Собираем компьютер с максимальной эффективностью: всего 23 Вт на Core i5-661 – THG.RU

Системный блок с энергопотреблением 25 Вт – это реальность!

Ещё в конце 2008 года мы опубликовали статью, которая была посвящена сборке системы с эффективным блоком питания, low-end материнской платой и процессором начального уровня Core 2 Duo, чтобы получить энергопотребление в режиме бездействия меньше 40 Вт. Затем мы взяли тестовую систему и доказали, что компьютер на основе Core 2 даёт такое же энергопотребление, что и недорогое решение на основе настольного процессора Atom, но при этом обходит Atom по соотношению производительности на ватт. Появление двуядерных процессоров Core i5/i3 Clarkdale с чипсетом H55/H57 и встроенным в CPU графическим ядром стало следующим шагом, поскольку сегодня любой пользователь может позволить себе систему с энергопотреблением 30 Вт и ниже. Но мы решили не останавливаться на этом, и в качестве цели установили энергопотребление 25 Вт – без компромиссов!

3,33 ГГц, максимальный набор функций и энергопотребление системы 25 Вт в режиме бездействия. Нажмите на картинку для увеличения.

Почему это важно?

Сразу хотелось бы отметить, что сегодня нет никакой срочной необходимости переходить на настольные компьютеры с минимальным энергопотреблением; всё только по желанию. Средний настольный ПК потребляет между 45 и 60 Вт, если он использует интегрированное графическое ядро и обычные комплектующие. Если вы добавите мощную видеокарту и более производительное “железо”, то получите 80 Вт и выше. В данном случае 50 Вт – вполне приемлемое энергопотребление для современного компьютера без мощной 3D-видеокарты. Но почему бы не заняться снижением энергопотребления, если а) это ничего не стоит и б) это не приведёт к серьёзному отказу от производительности и функциональности?

Энергопотребление 30 Вт против 50 Вт в режиме бездействия мало скажется на счёте за электроэнергию, но, тем не менее, даст другие приятные преимущества: самым желанным из них будет более холодная работа. Не забывайте, что для охлаждения 30-Вт системы вам нужно прилагать минимальные усилия, это касается как охлаждения процессора, так и корпуса в целом. Ещё одно прямое преимущество заключается в уровне шума, поскольку вентиляторы могут вращаться с меньшим числом оборотов. Столь низкое тепловыделение позволяет задуматься и о пассивном охлаждении, хотя подобные системы обойдутся уже дороже.

25 Вт в режиме бездействия

С помощью процессора Core 2 Duo, материнской платы с интегрированной графикой и эффективного блока питания можно достичь уровня энергопотребления системы, близкого к 30 Вт. Но напомним, что такая система даст производительность только на рядовом уровне, да и набор функций будет снижен из-за интегрированного графического ядра G31, которое уже устарело даже на тот момент, когда мы публиковали соответствующую статью.

Сегодня цель в 25 Вт для системы уже достижима благодаря выходу новых двуядерных процессоров Core i3/i5 и чипсета H55/H57 – эта платформа даёт наибольшую эффективность в целом. Другие меры, такие как небольшое снижение напряжения или подбор комплектующих, могут обеспечить ещё более низкое энергопотребление. В любом случае, нас немало впечатлила возможность достигнуть такого низкого энергопотребления, не принося в жертву функциональность. Конечно, вы не получите производительность “настоящих” четырёхъядерных CPU, да и мощная 3D-производительность недостижима, но мы говорим о комплектующих для массового рынка, высокой двуядерной производительности и прекрасном наборе функций. Давайте более детально рассмотрим подобную экономичную систему.

Core i5-661 и MSI H57M-ED65

Нажмите на картинку для увеличения.

Прошло всего несколько недель с момента появления этих процессоров, но можно с уверенностью сказать, что 32-нм двуядерные Clarkdale с 45-нм графическим ядром стартовали успешно. Однако новые процессоры всё же оказались несколько противоречивыми из-за высокой цены. AMD, вне сомнения, предлагает намного больше в расчёте на потраченный рубль/доллар, поэтому прямое сравнение двуядерных процессоров AMD с новыми двуядерными процессорами Intel будет не очень честным. Впрочем, в ближайшие недели на нашем ресурсе появится больше статей, в которых сравнивается соотношение цена/производительность процессоров AMD и Intel.

Полную информацию о двуядерных процессорах Core i5 и платформе H55 вы можете получить в следующих статьях.

• “Intel Core i3 и i5: тесты эффективности новых двуядерных процессоров“;
• “Intel Core i5-661: тесты нового процессора на дизайне Clarkdale“;
• “Двуядерный Intel Core i5 (Clarkdale): анализ разгона, производительности и эффективности“;
• “Intel Core i5 (Clarkdale): анализ аппаратного ускорения шифрования AES“.

Мы вновь использовали процессор Core i5-661 – топовую модель с фокусом на графической производительности: интегрированный графический процессор работает на частоте 900 МГц против 733 МГц на других моделях Core i5 и Core i3. В результате тепловой пакет увеличился до 87 Вт против 73 Вт, хотя, как мы обнаружили, процессор обычно не подбирается слишком близко к максимальному значению теплового пакета. Мы использовали процессор с материнской платой MSI H57M-ED65, которую нельзя назвать моделью начального уровня, в результате чего смогли достичь желаемого уровня энергопотребления 25 Вт.

H57M-EG65 – это high-end материнская плата на чипсете H57 в формате micro-ATX. H57 базируется на топовом чипсете Intel в данной линейке, и при этом она содержит все важные функции для энтузиастов, такие как динамический 8-фазный стабилизатор напряжения (с технологией APS – Active Phase Switching), массивную и толстую тепловую трубку, два слота x16 PCI Express, поддержку памяти DDR3 до частот 2133, поддержку RAID, включая RAID 5, а также специальный инструментарий MSI для облегчения разгона под названием OC Genie. Материнская плата содержит аппаратный переключатель, который позволяет быстро и легко расширить границы разгона процессора. MSI оснастила материнскую плату выходами HDMI, DVI и D-Sub, а также портом eSATA для подключения внешних высокоскоростных накопителей.

Впрочем, нам всё же не хватило возможности снизить напряжение компонентов, которая помогла бы уменьшить энергопотребление на штатных тактовых частотах. Летом 2009 года мы провели тесты со сниженным напряжением процессоров AMD и Intel, которые дали впечатляющую экономию энергии. То же самое можно сделать и с современными двуядерными процессорами Core i5. Впрочем, решение всё же есть: мы использовали MSI Control Center для небольшого снижения напряжения.

Нажмите на картинку для увеличения.

Шаг первый: эффективный блок питания

Нажмите на картинку для увеличения.

Мы использовали 750-Вт блок питания Silencer от PC Power and Cooling во многих статьях, поскольку он предоставляет достаточно энергии для большинства системных конфигураций. Он относится к категории 80 Plus, поэтому и отличается очень высокой эффективностью – но его вряд ли можно назвать хорошим выбором для маломощного компьютера по простой причине: цепи обеспечения питания обычно эффективны только для определённого диапазона выходной мощности. Именно поэтому в спецификациях 80 Plus приводится эффективность для трёх разных сценариев нагрузки. Например, сертификация 80plus Gold подразумевает эффективность 87% при номинальной нагрузке 20%, эффективность 90% при номинальной нагрузке 50% и эффективность 87% при полной нагрузке. В случае нашего 750-Вт блока питания Silencer 20% нагрузка соответствует 150 Вт – уровень, который мы никогда не достигнем на нашей тестовой системе. Поэтому данный блок питания работает не в самом выгодном диапазоне эффективности, так что лучше выбрать другую модель.

Нажмите на картинку для увеличения.

Маленький 220-Вт блок питания FSP/Fortron также относится к моделям 80 Plus, и на первый взгляд он кажется не таким привлекательным выбором. Однако в данном случае 20% нагрузка соответствует 44 Вт – это намного ближе к тому уровню, который нам требуется. Результат замены блока питания вы можете видеть в наших тестах. Один этот шаг оказался весьма существенным в деле снижения энергопотребления, поскольку система перешла с 33 Вт в режиме бездействия до всего 26 Вт.

Шаг второй: снижение напряжения

Мы решили оптимизировать напряжение CPU и немного снизили Vcore, чтобы посмотреть, сможет ли это действие привести к заметным различиям. Как показывает опыт, снижение напряжения на несколько процентов обычно не приводит к потере стабильности системы. Впрочем, усердствовать тоже не стоит, поскольку влияние недостаточного напряжения питания на стабильную работу системы сложно диагностировать. Если вы не уверены, то мы рекомендуем оставаться со штатным напряжением CPU, чтобы избежать ненужных проблем.

Нажмите на картинку для увеличения.

MSI Control Center сообщает нам, что штатное напряжение питания составляет 0,95 В (в режиме бездействия). Утилита CPU-Z это подтверждает – эффективное напряжение составило 0,944 В.

Мы решили изменить напряжение с 0,95 В до 0,90 В, что мы выполнили с помощью утилиты “Control Center”.

Нажмите на картинку для увеличения.

В результате эффективное значение напряжения CPU составило 0,888 В в режиме бездействия.

Значения Vcore под нагрузкой

Пиковое напряжение Vcore при настройках по умолчанию.

Пиковое напряжение Vcore при ручных настройках.

Мы смогли замерить снижение энергопотребления системы при сниженных настройках напряжения, но в режиме бездействия разница была невелика. Под нагрузкой мы получили снижение общего энергопотребления системы с 80 до 76 Вт.

Шаг третий: эффективный жёсткий диск

Остались некоторые комплектующие, которые тоже нужно оптимизировать: оперативная память и жёсткий диск. Мы попытались убрать один из двух DIMM, но поскольку память DDR3 потребляет значительно меньше энергии, чем DDR2, то последствия оказались минимальны – особенно когда память DDR3 работала на частоте 1333 со штатным напряжением. Впрочем, наш жёсткий диск WD VelociRaptor на 10 000 об/мин для такой системы подходит не очень хорошо, поскольку он не разрабатывался с учётом низкого энергопотребления.

Нажмите на картинку для увеличения.

В нашу лабораторию мы получили новейший 640-Гбайт 2,5″ жёсткий диск Toshiba – MK6465GSX. Поскольку его энергопотребление очень низкое, мы решили использовать данную модель вместо более скоростного VelociRaptor. Жёсткий диск Toshiba со скоростью вращения шпинделя 5400 об/мин позволил нам ещё сильнее сэкономить энергию. В результате энергопотребление системы в режиме бездействия 26 Вт (с пониженным напряжением CPU и 220-Вт блоком питания FSP) снизилось до всего 23 Вт. Это даже меньше, чем мы планировали получить. Разница же при пиковой нагрузке составила всего 2 Вт, но мы вплотную подбираемся к пределам погрешности нашего оборудования. Жёсткий диск MX6465GSX также доступен с ёмкостями 500, 320, 250 и 160 Гбайт. В ближайшем будущем мы планируем представить детальный обзор новых жёстких дисков на 640 Гбайт.

Тестовая конфигурация

Результаты тестирования

Энергопотребление в режиме бездействия и под нагрузкой

Мы начали с энергопотребления в режиме бездействия 33 Вт, что довольно низко, хотя и не революционно. Затем мы заменили наш мощный блок питания на более эффективную 220-Вт модель. Как видим, всегда стоит выбирать блок питания максимально близко к мощности, потребляемой вашей системой. 750-Вт блок питания с нагрузкой всего 40 Вт явно не будет эффективным. Смена блока питания позволила уменьшить энергопотребление с уровня 33 Вт до всего 26 Вт. Даже наше небольшое снижение напряжения не смогло дать сравнимой разницы. Второй важный шаг – мы использовали новый 640-Гбайт 2,5″ жёсткий диск Toshiba на 5400 об/мин вместо высокопроизводительного винчестера WD VelociRaptor. Заключение: мы снизили энергопотребление с 33 до 23 Вт, заменив всего два компонента. Это дало 30% снижение энергопотребления в режиме бездействия.

Энергопотребление при пиковой нагрузке отличается не сильно, поскольку даже 750-Вт блок питания Silencer работает с намного более высокой эффективностью. Поэтому замена блока питания уже не даёт такую же ощутимую разницу, как в режиме бездействия (мы подразумеваем процентное соотношение). Однако снижение напряжения позволило уменьшить энергопотребление на 4 Вт. Ещё 2 Вт можно сэкономить, если использовать более эффективный жёсткий диск. В целом же, если смотреть на проценты, то пиковое энергопотребление мы смогли снизить не так серьёзно, как энергопотребление в режиме бездействия.

Эффективность (производительность на ватт)

Мы вновь выполнили наши тесты эффективности. Тестовый прогон состоит из следующих приложений, запускаемых по очереди: 3DS Max, DivX, Xvid, Lame, MainConcept, PDF Creation (Adobe Acrobat 9 и MS Powerpoint 2007), Photoshop CS4, AVG Anti-Virus, WinRAR, WinZip 12.

Мы отслеживали энергопотребление с интервалом в одну секунду, что позволило нам рассчитать среднее энергопотребление на протяжении всей нагрузки. Разница оказалась довольно существенной, если считать, что производительность не менялась. Всё, что мы делали – меняли комплектующие и настройки напряжения, чтобы уменьшить энергопотребление.

Результаты общей затраченной энергии для данного теста соответствуют результатам среднего энергопотребления.

Суммарное время выполнения приложений (то есть всего прогона) отражает производительность. Как можно видеть, результаты первых трёх конфигураций очень близки. Последняя конфигурация работала с медленным, но более эффективным 2,5″ жёстким диском Toshiba, при этом она дала меньшую общую производительность из-за сниженной производительности винчестера.

Мы разделили результат производительности на энергопотребление, что позволило получить эффективность. Как видим, снижение энергопотребления привело к заметному росту эффективности.

Нажмите на картинку для увеличения.

Диаграмма эффективности позволяет визуально оценить энергопотребление в любой момент тестового прогона, да разницу по времени выполнения заметить можно.

Заключение

Мы полагали, что будет весьма сложно заставить систему Core i5-661 работать с энергопотреблением всего 25 Вт в режиме бездействия, но, как показал наш проект, добиться этого очень легко. Результаты наших тестов наглядно показывают, насколько важно то, чтобы блок питания соответствовал потребляемой мощности вашей системы (с некоторым запасом, конечно). Замена мощного 750-Вт блока питания PC Power and Cooling, который замечательно смотрится в high-end игровой сборке, на маломощную 220-Вт модель позволила существенно снизить энергопотребление системы. Всё остальное оказалось вторичным. В итоге мы получили 26 Вт в режиме бездействия без какого-либо влияния на производительность.

22-28 Вт в режиме бездействия – реальность!

Мы попытались проверить энергопотребление системы с одним модулем DIMM DDR3 вместо двух, но получили при этом экономию энергии меньше 1 Вт. И в то же время этот шаг негативно сказался на производительности. То же самое касается и замены жёсткого диска, но мы смогли сэкономить ещё 2-3 Вт. В целом же, если вы всего лишь возьмёте подходящий блок питания и оптимизируете напряжение ключевых компонентов, то вполне сможете получить такое же энергопотребление 25 Вт, что и в случае нашей сборки – конечно, если купите последний 32-нм процессор Intel и материнскую плату на чипсете H55/H57. Оптимизация напряжения снизила энергопотребление под нагрузкой, но слабо сказалась на энергопотреблении в режиме бездействия. Шаг второй: мы получили 23 Вт с мизерным влиянием на производительность, выбрав менее скоростной жёсткий диск.

Что дальше?

Позвольте вернуться к вопросу, почему это важно. Вряд ли вопросом экономии энергии обеспокоятся любители высокой производительности – они наверняка сразу же остановят свой выбор на мощной машине с дискретной видеокартой и четырёхъядерным CPU. Но для обычного пользователя вопрос энергопотребления важен в том случае, если вам требуется малошумная система или вы хотите сочетать высокую производительность с минимальным уровнем шума – что актуально для HTPC, гостиной комнаты или домашнего сервера. Помните, что двуядерные процессоры Core i5 с частотой больше 3 ГГц существенно быстрее, чем любые другие двуядерные конфигурации на рынке. Сегодня наконец-то можно получить серьёзную производительность при уровне энергопотребления, сравнимом с очень медленным компьютером Atom.

Экономичная платформа Intel по высокой цене

Впрочем, есть один важный момент: следует помнить, что новая платформа Intel обойдётся недёшево. Процессоры стоят дорого, особенно если посмотреть на цены AMD. Конечно, AMD приходится агрессивно выставлять цены, чтобы оставаться конкурентоспособной с перспективы производительности, но всё зависит от результата: нужно ли тратить несколько сотен долларов на решение Core i5, чтобы получить минимально возможное энергопотребление, или решение AMD в два раза дешевле, но с большим энергопотреблением, тоже вполне подойдёт? Мы уже специально указывали, что стоимость энергии при столь низком энергопотреблении не так и важна. В любом случае, если вы хотите получить минимальное энергопотребление по той или иной причине, то смело берите систему на Core i5 Clarkdale с другими соответствующими комплектующими. Просто заплатить придётся побольше.