Radeon HD 6900全新內(nèi)核架構(gòu)之全新功耗管理

說起高端顯卡，除了強(qiáng)大的性能之外往往還伴隨著恐怖的高功耗，以及隨之而來的復(fù)雜散熱器、煩人噪音、巨額電費(fèi)。GeForce GTX 580引入了硬件電源監(jiān)控電路，Radeon HD 6900則在Radeon HD 5000/6800系列的基礎(chǔ)上又祭出了全新技術(shù)“PowerTune”(電源調(diào)節(jié))，靈活性上遠(yuǎn)勝歷史悠久的ATI PowePlay。

首先必須解釋一個(gè)很常見的名字：TDP(熱設(shè)計(jì)功耗)。和微處理器(CPU)一樣，GPU圖形核心也會(huì)在運(yùn)行中消耗能量，并將其轉(zhuǎn)換成熱量，再散發(fā)出去，能量消耗的速度受限于系統(tǒng)提供能量、揮發(fā)熱量的雙重能力。為此GPU廠商就向系統(tǒng)制造商提供了熱設(shè)計(jì)功耗這么一個(gè)參數(shù)，代表穩(wěn)定運(yùn)行所需要的最大能量消耗值，方便他們合理地設(shè)計(jì)系統(tǒng)，而且該參數(shù)受電壓、核心頻率、工作負(fù)載、漏電率、環(huán)境溫度等多種因素的影響。

ATI PowerPlay只是簡單地指定了顯卡核心與顯存頻率的兩三個(gè)等級(jí)，分別對(duì)應(yīng)待機(jī)、日常負(fù)載、游戲和拷機(jī)負(fù)載等應(yīng)用，一旦確定就不可再更改。AMD PowerTune則利用顯卡上集成的控制處理器來實(shí)時(shí)監(jiān)視GPU負(fù)載、內(nèi)部計(jì)算GPU功耗，藉此實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整運(yùn)行頻率，從而在滿足熱設(shè)計(jì)功耗限制的前提下帶來更高的性能，特別是允許GPU在高負(fù)載狀態(tài)下運(yùn)行于更高的頻率。

換句話說，GPU以往只有中間狀態(tài)、最高狀態(tài)等幾種僵死的P-State性能等級(jí)，現(xiàn)在加入AMD PowerTune技術(shù)后就有了幾乎無數(shù)種狀態(tài)并能實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換，允許最高狀態(tài)下的核心頻率更高，同時(shí)仍然滿足熱設(shè)計(jì)功耗要求，而那些受熱設(shè)計(jì)功耗限制的應(yīng)用程序也可以從這種更高頻率中獲益。

除此之外，Radeon HD 6900系列還支持直接控制GPU功耗，不需要再繞過頻率和電壓調(diào)節(jié)，并支持AMD OverDrive工具。

技術(shù)上講解和理解起來都很晦澀，但看看下邊的典型應(yīng)用實(shí)例你就會(huì)明白了。首先大家需要知道的是，顯卡實(shí)際功耗在不同環(huán)境下是相差很大的，F(xiàn)urMark、3DMark、OCCT等測(cè)試和拷機(jī)軟件往往能將顯卡功耗發(fā)揮到很高水平甚至達(dá)到極致，但主流3D游戲中其實(shí)都是比較低的。這就是AMD PowerTune技術(shù)進(jìn)一步發(fā)威的前提。

Radeon HD 6950在默認(rèn)功耗設(shè)置下運(yùn)行3DMark Vantage柏林噪音測(cè)試，GPU核心頻率在700MHz上下的較大范圍內(nèi)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，程序運(yùn)行幀率則穩(wěn)定保持在接近150FPS。

然后在催化劑控制中心的OverDrive頁面內(nèi)，拖動(dòng)功耗控制(Power Control)的滑桿，范圍從-20％到+20％，代表顯卡功耗的降低和增加范圍。

同樣的測(cè)試中，默認(rèn)功耗下GPU核心頻率在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，但極少超過750MHz，此時(shí)平均幀率140FPS；增加5％的功耗空間后，核心頻率大部分時(shí)間都在750MHz之上，而且是不是達(dá)到800MHz，此時(shí)幀率升至155FPS；增加10％的功耗空間時(shí)核心頻率就一直運(yùn)行在額定的800MHz，幀率繼續(xù)升至162MHz。

轉(zhuǎn)到《異形大戰(zhàn)鐵血戰(zhàn)士》這樣的普通游戲，默認(rèn)設(shè)置下幀率超過55FPS，很流暢，都功耗也超過了250W，相當(dāng)費(fèi)電；于是將功耗空間降低10％，幀率仍有55FPS左右，實(shí)際功耗降至250W之下；再降低20％呢，幀率跌至50FPS，依然足夠流暢，功耗卻大幅降低至220W多一點(diǎn)，從而在保證游戲體驗(yàn)的前提下節(jié)省耗電量。

另外除了功耗控制技術(shù)的改進(jìn)，Radeon HD 6900系列的散熱設(shè)計(jì)同樣毫不含糊，和Radeon HD 6800系列一樣使用了第五代真空腔均熱板(Vapor Chamber)技術(shù)，由渦輪風(fēng)扇、大面積純銅底座、純銅熱管、密集散熱鰭片等部分組成。具體我們會(huì)在后邊的拆解賞析部分細(xì)說。