Thứ Tư, Tháng Tư 24, 2024
No menu items!
HomeThủ Thuật, Hướng DẫnHướng dẫn tối ưu điện năng tiêu thụ và nhiệt độ của...

Hướng dẫn tối ưu điện năng tiêu thụ và nhiệt độ của Intel Gen 13 trên các bo mạch chủ phổ biến – Phần 1

Giới thiệu

TDP hay Thermal Design Power (Công suất thiết kế nhiệt) đã được các nhà sản xuất CPU đưa ra để chỉ định mức nhiệt mà một bộ vi xử lý cụ thể sẽ tỏa ra, để khách hàng có thể chọn một bộ tản nhiệt thích hợp. Đáp lại, các nhà sản xuất tản nhiệt đã bắt đầu chỉ định mức TDP mà tản nhiệt của họ hỗ trợ. Do đó, đây là một thông số rất quan trọng để người dùng lựa chọn một bộ tản nhiệt phù hợp với vi xử lý cho hệ thống đang sử dụng. Nếu lựa chọn không đúng tản nhiệt, CPU khi hoạt động sẽ rất nóng và là nguyên nhân chính gây ra mất ổn định hệ thống khi tải nặng, hoặc hiệu năng bị sụt giảm nghiêm trọng khi mức xung nhịp của CPU hoạt động không đúng thông số công bố.

Tuy nhiên, các thông số TDP do Intel và AMD công bố ngày càng trở nên sai lệch và không chính xác trong những thế hệ vi xử lý gần đây. Chẳng hạn như vi xử lý Intel I9-11900K được Intel công bố mức TDP là 125W, nhưng nó lại tạo ra công suất nhiệt lên tới ~ 300W. Trước đây, việc đẩy CPU vượt quá mức TDP được chỉ định của chúng thường yêu cầu người dùng điều chỉnh thủ công (ép xung),  nhưng ở hiện tại nhiều CPU đã tự động vượt qua mức TDP được công bố chính thức bằng cách sử dụng các chế độ Turbo của chúng. Các cài đặt Turbo này thường được nâng cao hơn nữa bởi nhiều bo mạch chủ dòng cao cấp, vốn không thực thi các giới hạn điện năng được đề xuất từ ​​Intel và AMD theo mặc định, trừ khi chúng được người dùng giới hạn theo cách thủ công.

Điều này gây ra những vấn đề như CPU chạy vượt quá mức công suất được chỉ định gây ra nóng, giảm hiệu suất hoạt động, phải tốn thêm chi phí để mua tản nhiệt tốt và gây ra không ít phiền toái cho người dùng lẫn các kĩ thuật viên.

GIÁ TRỊ PL1, PL2 và TAU CỦA INTEL

Ở phần 1 này, sẽ là những thứ kiến thức mà chúng ta cùng nhìn lại, vì nó liên quan tới vấn đề kĩ thuật về giá trị TDP hay mức Công suất nhiệt thực tế khi hoạt động của vi xử lý (thường thể hiện giá trị CPU Package trong các phần mềm theo dõi hệ thống) từ phía Intel.

Intel đưa ra ba biến kĩ thuật có thể được điều chỉnh để tăng cường sức mạnh của nhiều thế hệ vi xử lý gần đây- được gọi là PL1 và PL2 và Tau.

  • PL1 (Power Limit 1) = TDP, hai giá trị này thường được định nghĩa như nhau, là mức tiêu thụ điện năng ở trạng thái ổn định và dài hạn lẫn hiệu quả của các vi xử lý. Ví dụ i9-10900K có TDP là 125W thì PL1 sẽ là 125W. Giá trị PL1 là giá trị thấp nhất.
  • PL2 (Power Limit 2) ngược lại với PL1, nó mang tính chất ngắn hạn và chỉ mức giá trị tối đa đạt được trong một thời gian ngắn hạn nhất định của các vi xử lý. Các vi xử lý sẽ sử dụng chế độ Turbo lên đến tối đa giá trị của PL2 được quy định. Do đó, mức giá trị PL2 cao hơn PL1 rất nhiều và thường được áp dụng theo công thức PL2 = TDP * 1.25.
  • Tau được hiểu như là một biến thời gian. Có nghĩa là mức thời gian mà vi xử lý ở trong chế độ PL2 trước khi chuyển sang chế độ PL1. Do là biến thời gian nên nó không phụ thuộc vào nhiệt độ của vi xử lý.
Minh họa hoạt động của PL1, PL2 và Tau (Theo Anandtech)

Đểhiểu rõ hơn, mình xin trích dẫn và dịch nguyên văn câu trả lời từ đại diện chính thức của Intel về các biến PL1, PL2 và Tau của i9-10900K:

“Các hãng sản xuất bo mạch chủ là đối tác của chúng tôi đã tối ưu hóa cài đặt bo mạch và BIOS tương ứng cho các vi xử lý thế hệ thứ 10. Đối với i9-10900K, các khuyến nghị cấu hình của Intel là PL1 = 125, PL2 = 250 và Tau = 56 giây.”

“Chúng tôi cho phép các đối tác của mình tùy chỉnh và thực hiện cài đặt hiệu suất cho các bo mạch chủ theo mục tiêu thiết kế của riêng họ. Các đối tác bo mạch chủ có thể cung cấp cho khách hàng các tùy chọn để tùy chỉnh PL1, PL2 và Tau. Một số nhà sản xuất thực hiện việc thiết lập mặc định của các bo mạch chủ tuân theo các khuyến nghị cấu hình của Intel cho PL1, PL2 và Tau; trong khi một số khác có thể đặt các thiết lập PL1, PL2 và Tau mặc định vượt xa con số khuyến nghị, nhờ thế có thể tăng cường được hiệu năng và cần nhiều giải pháp tản nhiệt một cách hiệu quả.”

AMD cũng có các giá trị diễn đạt tương tự PL1, PL2 và Tau như Intel nhưng với tên gọi khác nhau. Nhìn chung, dù khác nhau về cách thức gọi tên nhưng về cách thức hoạt động để chỉ định Công suất nhiệt thực tế của vi xử lý thì cả hai hãng đều có sự tương đồng.

MAXIMUM TURBO POWER TRÊN INTEL GEN 12 / 13 LÀ GÌ?

Điểm khác biệt của Intel Gen 12 so với Gen 11 và thế hệ trước nữa đó là khái niệm TDP được hãng rời bỏ mà sẽ gán trực tiếp giá trị PL1 (TDP hay Base Power) và PL2 (Max Turbo Power) và gọi nó là MTP-Maximum Turbo Power (Công suất turbo tối đa của CPU). Như đã nói ở trên, Gen 12 / 13 Intel gán cho rất nhiều vi xử lý, bao gồm các vi xử lý dòng K/F ở hiện tại là giá trị PL1 = PL2 theo mặc định. Tức là khác so với Z590, Z490… khi ở những dòng này PL1 = TDP công bố và PL2 áp dụng theo công thức PL2 = PL1*1,25 hoặc nằm trong khoảng ngưỡng từ 200-250W.

Như vậy, Intel đã bật mức Turbo gần như chạm tới ngưỡng tối đa theo mặc định, mức mà hiệu năng hoàn toàn tốt nhất. Đối với I9-12900K, PL1 = PL2 = 241W, đối với Intel Core I9-13900K PL1 = PL2 = 253W. Đối với  I7-12700K, con số tương tự với các giá trị trên là 190W và I7-13700K cũng là 253W Nếu giới hạn công suất PL / PL2 bị vô hiệu hóa trong BIOS của bo mạch chủ, CPU Pakage khi load nặng có thể cao hơn mức PL mặc định tùy thuộc vào mức độ AVX2 được sử dụng, chẳng hạn I9-12900K có thể load từ 220 đến 300W hoặc I9-13900K có thể load tới ~ 400W.

Lấy ví dụ về Intel Core I7-12700K, nếu chúng ta gán giá trị “PL1 = 125 W / PL2 = 190 W / Tau = 56s. Lúc này CPU sẽ chạy ở 190 W trong 56 giây và sau đó ở giới hạn liên tục ở 125 W. Điều này có nghĩa là xung nhịp của vi xử lý sẽ lên cao nhất trong 56s đầu khi nó ở giá trị 190W và sẽ giảm dần để phù hợp với mức 125W. Như vậy, mặc dù hiệu năng có giảm đi, nhưng điều này sẽ giúp các tản nhiệt khí cơ bản hoặc tầm trung trên thị trường sẽ vận hành tốt.

Kết quả khi Intel áp dụng MTP cho Intel Gen 12 / 13 như đã nói ở trên, giá trị PL2 và PL1 là như nhau và không có giới hạn thời gian cụ thể mà PL2 chuyển sang PL1 (Tau). Thông thường, giá trị mặc định của Tau được Intel gán cho các thế hệ là 56s, nhưng nguyên tắc này đã được bỏ qua và nhà sản xuất bo mạch chủ có thể đặt bất kỳ giá trị nào và nó “không giới hạn”.

Tối ưu điện năng tiêu thụ và nhiệt độ bằng cách nào?

Trước khi đi vào chi tiết để trả lời câu hỏi ở trên, mình xin minh họa bên dưới bằng hình ảnh benchmark của cùng một cấu hình nhưng khác người test.

Trước tiên, mình lấy bài Review benchmark mặc định của Intel Core i9-12900K từ trang tin GameK dựa trên cấu hình ASRock Z690 Taichi, tản nhiệt Cooler Master PL360 Flux khi mới ra mắt. Kết quả khi chạy xong ứng dụng Blender với cấu hình mặc định, nhiệt độ của Core i9-12900K là 95 độ và CPU Package load ~ 250W.

Cũng cấu hình đó, tản nhiệt đó, mình tự tay thử nghiệm với kết quả về hiệu suất y chang nhau nhưng mà nhiệt độ và độ ăn điện khác nhau hẳn, khi Core I9-12900K load CPU Package 200W và nhiệt độ đạt được chỉ 76 độ trong môi trường phòng 26 độ. Sự khác biệt này nằm ở chỗ phiên bản BIOS khác nhau và sự tinh chỉnh (manual) trên hệ thống dựa theo kinh nghiệm sử dụng và kiến thức có được của bản thân mình.
Mặc định các bo mạch chủ ở hiện tại đa phần các hãng sản xuất chưa có BIOS tối ưu cho Intel Gen 13, khi bản thân các phiên bản BIOS này nhồi VID khiến cho nóng và ăn điện. Nhưng chỉ cần khéo léo tinh chỉnh chút trong chốc lát là có thể mát, giảm điện năng tiêu thụ và ổn định lâu dài.


Với Intel Gen 12 ở hiện tại, về cơ bản là chỉ cần Update phiên bản BIOS mới là có thể tận hưởng được hiệu năng và mát mẻ mà không cần phải tinh chỉnh làm gì. Vì cơ bản, các phiên bản BIOS mới ở hiện tại đã tối ưu hóa rất nhiều, nên CPU Package khi hoạt động thấp hơn, Voltage (VID) cũng thấp hơn. Ví dụ như I5-12600K trước đây khi mới ra mắt, chạy Cinebench R23 tải từ 140-160W tùy bo mạch chủ. Nhưng hiện tại, trên nhiều bo mạch chủ chỉ tải từ 105W-120W, tức là thấp hơn khá khá nhiều.

Còn đối với Intel Gen 13, ở hiện tại việc nhồi điện quá mức ở các phiên bản BIOS khiến cho CPU Package load cao, dẫn tới dư thừa điện năng gây nóng mà hiệu năng không hề tăng. Do đó, cần phải tinh chỉnh để có thể giảm thiểu được VID bơm vào, mà hiệu năng lẫn độ ăn điện luôn đảm bảo. Ví dụ Z690 Steel Legend ở các phiên bản BIOS đầu tiên có thể đẩy CPU Package lên tới ~ 400W, một con số kinh khủng.

Do đó, trước tiên cần phải xác định được thành phần phần cứng của bo mạch chủ có tốt hay không, thứ hai là phiên bản BIOS mới nhất hoặc tối ưu chưa dựa theo mô tả trên trang chủ của sản phẩm đó. Bước tiếp theo sẽ là manual trong BIOS để điều chỉnh các thành phần khác nhau nhằm đạt được kết quả tốt nhất.

Có mấy cách làm giảm điện năng và nhiệt độ của vi xử lý? 

Để giảm thiểu điện năng và nhiệt năng của vi xử lý, thường mọi người sẽ nghĩ tới Undervoltage. Tuy nhiên, trong các thế hệ vi xử lý gần đây, có rất nhiều cách để thực hiện vấn đề này, và mình chia sẻ các phương pháp bên dưới như sau:
  • Thiết lập lại giá trị Power Limit của vi xử lý. Cách này là nhanh nhất, đơn giản nhất, thao tác gọn nhất. Nhược điểm là khi hạ giá trị Power Limit thì sẽ làm giảm hiệu năng đa nhân trong nhiều tác vụ, càng giảm Power Limit nhiều thì hiệu năng càng giảm mạnh. Đối với tác vụ đơn nhân thì hầu như không có mấy ảnh hưởng. Ví dụ như Core I9-13900K ở PL 4096W với PL 253W trên nhiều bo mạch chủ sẽ giảm điểm khi chạy Cinebench R23 sẽ là khoảng 5%.

  • Thiết lập giá trị voltage dựa theo Fixed Mode / Adaptive / Override. Đây là cách nhanh gọn thứ hai sau Power Limit, dựa trên giá trị được nhập thủ công cho CPU vCore bên trong BIOS. Người dùng chỉ cần nhập vào một con số nhất định (con số càng thấp càng phụ thuộc vào vi xử lý và cả BIOS khiển). Ví dụ I5-13600K chỉ cần set 1,23V chẳng hạn. Cách này dễ dàng, dễ ổn định hơn nhưng nhược điểm là nhiệt độ không tải và khi tải cao hơn do mức voltage luôn ở mức 100%, có khả năng làm giảm tuổi thọ CPU. Trong thực tế, nếu mức nhập thủ công này thấp sẽ gây ra việc giảm hiệu năng CPU trong nhiều tải khác nhau và hệ thống thậm chí là không stable khi vượt quá ngưỡng cho phép.
  • Thiết lập giá trị voltage dựa theo Offset. Đây là tính năng thiết lập độ lệch điện áp của vi xử lý được gán và bù trừ vào điện áp đã cho. Độ lệch điện áp sẽ trong trạng thái dynamic tùy thuộc vào tải được thiết lập cho vi xử lý. Cách này sẽ khó thiết lập hơn một chút, khó ổn định hơn, nhưng nó sẽ giúp cho xung nhịp và điện áp vi xử lý ở chế độ không tải (idle) thấp hơn, nhiệt độ thấp hơn và tuổi thọ vi xử lý cao hơn. Trong thực tế, nó vẫn gây ra việc giảm hiệu năng CPU ở một số tải nhất định.
  • Thiết lập giá trị voltage dựa theo Apdative + Offset. Đây là tính năng kết hợp cả hai vấn đề được nêu trên, và thường thấy ở bo mạch chủ MSI và ASUS. Đối với bo mạch chủ ASRock sẽ không thấy mục kết hợp này trong BIOS ở nhiều dòng.

 

  • Thiết lập giá trị voltage dựa theo V/F Point Offset. Đây là một tính năng nâng cao trong BIOS mà được Intel áp dụng đầu tiên cho các dòng vi xử lý Commet Lake và các thế hệ sau này được thừa hưởng với tên gọi Advanced Voltage Offset. Tính năng này sẽ giúp cho người dùng hạ điện áp vi xử lý của họ dựa theo từng mức cài đặt cụ thể ở các điểm V/F sẵn có. Về mặt kĩ thuật, V/F Point Offset là phần nâng cao của Adaptive Voltage Mode. Trong BIOS của nhiều dòng bo mạch chủ, chúng ta sẽ thấy rõ được các điểm V/F sẵn có và bao gồm các tham số sau: xung nhịp dựa theo Ratio / Multiplier của CPU, Voltage tương ứng cho mức xung nhịp, và độ lệch điện áp.

 

 

  • Thiết lập giá trị voltage dựa theo IA AC / DC LL với các tham số cộng hưởng khác. Đây là một tính năng nâng cao và phức tạp nhất, nhưng bù lại hiệu năng đạt được tốt nhất. 

 

Điện áp của các cách ở trên sẽ dao động nhẹ dưới tải, thuật ngữ gọi là Vdroop và được sửa bằng Load Line Calibration. Load Line Calibration là tính năng tự động ổn định điện áp, giảm thiểu Vdroop cho CPU – hiểu nôm na là sẽ giúp giảm sự chênh lệch điện thế tiêu thụ bất ngờ khi thay đổi chế độ của CPU ở idle và full load. Đây là tính năng được trang bị trên các Mainboard từ rất lâu, và tùy vào thiết kế bo mạch chủ của mỗi hãng mà nó sẽ có các định mức thiết lập khác nhau. Ví dụ ASRock có sẵn 5 mức (Level) tùy chọn LLC để ổn định điện áp, mức 1 là cao nhất và mức 5 là mức thấp nhất.
Vậy hiệu năng đạt được của các mức thiết lập và ảnh hưởng trong thực tế ra sao? Mình đã nhờ đứa em lắp đặt hệ thống thử nghiệm trên bo mạch chủ MSI Z690-A Pro với Core I5-13600K, đặt trên benchtable với nhiệt độ phòng là 26 độ C, tản nhiệt ID Cooling ZoomFlow XT 360. Tuy nhiên, con tản trong bài viết đang có vấn đề, vì quá trình sử dụng mình nghe tiếng ọc ọc bên trong rất nhiều lần, nên khả năng pump của nó đang trục trặc.

Kết quả của các mức áp dụng như sau:

  • Ở chế độ mặc định, bo mạch chủ MSI Z69-A Pro sẽ đẩy vi xử lý Core I5-13600K lên ~ 220W tải tối đa (CPU Package). Hiệu năng khi chạy Cinebench R23 là ~24,5K điểm, nhiệt độ tối đa 101 độ C.

  • Thiết lập giá trị Power Limit về 160W. Hiệu năng khi chạy Cinebench R23 là ~22,6K điểm, nhiệt độ tối đa 85 độ C. Tuy nhiên, điểm số giảm hơn 8% so với mặc định khi so sánh điểm đa nhân.

 

  • Thiết lập giá trị voltage Fixed Mode / Override của CPU thành 1.22V, LLC Level 3. Hiệu năng khi chạy Cinebench R23 là ~23.8K điểm, nhiệt độ tối đa 81 độ C, CPU Package đạt tối đa 165W.

 

  • Thiết lập giá trị voltage theo Apdative + Offset với độ lệch âm 0.1V. Hiệu năng khi chạy Cinebench R23 là ~ 24,1K điểm, nhiệt độ tối đa 86 độ C với CPU Package đạt 176W.

 

  • Thiết lập giá trị AC-DC theo giá trị trở kháng phù hợp. Hiệu năng khi chạy Cinebench R23 là 24,1K điểm, nhiệt độ tối đa 78 độ C với CPU Package đạt 146W.

 

 

  • Thiết lập giá trị AC-DC + PL 140W. Hiệu năng khi chạy Cinebench R23 là ~23,9K điểm, nhiệt độ tối đa 77 độ C với CPU Package đạt 140W.

Kết luận cuối cùng


Việc giảm điện năng của vi xử lý là một cách không quá phức tạp, tùy thuộc vào khả năng của vi xử lý, cách thức viết BIOS của từng loại bo mạch chủ, phần cứng (VRM) của bo mạch chủ đó sẽ mang lại hiệu năng rõ rệt hay chỉ tương đối nhỏ. Khuyến nghị đối với các bo mạch chủ ở mức tầm trung hoặc có BIOS tốt, các bạn có thể áp dụng cách nhanh nhất đó là sử dụng tính năng Fixed Mode / Override và gán mức LLC phù hợp sẽ mang lại hiệu quả thấy rõ.
Trong phần hai của bài viết, sẽ là hướng dẫn step by step cho mọi người về cách giảm điện năng tiêu thụ trên từng loại bo mạch chủ và từng cách thiết lập.
tienpc
tienpchttps://tienpc.net
Đơn giản thôi, là ông bố của hai cô con gái xinh xắn và đáng yêu :*
RELATED ARTICLES

2 COMMENTS

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

- Advertisment -
Google search engine

Most Popular

Recent Comments