Core i9-13900K и Ryzen 9 7950X на диете: снижаем потребление и температуры

⇡#Максимальное потребление и температура

С практической точки зрения ограничение потребления можно рассматривать как способ не только сделать систему экономичнее, но и понизить рабочие температуры CPU, которые у Core i9-13900K и особенно у Ryzen 9 7950X могут достигать пугающих величин. Поэтому вместе с производительностью мы замерили и максимальные температуры, до которых разогреваются процессоры при рендеринге в Blender — это, напомним, наиболее тяжёлая, но в то же время реалистичная нагрузка.

При использовании для отвода тепла от процессоров кастомной системы жидкостного охлаждения с 360-мм радиатором зависимость максимальной температуры от максимального потребления получаются следующей.

Ryzen 9 7950X штурмует 95-градусный предел даже при работе в номинальном режиме. Что же касается Core i9-13900K, то он в номинальном режиме греется лишь до 86 градусов, а чтобы этот процессор приблизился к своему 100-градусному пределу, ему нужно снять ограничение потребления. Всё это — хорошо знакомая картина, которую мы подробно анализировали в обзорах Core i9-13900K и Ryzen 9 7950X.

Что же заслуживает внимания на этот раз, так это то, что 180-Вт ограничение позволяет заметно облегчить тепловой режим обоих процессоров. Ryzen 9 7950X в этом случае не нагревается сильнее 80 градусов, а Core i9-13900K остаётся холоднее 70 градусов. Ещё сильнее сбросить температуры можно, установив процессорам 125-Вт лимит. В таком состоянии максимальный нагрев флагманов при использовании для отвода тепла СЖО останавливается в районе 60 градусов.

Бытует мнение, что с современными многоядерными процессорами в обязательном порядке необходимо применять системы жидкостного охлаждения, а воздушные кулеры с ними заведомо не справятся. Мы решили проверить на практике и это утверждение и провели тест Core i9-13900K и Ryzen 9 7950X в Blender с популярным суперкулером Noctua NH-D15.

Температуры процессоров при использовании Noctua NH-D15 вместо СЖО оказываются закономерно выше, но какого-то драматического ухудшения ситуации с нагревом не происходит. Кулер справляется даже с 253-Вт Core i9-13900K, не позволяя ему нагреваться под тяжёлой многопоточной нагрузкой выше 91 градуса. Что же касается Ryzen 9 7950X, то он упирается в 95-градусный предел как с воздушным кулером, так и с СЖО. Однако трудности с отводом тепла от Ryzen 9 7950X всё-таки можно увидеть, если посмотреть на его нагрев при 180-Вт ограничении. Снижение потребления Core i9-13900K до этой величины позволяет снизить температуру процессора на 18 градусов, а в случае процессора AMD эта же дельта составляет всего лишь 8 градусов.

Тем не менее можно сказать определённо: мощное воздушное охлаждение вполне подходит как для Core i9-13900K, так и для Ryzen 9 7950X.

⇡#Ограничение температуры и падение производительности

Исследуя, каким образом можно сделать флагманские процессоры энергоэффективнее, мы решили испробовать и другой способ. Хотя установка верхнего предела потребления даёт вполне удовлетворительные результаты, интересно посмотреть, что произойдёт с производительностью, если ограничивать процессорам не энергетические аппетиты, а температуры.

Стоит пояснить, что температура является более инерционным показателем, нежели энергопотребление. Если потребление процессора вырастает при росте нагрузки моментально, то температура изменяется более плавно, давая процессору некоторое (небольшое) время, когда он может поработать в полную силу. И в этом смысле ограничение температуры может быть более интересным методом снижения нагрева CPU — таким, который допускает кратковременные всплески потребления и, как следствие, производительности.

Тесты быстродействия при различных ограничениях максимальной температуры CPU мы проводили в более жёстких условиях, чем предыдущие испытания. В данном случае для отвода тепла от процессора использовалась не СЖО, а воздушный кулер Noctua NH-D15. Ограничение предельной температуры процессора при его работе с хорошей, но не ультимативной системой охлаждения — более реалистичный сценарий, воссоздание которого имеет понятную практическую ценность.

Но даже с воздушным кулером ограничение температуры оказывает не слишком сильное влияние на производительность. По приведённому ниже графику быстродействия видно, что даже при 62-градусном ограничении на нагрев CPU замедление флагманских процессоров укладывается в 10-процентный интервал. А устанавливая максимальную температуру в 80 или 90 градусов, можно вообще не беспокоиться по поводу быстродействия — в среднем оно снизится лишь на единицы процентов.

Однако есть нюанс. В некоторых задачах вроде рендеринга или перекодирования видео процессоры нагреваются сильнее, и в таких ситуациях падение производительности из-за ограничения температуры может быть заметнее. В качестве примера можно привести финальный рендеринг в Blender.

Впрочем, даже в Blender снижение производительности при установке лимита температуры в 80 градусов не выглядит существенным. Рендеринг сцены и на Core i9-13900K, и на Ryzen 9 7950X замедляется не более чем на 3 %.

Довольно незначительное снижение производительности наблюдается и в прочих ресурсоёмких приложениях. Даже при установке строгого 62-градусного предела максимальное ухудшение быстродействия не превышает 12 % для Ryzen 9 7950X и 19 % — для Core i9-13900K.

Рендеринг:

Работа с изображениями:

Нелинейный видеомонтаж:

Перекодирование видео:

Компиляция программ:

Архивация:

Ещё интереснее обстоит дело в играх — в приложениях такого типа производительность при ограничении температуры почти совсем не падает. Небольшое снижение среднего FPS на уровне единиц процентов можно увидеть только в системе на базе Core i9-13900K при запрете нагрева CPU выше 62 градусов.

Результаты, полученные в отдельных играх, подтверждают: 70- или 80-градусное ограничение температуры CPU можно смело вводить в игровых конфигурациях на базе Core i9-13900K и Ryzen 9 7950X даже тогда, когда тепло отводится воздушным кулером.

Судя по результатам, приём с ограничением максимальной температуры CPU стоит взять на вооружение всем тем, кого имеющийся нагрев Core i9-13900K и Ryzen 9 7950X в их системах не устраивает. С точки зрения сохранения заложенной в процессор производительности данный подход выглядит эффективнее и предсказуемее, чем ограничение потребления через пределы PL1/PL2 и PPT.

⇡#Выводы

До сих пор мы хорошо знали лишь то, что актуальные флагманские процессоры обладают высокой производительностью, но вместе с тем весьма горячи и энергоёмки. Теперь же стало понятно, что в действительности между быстродействием, энергопотреблением и температурами нет прямой зависимости. Искусственное ограничение потребления или нагрева — хороший приём, который не влечёт за собой катастрофического спада производительности.

Как показало тестирование, снижение пределов потребления вдвое — с 253/230 до 125 Вт — приводит лишь к 10-процентному падению усреднённой производительности в ресурсоёмких приложениях как для систем на базе Core i9-13900K, так и для конфигураций на базе Ryzen 9 7950X. Правда, существует небольшой класс задач (например, рендеринг), где столь серьёзное ограничение энергопотребления может повлечь падение производительности на более весомые 15-20 %, но даже в таких крайних случаях максимальное потребление можно безболезненно опустить до 180 Вт с незначительным ущербом для быстродействия.

Более того, для игровых систем указанные для Core i9-13900K и Ryzen 9 7950X в спецификациях величины 253 и 230 Вт вообще не имеют никакого смысла. Эти процессоры не потребляют такого количества электроэнергии в играх, и установка для них 125-Вт лимита потребления почти не сказывается на среднем FPS даже в платформе с GeForce RTX 4090 и в разрешении Full HD.

Всё это значит лишь одно: бояться нагрева и энергетических аппетитов Core i9-13900K и Ryzen 9 7950X нет никаких причин. Если вам почему-то не нравятся их температуры или энергопотребление, и у AMD, и у Intel есть исчерпывающий набор инструментов, чтобы взять ситуацию под контроль. Как показал практический эксперимент, Core i9-13900K и Ryzen 9 7950X вполне могут, работая с воздушными кулерами, нагреваться не выше 70-80 градусов и обеспечивать при этом передовой уровень производительности.

Хотя мы не собирались в рамках этого исследования сопоставлять производительность Core i9-13900K и Ryzen 9 7950X, не отметить в заключении пару фактов о результатах совместных тестов этих процессоров при их работе с различными ограничениями невозможно. В частности, мы вновь столкнулись с явным преимуществом Core i9-13900K в игровой производительности. Но теперь его серьёзность можно проиллюстрировать не только показателями FPS, но и через энергопотребление: для того чтобы 230-ваттный Ryzen 9 7950X стал быстрее Core i9-13900K в играх, потребление процессора Intel нужно запереть в очень жёстких 65-ваттных границах. Зато в ресурсоёмких задачах, связанных с созданием и обработкой контента, соотношение производительности Core i9-13900K и Ryzen 9 7950X не постоянно и зависит от максимального разрешённого потребления. При лояльных или радикальных ограничениях быстрее оказывается процессор Intel, но в промежутке от 90 до 180 Вт лучший показатель производительности на ватт выдаёт Ryzen 9 7950X.