Улучшение производительности AMD Ryzen в Windows 10

AMD говорит, что новый план энергопотребления для Windows 10 ускоряет Ryzen на 21 процент.
Так ли это?

После выпуска процессоров AMD Ryzen были выявлены некоторые проблемы с производительностью в Windows 10.

Например, в некоторых игровых приложениях разница в частоте кадров относительно Windows 7 может достигать 10-15%.

Для исправления недоработки AMD выпустила обновление для исправления сложившейся ситуации.
Речь идет о новом плане энергопотребления для Windows 10, который получил название AMD Ryzen Balanced, так как стандартный профиль Balanced, рекомендуемый системой, не совсем корректно работает с новинками AMD.

Технология AMD SenseMI, впервые появившаяся на Ryzen, позволяет процессорам быстро выполнять тонкие настройки напряжения и частоты для получения максимальной производительности в каждый момент времени.
Изменения могут происходить каждую 1 мс, но это зависит не только от самого процессора.

Такие переходы регулируются параметром P-States — комбинацией частоты и напряжения, запрашиваемой операционной системой.
Соответственно, эффективность работы технологии зависит и от ОС.

Проблема в том, что в профиле Balanced увеличены пороговые значения и задержки между переходами, что не позволяет CPU Ryzen работать максимально эффективно.
Кроме того, в таком режиме «отдыхающие» ядра активируются позже.
Стандартный режим High Perfomance решает проблему, но при этом любой CPU становится менее энергоэффективным.

Новый режим AMD Ryzen Balanced совмещает в себе черты двух стандартных.
В таком режиме операционная система корректнее работает с новыми CPU, что позволяет им оставаться энергоэффективными при достижении максимальной производительности в определённый момент времени.

С новым профилем питания производительность в новом режиме вырастает почти также, как и в High Perfomance, но при этом CPU потребляет меньше энергии.
В некоторых играх режим позволяет добиться прироста производительности почти в 9%, что немало.

План сбалансированного питания AMD Ryzen теперь включен в официальные драйверы чипсета AMD, начиная с версии 17.10.
Просто скачайте и установите последнюю версию пакета драйверов чипсета, и новый план будет автоматически настроен для вас.

Процессоры AMD Ryzen и разные схемы электропитания: экспресс-тестирование потенциальных направлений для исследования

Выход в свет процессоров AMD Ryzen, как и предполагалось, всколыхнул всю общественность. К сожалению, касалось это не только «большого рывка» в производительности и энергоэффективности, но и странностей в результатах первых тестов. Точнее, иногда наблюдаемых странностей, которые проявлялись далеко не всегда, что в еще большей степени затрудняло их диагностирование. Часть их, как и следовало ожидать, была объяснена нестареющей формулой «В любой непонятной ситуации вали все на Microsoft», после чего некоторые потенциальные покупатели занялись, например, ожиданием «исправления планировщика задач Windows 10». В предыдущий раз такое наблюдалось в 2011-м, кстати, году, только касалось тогда Windows 7 и процессоров AMD FX, а закончилось безрезультатно. Скорее всего, и в этот раз процесс приведет к аналогичному результату, но пока данный вопрос не закрыт.

Вот с управлением электропитанием — ситуация более интересная. Собственно, что Intel, что AMD для тестирования всегда рекомендуют использовать схему «Высокая производительность», но при выходе в свет Ryzen эти рекомендации были особенно настоятельными и мотивировались тем, что сам процессор «умеет» переключать состояния ядер существенно быстрее, чем на это способна Windows при использовании «Сбалансированной» схемы (которая используется в системе по умолчанию, то есть подавляющим большинством пользователей, кроме любителей дотвикаться). Соответственно, применение «Сбалансированной» схемы приводит к потерям производительности — например, из-за того, что при изменении характера нагрузки «спящие» ядра включаются позже, чем нужно, частоты повышаются с задержками, и т. п. Таким образом может снижаться частота кадров в играх, рассматриваемых AMD в качестве одного из целевых назначений новой платформы. Причем снижаться она может как раз тогда, когда производительность «упирается» в процессор, т. е. в наибольшей степени и нужна. Правда, опубликованные AMD (и не только) данные касались почти исключительно игр, да и то речь шла (если не считать отдельных «взбрыков») о менее чем 10% потери производительности, причем в тех ситуациях, когда этой производительности и так было «много».

Так или иначе, информационного шума было достаточно, а точку в истории поставила сама AMD, предложив пользователям новый профиль энергопотребления Windows 10, называющийся AMD Ryzen Balanced, о чем мы уже писали в новостях. По заявлениям компании, он объединил достоинства «стандартных» схем «Высокая производительность» и «Сбалансированная», позволяя процессору и эффективно экономить энергию в простое, и быстро выходить в режим максимальной производительности при необходимости. В опубликованных по этому поводу данных не обошлось, впрочем, без странностей: так, например, средняя частота кадров в игре Mafia III при использовании схемы AMD Ryzen Balanced оказалась более высокой, чем при использовании плана «Высокая производительность». Странности можно объяснить тем, что некоторые настройки нового плана энергопотребления являются даже более агрессивными, чем те, что принято было считать максимально производительными ранее. Также было обещано, что со временем все необходимое будет доступно в Windows изначально — без необходимости что-либо устанавливать вручную, и наступит всеобщее благоденствие.

В общем и целом ничего нового в подобной ситуации нет — на самом деле уже не раз было такое, что радикальное обновление процессорных микро/архитектур требовало соответствующих изменений в программном обеспечении — в том числе и системном. Главное, чтобы все ограничивалось именно ПО, поскольку аппаратные «шероховатости» по понятным причинам если и ликвидируются, то только с переходом на новый степпинг. В любом случае, даже если на самом деле практический эффект всех оптимизаций и невелик, дополнительный шум вокруг платформы еще никому не вредил — главное, чтобы, опять же, он не касался каких-то неустранимых особенностей процессоров и других микросхем.

Мы же заинтересовались данной темой немного по другому поводу: как уже было сказано выше, все действо разворачивалось вокруг игр, да и то разница получалась небольшой. Изменилась, к примеру, у одних коллег частота кадров в GTA V со 130 до 139 — и что? 🙂 Для простого сравнения циферок интересно; вот только и то, и другое по чисто техническим причинам «много». Разогнанный Ryzen 7 1700 все равно «не догнал» в этой игре Core i7-7700K в штатном режиме, но это неважно: оба хороши. И их более медленные «собратья», причем даже с более медленной видеокартой, в таком режиме тоже хороши. А есть ли ситуации, когда наблюдается более радикальное изменение частоты кадров в зависимости от плана электропитания? Навскидку такое должно в первую очередь происходить не со средним, а с минимальным FPS — именно он существенно зависит от процессора.

Кроме того, не совсем понятно было, что происходит с прочим программным обеспечением: эту тему вообще никто не трогал. Понятно, что в устоявшемся режиме, который, по сути, и реализует большинство бенчмарков, различий быть не должно, но все же. Да и вопрос энергопотребления тоже остался в стороне от обсуждений проблемы (неважно — реальной или виртуальной). Любопытство при наличии возможности положено удовлетворять 🙂 А возможность имелась: как раз был протестирован Ryzen 5 1600X, уже претендующий в какой-то степени и на массовый рынок. В итоге мы провели несколько дополнительных тестов с использованием стандартных схем питания «Высокая производительность» и «Сбалансированная».

Начнем с приложений. Все проверять не стали, но это и не нужно — тройки типичных хватит. На следующей диаграмме приведено время выполнения в секундах безо всякой нормировки.

Итак, в MediaCoder производительность оказалась вообще одинаковой. И немудрено: транскодирование видео, отлично загружающее работой все 12 потоков, является практически пиковой нагрузкой. А вот две другие программы, в которых есть не только вычисления, и не только активные, при использовании плана «Высокая производительность» отработали чуть быстрее. Эффект, впрочем, невелик — менее 2%, — но он есть и устойчиво обнаруживается.

Впрочем, это же верно и для энергопотребления процессора: MediaCoder в любом случае «выжирает» примерно столько, сколько можно предположить, исходя из теплового пакета (т. е. в режиме полной нагрузки какой-никакой смысл он имеет и может использоваться для грубой оценки). В двух других приложениях потребляемая процессором электрическая мощность намного ниже и неплохо коррелирует с изменением производительности, но влияние плана на результат опять же незначительно.

Обычно мы оперируем расходами энергии по обоим «интерфейсам» питания (поскольку для некоторых платформ используется не только выделенная линия 12 В), но и тут, как видим, изменений никаких. Примерно то же самое. А с учетом погрешностей измерений — абсолютно то же самое.

Средняя частота кадров в играх почти не меняется — наибольший выигрыш демонстрирует однопоточный WoT, а в Metro и Thief, если докапываться до каждой цифры, план «Высокая производительность» и вовсе вреден. Понятно, впрочем, что скорость в режиме максимальных настроек в первую очередь определяется видеокартой. И поскольку мы использовали Radeon R9 380, то для получения нормальных результатов даже в этих не слишком новых играх пришлось снизить разрешение с FHD до HD. В тестах по новой методике будет применяться более быстрый видеоадаптер и более требовательные игры, но и из полученных результатов понятно, что никакой практически заметной разницы нет.

Однако, как и предполагалось, это не совсем верно для минимальной частоты кадров, которую мы обычно не используем, но тоже измеряем. Правда, из четырех отобранных игр заметным образом на изменение плана питания реагирует лишь Metro — но как раз в этой игре разница между минимальной и средней частотой кадров очень велика. Можно, конечно, долго рассуждать о том, есть ли с точки зрения комфорта разница между кратковременными просадками до 15 и 19 FPS, но объективно это более 20%, т. е. где-то на порядок больше, чем во всех остальных встретившихся в тестировании случаях. А значит, и такое тоже бывает, и это нужно учитывать. Возможно, кстати, учитывать нужно не только в случае Ryzen, но и с другими процессорами, так что если частота кадров в какой-либо игре местами становится неприемлемо низкой, имеет смысл в первую очередь «подкрутить» настройки энергопотребления (если это еще не сделано), благо способ бесплатный. Более подробное изучение вопроса мы отложим «на потом», а главным выводом на данный момент можно считать то, что эффект вообще существует.

Что же касается производительности в прикладном ПО, а особенно в той его части, которая обычно ассоциируется с ресурсоемкими приложениями, то. Само по себе название схемы электропитания «Высокая производительность», пожалуй, не соответствует действительности и приводит лишь к появлению типовых городских легенд. По сути, все, что эта схема может дать — несколько сократить задержки при работе за компьютером, но ограничив при этом его способность экономить энергию в простое. Это может быть актуально при постоянном изменении характера нагрузки на процессор, особенно многоядерный, особенно при использовании большого количества приложений. В общем, пожалуй, наиболее приближенный к реальности сценарий — сервер. Но при выборе и настройке, к примеру, рендер-станции, которая должна считать проекты часами, особого значения это все не имеет: схема «Высокая производительность» вовсе не повысит производительность, а «Сбалансированная» — не сэкономит энергию. Между тем, «тяжелая» длительная нагрузка с любой схемой «выжмет» из процессора все, на что он способен. Но не более того.

Гайд: как снизить энергопотребление AMD Ryzen на 20%

В своем блоге «Мои впечатления от смены Core i5-3570 на Ryzen 5 1600 без замены видеокарты (GeForce GTX 1060)» я писал, что одна особенность Ryzen 5 1600 мне не понравилась, а именно — энергопотребление, не вписывающееся в заявленные 65 ватт. Шутка ли, в умеренном по нагрузке тесте AIDA64 FPU Ryzen 5 1600 потребляет 73 ватта, а в более серьезном тесте OCCT — до 90 ватт.

реклама

При этом начинается сброс частот, чтобы вписаться даже в эти завышенные лимиты по потреблению, что оборачивается падением производительности. Но, как оказалось, это вполне поправимо и сейчас я расскажу вам, как это сделать.

Почему это может не подойти для Zen 2

Сразу хочу предупредить обладателей процессоров Ryzen с архитектурой Zen 2 (Ryzen 5 3600 и т.д.), для вас этот метод может не подойти. Не потому, что процессоры Zen 2 чем-то плохи. Просто процессоры на глазах становятся все сложнее и на примере Zen 2 мы видим, что производитель смог по максимуму выжать из чипов не только разгонный потенциал, но и возможности снижения энергопотребления.

Если вы примените способы из этого гайда к процессору Zen 2, энергопотребление упадет, но и производительность может упасть. Тщательно тестируйте производительность до и после снижения напряжения.

реклама

Однако, комьюнити пользователей процессоров Ryzen не сидит сложа руки и постоянно что-то улучшает своими силами. Например, пользователь нашей конференции 1usmus смог создать профиль энергосбережения для Zen 2, дающий более высокие частоты под нагрузкой.

Поэтому я нисколько не удивлюсь, если и проблему улучшения энергоэффективности Zen 2 тоже удастся решить. Ссылка на исследование снижения напряжения Zen 2 от gamersnexus.net.

Подготовка и программные инструменты

реклама

Однако, перейдем поскорее к делу. Нам понадобятся следующие инструменты: HWiNFO64 для мониторинга частот, напряжений, температур и энергопотребления нашего Ryzen. На сегодняшний день это самая продвинутая и точная программа мониторинга.

AIDA64 и OCCT для тестирования под нагрузкой. Почему я беру не одну тестирующую программу, а несколько? Потому что очень важно создать разные степени нагрузки на процессор, для выявления нестабильности. Процессору, нормально работающему под OCCT, может не хватить напряжения для работы в промежуточных состояниях.

А так как мы будем снижать напряжение на процессоре во всем диапазоне его работы, нестабильность может подстеречь даже во время простоя. И процессор, проходящий часами AIDA64 и OCCT может сбоить просто на рабочем столе.

Для проверки, не снизилась ли производительность процессора при понижении напряжения, можно использовать Cinebench R20, этот тест довольно точно и с постоянством показывает производительность процессора.

Тестирование процессора в номинальном режиме

реклама

Для начала надо протестировать процессор в номинальном режиме, и записать результаты. Желательно дополнительно сделать скриншоты.
Вот что получилось у меня с Ryzen 5 1600 AF (аббревиатура AF означает процессор на архитектуре Zen+, мало чем отличающийся от Ryzen 5 2600).

Чтобы исключить влияние Load-Line Calibration я выбрал такой его уровень, который дает минимальный разброс напряжений под нагрузкой. Для материнской платы MSI B450-A PRO MAX уровень LLC составил 4. Также я зафиксировал напряжение vSOC на 1.0125 В, а CLDO_VDDP на 0.7 В.

В тесте AIDA64 процессор потребляет около 75 ватт, частота держится на 3600 МГц, напряжение примерно 1.1 В.

Энергопотребление процессора я буду смотреть по параметрам CPU Package Power (SMU) и Core+SoC Power (SVI2 TFN). На форумах ведутся споры, какой из этих параметров точнее показывает потребление процессора, я же буду ориентироваться на максимальный показатель.

В тесте OCCT процессор потребляет около 84 ватта, частота держится на 3600 МГц, напряжение примерно 1.1 В

Производительность процессора в Cinebench R20 составила 2726 pts.

Снижаем рабочее напряжение процессора VCORE

Ну что же, все параметры записаны и сняты на скриншоты, теперь пора приступать к снижению энергопотребления нашего Ryzen через уменьшение напряжения. Скорее всего, вам удастся снизить напряжение в пределах 0.1 В.

На первый взгляд — это очень мало, однако не забывайте, что энергопотребление находится в квадратичной зависимости от напряжения питания. И даже небольшое снижение даст пользу.

В BIOS вашей материнской платы нужно найти параметр напряжение CPU и через параметр Offset с отрицательным значением «-«, начать постепенно уменьшать его.

Я уже упомянул, что при снижении напряжения будут очень важны промежуточные состояния вашей системы. Сейчас объясню на примере.

Убавив напряжение на процессоре на 0.15 В, я долго тестировал компьютер в AIDA64 и OCCT и он был абсолютно стабилен. Однако, через день он завис на рабочем столе. Напряжения для одного из промежуточных состояний «частота-напряжение» не хватило. Я чуть уменьшил снижаемое напряжение до 0.1375 В и снова оставил компьютер тестироваться. Но опять получил зависание в простое.
И только снижение на 0.125 В стало стабильным в течение многих дней.

И вот какие результаты дало такое снижение.

В тесте AIDA64 процессор потребляет около 60 ватт, частота держится на 3600 МГц, напряжение примерно 0.988 В. Разница по потреблению со «стоковым» состоянием составила 15 ватт или 20%.

AIDA64 дает максимально приближенное к обычным нагрузкам состояние системы. То есть, в видеокодировании или архивации вы будете получать примерно такие же цифры энергопотребления.

В тесте OCCT процессор потребляет около 79 ватт, частота держится на 3600 МГц, напряжение примерно 0.994 В. Разница по потреблению со «стоковым» состоянием составила 5 ватт или 6%.

Но OCCT — это нетипично тяжелый тест. В реальной работе компьютера таких показателей не будет.

Производительность процессора в Cinebench R20 составила 2764 pts. Немного подросла.

Итоги

Как видите, ничего сложного в понижении напряжения у Ryzen нет. По сути, это тот же разгон, где мы тестируем сочетания частоты и напряжения, только надо уделить более пристальное внимание промежуточным нагрузками и состоянию простоя.

Только с таким понижением напряжения мой Ryzen 5 1600 стал укладываться в паспортные 60 ватт. Снизилась температура и шум от кулера. Для эксплуатации без разгона это самый оптимальный режим.

Особенно полезно проделать данную процедуру будет владельцам недорогих материнских плат, система питания которых слабая и перегревается.