým, že poskytuje ďalší výkon bez ďalších nákladov pre používateľa. Ak však vlastníte grafickú kartu Nvidia s funkciou GPU Boost, musíte mať na pamäti pár vecí.
Vzhľadom na to, že karta využíva celý rozpočet napájania, ktorý je jej pridelený, budú čísla odberu energie na karte vyššie, ako by vás mohli presvedčiť uvedené čísla TBP alebo TGP. Okrem toho zvýšený odber napätia a napájania povedie k vyšším teplotám v dôsledku skutočnosti, že sa karta automaticky pretaktuje pomocou dostupnej rezervy teploty. Teploty sa nijako nebezpečne nezvýšia, pretože akonáhle teploty prekročia určitú hranicu, dôjde k poklesu odberu napätia a energie, aby sa kompenzovalo dodatočné teplo.
Spotreba energie sa môže zvýšiť nad rámec inzerovaných TBP (320 W v prípade RTX 3080) pomocou GPU Boost - Obrázok: Techspot
Záverečné slová
Rýchly pokrok v technológiách grafických kariet zaznamenal, že sa niektoré mimoriadne pôsobivé funkcie dostali do rúk spotrebiteľov, a GPU Boost je určite jednou z nich. Funkcia Nvidia (a podobná funkcia AMD) umožňuje grafickým kartám dosiahnuť svoj maximálny potenciál bez potreby akýchkoľvek zásahov používateľa, aby sa dosiahol maximálny možný výkon priamo z krabice. Táto funkcia okrem eliminuje potrebu manuálneho pretaktovania, pretože kvôli vynikajúcej správe GPU Boost naozaj nie je k dispozícii veľa priestoru na manuálne doladenie.
Celkovo je GPU Boost vynikajúcou funkciou, ktorú by sme radi videli čoraz lepšie a vylepšeniami základného algoritmu za touto technológiou, ktorý mikromanageuje drobné úpravy rôznych parametrov, aby dosiahol čo najlepší výkon.
