Grafikkort vs Moderkort vs Nätagg - Varför SLI/CF inte klockar lika bra

Nätaggregat vs Grafikkort:

När man ska köpa nätaggregat till sin dator är det många som tittar på recensioner och kommer fram till att man behöver X watt för att driva ett specifikt system. Detta stämmer visserligen, men bara i det system som testats, och enbart under de omständigheter det testades.

1; ett testsystem är väldigt rent, det körs med minimalt med extrautrustning
2; man mäter överlag på standardklockade komponenter
3; beroende på processorklockning samt effektiviteten på det testade moderkortet kan strömförbrukningen variera
4; en testrigg har noll åldersslitage
5; när man mäter en testrigg mäts extern ström, vilket inte är helt enkelt att konvertera till intern ström (vilket är vad nätagget är dimensionerat för)

Man vill dessutom inte lägga sig på 100% load med sitt nya nätaggregat, då detta blir varmt, högljutt och sänker livslängden på nätaggregatet. Det kan dessutom orsaka problem när komponenterna i nätagget slits vilket kan döda andra tillhörande komponenter som moderkort, processorer och inte minst hårddiskar.

De allra flesta är rätt insatta i vad som krävs i dimension av nätagg beroende på vilka grafikkort man ska köra, men jag upprepar den vanligaste rekommendationslistan:

GTX 450 / HD 6850: 300+W
GTX 460 / HD 6870: 350+W
HD 6950: 400W
GTX 470/570 / HD 6970: 450+W
GTX 480/580: 500+W
GTX 460 SLI / HD 6870 CF: 600-750W
GTX 470/570 SLI / 6950/70 CF: 750-850W
GTX 480/580 SLI: 850-1000W

Sen kan man förstås också titta så att nätagget har så många PCI-E kontakter som man behöver, vilket är typiskt 4 för SLI/CF.

Man kan förstås lägga sig i underkant av denna rekommendation, men då kan man inte räkna med att systemet klockar särskilt väl. Ju kraftigare nätaggregat desto bättre marginaler för överklockning och desto bättre stabilitet får man. Har man mycket kringutrustning typ hårddiskar, brännare, fläktar etcetera krävs också ett kraftigare nätaggregat.

Man vill dessutom ha ett väl avvägt nätaggregat som blir som effektivast möjligt när ditt system jobbar, och det är de vid 70~80% belastning (mätt i total TDP vs total effekt). Ett system som drar kring 500W (2x460 = ~350W, 1xCPU ~150W) bör alltså ha ett nätagg som ligger på 500/0,75=~650W.

Detta är inte en helt korrekt beskrivning eftersom komponenter sällan drar sin fulla TDP annat än i peaks eller i furmark, men det ger också resultatet att "normal" användning lägger nätagget precis på de som mest optimala 50% belastning. Vid klockning, och speciellt vid högre klockning, sticker dock dessa värden iväg väldigt fort vilket gör att man lika gärna kan titta på dem i första hand då de också är lätta att räkna på.

Att nätagget blir effektivare ju mindre det belastas är ren lögn, det krävs en specifik belastning för att komponenterna i agget ska arbeta korrekt och få låg störning och den belastningen är just runt 75% av TDP i max load. Under ~70% (50% reell belastning) tappar nätagget i effektivitet, och under ~50% sjunker den dramatiskt då agget måste "hacka sönder" inkommande spänning alldeles för mycket. Likaså sjunker effektiviteten och ökar värmen ganska snabbt om man går över ~80% belastning.

MEN... det finns något annat som spelar in också, nämligen strömmens väg till grafikkortet(-en) och vad de komponenterna klarar, och då pratar jag specifikt om moderkortet.

Grafikkort och strömförbrukning:

Alla brukar fråga "hur mycket ström drar mitt grafikkort?"
Medan det är en bra fråga i sig glömmer alla den viktigare frågan;
"Hur mycket ström drar mitt grafikkort från moderkortet?"

Sen kommer man in hit och klagar på att systemet klockar dåligt, att det blir instabilt, eller att det börjar lukta bränt om moderkortet. Ptja, inte konstigt i sig och speciellt inte om man börjar syssla med överklockning i moderna prestandariggar.

Rent praktiskt är det inte enkelt att svara på frågan heller, då den är beroende av två saker:
1; Grafikkortets totala strömförbrukning (W)
2; Grafikkortets andel av sin strömtillförsel från moderkortet (%)

Båda punkterna beror på från grafikkort till grafikkort, och enbart den andra är statisk per modell. Den beräknas av antalet (och sortens) PCI-E strömkontakter på grafikkortet.
Ingen PCI-E: 100% från moderkortet
1x6-pin: 50% från moderkortet, 50% från nätagget
2x6-pin: 33% från moderkortet, 67% från nätagget
1x6-pin+1x8-pin: 25% från moderkortet, 75% från nätagget
2x8-pin: 20% från moderkortet, 80% från nätagget

Vad detta betyder är att ett svagt grafikkort mycket väl kan dra mer ström från moderkortet än vad ett riktigt prestandakort gör, helt enkelt för att det saknar yttre strömförsörjning.

Räknat på standard TDP:

ARES = 376W 8+8 = 75W från moderkortet
GT330 = 75W från moderkortet
HD 5970 = 294W 6+8 = 73,5W från moderkortet
GTX 570 = ~220W 6+6 = 73W från moderkortet
GTX 470 = ~215W 6+6 = 72W från moderkortet
GTX 465 / HD 6950 = 200W 6+6 = 67W från moderkortet
HD 6850 = 130W 6-pin = 65 W från moderkortet
GTX 480 / GTX 580 = 250W 6+8 = 62,5W från moderkortet
GT440 = 56W från moderkortet
HD6970 = 220W 6+8 = 55W från moderkortet
GTX 460 / HD 6870 = 160W 6+6 = 53W från moderkortet
GTS 450 = 106W 6-pin = 53W från moderkortet

Som synes är det en salig blandning, och det finns ingen riktig rim och reson i vilket kort som drar mest - just på grund av att strömfördelningen ändras med kontakteringen. Det gör däremot enorm skillnad när man ska börja leka med överklockning, och ännu mer när man ska ha mer än ett enda grafikkort.

Kom ihåg att även vid klockning drar grafikkortet lika stor andel av sin strömförbrukning via moderkortet, klockar du ett 580 till 350W kommer det alltså att dra 350/4 från moderkortet. Samma gäller alla andra kort. De flesta kvalitetskort kan hantera detta, men även de bästa har sina gränser.

Moderkort och strömtillförsel:

Moderkortsvalet är ofta det sista folk tänker på som kritiskt, vilket är enormt ironiskt med tanke på att det är den enskilda komponent allt annat sitter på. Att köpa extrema grafikkort och processorer och sedan köpa fel moderkort är lika dumt som att köpa en Ferrari och köra på oplogad grusväg.

När folk köper moderkort tittar de på antalet PCI-E portar, SLI/CF, extrafunktioner typ USB3/SATA6 och inte mycket mer. För de allra flesta behövs inte mer, men... vi pratade prestandasystem här, eller hur? Med kraftiga grafikkort och klockad processor?

Då finns två punkter som alltid gäller.
1; 100% av processorns ström kommer genom moderkortet;
2; 25% till 75W av grafikkortet(-en)s strömförbrukning kommer genom moderkortet

Varför är det intressant? Jo, båda matas med +12V (även om CPU drar 90W från +5W), och de flesta moderkort har väldigt begränsat med inkommande 12V-sladdar (räkna själva, det är de gula sladdarna).

24-pinskontakten har två gula sladdar, vilket ger ett max på ~6A eller 75W 12V.
ATX12V (4-pin) lägger till lika mycket, 75W.
EATX12V (8-pin) är förstås dubbelt så kraftig som standard ATX12V, totalt 150W.

Moderkortet blir alltså väldigt intressant som flaskhals, inte för att det direkt påverkar klockning eller stabilitet, men för att det direkt kan bli en flaskhals för strömförsörjningen till både grafikkort och 4processor. Beroende på vad moderkortet har för strömförsörjning kan ett prestandasystem bli näst intill oklockbart, och detta slår i första hand på processorklockningen (då denna enbart baseras på moderkortets ström).

Vad vet vi då?

På ett moderkort med 24+4-pin:
Processorn har 90W dedikerat, resten kommer via ATX12V
ATX12V kan leverera max 150W

En normal oklockad prestandaprocessor typ i7 eller Phenom II drar 125-140W, vilket direkt kapar bort <50W av ATX12V - 100W kvar.
Ett grafikkort drar (beroende på extrakontakter) upp till 75W från moderkortet.

Det här systemet kan alltså hantera vilket grafikkort som helst, upp till monstren 580 eller 5970, utan att flaska på strömförsörjningen. Det gäller däremot ETT kort, och ingen överklockning.
Med ett oklockat grafikkort klarar detta system en i7 920 klockad till ~3,5 GHz utan bekymmer, antagligen längre.

Två kort däremot? Tja, vi har fortfarande ~100W (om man inte klockar CPU) att leka med i detta oklockade system, vilket räcker för att mata två kort som drar ~50W vardera från PCI-E bussen. Det lämnar i praktiken 460/6870, till och med 6970, men inte mycket annat.

Något som är värt att komma ihåg är att svagare grafikkort inte nödvändigtvis drar mindre ström från moderkortet. Ju färre PCI-E strömkontakter, desto mer ström drar grafikkortet procentuellt från moderkortet. Ett 6970 har 6+8-pin strömförsörjning vilket gör att den drar 1/4 av sin ström från moderkortet - alltså ~55W.

Ett 6850 är förstås mycket svagare, men då kortet enbart har en enda 6-pin PCI-E kontakt drar den hela 1/2 av sin ström från moderkortet, vilket gör att det faktiskt drar mer (~65W) ström från moderkortet än 6970 gör.

Vad vi däremot kommit fram till är att ett 24+4-moderkort har begränsade överklockningsmöjligheter ens med ett enda grafikkort, och med två är den redan begränsade marginalen i praktiken utsuddad.

På ett moderkort med 24+8-pin:
Processorn har 90W dedikerat, resten kommer via EATX12V
EATX12V kan leverera max 225W

Här har vi ytterligare 75W att leka med, vilket är väldigt trevligt. Detta gör faktiskt att man kan skicka in exakt vad som helst i datorn - om man inte ska överklocka.

Återigen gäller regeln att dagens prestandaprocessorer drar runt 140W, vilket omedelbart kapar 50W av vår tillgängliga 12V-lina. Det lämnar däremot 175W, vilket är MER än vad två (oklockade) grafikkort kan dra. Max i ett oklockat system är alltså 2x75W (2x580) grafikkort, eller varför inte 3x60W (3x6970/6870)

Men - återigen stöter vi på patrull om man ska klocka processorn och ändå ha flera grafikkort.

Oklockat drar två grafikkort 100-150W, vilket lämnar 75-125W (reellt 165W eller mer) till processorn. Hur långt kan en processor klockas på 165W? En Core i7 landar kring 3,5 GHz, en Phenom II på ~4 GHz.

Vid den processorklockningen däremot finns i värsta fall noll ström kvar, man har maxat ut vad moderkortet kan leverera. Drar man upp processorn ytterligare, eller börjar klocka grafikkorten, blir systemet snart instabilt.

DETTA ÄR DEN HUVUDSAKLIGA ORSAKEN TILL ATT PRESTANDASYSTEM BLIR INSTABILA VID KLOCKNING!

Med ett enda grafikkort däremot? Tja, då finns det 100W att klocka med, vilket räcker nästan hur långt som helst både för grafikkort och processor.

På ett moderkort med 24+8-pin plus extern strömförsörjning:
Processorn har 90W dedikerat, resten kommer via EATX12V
EATX12V kan leverera max 225W
Extern strömförsörjning (extra Molex/EATX12V) levererar MER

Nu börjar det likna något, även om dessa moderkort ofta är rätt dyra. Det finns åtskilliga varianter, dels med kort som enbart har en extra molexkontakt (+40W), dels med kort som har en hel extra EATX-kontakt (+150W) dels kort som har båda eller mer.

Extremexemplet är Rampage III Extreme, som med två extra molexkontakter och en extra EATX12V-kontakt kan leverera hela 500W 12V, totalt 590W till processor och grafikkort (räcker till 4 grafikkort (4x75=300W och 2 processorer (2x140=280W).

Här finns få till inga begränsningar, men korten kostar också därefter.

Slutsats:

Moderkortsval är en minst lika viktig process som val av nätaggregat, om inte mer viktig. Här har jag räknat worst case, dvs precis vad toleranserna säger, men det finns också moderkort där man håller stenhårt på standard och toleranser. Det ger också en viss hint om huruvida man verkligen ska köpa ett så billigt moderkort, speciellt om man verkligen ska pressa.

Nu har jag räknat väldigt hårt, och på maxvärden hela vägen igenom. Faktum är att ett grafikkort normalt sett drar mindre än ovan, och de flesta moderkort och nätagg har bredare marginaler än vad de faktiskt ska ha. Det sagt rekommenderar jag inte att spela på marginalerna mer än absolut nödvändigt, då det finns en anledning att de existerar och den anledningen heter Peak Load.

Det jag själv rekommenderar är att man tittar efter moderkort med EATX (8-pin 12V) om man ska köra endera SLI eller CF, speciellt om man ska ha en bra processor. Ska man dessutom klocka bör man alltså även titta efter moderkort med extra strömförsörjning.

Alternativet är att klockningsmöjligheterna försämras eller till och med försvinner, vilket inte gör så mycket med kraftiga arbetshästar som 580/570/480/6970, men definitivt kan vara en nackdel med exempelvis 460/6870. Att ha ett moderkort med bra strömförsörjning ger dessutom ett stabilare system vid SLI/CF.

Värt att ha i åtanke är dock att det faktiskt finns kablar för att förstärka moderkortets strömförsörjning, exempelvis Molex>PCI-E slotkontakter. Man kan likaså flytta bort fläktar från moderkortet för att frigöra några extra watt.

Allt detta är däremot onödigt om man tänker rätt från början och köper rätt moderkort.