Apakah CPU Dan GPU Sekarang Menjadi Terlalu Boros Energi? – Setiap beberapa tahun, prosesor komputer generasi baru diluncurkan. Untuk waktu yang lama, CPU tampaknya bertahan pada tingkat daya yang sama, sedangkan GPU hanya meningkat dalam jumlah yang relatif kecil. Namun belakangan ini tampaknya model kelas atas dari semua vendor merilis model yang membutuhkan daya dalam jumlah besar.
Apakah CPU Dan GPU Sekarang Menjadi Terlalu Boros Energi?
zorba-xquery – Apakah 250W untuk CPU dan 450W untuk GPU terlalu tinggi? Apakah produsen bahkan peduli tentang ini? Dalam artikel ini, kita akan mengupas heatsink untuk melihat kebenaran di balik figur daya dan melihat dengan tepat apa yang terjadi.
Mengapa chip membutuhkan daya dan menjadi panas
CPU dan GPU diklasifikasikan sebagai sirkuit Integrasi Skala Besar (VLSI) kumpulan besar transistor, resistor, dan komponen elektronik lainnya, semuanya berukuran mikroskopis. Chip semacam itu membutuhkan listrik untuk mengalir melaluinya untuk melakukan tugas yang dirancang untuk dilakukan. Unit logika aritmatika melakukan matematika dengan mengganti sejumlah transistor, untuk mengubah berbagai voltase di tempat lain di sirkuit.
Baca Juga : Rumor Intel Dan AMD Menunjukkan Rencana CPU Yang Mengecewakan Untuk Tahun 2023
Prosesor modern menggunakan jenis transistor yang disebut FinFET (Fin Field-Effect Transistor). Pikirkan ini seperti jembatan antara dua pulau, di mana penerapan voltase kecil menurunkan jalan, memungkinkan arus mengalir dari satu tempat ke tempat lain.
Jelas, ini melibatkan arus yang melewati pulau-pulau dan melalui jembatan, maka kebutuhan tenaga listrik tanpanya, chip tidak akan melakukan apa-apa. Tapi mengapa mereka kemudian menjadi panas? Sayangnya, semua komponen tersebut memiliki hambatan terhadap aliran listrik ini. Jumlah sebenarnya sangat kecil, tetapi mengingat jumlah transistor dalam CPU dan GPU mencapai miliaran, efek kumulatifnya sangat terasa.
Sebuah CPU tipikal mungkin hanya memiliki resistansi internal total selusin atau lebih miliohm, tetapi begitu memiliki 80A atau lebih arus yang mengalir melaluinya, energi yang hilang karena resistansi akan lebih dari 90 joule setiap detik (atau watt, W).
Energi itu ditransfer ke bahan yang membentuk keseluruhan chip, itulah sebabnya setiap prosesor menjadi panas saat sedang bekerja. Keripik besar perlu didinginkan secara aktif untuk mencegah suhunya naik terlalu tinggi, jadi semua panas itu perlu dibuang ke tempat lain.
Ada faktor lain yang memengaruhi jumlah panas yang hilang, seperti kebocoran arus, tetapi jika prosesor ‘kehilangan’ energi (dalam bentuk panas), prosesor harus terus ‘mengkonsumsinya’, agar tetap berfungsi. Dengan kata lain, jumlah panas yang hilang hampir sama dengan peringkat daya chip. Jadi mari kita mulai dengan melihat unit pemrosesan pusat dan melihat bagaimana kebutuhan daya mereka telah berubah selama bertahun-tahun.
Kebenaran tersembunyi di balik angka kekuatan CPU
Selama bertahun-tahun, vendor CPU telah menyatakan konsumsi daya prosesor mereka melalui angka sederhana: Thermal Design Power atau TDP. Angka ini telah melalui berbagai definisi, sayangnya, karena desain chip telah berevolusi.
Definisi Intel saat ini adalah:
“Pengurangan daya rata-rata waktu yang divalidasi oleh prosesor agar tidak melebihi selama pembuatan saat menjalankan beban kerja kompleksitas tinggi yang ditentukan Intel pada Frekuensi Dasar dan pada suhu sambungan maksimum”
Dengan kata lain, jika CPU Intel Anda memiliki frekuensi dasar 3,4 GHz dan suhu maksimum 95 °C (203 °F), maka peringkat dayanya akan sama dengan TDP selama chip beroperasi pada batas tersebut. Jadi mari kita lihat beberapa contoh CPU selama 17 tahun terakhir. Kami telah mengambil model desktop yang paling haus daya yang dirilis setiap tahun, selama periode itu, mengabaikan model yang ditujukan untuk workstation dan sejenisnya.
Terlepas dari beberapa kasus yang terisolasi, seperti AMD FX-9590 dari tahun 2013 (dengan TDP 220W!), CPU tampaknya sangat konsisten dalam kebutuhan dayanya. Sekilas, sepertinya tidak ada tanda-tanda mereka semakin rakus akan kekuasaan, yang jelas merupakan hal yang baik. Kemajuan yang dibuat dalam pembuatan semikonduktor, serta desain sirkuit terintegrasi yang optimal, harus menjadi alasannya.
Satu-satunya masalah dengan itu adalah hampir setiap CPU di pasaran dapat berjalan dengan kecepatan yang jauh lebih tinggi daripada frekuensi dasarnya. FX-9590 yang disebutkan di atas memiliki frekuensi dasar 4,7 GHz, tetapi dapat meningkatkan kecepatan clock hingga 5,0 GHz. Jadi apa yang terjadi kemudian?
Anda mungkin berpikir itu jawaban sederhana: itu akan menghilangkan lebih banyak daya, menarik jumlah arus yang lebih tinggi dari motherboard. Sayangnya, itu tidak selalu terjadi, karena tergantung pada pengaturan apa yang telah diaktifkan di BIOS motherboard. Baik Intel maupun AMD memiliki sejumlah opsi, semuanya dapat diaktifkan atau dinonaktifkan (tergantung apakah ada opsi untuk melakukannya, di BIOS) yang memungkinkan CPU mengatur daya dan frekuensinya sendiri.
Tetap berpegang pada Intel sejenak, sistem utama untuk melakukan ini disebut Teknologi Turbo Boost. Mengesampingkan nama gaya 1980-an, yang dilakukan adalah secara aktif mengontrol berapa banyak daya yang dapat dihamburkan CPU untuk beban tertentu, selama jangka waktu tertentu. CPU Intel biasanya memiliki dua batasan daya seperti itu, PL1 (a.k.a. TDP) dan PL2, meskipun tersedia lebih banyak…
Perhatikan bagaimana kurva daya oranye dapat melonjak ke level yang jauh lebih tinggi dari PL1 dan naik ke PL2 untuk jangka waktu tertentu. Di sini, CPU beroperasi di atas frekuensi dasarnya, tetapi belum tentu pada kecepatan clock maksimumnya.
Karena Intel menonaktifkan PL3 dan PL4 secara default, kita dapat menganggap PL2 sebagai konsumsi daya maksimum CPU yang sebenarnya, mungkin hanya untuk beberapa detik (atau tergantung pada pengaturan BIOS, ini bisa berjalan seperti itu selamanya), tetapi itu masih watt tertinggi mungkin.
Jadi berapa PL2 lebih tinggi dari PL1? Nilai ini berfluktuasi dengan setiap model prosesor baru, tetapi mari kita periksa beberapa tahun terakhir dari bagan TDP kami di atas. Tujuh tahun yang lalu, dengan Core i7-8700K, hanya ada perbedaan 30W antara PL1 dan PL2, tetapi sekarang lebih dari 100W secara efektif menggandakan kebutuhan daya, dalam beberapa kasus. AMD tidak menggunakan label dan definisi yang sama dengan Intel, tetapi CPU mereka juga dapat menghabiskan lebih banyak daya daripada batas TDP.
Batas atas diberikan sebagai Pelacakan Daya Paket (PPT) daya maksimum yang dapat dihamburkan CPU di bawah beban yang diberikan. Untuk semua prosesor desktop Ryzen dengan TDP 95W atau lebih, PPT sama dengan 1,34 x TDP. Jadi satu hal yang jelas sekarang: CPU kelas atas pasti telah meningkat dalam kebutuhan daya maksimum absolutnya selama beberapa tahun terakhir, meskipun TDP relatif statis.
Namun, vendor motherboard memperburuk keadaan, dengan mengesampingkan batas daya dan batasan waktu standar Intel, dan menetapkan nilai mereka sendiri di BIOS. Dengan kata lain, CPU di satu motherboard mungkin maksimal 120W, tetapi mencapai 200W di motherboard lain. Tetapi kita harus mengambil stok pada titik ini, karena semua angka yang ditampilkan sejauh ini adalah untuk model top-end yang memiliki kecepatan clock tertinggi dan jumlah inti terbanyak.
Untungnya, CPU kelas menengah dan anggaran tidak banyak berubah, hanya karena mereka selalu memiliki inti yang jauh lebih sedikit daripada penghenti acara. Turun ke ujung bawah pasar CPU desktop, Intel Core i3-12100F yang populer memiliki TDP 58W (dan PL2 89W), sedangkan AMD Ryzen 3 4100 diberi peringkat TDP 65W hampir sama dengan lini produk tersebut selalu begitu. Namun, AMD Ryzen 7600X kelas menengah terbaru memiliki TDP 105W, empat puluh lebih banyak dari pendahulunya, 5600X. Dan Intel Core i5-12600K memiliki TDP chip kelas atas: 125W.
Semua ini menunjukkan bahwa ada konsumsi daya yang jelas merayap, sebagian besar menuju model kelas atas tetapi tidak secara eksklusif. Jika Anda menginginkan CPU yang memiliki jumlah inti terbanyak dan kecepatan clock tertinggi, maka ada permintaan energi yang signifikan yang menyertainya. Sayangnya, orang-orang yang ingin meningkatkan ke produk kelas menengah terbaru mungkin juga harus menerima kenaikan energi yang signifikan.
Masuki kuda nil lapar kekuasaan: GPU
Di mana CPU cukup lembut dalam hal daya, bahkan memperhitungkan kenaikan baru-baru ini dalam batas maksimum, ada satu chip di PC desktop yang semakin besar dan lapar di setiap generasi baru. Chip pemrosesan grafis (GPU) sejauh ini merupakan perangkat semikonduktor terbesar dan terkompleks yang pernah dimiliki kebanyakan orang, dalam hal jumlah transistor, ukuran cetakan, dan kemampuan pemrosesan.
Tingkat ketelitian grafis dalam game saat ini berada pada skala yang hanya dapat diimpikan 17 tahun yang lalu, tetapi biaya daya untuk semua poligon, tekstur, dan piksel tersebut membuat CPU terlihat ringan, jika dibandingkan. Kami telah melakukan hal yang sama dalam bagan ini, seperti yang kami lakukan untuk CPU yang mengambil kartu grafis tingkat konsumen yang paling menuntut daya dari vendor teratas, untuk setiap tahun.
Dan seperti yang ditunjukkan grafik, ada sedikit tanda bahwa tren kartu grafis paling kuat yang membutuhkan jumlah daya yang lebih tinggi akan berkurang sama sekali, karena tren untuk kedua vendor jelas tidak menurun, meskipun korelasinya tidak terlalu kuat.
Dengan peluncuran GeForce RTX 4090 oleh Nvidia, dengan chip dengan 76 miliar transistor dan TDP 450W, standar tersebut telah meningkat secara signifikan. Jadi apakah vendor GPU benar-benar tidak peduli dengan kebutuhan daya sama sekali?
Grafik di atas menunjukkan bagaimana chip yang sama seperti sebelumnya telah diskalakan dalam hal jumlah transistor yang dikemas ke dalam setiap milimeter persegi cetakan, terhadap TDP kartu grafis. Skala kepadatan mati adalah logaritmik karena telah terjadi lompatan besar dalam kepadatan dalam beberapa tahun terakhir skala linier akan membuat hampir semua titik data dikemas ke dalam wilayah kecil.
Kita dapat melihat bahwa karena GPU telah mengemas lebih banyak sakelar berukuran nano ke dalam sirkuitnya, kebutuhan daya terus meningkat tetapi tidak secara konstan (ya, garis AMD terlihat lurus, tetapi ingat skala log). Kecenderungan non-linier sama-sama meningkat tetapi tingkat kenaikannya sendiri mengalami penurunan setiap tahunnya. Pola antara kepadatan dan TDP ini tergantung pada vendor yang merilis chip baru yang diproduksi pada node proses yang lebih baik.
Ini adalah nama yang diberikan untuk metode fabrikasi yang digunakan oleh pengecoran semikonduktor untuk membuat chip. Setiap node baru memberikan berbagai manfaat dibandingkan pendahulunya: densitas lebih tinggi, daya lebih rendah, kinerja lebih baik, dan sebagainya.
Tidak semua peningkatan ini dapat diterapkan pada saat yang sama, tetapi dalam kasus GPU, ini memungkinkan vendor untuk membuat prosesor yang sangat besar, dengan tingkat penguraian angka yang luar biasa, untuk kebutuhan daya yang wajar.
Misalnya, jika Navi 21 dibuat menggunakan node yang sama dengan yang digunakan untuk R520, daya yang dibutuhkan akan mengalir dengan baik ke wilayah kW. Jadi sementara tingkat energi cukup tinggi saat ini, bisa jadi jauh lebih buruk. Dan manfaat dari node proses baru dan desain GPU lebih dari sekadar menjaga tingkat daya tetap rendah. Kemampuan komputasi, per unit daya, dari semua GPU kelas atas telah mengalami peningkatan yang hampir konstan, pada tingkat yang mencengangkan, sejak model shader terpadu pertama kali muncul pada tahun 2006.
Jika seseorang mengambil angka di atas, peningkatan rata-rata TDP sejak 2006 adalah 102%, sedangkan peningkatan kinerja-per-watt FP32 adalah 5.700% yang mencengangkan. Meskipun throughput pemrosesan FP32 bukanlah kualitas kartu grafis yang menentukan, ini adalah salah satu kemampuan paling penting untuk bermain game dan grafis 3D. Kami hanya memiliki game dengan grafik dan fitur luar biasa hari ini, karena GPU terbaik menjadi lebih besar dan lebih kompleks.
Tetapi meskipun prosesor grafis lebih baik dari sebelumnya, dan tingkat dayanya sebenarnya tidak seburuk yang seharusnya, tingkat konsumsi energinya masih meningkat. Bahkan GPU ultra-anggaran, biasanya menggunakan 30W atau lebih rendah, telah mengalami peningkatan TDP yang signifikan selama beberapa tahun terakhir.
Jika seseorang ingin membeli kartu grafis Nvidia yang dapat menarik semua arusnya hanya melalui slot PCI Express, maka seluruh inventaris Ampere harus dilewati. GeForce RTX 3050 memiliki TDP 100W dan karena slot memiliki batas 75W, diperlukan konektor daya tambahan.
Kartu semacam itu, seperti saudara mereka yang jauh lebih besar, memiliki kekuatan pemrosesan yang jauh lebih besar daripada sebelumnya, tetapi bagi orang yang ingin membangun sistem berdaya sangat rendah, semakin sedikit pilihan untuk dipilih, jika menyangkut kartu grafis.
Dan sepertinya tidak ada tanda-tanda kenaikan permintaan listrik melambat, apalagi menurun. Misalnya, peluncuran terbaru Intel ke pasar kartu grafis, seri Arc, saat ini dipimpin oleh A770. Kartu ini menggunakan chip dengan 21,4 miliar transistor, GDDR6 16GB, dan TDP 225W. Meskipun ditargetkan pada sektor kelas menengah, permintaan daya tersebut sama dengan chip terbesar AMD dan Nvidia dari empat tahun lalu.
Ini sedikit lebih baik untuk kartu GeForce dan Radeon kelas menengah, di mana RTX 3060 membutuhkan 170W dan RX 6600 XT mengonsumsi 160W, tetapi permintaan energi di semua sektor jauh lebih tinggi daripada CPU. Jika bukan karena rekayasa yang lebih baik, permintaan itu jelas akan jauh lebih tinggi, tetapi pertanyaan penting yang benar-benar perlu dijawab di sini adalah apakah CPU dan GPU membutuhkan terlalu banyak daya untuk apa yang mereka tawarkan.
Berapa banyak itu?
Dua dari keluhan paling umum tentang peningkatan permintaan daya CPU dan GPU adalah biaya listrik dan jumlah panas yang dihasilkan. Mari kita lihat yang pertama, sebagai permulaan. Katakanlah Anda memiliki PC game yang sangat spesifik, penuh dengan beberapa komponen terbaik yang dapat Anda beli dengan uang. Mari kita asumsikan juga bahwa Anda menggunakan AMD Ryzen 9 5950X, didukung oleh Nvidia GeForce RTX 3090 Ti yang sedikit di-overclock.
Secara alami, akan ada bagian lain di sana juga (setidaknya, motherboard, beberapa RAM, dan drive penyimpanan), tetapi kita dapat mengesampingkannya karena konsumsi energi gabungannya akan jauh lebih rendah daripada CPU atau GPU. Jadi, kekuatan seperti apa yang dibutuhkan PC itu, di tengah kesibukan bermain game? Bagaimana suara 670W hingga 700W?
Sekarang bayangkan Anda menggunakan PC Anda dengan cara ini selama 2 jam, setiap hari, setiap hari dalam setahun. Jumlah energi yang dikonsumsi oleh PC akan menjadi sekitar 500 kWh (0,7 x 2 x 365) setara dengan menjalankan ketel listrik 1,5 kW selama hampir dua minggu, tanpa henti.
Tergantung di mana Anda tinggal di dunia, dan berapa tarif yang Anda bayarkan untuk listrik Anda, penggunaan PC seperti ini mungkin berkisar antara $70 hingga $280 (tidak termasuk pajak dan biaya tambahan), setiap tahun. Tetapi dibandingkan dengan total biaya PC itu sendiri, yang akan mencapai beberapa ribu dolar, itu adalah jumlah yang relatif kecil. Mengambil nilai yang lebih tinggi dan menghitung biaya listrik per jam permainan hanya setara dengan $0,38 per jam.
Skenario kasus terburuk dari komputer dengan kombinasi CPU dan GPU yang paling haus energi yang bisa Anda dapatkan saat ini (kartu di atas dan Intel Core i9-13900K), dengan keduanya berjalan pada batas daya default tertinggi, hanya akan menelan biaya sekitar $0,50 per jam, untuk rutinitas permainan yang sama.
Anda mungkin berpendapat bahwa bermain game 50 sen per jam terlalu tinggi, dan bagi jutaan orang di seluruh dunia, itu hampir pasti benar. Tapi mereka tidak mungkin memiliki PC seperti itu sejak awal. Konsol rumah lebih populer daripada PC game, dalam hal unit yang dikirim per tahun, dan berisi perangkat keras yang jauh lebih tidak mampu daripada contoh yang diberikan di atas. Namun dalam hal permintaan daya, sesuatu seperti Microsoft Xbox Series X hanya akan mengkonsumsi 153W selama bermain game aktif.
Bahkan jika Anda memperhitungkan TV OLED besar yang dapat menambah 100W lagi, gabungan kedua perangkat tersebut sebenarnya akan menggunakan energi 44% lebih sedikit daripada GeForce RTX 4090 saja. Jadi jika biaya listrik benar-benar menjadi perhatian, maka konsol adalah alternatif yang baik untuk bermain game.
Bukan berarti kamu harus menggunakan part PC terbaru atau tercanggih untuk menikmati game tentunya. Ada banyak komponen lama atau kelas menengah yang tidak membutuhkan daya terlalu tinggi, yang masih akan memberikan banyak performa. Kartu grafis Radeon RX 5700 XT bekas, GeForce RTX 2060 Super, atau bahkan GeForce GTX 1080 Ti masih sangat mumpuni dan ketiganya memiliki TDP 250W atau lebih rendah.
Singkatnya, argumen bahwa peningkatan daya adalah masalah, murni karena biaya listrik, agak diperdebatkan terlalu banyak bergantung pada harga lokal untuk satu unit listrik, kebiasaan bermain game, dll. untuk menyelesaikan debat semacam itu secara meyakinkan.
Tapi bagaimana dengan panasnya? Seperti disebutkan di awal artikel ini, hampir setiap joule energi listrik akhirnya hilang sebagai panas, ditransfer ke lingkungan sebagian besar melalui mekanisme konveksi. Komputer yang menghasilkan daya 900W, secara teori, dapat menaikkan suhu 1.000 kaki kubik udara (28 meter kubik) dari 20°C/68°F ke 40°C/104°F hanya dalam waktu 17 menit. Ini secara alami mengasumsikan perpindahan panas yang sempurna dan insulasi yang sempurna, tanpa pergerakan udara yang lebih panas keluar dari volume yang dimaksud.
Tetapi meskipun tidak secepat itu, pada kenyataannya, semua panas itu pada akhirnya masih akan ditransfer ke lingkungan sekitar PC, terlepas dari kecepatan transfernya. Kipas pendingin, berapa pun jumlah atau kinerjanya, tidak akan mengubah ini, karena hanya membantu menurunkan suhu komponen. Satu-satunya cara untuk mengurangi kenaikan panas lingkungan adalah dengan membiarkan udara panas berpindah ke tempat lain, melalui bukaan jendela, misalnya.
Jika Anda berencana menghabiskan banyak uang untuk CPU dan GPU paling kuat yang bisa Anda dapatkan, maka bersiaplah untuk fakta bahwa mereka akan membuang sejumlah besar energi panas ke ruang permainan Anda. Seperti halnya keluhan biaya listrik, ini pada akhirnya menjadi perhatian individu. Panas 900W mungkin menjadi masalah kronis bagi satu orang, tetapi tidak apa-apa bagi orang lain.
Kebutuhan lebih banyak daripada kebutuhan segelintir orang
Jadi tampaknya kekhawatiran tentang keluaran panas dan biaya listrik adalah masalah yang sangat individual. Namun, semuanya menjadi jauh lebih penting ketika diskalakan di seluruh dunia. Ada jutaan PC di luar sana, dan meskipun jumlah area yang mengemas chip 250W+ relatif kecil, pada akhirnya semua mesin ini akan diganti dengan komputer yang memiliki komponen yang membutuhkan daya lebih tinggi daripada yang mereka lakukan sekarang.
Untuk memahami hal ini, pertimbangkan bahwa diperkirakan ada 17 juta Xbox Series X dan 50 juta konsol Xbox One terjual di seluruh dunia. Yang pertama menggunakan daya sekitar 90W lebih banyak daripada yang terakhir. Jika kita berasumsi bahwa semua unit yang lebih tua diganti dengan yang lebih baru, itu adalah tambahan 3GW dari akumulasi permintaan daya dan, pada akhirnya, menghilangkan panas. Jelas, mesin-mesin ini tidak semuanya berjalan pada waktu yang sama, tetapi energi ekstra yang dibutuhkan tidak unik hanya untuk konsol ini.
Saat prosesor baru keluar untuk laptop, desktop, workstation, dan server, semuanya akan membutuhkan lebih banyak energi, baik itu beberapa watt atau seratus. Yang pada gilirannya berarti bahwa industri energi akan menghadapi permintaan yang semakin tinggi akan kemampuannya untuk memasok. Bagaimanapun, ini akan terjadi, karena pertumbuhan populasi dan ekonomi, tetapi masalahnya hanya akan diperparah oleh peningkatan daya semikonduktor ini.
Bahkan memperhitungkan penurunan penjualan PC seperti yang ditunjukkan oleh perkiraan selama beberapa tahun, ada sektor lain yang melakukan sebaliknya: Internet of Things (IoT), kecerdasan buatan (AI), dan analisis data besar semuanya menunjukkan banyak hal. pertumbuhan.
AI dan data besar menggunakan banyak GPU kelas atas untuk melakukan kalkulasi yang diperlukan dan jika komponen baru untuk mesin ini tidak menunjukkan tanda-tanda mengurangi permintaan dayanya, maka industri ini hanya akan memperburuk situasi energi.
Permintaan listrik, dalam skala global, diperkirakan oleh beberapa orang mencapai 3 kali lipat dari sekarang, tumbuh 3 hingga 4% setiap tahun, pada tahun 2050. Apakah perkiraan tersebut telah memperhitungkan peningkatan konsumsi energi prosesor masih belum jelas.
Sejak tahun 2005, perkiraan produksi listrik global telah meningkat dari 18 PWh (1 PWh = 1.000.000 GWh) menjadi 28 PWh pada tahun 2021, peningkatan sebesar 56% hanya dalam 16 tahun. Dan kenaikan itu sepenuhnya karena meningkatnya permintaan. Pertumbuhan penggunaan semikonduktor hanya akan menambahnya dalam beberapa dekade mendatang.
Jadi, jika ada, apa yang dapat dilakukan tentang hal itu?
Sebagai individu, ada banyak hal yang dapat Anda coba untuk menurunkan kebutuhan daya komponen PC terbesar Anda. Dalam kasus CPU, sebagian besar motherboard memiliki beragam opsi daya di BIOS yang akan memaksa prosesor untuk mengurangi konsumsi energinya saat idle.
Konfigurasi Lanjutan dan Antarmuka Daya (ACPI) muncul di komputer desktop pada tahun 1996 dan terus diperbarui sejak saat itu. Sekarang, semua CPU konsumen memiliki fitur yang sesuai dengan ACPI dan untuk konsumsi daya, ada dua yang terkenal: P-states dan C-states.
Yang pertama mengacu pada kondisi kinerja prosesor yang beroperasi, dan ketika diaktifkan di BIOS, memungkinkan chip berjalan pada frekuensi dan voltase yang lebih rendah, untuk menghemat energi. C-states melakukan hal serupa tetapi mengontrol apa yang dapat dilakukan CPU (misalnya memelihara data dalam cache atau menghapusnya seluruhnya) saat menjalankan dalam format yang tidak terlalu membutuhkan daya.
Untuk prosesor AMD Ryzen yang lebih baru (seri 3000 dan seterusnya), mengaktifkan Mode Eco di perangkat lunak Ryzen Master mereka akan memaksa prosesor untuk bekerja dengan TDP yang jauh lebih rendah, terlepas dari opsi ACPI apa pun yang diaktifkan.
Bergantung pada sistem yang digunakan dan metrik performa yang diukur, dampak penggunaan nilai daya yang lebih rendah bisa sangat kecil. Untuk pengguna CPU Intel, hal serupa dapat dicapai dengan mempelajari pengaturan BIOS dan mencari Manajemen Daya CPU Internal (tidak semua model memilikinya).
Di bagian ini, nilai untuk PL1 dan PL2 dapat diatur lebih rendah dari default, meskipun kemungkinan besar akan dicantumkan dengan nama yang berbeda. Misalnya, Asus menggunakan Batas Durasi Paket Panjang/Pendek untuk PL1/PL2.
Kartu grafis dapat di-tweak dengan cara yang sama, dengan menggunakan perangkat lunak seperti MSI Afterburner. Aplikasi ini memberikan kendali atas batas daya maksimum kartu, ditetapkan sebagai persentase, dan jumlahnya dapat diturunkan dengan mudah.
Misalnya, RTX 2080 Super Nvidia memiliki batas daya 100% 250W. Menjatuhkan ini menjadi 70% akan membatasi konsumsi daya GPU menjadi 175W. Secara alami, ini juga akan menurunkan kinerja kartu, tetapi seperti halnya Ryzen Eco Mode, dampaknya tidak sebesar yang Anda kira.
Hal serupa dapat dicapai dengan menurunkan voltase inti GPU, yang pada gilirannya biasanya akan memerlukan penurunan kecepatan jam juga. Alternatifnya, jika game menyediakan opsi untuk membatasi frekuensi gambar, menetapkannya pada nilai yang lebih rendah juga akan menurunkan permintaan daya.
Namun untuk kesederhanaannya, penyesuaian batas daya, melalui penggunaan penggeser sederhana, tidak dapat dikalahkan. Kami menjalankan beberapa pengujian cepat, menggunakan Shadow of the Tomb Raider, dengan kartu grafis yang disebutkan di atas (RTX 2080 Super) dan Intel Core i7-9700K. Resolusi game disetel ke 4K, dengan semua detail grafis disetel ke nilai maksimum, mode Kualitas DLSS diaktifkan, tetapi ray tracing dinonaktifkan.
Tampaknya tidak masuk akal bahwa pengurangan 50% dalam daya maksimum yang tersedia hanya menghasilkan pengurangan 10% dalam frekuensi gambar rata-rata (nilai Rendah 1% turun kurang dari 5%), tetapi perlu juga dicatat bahwa game ini memiliki cukup banyak beban CPU yang tinggi.
Penggunaan DLSS juga sangat membantu dalam pengujian ini, karena game merender pada resolusi yang jauh lebih rendah daripada yang disajikan, tetapi GPU hanya akan mencoba merender pada kecepatan yang lebih cepat, dan masih mencapai batas dayanya.
Jelas, pengaturan permainan dan perangkat keras yang berbeda akan menghasilkan hasil yang berbeda dari yang terlihat di atas, tetapi dalam Red Dead Redemption 2 (1440p, kualitas maksimal), pengurangan 50% dalam batas daya menghasilkan pengurangan 15% dalam frekuensi gambar rata-rata, dan untuk Jauh Cry 6, penurunan FPS hanya 7%.
Jadi semua ini mungkin menimbulkan pertanyaan sederhana mengapa vendor perangkat keras menetapkan batas daya begitu tinggi padahal tampaknya tidak perlu? Alasan yang paling mungkin adalah yang menyangkut pemasaran dan status produk. AMD, Intel, dan Nvidia membutuhkan model mereka untuk dibedakan sejelas mungkin, terutama di ujung kisaran halo. Produk-produk ini diharapkan menjadi yang terbaik yang dapat Anda beli, sehingga chip yang digunakan akan dipilih dari proses binning yang menghasilkan chip yang dapat berjalan pada kecepatan clock tertinggi, jika diberi daya yang cukup.
Namun hal ini dapat menyebabkan situasi seperti yang terlihat pada GeForce RTX 3090 Ti yang memiliki TDP 100W lebih tinggi daripada 3090 (29% lebih tinggi), tetapi bahkan pada 4K, pengujian kami hanya menunjukkan sekitar 10% lebih cepat dalam game. Karena semua vendor besar ingin menjual setiap kemungkinan chip yang diproduksi untuk mereka, model “beberapa persen lebih baik” tidak akan hilang, tetapi desainer pasti dapat mengurangi permintaan daya.
Produsen perangkat keras perlu berbuat lebih baik
Vendor seperti AMD sangat mempromosikan aspek kinerja per watt produk mereka dan biasanya menggunakannya sebagai titik penjualan utama. Misalnya, untuk arsitektur GPU desktop berikutnya, RDNA 3, perkiraan peningkatannya sangat besar. Namun, ini tidak berarti kartu grafis seri Radeon RX 7000 akan tiba-tiba memiliki TDP yang jauh lebih rendah.
Untuk RDNA 2, AMD menyoroti bahwa ia memiliki kinerja per watt hingga 65% lebih tinggi daripada arsitektur sebelumnya. Padahal, TDP Radeon RX 6800 masih 300W. Pengujian kami sendiri memverifikasi klaim AMD untuk kinerja per unit daya yang jauh lebih baik, tetapi itu tetap tidak mengurangi fakta bahwa peningkatan dalam daya render membutuhkan energi tambahan untuk memberi makan.
Orang mungkin berpendapat bahwa vendor harus membuatnya lebih mudah untuk mengurangi permintaan daya produk mereka, bahkan mungkin membuat mereka beroperasi dalam semacam ‘mode ramah lingkungan’ secara default. Pabrikan mungkin mengatakan bahwa mereka sudah melakukan ini, dalam bentuk membuat chip mereka beroperasi di berbagai level jam (mis. Turbo Mode, Boost Clock, Gaming Clock) dan meminta mereka menurunkan voltase secara signifikan saat tidak digunakan.
Tetapi ketika Intel meluncurkan CPU desktop Core generasi ke-12 mereka, siaran pers tersebut dikemas penuh dengan klaim kinerja tetapi hanya satu bagian yang berani menyebutkan kekuatan. Desain CPU baru, memadukan dua arsitektur berbeda dalam cetakan yang sama, jelas merupakan peningkatan dari model generasi ke-11 yang setara. Seperti yang ditunjukkan gambar di atas, Intel dapat menyetel TDP ke 95W, dan PL2 ke 125W, dan masih dapat membanggakan kinerja yang lebih tinggi.
Sebaliknya, mereka mempertahankan angka yang sama seperti sebelumnya dan hanya memotong 10W dari nilai PL2. Semua atas nama memiliki produk yang sedikit lebih cepat daripada kompetisi dalam pengujian tertentu. Tentu saja, Anda tidak perlu membeli chip ini, tetapi ketika tiba waktunya untuk melakukan peningkatan atau hanya membeli komputer atau konsol baru, Anda memiliki sedikit pilihan untuk menerima penawaran yang haus daya ini, karena model lama sudah tidak diproduksi lagi.
Orang-orang pada umumnya mengubah perspektif mereka tentang produksi energi, permintaan, dan dampaknya terhadap iklim dan dompet mereka. Sementara produk halo dan selera mereka yang tak terpuaskan akan energi menjadi berita utama, pertumbuhan yang stabil dalam kebutuhan daya di seluruh sektorlah yang benar-benar penting.
Dapat dikatakan bahwa terlalu banyak produsen semikonduktor terjebak dalam pola pikir yang tampaknya bertentangan dengan dunia saat ini yang memiliki kinerja setinggi mungkin, untuk mengalahkan persaingan, dengan biaya berapa pun. Namun, ada sedikit cahaya di ujung terowongan. Apple, misalnya, telah menggeser hampir seluruh lini Mac dan MacBook untuk menggunakan prosesor M1/M2 mereka sendiri. Prosesor gabungan CPU+GPU ini dirancang agar hemat energi dan bekerja setara dengan penawaran x86 dari AMD dan Intel, dengan permintaan daya yang jauh lebih rendah (kecuali game).
Server dan workstation umumnya masih dikemas dengan prosesor Intel Xeon atau AMD Epyc, tetapi arsitektur Arm hemat daya yang digunakan oleh Apple, juga menyebar ke sektor ini. Penyedia cloud besar mengganti server mereka dengan beberapa yang ditenagai oleh model Altra Ampere.
Perubahan datang perlahan, terkadang menyakitkan, tetapi itu akan datang. Mungkin perlu bertahun-tahun lagi sebelum kita mulai melihat prosesor baru diluncurkan dengan kebutuhan energi yang lebih rendah daripada pendahulunya, tetapi ada beberapa pergerakan dalam industri menuju tujuan itu.
Sementara itu, pada tingkat pribadi, kami dapat membuat pilihan sederhana: menerima permintaan daya dari perangkat keras terbaru dan menggunakannya apa adanya (dengan atau tanpa mengutak-atik beberapa pengaturan), atau memberikan suara dengan dompet kami dan memberi tahu vendor bahwa ratusan watt daya adalah harga yang terlalu tinggi untuk dibayar.
