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今后拼的是散热 N卡自动超频2.0解析

PChome | 编辑:孙伟
原创
2013-06-21 05:30:00

回顾GPU Boost技术的理论要素

随同NVIDIA首款开普勒显卡GTX 680而来的GPU Boost技术,可以在显卡不高于TDP的情况下动态提速工作频率以获得更好的游戏效能,而随着GTX 700系列的推出,NVIDIA再次提出GPU Boost 2.0技术,改为以温度作为目标值,只要GPU在负载时不高于预设的温度,就可以进行动态提速。

NVIDIA表示GPU Boost 2.0技术相比上一代将可以实现更高的频率,那么是否果真如此?我们来一探究竟。

首先来回顾一下GPU Boost 1.0。由于开普勒架构的SMX在性能功耗比上明显高于费米的SM,TDP又是一个衡量GPU在最坏情况下所消耗的功率,而在NVIDIA的实验中,很多游戏下GPU都不会达到甚至显著低于TDP的额定值,这就造成了性能和资源的浪费。

因此NVIDIA启用了GPU Boost技术,实时硬件监控应用程序中显卡在运行时所消耗的功率,如果低于GPU的TDP,那么该技术就会找到此时最适合的GPU频率和电压并进行提高。需要注意的是该技术和应用程序的配置文件没有任何关系。

在功耗低于TDP的时候,GPU Boost可以提高频率挖掘剩余性能

GTX 680的基准频率为1006MHz,动态提速频率为1058MHz,就是说在游戏当中,它不会低于基准频率,而只要不超过TDP,在大多数的时候都可以达到或者高于1058MHz,充分释放GPU的性能。

由于严格按照TDP数值作为阀值,GPU Boost 1.0对电压的限制也比较严格,基本上GTX 600系列显卡中的Boost频率下的电压基本上就是最高电压Vrel。但是NVIDIA发现,这种条件的灵活度还可以继续提高,于是便诞生了GPU Boost 2.0技术。

1.0版本中,GPU核心电压不会超过Vrel值

2.0版本中增大了Vrel值即Vrelnew并且还允许短时间内超过Vrelnew达到最大电压值

GPU Boost 2.0中NVIDIA放宽了电压的限制而变为以温度作为衡量标准,并允许GPU在短时间内超过预设的电压限制即Vrelnew,以获得更高的工作频率,换句话说即GPU Boost 2.0对电压/TDP的限制要宽松一些。而只要GPU在负载中没有达到预设的温度,理论上就可以在更长时间内保证更高的运行频率。

GPU Boost 2.0允许比1.0更高的电压以获得更高的频率

GPU Boost 2.0无非是进一步优化了GPU的TDP、电压和温度之间的关系,相较于轻微的电压提升,高温绝对是显卡最大的杀手,它可以加快元件的老化速度,甚至长时间使用后会造成脱焊等问题。尽管NVIDIA表示用户可以通过第三方软件修改最高温度阀值,但我们还是建议采用显卡默认的设置。

在温度低于预设值时,GPU Boost 2.0可以更大幅度地提高频率

因此,如果显卡散热没有问题,理论上在大多数情况下,GPU Boost 2.0可以获得并保持比GPU Boost 1.0更高的频率提升幅度。这就表明GPU Boost 2.0的发挥要更多依赖于显卡的散热表现了,如果你的散热环境不好,它也不会一味地让GPU频率提高以保护硬件,所以从这方面来说GPU Boost 2.0也变得更加智能。

Furmark拷机软件测试差异性

为了更好地观察GPU Boost 2.0的运作机制,我们准备使用GeForce GTX 770和GeForce GTX 680显卡。两款显卡均基于GK104核心,GTX 770的基准频率为1046MHz,Boost频率为1085MHz,TDP为230W;GTX 680的基准频率为1006MHz,Boost频率为1058MHz,TDP为195W。

Furmark是公认的显卡拷机软件,它可以轻易地让显卡达到甚至超过100%满载状态,也就是消耗的功耗很可能会超过TDP。既然GPU Boost 1.0将TDP作为参考标准,那么GTX 680显卡恐怕只会保持最低的基准频率状态,而GTX 770则有可能在初始温度未到预设值时提高频率直到达到预设阀值时降低至基准频率。

测试结果比较符合我们的预计,首先来看TDP,GTX 680全程都处于高于100% TDP的情况下,由于是GPU Boost 1.0控制,这就使得GTX 680自始至终其核心频率只能保持在基准1006MHz下。

而对于使用GPU Boost 2.0的GTX 770显卡,我们可以注意在80秒之前温度没有达到80度时,无论电压还是频率都处在Boost提速状态,等到80秒之后达到并小幅超过80度后,频率再下降到基准状态。

此外,GTX 680全程功耗都高于100% TDP,温度也攀升至接近90度,而GTX 770因为后续下调了电压,功耗只有不到83%左右TDP,温度也仅仅稍微超过80度。这说明,GPU Boost 1.0中对GPU核心温度的控制没有2.0严格,而2.0中由于上调了Vrel电压并且有着更宽泛的变动范围,让GTX 770整个过程中都没有超过TDP。

天堂4.0软件测试差异性

天堂4.0是DX11时代的一款基准测试软件,它对显卡的负载并不是非常高,一般不会达到TDP,所以是考察两代GPU Boost机制的最佳选择。如果温度不会达到80度,那么GTX 770因为有着更宽泛的电压限制范围而获得更高的频率提升幅度。

明显可以看出,GTX 680的频率和电压变化明显比GTX 770频繁,原因是GTX 680功耗全程保持在90%~100% TDP之间,因此需要不断地调节这两个数值,而且在30秒之后再也无法达到最大频率。

而以温度作为参考标准的GTX 770,在没有达到80度之前,自然以最高频率1150MHz运行,而120秒之后的温度尽管达到80度,但也只是在其上下小幅波动,而且并不频繁,这使得GTX 770的核心频率仍多次重回最高的1150MHz。

由于GPU Boost 2.0上调了Vrel电压,也调高了TDP,使得GTX 770全程的功耗几乎不超过75% TDP。所以可以比前面Furmark测试更清晰地看到,在运行天堂4.0时,对GTX 770的频率限制仅来自于温度,而因为温度的变化不如功耗频繁,它可以比GTX 680有更多的时间运行在最高频率下。

古墓丽影9测试差异性

《古墓丽影9》是时下比较热门的DX11游戏,它自带Benchmark方便测试,也更接近我们真实使用情况。

需要注意的是,在10~20秒之间因为Windows窗口下不同任务直接切换的误操作,导致这个时间段的监控记录有误差,不过不妨碍我们观察大局变化。

很显然,GTX 680和GTX 770整个过程的温度都没有达到80度,但是前者的功耗仍多次接近100% TDP,使得其频率变化较GTX 770仍然频繁,在30秒之后的几乎无法再达到最大频率,而后者基本上全程都处在最高的1150MHz下。

GPU Boost 2.0进一步挖掘GPU性能

GPU Boost 2.0重塑了TDP、温度和频率之间的关系

通过测试GTX 680可以发现GPU Boost 1.0对TDP的限制非常严格,只要达到100% TDP,电压和频率就会立即降低。由于GTX 680在多款测试中功耗都非常接近100% TDP,加上客观因素是游戏中几乎每一秒显卡的功耗都在变化,从而造成了GTX 680频率变化如此频繁并且几乎无法保持最高频率运行。

在GPU Boost 2.0中,首先参考值变为温度,就是说即便功耗达到了100% TDP,但是如果温度尚未达到80度,那么仍可以保持较高的频率运行。而且2.0中不但上调了Vrel电压值,而且对电压的限制也更为宽松,允许短时间内超过Vrel,这也为“尽可能地保持最高频率运行”而让路。

而且GPU Boost 2.0上调了Vrel电压,其实间接也就提高了TDP,这就可以让显卡“在大多数情况下的功耗都不会接近100% TDP”。进一步来讲,这也就可以说明为什么GTX 770看似仅仅是GTX 680的小幅超频版,TDP却增加了35W的原因了。

但GPU Boost 2.0还是严格地执行了其温度限制,可能公版的GTX 770散热器效率就是高于GTX 680,使得其即便跑Furmark的时候最高温度也仅仅是80度出头,并且在天堂4.0和古墓丽影9中温度总是明显低于GTX 680。温度限制其实对GPU也是一种保护,在这方面GPU Boost 2.0无疑比1.0更好。

性能的提升来源于更宽泛的电压设定

这篇测试也可以得出三个结论:

1.从最终结果来看,GPU Boost 2.0比1.0牛逼的地方不在于频率的提升幅度更高,而在于GPU可以在更长的时间内保持最高频率运行且不会频繁波动。

2.基于第一点,即便不考虑频率的小幅提升,GTX 770也仍是比GTX 680更出色的游戏显卡。

2.为了充分发挥GPU Boost 2.0的功效,接下来厂商会不遗余力地研发散热更强的显卡。

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