Undervolting: Nižší napětí na procesoru sníží spotřebu

Větráček hučí naplno, ale plasty stejně div netečou. Při jízdě vlakem notebook opeče stehna do zlatova. A baterka vždycky dojde deset minut před koncem filmu. Nekupuj nový notebook, jde to i levněji! (Článek je určen zejména pokročilejším uživatelům, méně znalým nedoporučuji zkoušet uvedený návod.)

Je tomu asi rok, co jsem byl nespokojený s hlučností a zahříváním svého notebooku. Jednou jsem se o tom zmínil kamarádovi a ten mi doporučil zkusit "undervolting". Tak jsem si dohledal informace na internetu, stáhl jeden šikovný prográmek a po pár experimentech byl problém vyřešen. Když pak spolubydlícího Vaio přehlušovalo všechny notebooky v místnosti, stačila půlhodina a notebook skoro nebylo slyšet. Co je ten "undervolting" za zázrak?

Seznámení s problematikou

Začněme hezky od začátku. Už je tomu více než pět let, co se u běžně dostupných notebooků objevila možnost softwarově měnit takt procesoru a napětí. Ve chvílích, kdy počítač nemusel nic počítat, se prostě  může "ubrat plyn" a šetří se tak baterie. Krom toho to ale umožnilo snadnou manipulaci s napětím. Proč bys to ale chtěl dělat?

V továrně nastavené napětí je totiž vyšší, než co je k provozu třeba. Nejde o zločinné spolčení s výrobci energie, problém je v tom, že ani dva procesory vyrobené stejnou technologií ve stejném stroji nejsou úplně stejné. Stačí malé znečištění na úrovni atomů a změní se vlastnosti. Některé procesory potřebují vyšší napětí, jiným stačí méně – a přitom jde o stejnou řadu, stejný model. Tovární nastavení je proto předimenzované. Z toho vyplývá, že je možné napětí snížit oproti výchozímu nastavení, výsledky ale nebudou vždy stejné.

Jaké jsou tedy výhody snížení napětí: Sníží se spotřeba elektrické energie (což potěší obzvlášť při chodu na baterii), procesor se méně zahřívá (což ocení nejen tvá stehna, ale i procesor samotný), větráček pak nemusí odvádět tolik tepla a méně se točí (takže ani tolik nerámusí). Takže ať ti už jde o úspory, ekologii, výdrž baterie, hluk nebo méně vyhřátý pokoj v létě, přijdeš si na své.

Každá mince ale má dvě strany. Není reálné riziko poškození počítače (ale nikdo se ti nezaručí). Můžeš ale zhoršit stabilitu systému, pokud to přeženeš. Procesor, který má málo šťávy, už "nerozpozná nuly a jedničky" a pokud máš Windows, uvidíš modrou obrazovku (jinak něco jiného s podobným významem). Pokud takový pád systému nastane při práci s diskem, může dojít ke ztrátě nebo poškození dat, k žádné jiné trvalé škodě by ale dojít nemělo. Proto je nutné zohlednit i tuto stránku věci.

Jak na to?

K provedení těchto změn ale potřebuješ nějaký software. Programů je více, já se budu zabývat především programem RMClock od firmy Rightmark, principy zde uvedené ale platí i v jiných programech. RMClock už popsal Jakub Dvořák z Technetu v článku Prodlužte výdrž notebooku na baterie a ušetřete za elektřinu u stolního PC, nebudu ho kopírovat. RMClock se momentálně nevyvíjí a proto zatím chybí podpora pro nejnovější procesory Intel Core i7 a AMD AthlonII/PhenomII, majitelé nových počítačů tak musí hledat jinde (Možná NHC, Notebook hardware controller?). Pokud vlastníš něco trošku staršího, tak by ti ale RMClock měl bez problémů fungovat. Také bude třeba nějak otestovat chod počítače v zátěži, k čemuž se hodí programy jako Super PI nebo Prime95. (Tyto ale vytíží pouze jedno jádro a musí se proto vytvořit více kopií a spustit tolikrát, kolik je jader. Pokud existuje program, který vytíží všechna jádra a přitom ještě hlídá správnost dat, je to lepší volba.)

Jak sis v RMClocku jistě všiml, vyskytuje se tam rovnou několik hodnot pro FID a VID. FID je identifikátor frekvence procesoru a odpovídá hodnotě násobiče (čím vyšší násobič, tím větší frekvence procesoru a tedy i výpočetní výkon), zatímco VID odpovídá hodnotě napětí. Můžeš vypnout některé hodnoty násobiče (stejně je jich zbytečně moc, tak proč ještě testovat pro všechny hodnoty, že?), ponechej ale nějaký malý násobič pro úsporný provoz a nejvyšší násobič pro plné využití výkonu procesoru. Také si můžeš nastavit profily. "Power saving" má mít nízký násobič (úsporný režim), vyplatí se při provozu na baterii a při hraní těch her, které vytíží procesor na 100%, ale výkon vlastně nepotřebují. "Max performance" je přesným opakem, kde se hledí především na výkon a natvrdo je nastaven vysoký násobič. "Performance on demand" je šikovným kompromisem, kde povolíte rovnou několik násobičů, obvykle rovnou všechny. Pravidla pak určují, při kolika procentech vytížení se přepíná a jak často se sleduje potřeba zvýšení či snížení napětí (sledování vytíženosti ale procesor samo vytěžuje, netřeba to přehánět). Toto ovlivní, nakolik se bude držet frekvence v nízkých hodnotách. Vypni a zapni RMClock (pozor, je v Traybaru, je třeba ukončit program příkazem Ukončit a ne zavřením okna), nastavení se uloží pouze při úspěšném ukončení programu.

Nyní je na programu hlavní část, "undervolting". Ujisti se, že neběží zbytečně moc programů, které by mohly ztratit data. Zafixuj frekvenci na pevnou hodnotu (například výběrem profilu Max performance a výběru násobiče 8x), pro tuto vybranou frekvenci pak postupně snižuj napětí stylem: Snížení napětí o jeden krok dolů, test stability (Prime95 nebo Super PI), další krok, zase test, ... Pokud máš k dispozici na nějakém fóru výsledky jiných kutilů vlastnících stejný model procesoru, využij je a začni třeba 50 mV nad nejhorší zdejší hodnotou, zrychlíš tím testování. Napětí snižuj buďto do modré smrti, nebo (pokud jsi méně náročný), do jiné libovolné hodooty, kterou uznáš za vhodné. Pokud ale pro nějakou hodnotu napětí došlo k modré smrti, nebo prostě nebyla testována kvůli strachu z modré smrti, ani nejbližší vyšší hodnota nemusí být stabilní. Proto doporučuji, abys nechal napětí přece jen trošku předimenzované a nejel až "na krev", já jsem k nejnižší hodnotě otestované jako provozuschopné přičítal 32 mV. Hodnoty si někde poznamenej a po otestování podle toho nastav RMClock a nastav, ať se RMClock spouští při startu Windows.

Závěr, zkušenosti

Podle Ohmova zákona platí v obvodu se stejnosměrným proudem, že při neměnném odporu je proud přímo úměrný napětí. Výkon, neboli spotřeba, je definován jako součin proudu a napětí, takže změna spotřeby je kvadratická oproti změně napětí. Výdrž baterie ale nadále závisí na dalších faktorech, především na podsvícení, kde už ale šetření sníží komfort. Svou roli hraje krom sníženého napětí také lepší kontrola nad taktem procesoru pomocí tří konfigurovatelných profilů.

Zkoušel jsem "undervolting" na několika noteboocích, všechny měly Intel procesor. U dnes už zastaralého Pentia M nejsou různé rozsahy napětí pro procesory klasické nebo ULV (s nízkými hodnotami napětí už z továrny). Dolní hranice je na 700 mV a ne každý procesor je schopen této mety dosáhnout. V mém případě se to povedlo (u 800 MHz jsem šel z 988 mV na 700, u 1,73 GHz z 1356 mV na 924 mV). V případě bráchova procesoru Core 2 Duo (T řada) mi dolní mez vyloženě vadila, 950 mV je dolní mez a pod ni to už nejde. Z šesti hodnot násobiče fungovaly dolní tři na minimální hodnotě napětí, takže tabulka hodnot napětí trošku degenerovala. Mám za to, že by procesor fungoval i na 850 mV a předpokládám, že se tak děje u ULV procesorů - přece si Intel nezabije své marketingové tahy.

Tak už snad jen popřeji hodně štěstí – přestože už je rozhodnuto, procesor máš a zbývá jen zjistit, na čem jsi. Třeba zrovna ten tvůj procesor podá fenomenální výsledky. A i pokud se tak nestane, není to i tak výhra oproti původnímu stavu?