AMD PowerTune - die Matrix verstehen

Grafikkarten | 29.12.2010, 23:30

AMD PowerTune – Die Matrix verstehen



In unserem Artikel zur AMD Radeon HD-6900-Serie haben wir das neue Feature PowerTune dieser Grafikkartenfamilie gesondert hervorgehoben. In unseren Beschreibungen zur Funktionsweise haben wir uns allerdings sehr bedeckt gehalten. AMD hatte der Presse zwar ein sogenanntes Whitepaper zur Verfügung gestellt, allerdings handelte es sich um ein Presse-Whitepaper, in welchem nur jene Informationen zu finden sind, welche AMD auch wollte, dass sie so gefunden werden. Aufgrund des einen oder anderen Umstandes halten wir seit Veröffentlichung des Artikels intensiv und anhaltend Rücksprache mit dem Hersteller, um unsere Resultate in irgendeinen Einklang mit AMDs Ausführungen zu bringen.

Die an der einen oder anderen Stelle ausgesprochenen Informationen, dass PowerTune hier Echtzeitüberwachungsfunktionen von Temperaturen, Leistungsaufnahme, Stromfluss oder gar Spannungen betreibt, stellen sich nach gründlicher Recherche und Rücksprache mit dem Hersteller als falsch heraus. Um so interessanter mag es zu sehen sein, was AMDs PowerTune tatsächlich tut.

Bild: AMD PowerTune – die Matrix verstehen

Die gesammelten Informationen rund um das Thema PowerTune und seinen Funktionen soll dieser Artikel darstellen. Der Vollständigkeit halber und zum Verständnis, müssen wir bereits geschriebene Zeilen des Launch-Artikels hier erneut mit einfließen lassen, damit die Thematik nicht aus dem Kontext gerissen wird und Zusammenhänge klar werden.

Hintergründe



Als GPU-Hersteller muss man den Partnern eine verlässliche Angabe zur Thermal Design Power (TDP) nennen. Auf Basis dieser Informationen werden die Kühlsysteme, sei es nun bei der Kühlerentwicklung direkt oder bei der Herstellung von kompletten PC-Systemen (z.B. Desktop, Notebook), ausgelegt. Des Weiteren müssen strikte Grenzen hinsichtlich der Stromversorgung eingehalten werden. An dieser Stelle hervorzuheben ist die PCI-Express-Spezifikation. Diese regelt unter anderem die Eckdaten zur maximalen Leistungsaufnahme von PCI-Express-Grafikkarten, welche je nach zusätzlichen Stromanschlüssen unterschiedlich ausfällt:

  • 75 Watt: Karten ohne zusätzliche Stromversorgung
  • 150 Watt: PEG-Versorgung & 6-Pin-Stromanschluss
  • 225 Watt: PEG-Versorgung & zwei 6-Pin-Stromanschlüsse
  • 300 Watt: PEG-Versorgung & 6-Pin- sowie 8-Pin-Stromanschluss

Aus diesen Gründen gilt es also eine obere Grenze der Leistungsaufnahme zu finden und diese den Partnern und Herstellern zu vermitteln. Allerdings ist Ermittelung der TDP-Angabe von Mikroprozessoren natürlich äußerst komplex. Denn die maximale Leistungsaufnahme eines Halbleiterchips wird durch verschiedene Umstände beeinflusst:

  • Spannungen und Taktraten des Chips bzw. der Transistoren
  • Temperaturen – auch in Abhängigkeiten vom Einsatzgebiet und dort vorherrschenden Kühlkonzepten
  • Leckströme / Fertigungstoleranzen – Leckströme können durchaus auch in einer Chipfamilie variieren, bedingt durch Fertigungstoleranzen und nehmen unter zunehmender Chiptemperatur zu.
  • Applikationen – unterschiedliche Anwendungen lasten die Chips unterschiedlich stark aus

Zudem müssen bei einer Grafikkarte, neben der GPU selbst, auch alle weiteren Bestandteile des Grafikboards bei der TDP-Angabe berücksichtigt werden. So fließt die Leistungsaufnahme sämtlicher Komponenten, von Speicherchips über Spannungswandler bis hin zu Schaltungen und sonstigen Boardkomponenten, in die TDP-Kalkulation mit ein. Des Weiteren sollte zur maximalen Systemsicherheit und Verlässlichkeit die TDP-Angabe das Worst-Case-Szenario des Leistungsverbrauches abdecken. Aufgrund dessen und in Folge der verschiedenen, nicht vorhersehbaren Einflussfaktoren muss die TDP-Nennung zwangsläufig deutlich höher ausfallen, als eine – im Labor empirisch ermittelte – typische Leistungsaufnahme.

Da sowohl Spannungen als auch Taktraten erheblichen Einfluss auf die Leistungsaufnahme haben, muss der Hersteller diese bei der Finalisierung des Produktes entsprechend der gewünschten TDP anpassen. Zieht man für die TDP-Bestimmung nun ein Worst-Case-Szenario heran, so fallen Taktraten und Spannungen natürlich entsprechend niedrig aus. Setzt man die TDP hingegen auf Basis eines typischen Verbrauches unter üblichen Systembedingungen an, so ergibt sich auch ein größerer Spielraum bei Takt und Spannung. Das Wissen um eine "typische, maximale Board Power", wie sie in der Praxis und nicht im Worst-Case-Szenario eintritt, stellt somit wohl den wesentlichen Grund für die Entwicklung der Power-Tune-Technologie dar. Der Hersteller möchte bei der Anpassung von Taktraten und Spannungen gerne die typischen Maximallast als TDP heranziehen, aber weiterhin gewährleisten, dass auch im Extremfall ein funktionsfähiger Zustand gewährleistet ist.

Bild: Operation Cayman: AMD Radeon HD 6950 und HD 6970 stellen sich vor


Wichtig bleibe es laut AMD schlicht, dass man den Kunden (Endkunden oder eben Partner) weiterhin absolute Systemsicherheit und Verlässlichkeit bietet. Bei einer Auslegung der Kühlsysteme auf typische Verbrauchswerte, ist dies jedoch nicht mehr gewährleistet. Hieraus ergibt sich, dass eine hardwareseitige Überwachung in den Bereichen Temperaturen, Spannungen und Taktraten und der aktuell benötigten Energie in Echtzeit erfolgen muss.

 




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