GPU Boost - Nvidias Self Boosting Algorithm Explained

Grafikkortteknologier har utviklet seg med stormskritt de siste generasjonene med hver generasjon, noe som gir en betydelig forbedring, ikke bare i kortets totale ytelse, men også i funksjonene kortene tilbyr. Det er ingen overraskelse at det er viktig for både Nvidia og AMD å fortsette å innovere og fortsette å utvikle funksjonssettene til kortene sine og de innebygde teknologiene i dem, sammen med generasjonsforbedringene i ytelse med hver påfølgende serie med grafikkort.

Klokkehastighetsøkning har blitt en vanlig funksjon i PC-maskinvareindustrien i disse dager med både grafikkortene og CPUene som tilbyr denne teknologien. Å variere komponentens klokkehastigheter på grunn av endringer i PC-forholdene kan føre til svært forbedret ytelse samt effektiviteten til den delen, noe som til slutt gir en mye bedre brukeropplevelse. På grunn av den raske utviklingen innen dette feltet, er standardforbedringsadferden til grafikkort blitt ytterligere forbedret og forbedret med teknologier som GPU Boost 4.0 som kom i forkant i 2020. Disse nye teknologiene er utviklet for å maksimere ytelsen til grafikkortet. når det er nødvendig og samtidig opprettholde toppeffektivitet under lettere belastninger.

GPU Boost

Så hva er egentlig GPU Boost? Vel, enkelt sagt, GPU Boost er Nvidias metode for dynamisk å øke klokkehastigheten til grafikkortene til kortene treffer en forhåndsbestemt effekt- eller temperaturgrense. GPU Boost Algorithm er en svært spesialisert og betinget bevisst algoritme som gjør endringer i et sekund på et stort antall parametere for å holde grafikkortet på maksimal mulig boostfrekvens. Denne teknologien gjør at kortet kan øke mye høyere enn den annonserte “Boost Clock” som kan være oppført på esken eller på produktsiden.

Før vi dykker inn i mekanismen bak denne teknologien, må noen få viktige terminologier forklares og differensieres.

Terminologier

Mens du handler et grafikkort, kan gjennomsnittsforbrukeren komme over en rekke tall og forvirrende terminologier som gir liten mening eller enda verre, ender med å motsette hverandre og forvirre kunden ytterligere. Derfor er det nødvendig å ta en kort titt på hva de forskjellige klokkehastighetsrelaterte terminologiene betyr når du ser på en produktside.

• Baseklokke: Base Clock på et grafikkort (også noen ganger referert til som "Core Clock") er den minste hastigheten som GPU er annonsert for å kjøre. Under normale forhold vil ikke GPU-en på kortet synke under denne klokkehastigheten med mindre forholdene endres vesentlig. Dette tallet er mer signifikant i eldre kort, men blir mindre og mindre relevant ettersom boosting-teknologier er i sentrum.
• Boost Clock: Den annonserte Boost Clock på kortet er den maksimale klokkehastigheten som grafikkortet kan oppnå under normale forhold før GPU Boost aktiveres. Dette klokkehastighetsnummeret er vanligvis ganske mye høyere enn baseklokken, og kortet bruker mesteparten av strømbudsjettet for å oppnå dette tallet. Med mindre kortet er termisk begrenset, vil det treffe denne annonserte boost-klokken. Dette er også parameteren som er endret i "Factory Overclocked" -kort fra AIB-partnere.
• “Spillklokke”: Med lanseringen av AMDs nye RDNA-arkitektur på E3 2019 kunngjorde AMD også et nytt konsept kjent som Game Clock. Denne merkevarebyggingen er eksklusiv for AMD-grafikkort i skrivende stund, og gir faktisk et navn til de vilkårlige klokkehastighetene man vil se mens du spiller. I utgangspunktet er Game Clock den klokkehastigheten grafikkortet skal treffe og opprettholde under spill, som vanligvis ligger et sted mellom Base Clock og Boost Clock for AMD-grafikkort. Overklokking av kortet har en direkte effekt på denne spesielle klokkehastigheten.

Mekanisme for GPU Boost

GPU Boost er en interessant teknologi som er ganske gunstig for spillere og som egentlig ikke har noen vesentlig ulempe. GPU Boost øker den effektive klokkehastigheten til grafikkortet selv utover den annonserte boostfrekvensen, forutsatt at visse forhold er gunstige. Det GPU Boost gjør, er egentlig overklokking, der det skyver klokkehastigheten til GPU utover den annonserte "Boost Clock". Dette gjør at grafikkortet kan presse ut mer ytelse automatisk, og brukeren trenger ikke å tilpasse noe i det hele tatt. Algoritmen er i det vesentlige "smart" på grunn av at den kan gjøre endringer i flere sekunder på forskjellige parametere samtidig for å holde den vedvarende klokkehastigheten så høy som mulig uten risiko for å krasje eller artefakter osv. Med GPU Boost er grafikkort kjører høyere enn annonserte klokkehastigheter ut av esken, noe som gir brukeren i det vesentlige et overklokket kort uten behov for manuell innstilling.

GPU Boost er hovedsakelig en Nvidia-spesifikk merkevarebygging og AMD har noe lignende som fungerer på en annen måte. I dette innholdet vil vi hovedsakelig fokusere på Nvidias implementering av GPU Boost. Med sin Turing-serie med grafikkort introduserte Nvidia den fjerde iterasjonen av GPU Boost kalt GPU Boost 4.0 som tillot brukerne å manuelt justere algoritmene som GPU Boost bruker hvis de ønsker det. Dette var ikke mulig med GPU Boost 3.0 siden disse algoritmene var låst inne i driverne. GPU Boost 4.0 tillater derimot brukere å tilpasse forskjellige kurver manuelt for å øke ytelsen, noe som vil være gode nyheter for overklokkere og entusiaster.

GPU Boost 4.0 har også lagt til forskjellige andre fine justeringer som temperaturdomenet der nye bøyepunkter er lagt til. I motsetning til GPU Boost 3.0 hvor det var et bratt og plutselig fall fra boost-klokke ned til baseklokke når en viss temperaturterskel ble krysset, kan det nå være flere trinn underveis mellom de to klokkehastighetene. Dette gir et større grad av granularitet som gjør at GPUen også kan presse den siste biten av ytelse under ugunstige forhold.

Overklokking av grafikkortene med GPU boost er ganske grei og ikke mye har endret seg i denne forbindelse. Enhver ekstra forskyvning til kjerneklokken blir faktisk brukt på "Boost Clock", og GPU Boost-algoritmen prøver å forbedre den høyeste klokkehastigheten ytterligere med tilsvarende margin. Å øke Power Limit-glidebryteren til det maksimale kan hjelpe betydelig i denne forbindelse. Dette gjør stresstesting av overklokken litt mer komplisert fordi brukeren må holde øye med klokkehastighetene, så vel som temperaturer, strømforbruk og spenningstall, men vår omfattende stresstestingsguide kan hjelpe til med den prosessen.

Betingelser for GPU Boost

Nå som vi har diskutert mekanismen bak selve GPU Boost, er det viktig å diskutere forholdene som må oppfylles for at GPU Boost skal være effektivt. Det er et stort antall forhold som kan påvirke den endelige frekvensen som oppnås av GPU Boost, men det er tre hovedbetingelser som har størst innvirkning på denne økende atferden.

Power Headroom

GPU Boost vil automatisk overklokke kortet, forutsatt at nok strømhøyde er tilgjengelig for kortet for å tillate høyere klokkehastigheter. Det er forståelig at høyere klokkehastigheter trekker mer strøm fra PSU, så det er ekstremt viktig at nok strøm er tilgjengelig for grafikkortet slik at GPU Boost kan fungere skikkelig. Med de fleste moderne Nvidia-grafikkort vil GPU Boost bruke opp all tilgjengelig strøm som den kan bruke til å presse klokkehastighetene så høyt som mulig. Dette gjør Power Headroom til den vanligste begrensningsfaktoren for GPU Boost-algoritmen.

Bare å øke "Power Limit" -glidebryteren til det maksimale i hvilken som helst overklokkingsprogramvare, kan ha stor innvirkning på de endelige frekvensene som treffes av grafikkortet. Den ekstra kraften som gis til kortet brukes til å skyve klokkehastigheten enda høyere, noe som er et bevis på hvor mye GPU Boost-algoritmen er avhengig av krafthøyde.

Spenning

Grafikkortets strømleveringssystem må kunne levere den ekstra spenningen som er nødvendig for å treffe og opprettholde de høyere klokkehastighetene. Spenning er også en direkte bidragsyter til temperaturen, så den knytter seg også til den termiske takhøyde. Uansett er det en hard grense for hvor mye spenning kortet kan bruke, og den grensen er satt av kortets BIOS. GPU Boost bruker hvilken som helst spenningshøyde for å prøve å opprettholde den høyeste klokkehastigheten den muligens kan.

Termisk takhøyde

Den tredje hovedbetingelsen som må oppfylles for effektiv drift av GPU Boost, er tilgjengeligheten av tilstrekkelig termisk takhøyde. GPU Boost er ekstremt følsom overfor GPU-temperaturen ettersom den øker og reduserer klokkehastigheten basert på selv de minste temperaturendringene. Det er viktig å holde temperaturen på GPUen så lav som mulig for å oppnå de høyeste klokkehastighetene.

Temperaturer høyere enn 75 grader Celcius begynner å synke klokkehastigheten merkbart, noe som kan påvirke ytelsen. Klokkehastigheten ved disse temperaturene vil fremdeles sannsynligvis være høyere enn Boost Clock, men det er ikke en god ide å legge ytelsen på bordet. Derfor kan tilstrekkelig kabinettventilasjon og et godt kjølesystem på selve GPUen ha betydelig innvirkning på klokkehastighetene som oppnås gjennom GPU Boost.

Boost Binning og Thermal Throttling

Et interessant fenomen som er iboende for driften av GPU Boost er kjent som boost binning. Vi vet at GPU Boost-algoritmen raskt endrer GPUens klokkehastighet avhengig av forskjellige faktorer. Klokkehastigheten endres faktisk i blokker på 15 MHz hver, og disse 15 MHz-delene av klokkehastighetene er kjent som boost-søppel. Det kan enkelt observeres at GPU Boost-tallene vil variere fra hverandre med en faktor på 15 MHz, avhengig av effekt, spenning og termisk takhøyde. Dette betyr at endring av de underliggende forholdene kan synke eller øke kortets klokkehastighet med en faktor på 15 MHz om gangen.

Konseptet termisk struping er interessant å utforske også med GPU Boost-drift. Grafikkortet starter faktisk ikke termisk struping før det når en angitt temperaturgrense kjent som Tjmax. Denne temperaturen tilsvarer vanligvis et sted mellom 87-90 grader Celcius på GPU-kjernen, og dette spesifikke tallet bestemmes av GPUens BIOS. Når GPU-kjernen når denne innstilte temperaturen, vil klokkehastighetene synke gradvis til de faller til og med under basisklokken. Dette er et sikkert tegn på termisk struping sammenlignet med vanlig boostbinning som gjøres av GPU boost. Hovedforskjellen mellom termisk struping og boost-binning er at termisk throttling skjer ved eller under baseklokken, og boost-binning endrer den maksimale klokkehastigheten som oppnås med GPU Boost ved bruk av temperaturdataene.

Ulemper

Det er ikke mange ulemper med denne teknologien, som i seg selv er en ganske dristig ting å si om en grafikkortfunksjon. GPU Boost gjør at kortet kan øke klokkehastighetene automatisk uten brukerinngang og låser opp det fulle potensialet til kortet ved å gi ekstra ytelse uten ekstra kostnad for brukeren. Det er imidlertid noen ting du må huske på hvis du eier et Nvidia-grafikkort med GPU Boost.

På grunn av det faktum at kortet bruker hele strømbudsjettet som er tildelt det, vil kraftuttakstallene på kortet være høyere enn annonserte TBP- eller TGP-tall kan føre til at du tror. I tillegg til det, vil den ekstra spenningen og strømforbruket føre til høyere temperaturer på grunn av det faktum at kortet automatisk overklokkes ved å bruke den tilgjengelige temperaturhøyden. Temperaturene blir på ingen måte farlig høye, for så snart temperaturene krysser en viss grense, vil spenningen og kraftuttaket bli droppet for å kompensere for den ekstra varmen.

Avsluttende ord

Rask fremgang innen grafikkortteknologier har sett at noen ekstremt imponerende funksjoner gjør seg i forbrukernes hånd, og GPU Boost er absolutt en av dem. Nvidias funksjon (og AMDs lignende funksjon) gjør at grafikkortene når sitt maksimale potensiale uten behov for brukerinngang for å gi maksimal ytelse utenom boksen. Denne funksjonen eliminerer alt annet enn behovet for manuell overklokking, siden det egentlig ikke er mye takhøyde tilgjengelig for manuell finjustering på grunn av den utmerkede styringen av GPU Boost.

Samlet sett er GPU Boost en utmerket funksjon som vi ønsker å se bedre og bedre med forbedringer av kjernealgoritmen bak denne teknologien som mikromanerer de små justeringene til forskjellige parametere for å få best mulig ytelse.