无数游戏本倒在功耗墙下 看看你的爱机中招了吗
作者: 神雷  来源: 本站原创  发布时间: 2017-9-12 10:20   

前言:

近年来游戏本越来越受用户追捧,其强劲的游戏性能足够满足大多数玩家日常娱乐。尤其是10系显卡问世以后,我们已经不用担心性能不足了。然而有的时候你会发现,明明花钱买了个GTX 1050Ti的本子,玩起游戏来却和GTX 1050的本子差不多。这是因为性能越是强大的配件,也就越是需要过硬的散热设计来做保障。可最近市面上不少10系游戏本并没有在散热方面用心,而是开始使用功耗墙来限制发热,从而达到降温的目的。这种牺牲性能换取散热的猥琐方式,已经被很多品牌使用。厂商们彼此心照不宣,而用户们却被蒙在鼓里。

显卡的频率表现:

想要了解用功耗墙“缩TDP”来限制频率有多坑人,我们得先了解笔记本显卡的工作频率是如何决定的。

蓝天GTX 580M

在早些年的笔记本显卡上,频率的调整方式比较简单。比如费米架构的GTX 580M只有三个频率档位,它在不同的工作负载下,由vBIOS决定工作频率。当年的厂商们还比较淳朴,没想过用功耗墙来限制发热。所以那个时候的显卡,完全是按照老黄家的设计规范在工作。只要温度不过热,核心本身默认能到多少频率,实际游戏时就能达到多少频率。那个时候,功耗墙和温度墙仅仅是保护措施而已。

Boost频率的加入:

在开普勒架构的时代,NVIDIA引入了Boost频率的概念。就是在默认频率之上再增加一个更高的频率档。同时该架构将频率档位细分化,不再是简单的三挡调节,而是多达几十个频率档位。每个频率档位相差13MHz,显卡可更加流畅地调节频率。上图所示GTX 780M的Boost频率比默认核心频率高两档,运行大型游戏时,只要没遭到功耗墙和温度墙限制,显卡就能工作在797MHz上。

Boost 2.0:

之后在麦克斯韦架构上,NVIDIA推出了Boost 2.0的概念。这是真正意义上的Boost,它不再有固定的Boost频率,而是一个不断升高的动态值。虽然在上面GPU-Z截图中仍然能看到一个1127MHz的Boost频率,然而它并不代表显卡运行游戏时的实际频率。事实上当Boost 2.0生效时,显卡核心电压、功耗和频率会不断攀升,直到触发某一个频率限制因素(比如功耗墙、或安全电压上限等)后不再上升,并保持这个频率工作。

这样一来若是笔记本散热足够给力,不会让显卡触发温度墙;同时厂商也没有故意设置非常低的功耗墙的话,该显卡最终会达到最高频率,这样就是完整地发挥出了该架构核心的全部性能。

然而遗憾的是,笔记本麦克斯韦架构显卡的Boost 2.0功能后来被老黄屏蔽了,只有台式机上才能看到。想用到该功能的玩家只能自己修改vBIOS开启它。

Boost 3.0:

到了帕斯卡架构的时代,老黄决定让笔记本显卡也拥有台式机显卡般的性能。新的Boost 3.0技术不再是台式机显卡独享的福利,因此这次笔记本显卡的性能有了巨大提升。

Boost 3.0可以看成是Boost 2.0的激进版本,它的频率提升幅度非常夸张。比如移动版GTX 1060的核心默认频率为1405MHz,若是在没有恶意限制频率的状态下,当其核心电压升至安全电压上限时,其频率可以升至1911MHz。这500MHz的频率增幅会带来明显的性能收益,可以说Boost 3.0是10系显卡不可或缺的重要属性。若是被厂商限制无法发挥全部实力,那么就会对10系显卡造成不小的性能损失。如果只是降低100MHz的话,对性能的影响可能还不算明显,若是降得太多,就很坑人了。

显卡工作频率的决定因素:

既然10系显卡非常仰仗Boost 3.0技术,而该技术又非常惧怕频率限制。那么显卡Boost后的实际工作频率究竟会受到哪些因素影响呢?

对于NVIDIA显卡来说,核心频率Boost的限制因素分为5种:PWR、Thrm、VRel、idle(早些版本的GPU-Z显示为Util)以及VOp。显卡在工作时,频率究竟受到那种因素影响可以用GPU-Z来查看。

PerCap Reason就是显示当前频率限制原因的项目

PWR:Limited by total power limit(总功耗限制)。传说中的功耗墙,实际上厂商们目前就是用这种因素制约显卡频率的。

Thrm:Limited by temperature limit(温度限制)。这是温度墙,要求显卡在核心温度达到此界限时大幅降频以保障核心安全。

VRel:Limited by reliability voltage(可靠性电压限制)。这个其实就是安全电压,超过此电压工作对核心来说是有风险的。这个电压数值是由显卡核心的设计架构决定的,10系帕斯卡架构的安全电压在1.05V左右。

Idle(旧版GPU-Z显示为Util):Limited by GPU utilization(GPU使用率限制),这是一种使用场景限制。比如在麦克斯韦架构的GTX 780M显卡vBIOS中,会预设四种使用状态。2D低负载状态(比如待机)、2D高负载状态(比如看高清视频)、3D低负载状态(比如玩3D小游戏)和3D高负载状态(大型单机)。前三种使用状态都会设定一个频率上限,受到该频率限制时就会显示“Idle”。而最后一种是完全放开无限制的状态,因此正常情况下当电脑运行大型游戏时,不会遇到Idle限制。如果厂商在3D高负载状态上设置了频率上限,那么你在玩游戏时就会遭到“Idle墙”,这种情况比较少见。

GFX72VS在玩游戏时会遇到罕见的“Idle墙(Util)”

VOp:Limit by operating voltage(操作电压限制)。笔记本上很少提及这个因素,它经常在加压超频的状态下出现。该状态下核心电压往往已经超过了安全电压,那么只要没触发功耗墙和温度墙,显卡频率最终会被限制在用户设定的操作电压上。

在这5种限制因素中,VRel限制是代表正常工作上限;而Thrm温度墙在限制显卡频率时会引起频率剧烈下降;VOp极不常见,一般用不上。所以最容易用来限制频率的是PWR和Idle,现在厂商们使用最多的手段是PWR限制。其作用很明显,降频后显卡核心电压和频率都会保持在相对较低的水平。

功耗墙对游戏本的影响:

了解了显卡频率表现与频率限制因素以后,你会发现功耗墙对10系显卡游戏本产生了多方面的影响。

首先就是受限显卡的性能较低。

这是受到功耗墙限制的GTX 1070,核心电压仅有0.812V,频率1550MHz出头。它在运行游戏时仅比默认核心频率1443高了100多MHz,这点频率的提升在游戏中是基本感觉不到的。

而这是有网友解锁了厂商限制后得到了火力全开的GTX 1070,这时它的核心频率接近1900MHz,核心电压已经充分达到VRel上限。比受限的机器提高了300MHz,更比默认核心频率高了将近450MHz。这样大的频率提升是能够在游戏中感觉到的,它的性能完全发挥了出来。

在实际应用场景中,频率受限的10系显卡比性能全开的10系显卡弱了很多。

比如在3DMark FireStrike测试中,频率受限的GTX 1060跟未受限制的GTX 1060就差了1000多图形分。

第二个影响就是温度明显降低了。因为芯片的发热量与核心电压并非是线性关系,发热量降低的幅度要比电压明显很多。对于受限的显卡的核心来说,它的电压也会受限,随之而来的就是发热量大幅降低。于是游戏本显卡的工作温度“看起来会很理想”,这就是厂商想要得到的效果。

第三个影响也与热量有关,就是厂商不必设计更强的散热了。“简化”的散热设计可以为厂商带来各种好处:1、可以在热管和风扇不变的情况下减少鳍片面积,降低散热片组的厚度,进而让笔记本机身更薄更有卖相;2、可以在热管和鳍片不变的情况下降低风扇转速,让本子更安静;3、可以在鳍片和风扇不变的情况下减少热管数量,降低散热成本和重量。这些好处虽然不可兼得,但是每种好处对厂商来说都是有很大吸引力的,尤其是可以降低成本的最后一种。

第四个影响也跟成本有关。就是降频后核心功耗降低了,于是显卡供电电路的工作压力也降低了。不再需要更高规格的供电电路,电路的设计周期和用料成本都可以节省不少。另外从设计方案上来讲,厂商可以缩减供电相数,或者更换廉价的供电原件。不过一旦使用了这类缩水方案后,厂商就必须给显卡设置一个保守的功耗墙限制。若是用户手动修改vBIOS破解功耗墙的话,会给这种简化电路带来超负荷的工作压力,让供电电路产生高温烧毁的隐患。

网友晒出的“炸卡”图片,使用高频vBIOS后显卡供电撑不住了

总结:

游戏本运行游戏时出现功耗墙限制并非个别现象,这种坑爹的设计已经蔓延到绝大多数品牌中了。除了蓝天、微星的高端机型,加上惠普、戴尔、联想、华硕、宏碁的少数低端机型以外,基本上常见的高中低档游戏本在玩大型游戏时都有频率限制问题。这种可怕的市场风气,绝对不是由单一原因引起的。它的出现,是厂商、消费者和媒体共同的责任。

厂商迫于市场压力,过于追求温度好看、机身轻薄、噪音降低。同时还要追求散热和供电设计的简化来降低成本,那肯定要对性能做出妥协。而大量消费者日渐追求轻薄游戏本,明知道性能高、发热大的游戏本与轻薄的机身设计是鱼和熊掌不能兼得的,却还是逼迫厂商不断做轻做薄,不断在散热和性能上缩水。至于媒体方面主要是过于迁就厂商,评测时只捡好听的说。对于产品存在的问题,往往一笔带过。有媒体甚至说出了“显卡因功耗墙降频,这很正常”的危险言论。这三个因素相互作用,让功耗墙问题日渐扩大。长此下去,这个“功耗墙降频”恐怕就真的要变成正常现象了。

总而言之,功耗墙只是一种安全保障机制。请厂商不要拿来当成优化散热和降低成本的措施,用这种方式设计游戏本付出的代价太大了。毕竟游戏本是以玩游戏为主,把性能发挥出来才能更好地运行游戏。所以我建议购买游戏本的用户,不要过于最求机身轻薄。更不要只看配置买电脑。因为就算是配置相同,不同厂商做出的东西也不一样。其性能和散热最终能达到什么水平,还要看厂商把它限制到什么程度才行。

最后我附上一张显卡频率表,表内记录了10系移动版显卡的Boost频率(可上下浮动1个档位,每个频率档位12.5MHz)。大家可以参考一下,看看自己的显卡能否正常Boost。

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