Shuttle XPC cube SH370R8 – spoutaná bestie | Kapitola 8
Seznam kapitol
Naskytla se nám možnost otestovat nejvyšší model barebone počítačové sestavy Shuttle z kategorie "XPC cube". Do skříně velikosti krabice od bot jsme osadili energeticky velmi náročný procesor Intel Core i9-9900K a také grafiku Nvidia GeForce GTX 1080 Ti. Měla by tak vzniknout výkonná herní, nebo pracovní – renderovací stanice. Bude to fungovat?
Praktické testy – procesor
Před uskutečněním praktických testů barebone sestavy Shuttle XPC cube SH370R8 bylo samozřejmě nutné instalovat operační systém, v mém případě 64bitové Windows 10 Pro. Instaloval jsem z USB disku zcela bez problémů. Ze stránek výrobce jsem následně stáhl a instaloval ovladače k základní desce, obdobně jsem postupoval i v případě grafické karty Nvidia.
K otestování právě zprovozněné renderovací stanice jsem logicky použil 3D modelovací aplikaci, která dokáže bezezbytku využít veškerý dostupný potenciál instalovaného hardware. V aplikaci s česky nelichotivě znějícím názvem Poser pracuji už dlouhá léta, prakticky od verze 3.0 z roku 1998. Za tu dobu prošla velkým vývojem až na úroveň profesionálního nástroje pro tvorbu animací ve 3D prostředí. Já budu testovat v prostředí nejnovější verze Poser Pro 11 a použiji výhradně možnost nastavení výpočtu renderu pomocí procesoru bez přispění grafické karty. V takovém případě dokáže aplikace bezezbytku vytížit všechna dostupná vlákna procesoru. Tímto testem chci prověřit účinnost systému chlazení procesoru v delší zátěži.
Testovaná sestava bude mít za úkol renderovat jeden statický snímek relativně nenáročné 3D scény v pracovním okně aplikace na 30" monitoru s rozlišením 2650 × 1600 bodů. Samotný renderovaný snímek v okně má rozměr 2115 × 1381 bodů. Jedná se o již starou 3D scénu, původně vytvořenou pro účely recenze programu Poser 9 ve dnes již zaniklém časopise Pixel (č. 190 z října 2012). Sličná pionýrka v této scéně bloudí nehostinnou džunglí, nasvícenou čtyřmi světelnými zdroji, z nichž tři používají pro výpočet stínů klasický raytracing. Objekty vegetace se skládají jen z menšího počtu polygonů, takže výsledný render bude 16vláknovému procesoru za běžných okolností trvat okolo čtvrt hodiny, což byla pro mě přijatelná doba k uskutečnění většího počtu průběhů s různým nastavením. Na obrázku níže vidíme výsledný render, k němuž bychom se měli dopracovat.
Chování jednotlivých komponent sestavy během výpočtu renderu jsem monitoroval pomocí aplikace HWiNFO64, snímek obrazovky jsem udělal ještě během plné zátěže procesoru pár vteřin před dokončením renderu. Následnou úpravou snímku jsem zelenou barvou zvýraznil oblasti, které nás budou nejvíce zajímat.
První zkouškou byl render ve výchozím nastavení sestavy, tedy v takovém, jakém ji budeme mít ihned po složení bez zásahu do biosu. U procesoru Intel i9-9900K bylo aktivováno Turbo a Hyper-Threading, takže k dispozici jsem měl výpočetní výkon šestnácti vláken. Oba ventilátory počítače využívaly automatické řízení otáček "Smart Fan Mode". Shuttle XPC cube SH370R8 zvládl první render bez problémů ve výchozím čase cca 16 minut. A jaké jsou prvotní poznatky?
Z naměřených údajů jasně vyplývá, že aplikace Poser dokáže na 100 % vytížit všech šestnáct výpočetních vláken po celou dobu zpracování renderu. Systém řízení procesoru je nastaven tak, aby striktně dodržoval hraniční limit TDP a tomu je podřízeno vše ostatní. Zde se názorně ukazuje, jak se chová procesor i9-9900K, pokud je donucen běžet na oficiálně uváděném 95W TDP. Po kratičkém rozběhu všech jader na frekvenci 4200 MHz zasáhne Power Limit, který takty srazí o 100 – 200 MHz, přičemž průměrná hodnota byla ve výsledku 4000 MHz. Spotřeba celé sestavy s výhradní zátěží procesoru byla na zásuvce 150 W.
Po spuštění renderu vystoupají teploty procesoru rychle k hladině 80 st.C, kde je udrží okamžité zrychlení ventilátoru chladiče na cca 2300 ot./min. To rozhodně nejsou maximální otáčky ventilátoru, takže je zřejmé, že křivka automatického řízení rychlosti ventilátoru preferuje spíše nižší otáčky na úkor vyšší teploty procesoru. Teploty ostatních komponent se během čtvrthodinového renderu prakticky nezměnily. Také mě překvapilo, že hliníková skříň zůstala po celou dobu zcela studená. Může za to silný tah ventilátoru chladiče procesoru, který vytváří ve skříni intenzivní proudění vzduchu, jenž se zahřeje až v radiátoru na zadní stěně a hned nato skříň opouští. Musím uznat, že z tohoto pohledu funguje chlazení skvěle.
Ne tak skvělá je ovšem hlučnost sestavy, která v klidu dosahuje úrovně 41 dBA. Měřil jsem z pozice, kterou vidíte na obrázku níže. Přibližně 1 dBA na hlučnosti přidává odraz zvuku od holé stěny vzdálené 25 cm od zadní stěny počítače. Zjistil jsem to náhodou, když prostorem za počítačem procházel můj kocour. Pro srovnání, má sestava ve skříni Define R4 se čtveřicí továrních ventilátorů produkuje v klidu hluk pouze na úrovni 34 dBA, což sice stále slyším, ale není to pro mě dlouhodobě rušivé. Naopak klidová hlučnost Shuttle XPC cube SH370R8 je na mě už moc vysoká. Přirovnal bych ji ke spuštěné klimatizaci nebo stolnímu ventilátoru. Dá se to vydržet a dokonce po chvíli práce ten monotónní zvuk člověk přestane příliš vnímat, ale není to prostě ono.
Během renderu jsem po zvýšení otáček ventilátoru chladiče naměřil hluk na úrovni 47 dBA a to je již pořádný hukot. Otáčky předního ventilátoru skříně se za celou dobu prakticky nezměnily a oproti klidové hodnotě se zvedly o pouhých 200 ot./min., takže na zvýšení hlučnosti sestavy se takřka nepodílely. Také maličký ventilátor napájecího zdroje zůstal stále kultivovaný a jeho hluk jsem vůbec nevnímal. Ostatně při spotřebě 150 W se 500W zdroj ani výrazněji nezatížil.
V následující zkoušce jsem v biosu vypnul Hyper-Threading, čímž jsem se snažil simulovat chování počítače s osazeným procesorem i7, disponujícím pouze osmi výpočetními vlákny.
Také v případě pouhých osmi výpočetních vláken byl výkon procesoru limitován striktním dodržováním TDP na limitu 95 W. Teploty, otáčky ventilátorů a logicky i celková hlučnost sestavy je totožná s výsledky předchozí zkoušky. Liší se pouze takty procesoru, které vzrostly o 200 MHz na výslednou průměrnou hodnotu 4200 MHz pro všech osm jader. Menší počet výpočetních vláken totiž umožnil systému zvýšit napájecí napětí a současně násobič procesoru. Proto jsem na zásuvce naměřil také srovnatelnou spotřebu sestavy 148 W. Výslednému času zpracování renderu v délce 20 minut sice vyšší takty procesoru pomohly, ale hendikep dalších osmi výpočetních vláken (i když neplnohodnotných) eliminovat nedokázaly.
Ve třetí zkoušce jsem se snažil sestavu utišit nastavením obou ventilátorů na nejnižší možné trvalé otáčky pomocí volby režimu "Ultra-Low Mode" a byl jsem zvědavý, zda to chladič procesoru v tomto nastavení zvládne.
Bohužel to nezvládl. Neměnná rychlost ventilátoru chladiče cca 1000 ot./min. a ventilátoru skříně 900 ot./min. sice výrazně snížila hluk na hodnotu 40 dBA (kterou měl nyní na svědomí ventilátor napájecího zdroje), ale za cenu překročení teploty procesoru nad úroveň 90 st.C, což je pro dlouhodobý provoz nevhodné. Vysoká teplota procesoru se v tomto případem stala tím faktorem, který srazil takty procesoru na průměrnou úroveň 3850 MHz. Doba trvání renderu se tím o minutu prodloužila. Přitom se projevila i určitá bezpečnostní funkce systému, když při dosažení teploty 90 st.C u všech jader procesoru se na okamžik (přibližně jednu vteřinu) spustil ventilátor chladiče na plný výkon znamenající rychlost 3800 ot./min. a hluk 58 dBA.
Vyzkoušel jsem také přesně opačnou situaci, kdy jsem ventilátor chladiče procesoru v biosu nastavil do režimu trvalého běhu maximální rychlostí 3800 ot./min. Otáčky čelního ventilátoru skříně jsem ponechal v automatickém režimu.
Touto zkouškou jsem jen potvrdil předchozí zjištění, že sestava není primárně limitována výkonem chladiče, ale nastaveným TDP limitem na hodnotu 95 W. Teplotu procesoru se podařilo srazit o deset stupňů, ale na výkon sestavy to nemělo absolutně žádný vliv. Takty procesoru, spotřeba a výsledný čas renderu byly zcela shodné s výsledkem první zkoušky sestavy v základním nastavení. Zato hluk na hladině 58 dBA byl pro dlouhodobý poslech nesnesitelný.
V poslední zkoušce v rámci této kapitoly jsem se pokusil simulovat chování sestavy osazené čtyřjádrovým procesorem. Využil jsem možnosti nastavení aplikace Poser tak, aby počítala render pouze pomocí čtyř výpočetních vláken. Nebylo to sice zcela přesné, neboť vícejádrový procesor si práci přehazoval podle potřeby mezi jednotlivými jádry, ale pro orientaci to stačilo.
Čtyři výpočetní vlákna znamenala prodloužení doby pro dokončení renderu na 34 minut. Přitom ani nebyl zcela využit potenciál 95W limitu TDP, když si sestava vystačila s průměrnými 80 W. Automatika pak do procesoru pustila docela vysoké napětí okolo 1,3 V, čímž mu umožnila dosáhnout průměrné rychlosti 4700 MHz. Spotřeba na zásuvce se pohybovala okolo hodnoty 125 W, hlučnost na hladině 47 dBA.
Vyzkoušel jsem ještě render pouze pomocí dvou výpočetních vláken, kdy se takty procesoru pohybovaly na podobné úrovni 4700 MHz při nižším průměrném TDP 50 W s výslednou dobou renderu 68 minut.
Musím uznat, že nejvýkonnější procesor 9. generace Intel Coffee Lake Refresh, osmijádrový i9-9900K (pokud pominu speciální verzi KS) je v tabulce oficiálně podporovaných modulů umístěn oprávněně. Shuttle XPC cube SH370R8 dokáže využít 100% výkon všech jeho šestnácti výpočetních vláken a přitom teploty udrží v rozumných mezích. Na druhou stranu chybějící možnosti ladění pomocí biosu neumožní využít naplno další potenciál vyšších taktů, ukrytý nad nepřekročitelnou hranicí oficiálního TPD 95 W. I když mě nyní napadá jedna možnost, jak bychom mohli nad tuto hranici nahlédnout. Ale nejdřív si vyzkoušíme chování sestavy v aplikaci umožňující plné zatížení grafické karty.
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
