Μετρήσεις Ισχύος σε επίπεδο Hardware - Πόσο λάθος είναι το HWInfo;

[kostas_anes]

Εισαγωγή

Γνωστό στους περισσότερους, αν όχι σε όλους τους συχνούς θαμώνες του forum, το ατελείωτο VS battle μεταξύ AMD και Intel που λαμβάνει χώρα από αρχής χρόνου. Προηγουμένως, εκεί κάπου το 2016 που μπήκα και εγώ στο τρυπάκι, η κύρια μάχη αφορούσε τις επιδόσεις και το VFM, με τους χρήστες να γεμίζουν σελίδες ολόκληρες με γνώμες (εμπεριστατωμένες και μη) για το ποιά ήτο η πιο συμφέρουσα εταιρεία. 

Εν έτη 2022 και '23, η διαμάχη αυτή άλλαξε ελαφρώς χαρακτήρα και μιας και οι δύο εταιρείες προσφέρουν πολύ παραπλήσια προϊόντα σε επιδόσεις και κόστος, το κυριότερο θέμα που απασχολεί πλέον είναι οι καταναλώσεις (και γνωμούλα μου, με το που έχει πάει η kWh, όχι άδικα). 

Προσωπικά δεν τάσσομαι σε καμία πλευρά, όπως δεν τάχθηκα ποτέ. Έχοντας αναλάβει τον ρόλο του reviewer τα τελευταία 5 χρόνια, τάσσομαι μόνο υπέρ της αλήθειας και της διαφάνειας. Για άλλη μια φορά λοιπόν, επειδή πολλά έχουν ειπωθεί από τους υποστηρικτές και των δύο πλευρών, χωρίς εξ ολοκλήρου χειροπιαστά στοιχεία και με πολύ αντικρουόμενα επιχειρήματα, πήρα την πρωτοβουλία να πάρω μετρήσεις ισχύος σε επίπεδο hardware για τους εξής λόγους:

1. Επαλήθευση της αξιοπιστίας του HWInfo και των μετρήσεων που απεικονίζει, μιας και αρκετοί το αμφισβητούν. 
2. Προσωπική περιέργεια γιατί είναι ένα αρκετά ενδιαφέρον θέμα.
3. Διασαφήνιση του επιπέδου στατικής κατανάλωσης ισχύος του Infinity Fabric της AMD και του πως επηρεάζει τις καταναλώσεις σε ηρεμία.

Μεθοδολογία και Υλικό

Η μεθοδολογία βασίζεται στον νόμο του Ωμ, ο οποίος ορίζει πως το ρεύμα που διαρρέει μία αντίσταση R, είναι ίσο με το πηλίκο της διαφοράς δυναμικού στα άκρα της ως προς την τιμή της αντίστασης (I = V/R) και παράλληλα στον κανόνα του Κίρκχοφ για την Ένταση του ρεύματος (KCL), o οποίος ορίζει πως το άθροισμα του ρεύματος που εισέρχεται και εξέρχεται από έναν κόμβο, είναι ίσο με μηδέν.

Το κύκλωμα τροφοδοσίας του CPU, σε μία μητρική δεν είναι ιδιαίτερα περίπλοκο, όμως απαιτείται προσοχή σε μερικά σημεία. Το κύκλωμα τροφοδοτείται από το 12V Rail του τροφοδοτικού και στην συνέχεια είναι συνδεδεμένοι παράλληλα πυκνωτές για εξομάλυνση της τάσης, που οδηγούν σε buck converters συνδεδεμένους παράλληλα, τις ονομαζόμενες φάσεις. Από εκεί, η κάθε φάση στην έξοδο συνενώνεται σε κοινό κόμβο και καταλήγει στο CPU και μετέπειτα από εκεί, στην γη. 

Για τις ανάγκες του πειράματος και επειδή δεν υπάρχει δυνατότητα μέτρησης απευθείας πριν το CPU, το μέρος του κυκλώματος πυκνωτές-φάσεις-CPU θεωρείται μαύρο κουτί και η καταναλισκόμενη ισχύς που μετρήθηκε, αφορά το σύνολο του. 

Με βάση τα παραπάνω, αν μεταξύ της τροφοδοσίας και του φορτίου, συνδεθεί μία μικρή αντίσταση (shunt) γνωστής και ελάχιστα μεταβαλλόμενης τιμής (σ.σ η αντίσταση ενός αγωγού εξαρτάται από την θερμοκρασία του), το ρεύμα το οποίο την διαρρέει θα είναι κοινό με το ρεύμα στο φορτίο και παράλληλα, αντίστοιχο με την πτώση τάσης πάνω σε αυτήν. Συνεπώς, μετρώντας την πτώση τάσης στην αντίσταση με βάση τον προαναφερόμενο τύπο και γνωρίζοντας την τάση τροφοδοσίας του κυκλώματος, μπορούμε να υπολογίσουμε την καταναλισκόμενη ισχύ σε Watt (P = I * V). 

Παρακάτω παρατίθεται ένα απλό κυκλωματικό σχέδιο:

Για την πραγματοποίηση των μετρήσεων, χρησιμοποιήθηκαν τα εξής όργανα:

• Αντίσταση Shunt 30A/75mV FA-02 0.5%.
• Brymen BM786 EEVBlog Edition, για μέτρηση πτώσης τάσης στην αντίσταση shunt.
• Mastech MS8239C, για μέτρηση του 12V Rail στο EPS connector.
• Rigol 1054Z (αναβαθμισμένος σε 1104Z), για παλμογράφηση τάσης στην αντίσταση shunt.
• Energenie Power Meter για ενδεικτικές καταναλώσεις συστήματος στην πρίζα.

Ως Συσκευές υπό Εξέταση (DUT), χρησιμοποιήθηκαν τα εξής συστήματα:

       1. Σύστημα AMD:

• CPU: R7 5800X
• Mobo: MSI B550 Gaming Carbon WiFi
• RAM: Crucial Ballistix 3600MHz CL16 32GB (χρησιμοποιήθηκε XMP)
• GPU: Colorful GT 1030 4GB
• Disks: 2x NVMe (Gen3 + Gen4), 3x SATA III SSD
• 2x LED Strips (500DX) + 4x Case Fans + CPU Cooler Fan 
• PSU: CoolerMaster V1000 80+ Platinum

       2. Σύστημα Intel:

• CPU: i5 11500
• Mobo: ASUS Z590-Plus TUF Gaming
• RAM: Crucial Ballistix 3600MHz CL16 32GB (χρησιμοποιήθηκε XMP)
• GPU: Colorful GT 1030 4GB
• Disks: 3x NVMe, 1x SATA III SSD
• Arctic Liquid Freezer II 420 (Pump + 3x Fans)
• PSU: Segotep KL-1250 80+ Gold

Αποτελέσματα Μετρήσεων

Παρακάτω παρατίθενται τα αποτελέσματα των μετρήσεων για κάθε σύστημα:

1. Σύστημα AMD
   
    
2. Σύστημα Intel
   

Σχόλια - Συμπέρασμα

Από τις μετρήσεις μπορούμε να συμπεράνουμε τα εξής: 

1. Το HWInfo προσφέρει αρκετά καλές μετρήσεις, εκτός από idle, όπου τα νούμερα που δίνει έχουν σημαντική διαφορά σε σχέση με την πραγματική κατανάλωση.
2. Το polling των αισθητήρων που κάνει το HWInfo ανεβάζει τις καταναλώσεις σε idle και ως συνέπεια ποτέ δεν θα μπορούσε να δώσει τις πραγματικές καταναλώσεις.
3. Το intel σύστημα φαίνεται να είναι πολύ πιο power efficient σε idle, με την AMD να έχει εμφανές θέμα λόγω Infinity Fabric (10W διαφορά από 1800MHz -> 1333MHz)
4. Μεταβολές στην τάση τροφοδοσίας σε σχέση με το VID, δεν φαίνεται να επηρεάζουν τις μετρήσεις σημαντικά. Πιθανό να είναι per mobo vendor basis ή να επηρεάζει μόνο ADL και πάνω;

Αυτά τα ολίγα. Θα ανέβει και βιντεάκι με λίγες παραπάνω λεπτομέρειες σε κάποια φάση, μάλλον όταν ξεμπερδέψω με εξεταστική. Είμαι ανοιχτός σε οποιαδήποτε ερώτηση και παράλληλα κάνω ανοιχτό κάλεσμα σε όποιον θέλει να μου δανείσει το σύστημά του, έτσι ώστε να πραγματοποιήσω παρόμοιες μετρήσεις για να έχουμε καλύτερη εικόνα για νεότερες πλατφόρμες. 

Επεξ/σία 25 Ιουνίου 2023 από kostas_anes

[Herald]

Δηλαδή το HWINFO δείχνει ΜΙΚΡΟΤΕΡΗ κατανάλωση στην AMD από την κανονική, ενώ στα Intel μεγαλύτερη (σε idle) 

Κλαίω!

Και μια ερώτηση, με τα 6.6w που βλέπεις στον 11500, είναι δυνατά τα κάτω από 5w (ή τα 2 που βλέπω εγώ) σε 12th και 13th gen? 

Επεξ/σία 25 Ιουνίου 2023 από Herald

[Πέτρος]

11 λεπτά πριν, Herald είπε

Δηλαδή το HWINFO δείχνει ΜΙΚΡΟΤΕΡΗ κατανάλωση στην AMD από την κανονική, ενώ στα Intel μεγαλύτερη (σε idle) 

Εκείνο το "σχόλιο" δεξιά-δεξιά, απαρατήρητο πέρασε, ε?

Ωραία δουλίτσα, μακάρι να είχαν κι άλλοι την όρεξή σου @kostas_anes. "Λογικό" το εύρημα για το θέμα του IF.

Επεξ/σία 25 Ιουνίου 2023 από Πέτρος

[Herald]

On 25/06/2023 at 17:57, Πέτρος said:

Εκείνο το "σχόλιο" δεξιά-δεξιά, απαρατήρητο πέρασε, ε?

Κοίταξε δεν περιμένω κανείς να το αποδεχτεί, οπότε θα αφήσω αυτό για όποιον διαφωνεί και πάμε παρακάτω

 

Spoiler

 

Επεξ/σία 26 Ιουνίου 2023 από Herald

[Arkin]

14 λεπτά πριν, Herald είπε

Δηλαδή το HWINFO δείχνει ΜΙΚΡΟΤΕΡΗ κατανάλωση στην AMD από την κανονική, ενώ στα Intel μεγαλύτερη (σε idle) 

Κλαίω!

Και μια ερώτηση, με τα 6.6w που βλέπεις στον 11500, είναι δυνατά τα κάτω από 5w (ή τα 2 που βλέπω εγώ) σε 12th και 13th gen? 

Το θέμα ειναι τι γίνεται και σε πρίζα είσαι στα 105 watt με 12900k σε idle και εγώ είμαι στα 65watt? 40 ολόκληρα watt. Και με κλειστα fans εγώ αν τα κλείσω αυτά του κουτιού πάω στα 60 από πρίζα. 

[Herald]

Just now, Arkin said:

Το θέμα ειναι τι γίνεται και σε πρίζα είσαι στα 105 watt με 12900k σε idle και εγώ είμαι στα 65watt? 40 ολόκληρα watt. Και με κλειστα fans εγώ αν τα κλείσω αυτά του κουτιού πάω στα 60 από πρίζα. 

Ναι ντάξει έγινε. Ο άνθρωπος μέτρησε απτά καλώδια και σου λέει καίνε μαζούτ τα amd χωρίς να κάνουν τίποτα

Στο είπα εγώ κώστα, τζάμπα κόπος, κανείς δεν θα πειστεί  

[Πέτρος]

1 λεπτό πριν, Herald είπε

Ποιό σχόλιο,  με το HWinfo ανοιχτό τράβαει κάτω απτά μισά το Intel 14nm (rocket lake που ήταν φλογοβόλα παρακάλω) από AMD με το hwinfo κλειστό. 

Κοίταξε δεν περιμένω κανείς να το αποδεχτεί, οπότε θα αφήσω αυτό για όποιον διαφωνεί και πάμε παρακάτω

 

  Εμφάνιση κρυμμένου περιεχομένου

 

Συνεχίζεις να απαντάς άλλα αντί άλλων. Οι σένσορες όντως άλλο δείχνουν από αυτό που ισχύει, σε idle, και όντως δημιουργείται θέμα από το Polling (γράφτηκε κάτι 10δες φορές).

Υπάρχει διαφορά, όντως, αλλά όχι τόσο μεγάλη (40, γκουχγκουχγκουχ, ότι και να γίνει, γκουχ).

Τα νούμερα που βλέπεις αφορούν σε αυτά τα συστήματα. Τί σχέση έχει αν είναι ψηστιέρες όταν τραβάνε οι 11ρηδες? Το idle είναι idle. Αν έχει καταφέρει και έχει κάνει ακόμα καλύτερη διαχείριση η Ι στους 12/13, μπράβο της.

[Herald]

Just now, Πέτρος said:

Συνεχίζεις να απαντάς άλλα αντί άλλων. Οι σένσορες όντως άλλο δείχνουν από αυτό που ισχύει, σε idle, και όντως δημιουργείται θέμα από το Polling (γράφτηκε κάτι 10δες φορές).

Υπάρχει διαφορά, όντως, αλλά όχι τόσο μεγάλη (40, γκουχγκουχγκουχ, ότι και να γίνει, γκουχ).

Τα νούμερα που βλέπεις αφορούν σε αυτά τα συστήματα. Τί σχέση έχει αν είναι ψηστιέρες όταν τραβάνε οι 11ρηδες? Το idle είναι idle. Αν έχει καταφέρει και έχει κάνει ακόμα καλύτερη διαχείριση η Ι στους 12/13, μπράβο της.

Eίναι δεδομένο ότι τα 10nm θα τραβάνε λιγότερο, και ότι τα 3d cache ή  τα μεγαλύτερα CPU (πχ. 5950x) θα τραβάνε περισσότερο. 

Οι σένσορες όντως άλλα δείχνουν, δείχνουν περισσότερα στην Intel από ότι τραβάνε πραγματικά, και λιγότερα στην AMD. Τόσες μέρες kkatzos / nickolis / atenra/ leros χλευάζαν. Τι να λέμε τώρα, έπεσε επική χαστούκα. Τέσπα, δεν θέλω να το συνεχίσω άλλο, νομίζω ότι ήδη το γνώριζαν ότι είναι λάθος και απλά προσπαθούσαν να πουσάρουν τον άλλον τον άνθρωπο που ζήταγε συμβουλές να πετάξει τα λεφτά του στο brand της καρδιάς τους. Ντροπή απλά. 

[Arkin]

4 λεπτά πριν, Herald είπε

Ναι ντάξει έγινε. Ο άνθρωπος μέτρησε απτά καλώδια και σου λέει καίνε μαζούτ τα amd χωρίς να κάνουν τίποτα

Στο είπα εγώ κώστα, τζάμπα κόπος, κανείς δεν θα πειστεί  

Μέτρησε 5700x από πρίζα? Δεν είδα κάτι τέτοιο. Μέτρησε 12900k? Δεν είδα κάτι τέτοιο. Το θέμα ειναι πρίζα έχεις 105 εγώ 60 με fans κλειστά. 45 watt σε idle από που είναι αυτά? Χαλασμένοι μετρητές? 

[Herald]

Just now, Arkin said:

Μέτρησε 5700x από πρίζα? Δεν είδα κάτι τέτοιο. Μέτρησε 12900k? Δεν είδα κάτι τέτοιο. Το θέμα ειναι πρίζα έχεις 105 εγώ 60 με fans κλειστά. 45 watt σε idle από που είναι αυτά? Χαλασμένοι μετρητές? 

Έχεις δίκιο, τραβάνε λιγότερο τα amd και οι σένσορες είναι λάθος

[kostas_anes]

26 λεπτά πριν, Herald είπε

Δηλαδή το HWINFO δείχνει ΜΙΚΡΟΤΕΡΗ κατανάλωση στην AMD από την κανονική, ενώ στα Intel μεγαλύτερη (σε idle) 

Nαι και ο λόγος που υποθέτω ότι γίνεται αυτό είναι επειδή ούτε τα ίδια τα AMD CPU έχουν καλή ιδέα για το πόσο τραβάνε (ζητάνε καταναλώσεις από VRM Controller), ενώ τα Intel μετράνε εντός του τσιπ. Το HWInfo παράλληλα στα Intel κάνει estimate αρκετά από τα εσωτερικά rails, το οποίο υπό φορτίο φαίνεται να είναι πολύ κοντά στην πραγματικότητα, αλλά σε idle είναι εντελώς off. 

26 λεπτά πριν, Herald είπε

Και μια ερώτηση, με τα 6.6w που βλέπεις στον 11500, είναι δυνατά τα κάτω από 5w (ή τα 2 που βλέπω εγώ) σε 12th και 13th gen? 

Με αρκετή σιγουριά θα έλεγα. Η αλλαγή σε node πιστεύω σίγουρα θα μπορούσε να τα ρίξει στα 5W, παράλληλα όμως με την εισαγωγή των E-Cores πιστεύω είναι δυνατό να δούμε καταναλώσεις <5W. Για 2W δεν ξέρω, πλέον δεν το θεωρώ απίθανο όμως.

20 λεπτά πριν, Πέτρος είπε

Εκείνο το "σχόλιο" δεξιά-δεξιά, απαρατήρητο πέρασε, ε?

Ωραία δουλίτσα, μακάρι να είχαν κι άλλοι την όρεξή σου @kostas_anes. "Λογικό" το εύρημα για το θέμα του IF.

Αν εννοείς για την στιγμιαία κατανάλωση του 5800Χ, το αναφέρω πιο πολύ για την τιμή των όπλων. Την μέση κατανάλωση εντός 200ms καταγράφω και ο 5800X τα 17.9W τα κρατάει για λιγότερο από το 1/10 αυτού του χρόνου. Ευχαριστώ πάντως για τα καλά σου λόγια!

Επεξ/σία 25 Ιουνίου 2023 από kostas_anes

[Arkin]

Μόλις τώρα, Herald είπε

Έχεις δίκιο, τραβάνε λιγότερο τα amd και οι σένσορες είναι λάθος

Οι μετρητές είναι λάθος? Και οι 2 που έχουμε? Αυτό ρωτάω. 

[kostas_anes]

8 λεπτά πριν, Arkin είπε

Το θέμα ειναι τι γίνεται και σε πρίζα είσαι στα 105 watt με 12900k σε idle και εγώ είμαι στα 65watt? 40 ολόκληρα watt. Και με κλειστα fans εγώ αν τα κλείσω αυτά του κουτιού πάω στα 60 από πρίζα. 

Η πρίζα επηρεάζει όλο το σύστημα. Νομίζω πως το OP και ο τίτλος του θέματος κάνει αρκετά ξεκάθαρο τι πείραμα έγινε και με ποιόν σκοπό. Με βάση τα δεδομένα που έχω, από τις πλατφόρμες που ανέφερα, το Intel σύστημα φαίνεται να είναι πολύ λιγότερο ενεργοβώρο σε χαμηλή χρήση. Προσπάθησα τα συστήματα επίσης να είναι πανομοιότυπα για να μην υπάρχει μεγάλη διαφορά στην κατανάλωση στην πρίζα. 

[Herald]

2 minutes ago, Arkin said:

Οι μετρητές είναι λάθος? Και οι 2 που έχουμε? Αυτό ρωτάω. 

Έχουμε διαφορετικά PC, έχω 4090, έχω 7000mhz  ram, έχω 180αριδες ανεμιστήρες, έχω 38mm ανεμιστήρες, έχω διαφορετικό τροφοδοτικό. Ο 3700x δίπλα τράβηξε 108w με σβηστή την κάρτα, αυτό μόνο και τίποτα άλλο, μην συνεχίζεις, από καλώδια μέτρησε ο άνθρωπος. 

[kostas_anes]

3 λεπτά πριν, Arkin είπε

Οι μετρητές είναι λάθος? Και οι 2 που έχουμε? Αυτό ρωτάω. 

Ο δικός μου πχ είναι σίγουρα λάθος. Δεν τον χρησιμοποιώ για την απόλυτη μέτρηση όμως, αλλά για να φανεί η διαφορά μεταξύ συστημάτων (ίδιο λάθος και στα 2 συστήματα) και να υπάρχει κάποια εικόνα στο πως μεταφράζεται σε πρίζα.