Hlavní navigace

Měla by EU omezit spotřebu CPU a GPU?

2. 9. 2022
Doba čtení: 9 minut

Sdílet

 Autor: Varistor60, podle licence: CC BY-SA 4.0
Spotřeba procesorů a grafických karet v nadcházejících letech vzroste. O hodně. Není vhodný moment začít politikům podsouvat myšlenku, že nejen vysavače umí konzumovat stovky wattů?

Máme tu konec roku 2022 a na trh míří až 230W AMD Ryzeny, až 350W Intel Core, prý až 450W Radeony a také GeForce, u kterých se hovoří o 600 – 800 – či dokonce 900W limitu dle typu. Zkrátka, promiňte mi ten hovorový výraz, svět se zbláznil. V době, kdy máme v Evropě bezprecedentní energetickou krizi a v USA tu a tam blackouty (viz Texas), nás výrobci hodlají oblažit novými modely CPU a GPU, které si s jakýmikoli donedávna ctěnými limity spotřeby doslova vytírají m. gluetus maximus.

Přiznám se na rovinu, že „na stará kolena“ asi přestávám chápat strategie jednotlivých výrobců CPU a GPU, resp. produktů na nich stavějících. Měl jsem za to, že civilizační trend, reprezentovaný postupně zelenající politikou, je jasný: nehonit se za rekordy na úkor emisí CO2 a dalších škodlivých či ještě škodlivějších záležitostí, ale opak je zjevně pravdou. Není tomu tak. Zrekapitulujme si tedy, co se na nás chystá.

AMD již představila a za pár týdnů nabídne v obchodech nové procesory architektury Zen4. Navzdory špičkovému 5nm výrobnímu procesu u TSMC posunou dva nejvyšší modely desktopové nabídky TDP na 170W, což propočtem dle chování Zen3 Ryzenů znamená špičkovou spotřebu kolem 230 W.

Intel zhruba tři týdny po AMD uvede procesory Core 13. generace Raptor Lake, kterým bude vévodit vlajkový model Core i9–13900K. U něj udávaná hodnota TDP 125W je zhruba stejně vypovídající jako údaj o emisích Passatu před diesselgate. Reálně tento procesor bude papat i nějakých 250W a pokud se uživatel postará o špičkové chlazení a procesor osadí do špičkové desky, bude procesor schopen běžet i ve speciálním režimu se spotřebou 350 W.

AMD chystá Radeony generace RDNA3, které přinesou velký skok ve výkonu a další růst spotřeby. Základní spotřeba nejvyššího modelu má dosahovat 375 W, ve špičce přes 400 W a u OC modelů lze očekávat spotřebu až 450 W. Nvidia půjde s GeForce RTX 4000 ještě dále, postupem posledních měsíců unikaly informace o 450W či 600W spotřebě nejvyššího modelu, později doplněné o informace o 800W či 900W režimu vybraných modelů. Zde přiznejme, že nakolik se toto bude týkat běžných desktopových GeForce, není ještě jisté, osobně mám problém věřit tomu, že by 800W či 900W kartu s 2×16pin PCIe napájením měli výrobci tu drzost nabízet zákazníkům v kategorii „grafické karty“, když by se spíše hodila do kategorie „žehličky“.

Třeba bude můj odhad správný a výrobci něco takto neefektivního na trh neuvedou. Nicméně i tak je tu nenulové riziko, že nejvyšší modely Radeonů a GeForce budou mít spotřebu minimálně 400W a víc a i to považuji za nepřijatelné plýtvání. U procesorů již máme již 99,999% jistotu, že uvedené hodnoty jsou pravdivé.

Zlaté staré časy přelomu století

Nechci zabíhat příliš do minulosti typu rodiny 80486, kdy procesory se spotřebou v jednotkách wattů nepotřebovaly vůbec žádné přídavné chlazení. Bavme se o tomto století. Před nějakými 20 roky bylo celkem normální, že hi-end desktopový procesor měl spotřebu kolem 35 W – například nejvyšší model své generace, Intel Pentium III-S s taktem 1,40 GHz, 512kB Cache a 133MHz FSB měl TDP 32,2 W a hodnotu TCASE 69 °C (to je taková mezní, kterou CPU nesmí překročit, jinak hrozí poškození). To se psal zhruba přelom 2001 a 2002 a šlo o 130nm výrobu.

O několik měsíců později už byly věci jinak, poslední 32bitový x86 procesor od AMD, tedy Athlon XP 3200+ FSB400 uvedený v květnu 2003 (šlo též o 130nm výrobu) už si řekl o 76,8 W při mezní teplotě 85 °C. Tehdy v první pětiletce tohoto století se lámalo jedno paradigma: procesory přestaly být chlazeny malými hliníkovými kostkami s maličkým ventilátorkem o velmi vysokých otáčkách (typ „komár“), ale objevily se velké kostky s 80mm ventilátorem – mnozí možná vzpomenou první takový úspěšný chladič Titan D5TB. S takovými chladiči bylo možné nejen uchladit i výrazné vyšší TDP, ale také při tišším projevu chladiče.

Pro Intel Pentium 4 či pozdější Athlony 64 už se toto stalo běžnou normou a s příchodem dvoujádrových modelů, často tvořených (u Intelu) slepencem dvou jednojádrových čipů, jsme velice rychle překročili 100W mez (Pentia D generace Prescott). Pak se nám obě firmy střídaly v dobrých a horších letech. Tu Intel mohl jít s TDP výrazně dolů s příchodem procesorů Core 2, kdy do 105W a později 95W TDP dostali i první čtyřjádrové modely Core 2 Quad. AMD měla slabší roky s prvními procesory rodiny Bulldozer / Piledriver (FX-8150 a další), střihla si dokonce před lety i 220W procesor FX-9590, ale pak se s radikálním překopáním umírající firmy dostala na správnou cestu, která ji vynesla na současné Ryzenové výsluní. Naopak slabší roky zažívá Intel.

Na tomto místě mi dovolte malou odbočku. Hodnoty Tcase / Tjunction se postupem let měnily. Tam, kde ono Pentium III se vešlo do 69 °C, už Intel Comet Lake – 14nm generace z roku 2020 – povýšil na 100 °C s tím, že Boostuje frekvence při teplotě pod 70 °C. Zdá se, že nejnovější výrobní proces Intel 7/10nm je na tom konečně hůře, protože i speciální OC model současné generace, Core i9–12900KS, má Tjunction už „jen“ 90 °C a Boostuje při teplotě pod 50 °C. Druhým dechem ale dodejme, že limity jsou od toho, aby se v BIOSu desky vypnuly, což je výrobci podporováno. Konec odbočky.

Na hraně možností křemíku

Jednu věc ale mají oba výrobci x86 procesorů společnou: narážíme na fyzikální limity. O konci křemíku se hovoří už mnoho let, nicméně do sub-nanometrových rozměrů by opravdu už přežít neměl. Takže důsledek je jednoduchý: AMD u Zenu 4, kde přechází ze 7nm TSMC na 5nm TSMC výrobu inzeruje 13% nárůst IPC (tedy 13% zefektivnění architektury) a celkově 29% nárůst výkonu oproti Zenu3 – to ale jde na vrub nárůstu pracovních frekvencí až o 800 MHz. Výsledek je takový, že kde si Zen2 model Ryzen 3950X vystačil s TDP 105 W a kde si Zen3 model Ryzen 5950X vystačil s TDP 105W (reálná špičková spotřeba kolem 142W), už Zen4 model Ryzen 7950X nabízí TDP 170 W s reálnou spotřebou dosahující až 231 W.

Pozor, neznamená to, že Ryzen 7950X nebude lepší než 5950X. Bude, a to o hodně, protože 5nm proces nabízí vyšší výkon při stejné spotřebě, případně při stejném výkonu o desítky procent nižší spotřebu. Ale ten rozdíl už je poměrně malý a tak AMD posouvá tuto svou hranici spotřeby o desítky procent výše, aby mohla zákazníkovi nabídnout produkt, který odskočí předchozí generaci víc, než by si s ohledem na opět klesající odskok kvality výrobního procesu zasloužil. Může si to dovolit, konkurenční Intel tohle dělá už pár let a navíc i těch 231W jsme schopni uchladit. Sice opravdu hodně velkou kostkou chladiče s opravdu hodně velkými ventilátory (například Noctua NH-D15) a je to jen tak-tak, ale jsme schopni. A to je ta pointa.

Samozřejmě, že každá další generace CPU byla výkonnější a tudíž ospravedlňovala nárůst spotřeby. Tedy, vlastně pardon, s čistým svědomím toto nemůžeme tvrdit vždy, například o Pentiu 4 oproti Pentiu III to vždy neplatilo. Stejně tak u AMD nelze tvrdit, že by 8jádrové Bulldozery byly zásadně lepší než 6jádrové Phenomy II X6 – tolik bylo možné v dané době říci na základě existujících aplikací a testů, nicméně dnes víme, že i ten neefektivní Bulldozer nabídl výrazně delší morální životnost díky novým instrukčním sadám. Podobně bylo možné daleko déle žít s 32bitovým Pentiem 4, i kdyby jen proto, že k němu bylo možné osadit více RAM než k Pentiu III. Ale to už zabíhám do příliš velkých detailů.

Efektivita samozřejmě roste

AMD má v jedné ze svých nedávných prezentacích trefný slajd pojmenovaný Jsou GPU více efektivní? s podtitulem Alespoň se zlepšují. Tento popis jakoby naznačoval, že si je vědoma toho, že nastupující generace Radeonů RDNA3 bude sice představovat obrovský skok vpřed co se výkonu týče, ale současně velmi nepříjemný nárůst spotřeby karet, navzdory přechodu ze 7nm na 5nm TMSC proces výroby GPU. Ona totiž nemůže jinak než hnát své Radeony o stovky wattů výše, protože konkurenční Nvidia se s tím nemaže ještě víc a zdá se, že minimálně v představě výrobců GPU a CPU prostě zákazník požadující maximální výkon na spotřebu nehledí.

Zvláštní v době, kdy ceny energií stoupají po křivce, před kterou i exponenciála obdivně padá na sedinku. To jsem prozatím ani ještě nevyslovil myšlenku, že toto vše se u desktopových grafických karet odehrává primárně s ohledem na hraní her, neboli „honění panáčků po obrazovce“, dnes pochopitelně ve 4k při 144Hz a s raytracingem. I to však lze v mnoha ohledech považovat za hodnotnější využití špičkového hardwaru než je tomu u těžby kryptoměn.

Volání po EU regulaci

Že by EU mohla regulovat to či ono, je nabíledni každým rokem v různých oblastech. Už nám zregulovala běžné žárovky a kdo dnes doma primárně nesvítí LEDkami, se už dávno vymyká. Zregulovala nám vysavače, kdy postupně prošla 1600W limitem z roku 2014 k limitu 900W spotřeby od září 2017 (plus se nastavily limity na sběr nečistot, vypouštěné prachové částice či hlučnost). Osobně jsem nad tím tehdy před lety kroutil hlavou, ale výrobci zareagovali a dnes máme běžně dostupné vysavače s daleko úspornějším, tišším a celkově efektivnějším chodem, se spoustou různých filtrů uvnitř a celkově již vysávání nevyžaduje vytrénované bicepsy pro vytažení 30kg přístroje ze skříně a jeho vláčení po podlaze. Tyčový cyklónový vysavač s Li-ion akumulátorem odvede práci podobně, ale s méně potem (na druhou stranu ale nevydrží desítky let provozu, jeho tenké plasty a akumulátor mu jasně stanovují věk odchodu do věčných lovišť, ale téma plánovaného zastarávání a „kazítek“ by vydalo na samostatný článek).

Zkrátka někdy je nastavení mantinelů ku prospěchu technologického pokroku. Někdy je přínos sporný, to když EU přestřelí i bleeding-edge technologické možnosti (například vývoj a regulace trhu automobilů, ale to by také bylo na samostatný článek). Na druhou stranu pokud je výrobcům ponechána možnost hnát nějaký provozní parametr jakkoli vysoko, když současně zákazníkovi nevadí provozní náklady, pak jsme na špatné cestě. A stejně jako se před 80 lety nikdo v USA moc netrápil spotřebou automobilu, vždyť ropa byla všude a neskutečně levná, bylo by dobré se přestat netrápit spotřebou počítačových komponent.

root_podpora

Jinak řečeno: začněme se tím trápit, začněme se alespoň bavit o tom, že byly fajn doby, kdy nejvýkonnější desktopové procesory „baštily“ jen 35 W (což je méně než papají typické vyšší modely pro notebooky) a jak říkával můj někdejší kolega WIFT: bylo možné je uchladit přilepeným vzteklým sršněm. Protože tento trend, kdy ke 231W CPU dáte 450W GPU či nedejbože k 350W CPU dáte 600W, je prostě špatný. V serverech a superpočítačích nechť jsou klidně takovéto produkty, pokud to znamená nejefektivnější chod služeb, ale v domácích počítačích je to nepřijatelné.

Já se proto nyní přikláním k závěru, že je jen otázkou času, než se EU začne zabývat regulací této „čipové rozežranosti“. Když už v sobě našla sílu emisně očernit úsporné spalovací motory považujíc současně elektro auta za ty s nulovými emisemi a tím fakticky pokřivit trh, lze předpokládat, že podobná anti-emisní regulace zasáhne i počítačový segment. Protože každá kWh, kterou zbaští hi-endové herní PC (včetně monitoru atd.) každou hodinu hraní, je kWh, na kterou připadají nějaké emise CO2 a dalších látek. Zastropování hodnot TDP / TBP / TGP by mohlo zejména Nvidii přistřihnout křidélka, jinak hrozí riziko, že GeForce RTX 5090 bude kartou se spotřebou udávanou již v kilowattech, tedy na úrovni žehliček, fritéz, přímotopů a podobných měničů elektřiny na teplo. Pravda, výkon v single-precicion TFLOPS u ní bude asi vyšší než u průměrné fritézy. Velmi rád se budu mýlit.

Byl pro vás článek přínosný?

Autor článku

Příznivec open-source rád píšící i o ne-IT tématech. Odpůrce softwarových patentů a omezování občanských svobod ve prospěch korporací.