PowerTune: bilanciare prestazioni e rumorosità

L'ultima volta che ci siamo addentrati nella tecnologia PowerTune è stato con la recensione della Radeon HD 7970 GHz Edition, l'anno passato, quando l'azienda aveva introdotto la tecnologia Boost. Avevamo stabilito che il base clock della scheda era di 1 GHz e l'overclock consisteva nello spostare il target di un P-state extra che si manteneva solo se si rimaneva sotto una determinata soglia di consumo. Un processo che faceva aumentare la velocità della ventola. Alterando il numero di giri della ventola tramite AMD Overdrive si poteva impostare un duty cycle constante, una situazione ideale solo in alcuni frangenti.

Con la Radeon HD 7790, AMD ha cambiato il comportamento del PowerTune grazie a un input aggiuntivo ottenuto da un controller VR di seconda generazione. La stessa caratteristica la ritroviamo nella R9 290X.

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Il PowerTune prende input dai sensori termici, crea una stima del consumo in tempo reale attraverso contatori, e prende i dati telemetrici dal regolatore di tensione e invia quel dato a un "digital power management arbitrator". Quell'arbitrator è programmato per conoscere i limiti di consumo, temperatura e corrente della GPU. Entro quei vincoli controlla tensioni, frequenze, velocità della ventola e prioritizzazione delle massime prestazioni. Se uno dei limiti è superato, l'arbitrator può ridurre tensione o frequenza.

Tutto questo può avvenire molto rapidamente grazie al succitato controller VR. In precedenza c'era un ritardo relativamente lungo tra la richiesta di una tensione più alta e il susseguente aumento della frequenza. Lo SVI2 di AMD è circa due ordini di grandezza più veloce (~10 µs anzichè 1 ms), offre una conferma dello switch, e può scendere a passi di 6,25 mV.

Con la possibilità di definire e incide su consumo, velocità della ventola, frequenza della GPU (prestazioni) e target di temperatura, diventa possibile dettare alla R9 290X come comportarsi. La velocità della ventola è una delle variabili più interessate dai cambiamenti. Le schede precedenti usavano una tabella che correlava temperatura e RPM, ma non permetteva di avere un'acustica ottimale - e lo abbiamo fatto presente più di una volta. Ora, però, il controller è sia reattivo che predittivo, variando l'accelerazione in base al carico di lavoro e idealmente rendendo i cambiamenti alla velocità della ventola meno indolori di prima.

Tutta questa intelligenza però è ancora soggetta a una soluzione di raffreddamento ben progettata capace di tradurre la frequenza di 1 GHz della R9 290X e la soglia di temperatura di 95 gradi in un'acustica adeguata persino sotto carico. Di default la scheda vuole lavorare più vicino possibile a 1 GHz, e lascia Hawaii arrivare fino a 95 °C per far girare la ventola più lentamente. In base alle memorie passate potrete pensare che i carichi molto pesanti causino un'impennata degli RPM della ventola per mantenere 1 GHz e 95 gradi.

Sarebbe un bene per le prestazioni, ma allo stesso tempo probabilmente un male per la rumorosità. AMD ha quindi implementato due BIOS differenti sulla R9 290X: uno chiamato Quiet Mode, e l'altro soprannominato Uber. Il primo impone un limite predefinito di duty cycle al 40%, mentre il secondo si ferma al 55%.

Se la scheda che opera in modalità Quiet raggiunge i 95 gradi e non può controllare la temperatura con la ventola al 40% inizierà a ridurre la frequenza per evitare di toccare i 96 gradi. Le prestazioni calano quindi nell'interesse di una rumorosità contenuta. Passando alla modalità Uber avete semplicemente un 15% in più di duty cycle prima che la frequenza inizi a scendere.

Non sapevamo bene dove inserire il grafico che vedete qui sopra. In un certo senso, appartiene ai test in CrossFire perché dimostra che il calore impatta sul comportamento di due R9 290X in CrossFire. È però un esempio di come agisce Powertune. La tecnologia, bene o male, sta costringe le schede a rispettare una velocità della ventola del 40%.

Così, quando le GPU arrivano a 95 gradi e non si può far girare la ventola più rapidamente, le frequenze crollano. L'effetto è ancora più grave con due schede una accanto all'altra (anche con dello spazio ragionevole). Hawaii è ancora una GPU molto veloce, nonostante questo fenomeno, ma a prescindere da tutto è un peccato vedere questo tipo di comportamento.

Siete certamente liberi di specificare manualmente frequenze massime più alte, ma il fatto che persino la modalità Uber si ferma al 55% dice molto. Anche in questo caso abbiamo a che fare con un sistema di raffreddamento di riferimento che diventa fastidioso se si spinge sull'acceleratore.