GPU Boost: s’explica l’algoritme d’auto-impuls de Nvidia

Les tecnologies de targetes gràfiques han progressat a passos de gegant en les darreres generacions, amb cada generació que ha aportat una millora substancial no només en el rendiment general de les targetes, sinó també en les característiques que ofereixen les targetes. No és d’estranyar que sigui vital per a Nvidia i AMD seguir innovant i continuar progressant els conjunts de funcions de les seves targetes i les tecnologies intrínseces que contenen, juntament amb les millores generacionals en el rendiment amb cada línia de targetes gràfiques posteriors.

La Nvidia GeForce RTX 3080 és una de les targetes gràfiques més ràpides per suportar Ray Tracing - Imatge: Nvidia

L’augment de la velocitat del rellotge s’ha convertit actualment en una característica principal de la indústria del maquinari de PC, tant amb les targetes gràfiques com amb les CPU que ofereixen aquesta tecnologia. Variar les velocitats de rellotge del component a causa de canvis en les condicions del PC pot comportar un rendiment molt millorat, així com l’eficiència d’aquesta peça, que en última instància proporciona una experiència d’usuari molt millor. Tanmateix, a causa de la ràpida progressió en aquest camp, el comportament estàndard d’augment de les targetes gràfiques s’ha millorat i perfeccionat encara més amb tecnologies com la GPU Boost 4.0 que arribaran a l’avantguarda el 2020. Aquestes noves tecnologies s’han desenvolupat per maximitzar el rendiment de la targeta gràfica. quan sigui necessari, mantenint també la màxima eficiència sota càrregues més lleugeres.

Augment de la GPU

Llavors, què és exactament GPU Boost? Bé, en poques paraules, GPU Boost és el mètode de Nvidia per augmentar dinàmicament la velocitat de rellotge de les targetes gràfiques fins que les targetes arribin a un límit de temperatura o potència predeterminat. L’algoritme d’augment de la GPU és un algorisme altament especialitzat i conscient que fa canvis de fracció de segon a un gran nombre de paràmetres per mantenir la targeta gràfica a la màxima freqüència d’augment possible. Aquesta tecnologia permet que la targeta augmenti molt més que l’anunciat “Boost Clock” que es pot mostrar al quadre o a la pàgina del producte.

GPU Boost permet que la targeta maximitzi el seu rendiment utilitzant els recursos disponibles: imatge: Nvidia

Abans d’endinsar-nos en el mecanisme que hi ha darrere d’aquesta tecnologia, cal explicar i diferenciar algunes terminologies importants.

Terminologies

Mentre es compra una targeta gràfica, el consumidor mitjà pot trobar-se amb nombroses xifres i terminologies confuses que tenen poc sentit o fins i tot són pitjors, i acaben contradient-se i confonent encara més el comprador. Per tant, cal fer una breu ullada al significat de les diferents terminologies relacionades amb la velocitat del rellotge quan es mira una pàgina de producte.

• Rellotge base: El rellotge base d'una targeta gràfica (també anomenat de vegades 'Core Clock') és la velocitat mínima a la qual s'anuncia que s'executa la GPU. En condicions normals, la GPU de la targeta no baixarà d'aquesta velocitat de rellotge tret que les condicions es vegin alterades significativament. Aquest nombre és més significatiu en les cartes més antigues, però cada vegada és menys rellevant a mesura que les tecnologies potencials prenen protagonisme.
• Augmenta el rellotge: El Boost Clock anunciat de la targeta és la velocitat de rellotge màxima que pot aconseguir la targeta gràfica en condicions normals abans que s’activi la GPU Boost. Aquest número de velocitat de rellotge és generalment una mica superior al del rellotge base i la targeta consumeix la major part del seu pressupost de potència per aconseguir aquest nombre. A no ser que la targeta estigui tèrmicament limitada, arribarà a aquest rellotge augmentat anunciat. Aquest també és el paràmetre que s’altera a les targetes “Factory Overclocked” dels socis d’AIB.
• 'Rellotge de joc': Amb el llançament de la nova arquitectura RDNA d’AMD a l’E3 2019, AMD també va anunciar un nou concepte conegut com a Game Clock. Aquesta marca és exclusiva de les targetes gràfiques AMD en el moment d’escriure i en realitat dóna nom a les velocitats de rellotge arbitràries que es veurien mentre es jugava. Bàsicament, Game Clock és la velocitat de rellotge que se suposa que ha de mantenir i mantenir la targeta gràfica mentre es juga, que normalment es troba entre el rellotge base i el rellotge Boost Clock per a targetes gràfiques AMD. El overclocking de la targeta té un efecte directe sobre aquesta velocitat de rellotge en particular.

Els rellotges publicitaris basats i amplificadors del GeForce RTX 3070 - Imatge: TechPowerUp

Mecanisme de GPU Boost

GPU Boost és una tecnologia interessant que resulta força beneficiosa per als jugadors i que, per dir-ho d’alguna manera, no presenta cap desavantatge significatiu. GPU Boost augmenta la velocitat de rellotge efectiva de la targeta gràfica fins i tot més enllà de la freqüència d’augment anunciada, sempre que certes condicions siguin favorables. El que fa GPU Boost és essencialment el overclocking, on empeny la velocitat de rellotge de la GPU més enllà del 'Boost Clock' anunciat. Això permet que la targeta gràfica obtingui més rendiment automàticament i l'usuari no hagi de modificar res. L’algorisme és essencialment “intel·ligent” pel fet que pot fer canvis de segons de paràmetres a diversos paràmetres alhora per mantenir la velocitat de rellotge sostinguda el més alta possible sense el risc d’estavellar-se o artefactar-se, etc. Amb GPU Boost, les targetes gràfiques funcionen amb una velocitat de rellotge superior a l’anunciat, cosa que proporciona a l’usuari essencialment una targeta de overclock sense necessitat de cap sintonia manual.

GPU Boost és principalment una marca específica de Nvidia i AMD té alguna cosa similar que funciona d’una manera diferent. En aquesta peça de contingut, ens centrarem principalment en la implementació de GPU Boost per Nvidia. Amb la seva gamma de targetes gràfiques Turing , Nvidia va introduir la quarta iteració de GPU Boost anomenada GPU Boost 4.0 que permetia als usuaris ajustar manualment els algorismes que GPU Boost utilitza si ho creuen convenient. Això no va ser possible amb GPU Boost 3.0 ja que aquests algoritmes estaven bloquejats dins dels controladors. GPU Boost 4.0, d'altra banda, permet als usuaris modificar manualment diverses corbes per augmentar el rendiment, cosa que serà una bona notícia per als overclockers i els entusiastes.

GPU Boost 4.0 també ha afegit diversos altres ajustaments fins com el domini de la temperatura on s’han afegit nous punts d’inflexió. A diferència de la GPU Boost 3.0, on es va produir una forta i sobtada caiguda des del rellotge d’increment fins al rellotge base quan es va creuar un determinat llindar de temperatura, ara hi pot haver diversos passos entre les dues velocitats del rellotge. Això permet un major nivell de granularitat que permet a la GPU esprémer fins i tot l’últim bit de rendiment en condicions desfavorables.

PU Boost 4.0 permet fer passos addicionals definits per l'usuari entre el rellotge d'augment original i el rellotge base: imatge: Nvidia

El overclocking de les targetes gràfiques amb augment de la GPU és bastant senzill i no ha canviat molt en aquest sentit. Qualsevol desplaçament afegit al rellotge principal s’aplica en realitat al “Boost Clock” i l’algorisme de la GPU Boost intenta millorar encara més la velocitat de rellotge més alta amb un marge similar. Augmentar el control lliscant de límit de potència al màxim pot ajudar significativament en aquest sentit. Això fa que la prova d’estrès de l’overclock sigui una mica més complicada perquè l’usuari ha de vigilar les velocitats del rellotge, les temperatures, la potència consumida i els números de voltatge, però la nostra completa guia de proves d’estrès pot ajudar amb aquest procés.

Condicions per augmentar la GPU

Ara que hem analitzat el mecanisme que hi ha darrere de la GPU Boost, és important discutir les condicions que cal satisfer perquè la GPU Boost sigui efectiva. Hi ha un gran nombre de condicions que poden tenir un efecte sobre la freqüència final que aconsegueix la GPU Boost, però hi ha tres condicions principals que tenen l’impacte més significatiu en aquest comportament de reforç.

Power Headroom

GPU Boost permet overclockar automàticament la targeta sempre que hi hagi prou espai lliure per permetre la velocitat de rellotge més alta. És comprensible que les velocitats de rellotge més altes consumeixin més energia de la PSU, de manera que és extremadament important que la targeta gràfica tingui prou energia perquè la GPU Boost funcioni correctament. Amb la majoria de targetes gràfiques Nvidia modernes, GPU Boost consumirà tota la potència disponible que pot utilitzar per augmentar la velocitat del rellotge el màxim possible. Això fa que Power Headroom sigui el factor limitant més comú a l'algorisme GPU Boost.

GPU Boost pot dependre en gran mesura del límit de potència: imatge: Nvidia

Simplement augmentar el control lliscant 'Limit de potència' al màxim en qualsevol programari d'overclocking pot tenir un gran impacte en les freqüències finals afectades per la targeta gràfica. La potència addicional que s’ofereix a la targeta s’utilitza per augmentar encara més la velocitat del rellotge, cosa que demostra quant depèn l’algorisme de la GPU Boost de l’alçada de la potència.

Voltatge

El sistema de subministrament d’energia de la targeta gràfica ha de poder proporcionar el voltatge addicional necessari per assolir i mantenir les velocitats de rellotge més altes. El voltatge també contribueix directament a la temperatura, de manera que també s’uneix a la condició d’alçada tèrmica. Independentment, hi ha un límit molt elevat de la quantitat de voltatge que pot utilitzar la targeta i aquest límit el defineix la BIOS de la targeta. GPU Boost fa ús de qualsevol marge de tensió per intentar mantenir la velocitat de rellotge més alta possible.

La tensió també té un efecte sobre les velocitats de rellotge finals - Imatge: Nvidia

Altura tèrmica

La tercera condició important que s’ha de complir per a un funcionament efectiu de GPU Boost és la disponibilitat d’un espai tèrmic adequat. GPU Boost és extremadament sensible a la temperatura de la GPU, ja que augmenta i disminueix la velocitat del rellotge fins i tot en els més petits canvis de temperatura. És important mantenir la temperatura de la GPU el més baixa possible per aconseguir les velocitats de rellotge més altes.

Temperatures superiors a 75 graus Celcius comencen a baixar notablement la velocitat del rellotge, cosa que pot afectar el rendiment. És probable que la velocitat del rellotge a aquestes temperatures sigui superior a la del Boost Clock, però no és una bona idea deixar el rendiment a la taula. Per tant, una ventilació adequada de la caixa i un bon sistema de refrigeració a la pròpia GPU poden tenir un impacte significatiu en les velocitats de rellotge aconseguides mitjançant GPU Boost.

Boost Binning i limitació tèrmica

Un fenomen interessant que és intrínsec al funcionament de la GPU Boost es coneix amb el nom de boost binning. Sabem que l’algoritme GPU Boost canvia ràpidament la velocitat del rellotge de la GPU en funció de diversos factors. La velocitat del rellotge es modifica en blocs de 15 Mhz cadascun, i aquestes porcions de 15 Mhz de les velocitats del rellotge es coneixen com a contenidors d’augment. Es pot observar fàcilment que les xifres GPU Boost variaran entre si en un factor de 15 MHz segons la potència, la tensió i l’altura tèrmica. Això vol dir que si modifiqueu les condicions subjacents podeu disminuir o augmentar la velocitat de rellotge de la targeta en un factor de 15 MHz a la vegada.

El concepte de regulació tèrmica és interessant d’explorar també amb l’operació GPU Boost. La targeta gràfica en realitat no inicia la regulació tèrmica fins que no arriba al límit de temperatura establert conegut com a Tjmax. Aquesta temperatura sol correspondre a entre 87 i 90 graus Celcius del nucli de la GPU i aquest nombre específic el determina el BIOS de la GPU. Quan el nucli de la GPU arriba a aquesta temperatura establerta, les velocitats del rellotge baixaran gradualment fins que cauran fins i tot per sota del rellotge base. Aquest és un signe segur d’acceleració tèrmica en comparació amb l’acoblament regular d’augment que es realitza mitjançant l’augment de la GPU. La diferència clau entre l’acceleració tèrmica i l’acoblament d’augment és que l’acceleració tèrmica es produeix a o per sota del rellotge base i que l’acumulació d’alça augmenta la velocitat màxima de rellotge que s’aconsegueix amb GPU Boost mitjançant les dades de temperatura.

Inconvenients

No hi ha molts inconvenients en aquesta tecnologia, que en si mateixa és una cosa força atrevida a dir sobre una funció de targeta gràfica. GPU Boost permet que la targeta augmenti les seves velocitats de rellotge automàticament sense cap entrada d’usuari i desbloqueja tot el potencial de la targeta proporcionant un rendiment addicional sense cap cost addicional per a l’usuari. Tot i això, cal tenir en compte algunes coses si teniu una targeta gràfica Nvidia amb GPU Boost.

A causa del fet que la targeta utilitza tot el pressupost de potència assignat, els números de consum de la targeta seran superiors als que els números TBP o TGP anunciats us poden fer creure. A més d'això, el consum de tensió i alimentació addicional conduirà a temperatures més altes a causa del fet que la targeta fa overclocking automàtic mitjançant l'ús de la temperatura lliure disponible. Les temperatures no augmentaran perillosament de cap manera, ja que tan aviat com superin un cert límit, es reduirà la tensió i la potència consumida per compensar la calor addicional.

Power Draw pot augmentar més enllà del TBP anunciat (320W en cas de RTX 3080) amb GPU Boost - Imatge: Techspot

Paraules finals

El ràpid progrés en tecnologies de targetes gràfiques ha permès que algunes funcions extremadament impressionants puguin entrar en mans dels consumidors, i GPU Boost és sens dubte una d’elles. La funció de Nvidia (i la funció similar d’AMD) permet que les targetes gràfiques assoleixin el màxim potencial sense la necessitat d’entrada d’usuaris per tal de donar el màxim rendiment possible. Aquesta característica elimina gairebé la necessitat d’overclocking manual, ja que realment no hi ha gaire espai disponible per a l’ajustament manual a causa de l’excel·lent gestió de GPU Boost.

En general, GPU Boost és una característica excel·lent que ens agradaria que cada vegada millorés amb millores en l’algoritme bàsic que hi ha darrere d’aquesta tecnologia que permet gestionar els petits ajustaments dels diferents paràmetres per tal d’obtenir el millor rendiment possible.