Medan utgångspunkten för många datorentusiaster är att pressa ut varje gnutta prestanda ur sina komponenter via överklockning, så medför det nästan alltid vissa negativa bieffekter i form av högre effektuttag och därmed ökade temperaturer. Detta är oftast inget större problem i sedvanliga ATX-chassin med god ventilation, men för den som vill bygga riktigt kompakt kan det dock bli en svettig historia.
Faktum är att det i vissa fall inte ens krävs överklockning för att vissa komponenter ska få det tufft att hålla prestandan uppe i dåligt ventilerade datorlådor. Detta gäller särskilt grafikkort i det övre segmentet, där dessa ofta drar en bit över 200 W under belastning och därmed dumpar en rejäl skopa värme som ibland kan bli svårt att transportera bort på ett vettigt sätt.
Lyckligtvis finns det sätt att sänka grafikkortets effektuttag, och därmed värmeutveckling, utan att för den delen tappa prestanda – nämligen genom att sänka spänningen som matas till grafikkretsen.
Att manuellt sänka spänningen till grafikkretsen, eller att "undervolta", har på senare tid främst populariserats av AMD:s grafikkort ur familjerna Polaris, Vega och senast Navi. Kort med dessa kretsar har visat sig skeppas med förhållandevis höga spänningar ur kartong och därmed haft goda marginaler för hemmapulare att sänka spänningen och därmed vinna både lägre effektuttag och temperaturer.
I den här guiden tänkte vi dock kika närmare på potentialen och tillvägagångssättet för sänkt spänning hos konkurrenten Nvidias Geforce RTX-kort. Uppslaget kommer från undertecknads semesterprojekt att montera in ett Geforce RTX 2080 i en dåligt ventilerad vardagsrumsdator, där sänkt spänning visade sig ge stora fördelar temperaturmässigt under tung spelbelastning.
Som exempel för den här artikeln använder vi oss av grafikkortet Geforce RTX 2070 Super. Kortet baseras kring en nedskalad variant av grafikkretsen TU104 som återfinns hos både Geforce RTX 2080 och Geforce RTX 2080 Super. Modellen har därtill en specificerad TBP (Thermal Board Power) tillika strömbudget på 215 W, vilket det mer än gärna också slukar effektmässigt under belastning.
Vårt mål är kort och gott att bibehålla prestandan man får från Nvidias referensversion av Geforce RTX 2070 ur kartong men vid både märkbart lägre lägre effektuttag och temperatur.
Mät klockfrekvens, spänning samt prestanda i grundutförande
Innan vi börjar pula med grafikkretsens spänning är det nödvändigt att se och mäta hur kortet beter sig i sitt grundutförande ur kartong. Vi använder oss av GPU-Z för att logga både klockfrekvens och spänning samt en kombination av de högupplösta stresstesten i de syntetiska testsviterna Futuremark 3DMark samt Unigine Superposition för att belasta kortet hårt.
Efter ungefär en halvtimmes belastning ligger grafikkretsens frekvens mellan 1 860 och 1 875 MHz samtidigt som spänningen lägger sig alldeles strax ovanför 1 V. Något mer vi kan konstatera är att grafikkortet slår i sin strömbudget ganska hårt under belastning, vilket innebär att det under merparten av tiden drar cirka 215 W.
Med klockfrekvenserna nedskrivna har vi något att utgå från när vi ska ändra spänningen som matas till grafikkretsen, men innan man går vidare till nästa steg är det en bra idé att mäta kortets prestanda med exempelvis 3DMark för att ha ett riktmärke att jämföra mot och se att allt står rätt till efter att ha sänkt spänningen.
Justera kortets klockfrekvenskurva med MSI Afterburner
Härnäst har det blivit dags att faktiskt justera spänningen som matas till grafikkretsen under belastning. Det finns flera olika mjukvaror som kan användas för detta ändamål, men då vi har mest erfarenhet av MSI Afterburner används det för denna guide.
Många har säkert använt sig av Afterburner för att överklocka sitt grafikkort någon gång, då det är att enkelt verktyg att ändra strömbudget och klockfrekvenser med ett fåtal klick. Vi ska dock ytterligare ett steg djupare än de sedvanliga reglagen.
Genom att använda kortkommandot "CTRL-F" får vi upp en ny ruta i mjukvaran, vilken låter oss undersöka och modifiera grafikkortets dynamiska klockfrekvenskurva. Denna läses in från kortets BIOS och är i praktiken en tabell över vilken klockfrekvens kortet ska använda vid respektive spänningsnivå.
Nu har det blivit dags att spika en lägre spänningsnivå till grafikkretsen. Från våra tidigare mätningar vet vi att vårt exemplar av kortet matar en spänning mellan 1,018 (1 860 MHz) och 1,037 mV (1 875 MHz) till grafikkretsen under belastning.
Exakt hur lågt man kan gå spänningsmässigt varierar kraftigt mellan olika kretsar och exemplar. En bra startpunkt är att börja med att sänka nivån med 100 mV och sedan arbeta sig uppåt eller nedåt därifrån beroende på om kortet håller sig stabilt under långtida belastning vid den nya spänningen.
För just grafikkretsen TU104 som återfinns under huven på Geforce RTX 2070 Super har vi märkt att den svarar bra på spänningsnivåer mellan 850 och 900 mV. Vi tar därför sikte på 875 mV och klickar på punkten ovanför den spänningen i frekvenskurvan. Som synes i den vänstra spalten är kretsen specificerad att köras i 1 725 MHz vid denna spänning, vilket är en bit under de 1 875 MHz vi eftersträvar.
Nästa steg blir därför att höja grafikkretsens klockfrekvens vid den givna spänningsnivån. Vi tar tag i den markerade punkten ovanför 875 mV och drar denna uppåt tills önskad klockfrekvens är uppnådd i den vänstra spalten. Att trimma in exakt den klockfrekvens man vill ha med muspekaren kan vara en minst sagt frustrerande historia, så ett tips är att använda piltangenterna på tangentbordet för det sista finliret.
Medan vårt mål är att köra grafikkretsen i 1 875 MHz vid spänningen 875 mV väljer vi dock att spika själva frekvensen marginellt högre vid 1 890 MHz. Anledningen till detta är att arkitekturen Turing (och Pascal för den delen) har "osynliga" temperaturmål vid ett antal förbestämda temperaturnivåer.
Vid varje temperaturnivå kommer kretsen att sänka sin frekvens med 15 MHz, vilket innebär att man behöver lägga sig något högre när man sätter frekvensen manuellt – åtminstone om man vill uppnå exakt samma frekvens som kortet har i sitt grundutförande. Eftersom temperaturnivåerna när klockfrekvensen sänks varierar mellan olika grafikkortsmodeller är det något man får testa sig fram till.
Sista steget innan det är dags att applicera och testa vår sänkta spänning är att markera punkten i frekvenskurvan som vi precis justerat och trycka på "L"-tangenten på tangentbordet. Detta kommer att markera punkten med ett gult streck, vilket i praktiken innebär att vi kopplat förbi den dynamiska frekvenskurvan och istället låst både klockfrekvens och spänningsnivå till ett fast värde.
Innan vi går vidare till nästa steg och testar om kortet är stabilt med den sänkta spänningen är det viktigt att inte glömma att trycka "Apply" i Afterburners huvudfönster – ändringarna sker nämligen inte automatiskt när man ändrar i frekvenskurvan.
Stabilitetstesta och mät prestandan
Nu har det blivit dags för den överlägset mest tidsödande biten av guiden, nämligen att testa om kortet klarar av att köra den givna klockfrekvensen vid den sänkta spänningsnivån. Enklast är att börja med att köra några stresstester (exempelvis 3DMark och Unigine Superposition) och samtidigt logga klockfrekvens och teoretiskt effektuttag med GPU-Z. Det går givetvis även att använda sig av vanliga spel, men det är då viktigt att de verkligen belastar grafikkortet hårt.
Om programmet/spelet kraschar är troligtvis spänningen för låg för den givna klockfrekvensen och därför behöver den höjas innan man försöker igen. Om detta sker är det bara att återvända till frekvenskurvan i MSI Afterburner, trycka på "L" för att låsa upp spänningen/frekvensen, välja nästa punkt till höger i frekvenskurvan och sedan höja denna till samma klockfrekvens som tidigare. Avsluta sedan med att trycka på "L" för att låsa spänningen och tryck "Apply".
Upprepa proceduren ovan tills en stabil nivå har uppnåtts under långtida belastning. Likaså kan man göra det omvända om kortet är stabilt redan vid den första spänningsjusteringen, vilket innebär att man kanske kan sänka spänningen ytterligare för att vinna ännu mer effektmässigt. Detta är dock inget krav om man redan är nöjd med nivån man ligger på.
När man har hittat en spänningsnivå som är helt stabil under långtida belastning kan det avslutningsvis vara bra att köra ett par prestandatester och jämföra dem mot resultaten som uppnåddes med kortet i sitt grundutförande. Är det likvärdiga eller till och med bättre är det bara att gå vidare till det sista steget i guiden. Är de istället märkbart sämre kan det vara värt att kika närmare på loggarna från GPU-Z och se att klockfrekvensen verkligen ligger rätt.
Skapa en slutgiltig frekvenskurva för permanent bruk
Nu skulle man kunna tro att allt är klart, men det återstår dock en sista grej. Som grafikkortet är konfigurerat just nu är nämligen både spänningen och klockfrekvensen låst till ett fast värde, oavsett om det belastas eller inte. Detta är smidigt när man fipplar med olika spänningar, men en klar nackdel vid vanligt bruk då kortet aldrig går ner i frekvens och därmed drar onödigt mycket vid vila.
Därför ska vi nu skapa en slutgiltig frekvenskurva som låter kortet klocka ner sig själv när det inte belastas men samtidigt inte kliver över den lägre spänningsnivån som vi lyckats spika efter stabilitetstesterna vid spelande.
Vi återvänder till MSI Afterburner en sista gång och plockar upp frekvenskurvan (CTRL+F för den som inte minns). Målet nu är att platta till kurvan efter spänningsnivån vi bestämt oss för, vilket i vårt fall innebär att varje punkt till höger om 875 mV måste vridas ned till 1 890 MHz. Om det är puligt att träffa exakt rätt frekvens med muspekaren tveka inte att använda piltangenterna på tangentbordet.
Efter det något pilliga och tidsödande arbetet med att justera varje enskild punkt till höger i frekvenskurvan återstår det bara att ta bort frekvens/spänningslåset vi aktiverade vid stabilitetstesterna. Markera punkten som det gula strecket passerar igenom och tryck en gång på "L"-tangenten. Strecket ska nu försvinna och det slutgiltiga resultat bör se ut ungefär som bilden ovan.
Återvänd nu till huvudfönstret för Afterburner och spara ner den modifierade frekvenskurvan till en profil (tryck på "Save" och sedan någon av siffrorna till vänster). Sist men inte minst är det bara att trycka på "Apply" och bocka i "Apply overclocking at system startup", där det sistnämnda alternativet laddar vår modifierade klockkurva varje gång systemet startar.
Temperaturer och effektmätning
Med allt detta gjort har vi nu ett grafikkort som sänker spänning och klockfrekvens korrekt vid vila samtidigt som det inte överskrider 875 mV vid belastning – något som borde medföra märkbart reducerad värmeutveckling samt effektuttag. Men hur mycket kan man vinna egentligen på "undervoltning"? Ganska mycket faktiskt!
Efter att ha loggat en halvtimmes körning av stresstestet i Unigine Superposition står det snabbt klart att lägre spänning gör mycket goda avtryck på effektuttaget. Utifrån mätvärdena i GPU-Z drar kortet i snitt 210 W i sitt grundutförande medan en spänningssänkning till 875 mV resulterar i ett effektuttag på endast 155 W i snitt – ungefär samma nivå som ett Geforce RTX 2060.
Lägre effekt ger i vanlig ordning mindre värmeutveckling. Ur kartong i sittandes i en öppen testbänk lägger sig Geforce RTX 2070 Super på 72 °C under långtida belastning med fläktarna snurrandes i 1 750 RPM. Med sänkt spänning minskar temperaturen till 65 °C och därtill med ett lägre fläktvarvtal på endast 1 500 RPM.
Sammanfattande tankar
Precis som hos AMD:s grafikkort finns det god potential att sänka både effektuttag och temperatur på Nvidia-kort med hjälp av reducerad spänning. Tillvägagångssättet är inte fullt lika enkelt för det gröna laget, men med lite tålamod är det inga större problem att skräddarsy en polerad frekvenskurva som i många fall kan ge upp emot en fjärdedel lägre effektförbrukning.
Sänkt spänning, eller "undervoltning", är knappast en nödvändighet för merparten av användarna där ute, men det är dock ett kraftfullt verktyg för den vars bygge är begränsat ventilationsmässigt på grund av liten volym eller placering. För undertecknad innebar det exempelvis en hållbar uppgraderingsväg från ett fabriksöverklockat Geforce GTX 1070 till ett Geforce RTX 2080 vid samma eller något lägre värmeutveckling i chassit.
Slutligen är det värt att återigen trycka på att potentialen för sänkt spänning på grafikkort, likt överklockning, inte på något sätt är garanterat. Det kommer oundvikligen att finnas stor variation mellan olika exemplar och kretsvarianter, och därför ska man gå in i den här typen av projekt med rimliga förväntningar för att slippa bli alltför besviken om kortet inte svarar bra på justeringarna.
Brukar du "undervolta" dina komponenter i datorn? Dela med dig av dina erfarenheter och resultat i kommentarerna!
