Hlavní stránka Návody Základy: stavba PC PCT speciál – jak jsem stavěl domácí server 2. díl
PCT speciál – jak jsem stavěl domácí server 2. díl
autor: Petr Koc , publikováno 11.7.2011
PCT speciál – jak jsem stavěl domácí server 2. díl

V minulém, spíše úvodním díle, jsme si ukázali využití malého úsporného serveru a trochu teorie. Dnes všechny poznatky využijeme a půjdeme vybrat konkrétní komponenty. Probereme si procesory, paměti, disky, desky a samozřejmě i zdroje. Jak si ukážeme, zrovna zdroj je jednou z nejzásadnějších komponent při snižování spotřeby.


Co to je TDP

V diskuzích se často setkávám s pojmem TDP, kterému bohužel ne všichni dokonale rozumí. TDP je zkratka pro Thermal Design Power a principielně se jedná o tepelný výkon, které zařízení může vydávat. Obvykle jde o kontinuální (trvalý) tepelný výkon. Tato veličina slouží pro dimenzování chladícího výkonu chladičů. Jinými slovy čím vyšší TDP, tím větší a hlučnější chladič je potřeba.

Někteří lidé se domnívají, že TDP nemá vůbec nic společného se spotřebou, protože reálné testy spotřeby často ukazují, že tato je nižší než TDP. Opak je ale pravdou. TDP totiž vystihuje spotřebu téměř dokonale. Je to jen otázkou úhlu pohledu. Faktem totiž je, že TDP je jen kvantil statistického rozdělení. Představme si následující situaci: Výrobce vyrobí 100 kusů procesorů. Předpokládejme, že všechny kusy jsou funkčně stejné, tj. mají stejnou frekvenci, napětí, stejný počet jader, stejně velkou cache atd. Těchto sto kusů ale bude jevit odlišné fyzikální parametry. Jinými slovy některé kusy budou mít vyšší tepelný výkon a některé naopak nižší. Předpokládejme nyní, že populace tepelného výkonu se řídí normálním rozdělením se střední hodnotou 50 W a směrodatnou odchylkou 6,437. Pak podle jednoduchého vzorce...

PCT speciál – jak jsem stavěl domácí server 2. díl

... jsme schopni dopočítat pravděpodobnost nastání určitého výkonu (kvantil). Víme-li napřílklad, že 99% kvantil je 2,33 směrodatných odchylek od střední hodnoty, pak snadno zjistíme, že příslušný kvantil má hodnotu x = 65 W. Tj. jediný kus z naší série sta kusů bude mít tepelný výkon vyšší než 65 W. 95% kvantil by byl menší – je totiž vzdálený jen 1,64 směrodatných odchylek. Jeho hodnota by tak byla 60,6 W. Pět kusů tedy bude mít víc než 60,6 W výkonu.

Co toto znamená v praxi? Výrobce řeší při výrobě dilema. Na jedné straně chce dosáhnout co nejvyšší výtěžnosti výroby, tj. prodat pokud možno co největší procento vyrobených kusů (chce co nejvyšší kvantil). Na druhé straně každé zvýšení kvantilu znamená, že bude muset navýšit hodnotu TDP a to něco stojí. Pokud v našem modelovém příkladu prodá 99 % procesorů, TDP bude muset být 65 W. Pokud prodá jen 95 % procesorů, TDP bude jen 61 W. Chladič dimenzovaný na 61 W může být menší a tudíž levnější než chladič dimenzovaný na 65 W. Hodnota TDP je tak z velké části o volbě a v zásadě říká, jaký nejhorší kus může kupující dostat.

Tento modelový příklad byl pochopitelně trochu nadsazený, neboť rozdíl mezi 61 a 65 W není nijak markantní. Rozdíl mezi 65 W a 130 W už ale může znamenat více než dvojnásobnou cenu chladiče.

Druhou částí příběhu pak je, že vzhledem k tomu, že procesor nevykonává žádnou fyzickou práci, tak logicky musí dojít k rovnosti TDP = spotřeba (s výjimkou energie vydané na vnější komunikaci). Jinými slovy stejně tak základní deska bude dražší, pokud bude muset zvládnout 65 W spotřeby a ne jen 61 W. Běžný uživatel by mohl podle recenzí nabýt dojmu, že spotřeba s TDP nesouvisí, jak je ale vidět, kdyby recenzenti vzali velké množství procesorů, jistě by našly pár kusů, které by se TDP přiblížily. Nikdo vám nezaručí, že kus, který si v obchodě koupíte, nebude právě jeden z nich.

Snížení spotřeby podtaktováním

Když chtějí skládači jako HP, Dell a další, od výrobce procesorů takové kusy, které budou mít nižší než obvyklé TDP, výrobce může udělat v zásadě dva kroky, jak tyto požadavky uspokojit:

  1. Vybrat z již existujících vyrobených kusů ty lepší (... a horší dát ostatním)

  2. Změnit funkční parametry, tj. zejména snížit napětí a frekvenci (tj. degradovat výpočetní výkon lepšího kusu na parametry kusu horšího).

V obou případech se jedná o jakýsi výběr. Není tak překvapující, že kusy prodávané s nízkou spotřebou jsou obvykle dražší. Někteří lidé však zastávají názor, že nízkospotřebový procesor je možné si „vyrobit“ doma úpravou napětí a frekvence (podtaktováním). To je sice pravda, ale má to i svoje úskalí. Tím úskalím není nic jiného než spolehlivost. Zatímco při koupi dražšího nízkospotřebového procesoru vám výrobce garantuje jeho funkčnost, při provádění této činnosti sami musíme počítat s tímto:

  • Vše je otázkou pravděpodobnosti. Výrobce často zvolí vyšší než nezbytně nutné napětí mimo jiné i z toho důvodu, že očekává, že některé základní desky nebudou tak kvalitní (např. menší filtrační kapacita kondenzátorů), že některé zdroje nebudou tak kvalitní, že v některých lokacích bude příliš teplé počasí, že může kolísat napětí s elektrické síti atp. Výrobce nejde s parametry „na krev“, protože si chce být víc jistý. Pokud vy půjdete „na krev“, může se snadno stát, že při změně některého z vnějších vlivů přestane být zařízení spolehlivé.

  • V čase dochází ke zhoršování parametrů. Obecně sice panuje představa, že procesor má životnost prakticky neomezenou, ale tak jednoduché to není. Svého času IBM tvrdilo, že životnost jím dodávaných procesorů je garantována na 5 let. Jednalo se pochopitelně o serverové řešení s předpokladem non-stop provozu a se zátěží, i tak to ale není nezajímavá informace. Není totiž tajemstvím, že polovodiče mají tendenci se v čase zhoršovat. Stačí zapátrat po slově electromigration. Kvůli tomuto fenoménu jsem musel letos po čtyřech letech snížit o 300 MHz přetaktování mého procesoru, který nikdy nebyl příliš vytěžován a který nikdy nebyl taktován zvýšeným napětím.

  • V domácích podmínkách nelze nijak otestovat, že procesor skutečně funguje. Existují sice testy jako Prime 95, ale ty testují jen určitou část čipu. Moderní procesor podporuje stovky různých instrukcí a v kombinaci s různými vstupními daty se jedná o takové množství kombinací, že bez detailní znalosti vnitřního zapojení nemůže uživatel otestovat čip důkladně. Bylo by bláhové si myslet, že nějakým softwarem budete schopni nahradit zařízení za miliony dolarů.

Jinými slovy podvoltování a snižování frekvence je v podstatě určitou formou přetaktování. Na rozdíl od klasického přetaktování (zvyšování frekvence a napětí) má výhodu v tom, že díky snížení spotřeby a (obvykle) snížení teploty nedochází ke zkracování životnosti zařízení. Naopak životnost může být prodloužena. Osobně nejsem odpůrcem podtaktování, je to ale podle mého názoru opět jen otázkou toho, jak moc vám záleží na spolehlivosti (zejména s ohledem na to, že jí nelze dokonale otestovat).

Z výše uvedeného je pravděpodobné, že nízkospotřebový kus, jelikož je výběrový, bude umožňovat podvoltování na ještě nižší napětí než kus standardní.



 
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
122 čtenářů navrhlo autorovi prémii: 56.2Kč Prémie tohoto článku jsou již uzavřené, děkujeme za váš zájem.
Tento web používá k poskytování služeb soubory cookie.