Ryzen R9 5900HX miniPC 系列 - 功耗測試

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現在的 CPU 都是動態調整頻率的,所以功耗問題也變得更複雜了。其相依於電源,主機板,CPU,GPU,作業系統,行程等等的設計與規劃與設定與策略與能力與實時條件等。因此只能 case by case 地探討之,全無一定的標準。不過最感興趣的便是超頻前後的差異與接受度。

破功

在前面文章,UPS DIY,使用了 19V 120W 的電源,在筆者目前的配置下已耗用不到 40 瓦,瞬間功率不到 60 瓦,其是接了一台小烏龜,一台 IP 分享器,兩台小主機分別為 J1800 & i5。
因此欲再加入一台主機(並拿掉可能是 J1800),筆者才會選用效能與功耗兼具的 5900HX,號稱不到 60 瓦的功耗。而初步的測試與衡量下是可接受的,即,UPS 系統吃得下(3 台主機)。
該 UPS system,來源 ACDC 19V。轉成 DCDC 16.8V 供電池充電,及成為未端 DCDC 12V 的電源來源。換言之,筆者必須測試這些直流交換變壓器的動態供應能力當面對 AMD 5900HX 時。
不過,此 5900HX 主機是吃 19V,所以筆者不得不再追加一顆 DCDC1219 的電源。
結果,此 DCDC1219V 的能力被測破手腳了;規格上與實際上供 90W 都並沒有問題,但瞬間耗能,(由此看出)5900HX 是會超過 90W 的,即,DCDC 19V 其量測上並不見有何異常,但主機就是會瞬間關機。結論此 DCDC 19V 瞬間響應能力不及致主機短壓關機。
因此,待筆者新購的大瓦數 DCDC 1219 交換式升壓器來到,再來一次詳測。

測試手邊兩顆升降壓器,規格上一顆最高 85W,另一顆可達 216W,欲將當成 DCDC 1219V。結果兩顆都不足以供應此 miniPC。

初步功耗測試

以下,以系統的原始狀態(不超頻不最佳化等),分別就待機,跑 4K youtube 影片播放,與 stress test(cpu & gpu)來量測。
可看出,CPU 動態調整頻率,即變頻設計是極佳的設計。
而這不超出 6 瓦的主機 active 閒置功耗,還優於 i5 的常態約 15 瓦左右。

電流計
閒置功耗
跑 4k youtube 影片
stress test

以上的測試,只有 stress test 才有作功率的量測。
讓我們看影片最後時候的數值來計算之,1.96Wh,2:15。
1.96W x (3600/135) = 52.27W
所以,真的是 stress,同時跑 Geekbench5 & Unigine-Superposition,原始設定下,果然不超出官方宣稱的數值。
整台主機平均功耗 52 瓦。

PBO enabled 測試

BIOS 載入預設值,單單開啟 PBO enabled(即自動超頻/將功率上限值調高)。
並做了兩項測試:
長時間觀看 youtube 4k 影片的平均功耗,及,
執行 LinpackXtreme stress 測試的平均功耗。

playback youtube 4k video
  • 計算播放 4k 影片,長達近 2 個小時,的平均功耗如下,
  • 56.01 x 3600 / ( 60 x 51 + 1 + 3600 ) = 30.27 瓦
  • 之後閒置,功耗一樣保持在 5 瓦左右。
  • 接著做 linpack stress test
  • 如下圖,平均功耗計算:
  • 7.86 x ( 3600 / 362 ) = 78.17 瓦
  • 事實上觀察中,有瞬間高達約 110 瓦,偶爾 90 多瓦。
linpack stress test

基於現有 UPS 規格的功耗量測與衡量

左邊是現有 UPS 所使用的 16.8-to-12V buck。中間是高達 800W 的 boost。
  • 筆者新購的 800 瓦升壓器已到貨,於上圖中間那顆(NT$520)。附帶一提,筆者用過很多升壓器,但仍沒遇過短壓 o-lvp 過流 ocp 可自停的。即,都是會降壓供流且有些甚至於不再限流如這顆。又或是會自停,但負載降低後又會回復供電/此較不妥應不再輸出才適合實際使用。
  • 左邊這顆 buck,實際規格上限到 10A,不過使用 12V 輸出,拉超過上限會有些異常,但若 11.9V 則運作如預期。原因未知。且對於 miniPC 的動態響應已確認足以應付的。唯獨,此現存的 UPS 系統若加上 miniPC,用上 800w 升壓器,則這顆 16.8-to-12 buck 將是瓶頸。因為即便 11.9 x 10 = 119 瓦,但末端輸出最高約 100 瓦。見下述掛上 miniPC 的負載測試。
  • 打開 PBO,不必測了,因為 miniPC 隨時都可能超過 100 瓦。筆者猜測大概 120W 上限不會再高了。
  • 不開啟 PBO,則在壓力測試下,常態最高是低於 70 瓦,約保持在 60 幾瓦,但偶爾會 80 幾瓦。則此 buck 都足以應付不論是否突然飆高。唯獨,破功了,一旦,且已發生,就是會有那突然一下,末端輸出破百瓦,則此 buck 盡責地馬上限流降壓,結果 miniPC 就是馬上斷電關機。
  • 因此,解法就是要嘛重新設計 UPS,要嘛使用此型更高規格的 buck,例如 150 瓦就已夠用。這點,該重新思量了;要效能就得犧牲功耗;有點想念 M1 了,但口袋與 proprietary OS 是問題;不過話說回來,唯此機最適任因它待機也只有 6 瓦不到,就算開啟 PBO,用多少(效能)吃多少(電),重載非常態而此 UPS 系統堪可勝任只要換掉 buck。
  • 以上結論大概有了,功耗大概都清楚了。
  • 註,壓力測試,同時執行 linpack,geekbench5,unigine-superposition。linpack 如公認的相當重載,所以非 PBO 下原本都不超過 60 瓦,用上它就都 60 幾瓦且偶發飆破 100 瓦。
  • 再註,閒置功耗,是 3 瓦。前提是 amdgpu drivers 安裝不成功。故在正式版的 ubuntu server 20.04.3 上(5.4 版),閒置功耗是 9 瓦。將 kernel 升級成例如筆者目前的 5.15 版,amdgpu drivers(for gpu)不完備故它只被基礎地啟動起來,才有 3 瓦,也恰適得其所了。
最後,秀一下不開啟 PBO 的閒置功耗,平均 3 瓦(gpu 只被基本驅動)及過一段時間開始執行 stress test(便拉高到 60 瓦),符合預期。

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