Améliorer le rendement d’un processeur

Voici les relevés des consommations électriques de notre plateforme avec une tension d’origine, 1,1 Volt et 1,075 Volts, appliquée au processeur.

Nous avons eu la très bonne surprise de constater que notre carte mère a su conserver l’activation des technologies CE1, EIST et C3/C6/C7 State lors d’un changement de voltage. Ceci ne sera pas forcement le cas avec toutes les cartes mères. Nous constatons à la lecture des données que les bénéfices se font ressentir à la moindre sollicitation du processeur.

Pour mieux appréhender les résultats, voici une représentation différente.

La courbe bleue représente la consommation de notre plateforme à voltage automatique soit 1,2 Volts. Elle est transposée sur une base de 100. Les courbes verte et rouge représentent les consommations relevées avec des voltages de 1,1 Volts et 1,075 Volts en rapport à la courbe bleue.

Nous observons immédiatement que les gains sont nuls au repos, de 12% à 25% ce charge CPU, 8% à 50% ce charge, 10% à 75% de charge et entre 13 et 14% en pleine charge.

Les bénéfices sont donc très loin d’être minimes. Les écarts en charge atteignent parfois les 20 Watts. Il y a alors des économies financières à la clé et une empreinte carbone en baisse. Lorsque nous obtenons une consommation électrique en baisse liée à des besoins énergétiques moindres pour le processeur, ses besoins en refroidissement subissent aussi d’importantes améliorations.

Nous allons vérifier par des mesures l’impact d’un voltage plus faible sur les températures du processeur.

Notre Core i5 750 est refroidi par un ventirad Hyper TX3 de Cooler Master. Le ventilateur de 92 mm à alimentation PWM est calibré sur une tension de 7 volts fixe afin d’obtenir un refroidissement constant quelque soit la charge du processeur et sa température.

Au repos, peu de différence. Un résultat logique aux regards des consommations électriques quasiment identiques. Par contre, en charge les choses changent. La température du Core i5 750 passe de 51 °C  sous 1,2 Volt à 42 °C puis 41 °C sous 1,1 Volts et 1,075 Volts soit 10 °C de gagné tout de même !

La baisse de température signifie donc un dégagement thermique moins important et un besoin en refroidissement revu à la baisse.

L’équipement entourant notre plateforme (ventirad, ventilateur et boitier) peuvent donc être choisi en conséquence. Il y a là aussi des économies à la clé aussi bien en terme de prix d’achat qu’en terme de coût de fonctionnement : moins de ventilation, c’est des Watts économisés !

Pour finir, nous pouvons pousser l’étude encore plus loin en jouant avec le voltage de la mémoire par exemple. L’ensemble des tests ici sont faits avec un voltage sur 1,5 Volts pour de la DDR3 annoncé à 1,65 Volts ou encore en activant la technologie D.E.S du constructeur afin d’améliorer le rendement de la plateforme.

Remarque : Avec une tension de 1,1 Volt CPU, la technologie D.E.S de Gigabyte fonctionne bien en mode Idle mais augmente légèrement la consommation lorsque le processeur est sollicité. Attention donc, il faut essayer, tester, observer et valider, un vrai défi à la hauteur de l’overclocking qui a l’énorme avantage de permettre de faire des économies sans toucher aux performances.

Voici pour finir sous Wprime (exercice 1024M), un benchmark massivement multithreading, un classement en fonction du rendement. Chaque valeur est représentative de l’énergie nécessaire pour faire le calcul.

Nous prenons comme référence, le besoin énergétique du Core i7 750 à Voltage d’origine pour établir ce graphique.

Jouer sur le voltage permet d’améliorer considérablement le rapport perf/watt.  Pour un même calcul (à performances égales), le Core i5 750 sous 1,1 Volts demande presque 15% d’énergie en moins !