GPU Boost

เทคโนโลยีการ์ดแสดงผลมีความก้าวหน้าอย่างก้าวกระโดดในช่วงสองสามรุ่นที่ผ่านมาโดยแต่ละรุ่นนำมาซึ่งการปรับปรุงอย่างมากไม่เพียง แต่ประสิทธิภาพโดยรวมของการ์ดเท่านั้น แต่ยังรวมถึงคุณสมบัติที่การ์ดนำเสนอด้วย ไม่น่าแปลกใจเลยที่ทั้ง Nvidia และ AMD จะต้องสร้างสรรค์นวัตกรรมและพัฒนาชุดคุณสมบัติของการ์ดและเทคโนโลยีภายในพร้อมกับการปรับปรุงประสิทธิภาพของการ์ดกราฟิกแต่ละรุ่นที่ตามมา

Nvidia GeForce RTX 3080 เป็นหนึ่งในกราฟิกการ์ดที่เร็วที่สุดในการรองรับ Ray Tracing - รูปภาพ: Nvidia

การเพิ่มความเร็วสัญญาณนาฬิกาได้กลายเป็นคุณสมบัติหลักในอุตสาหกรรมฮาร์ดแวร์ของพีซีในปัจจุบันโดยมีทั้งกราฟิกการ์ดและซีพียูที่นำเสนอเทคโนโลยีนี้ การเปลี่ยนแปลงความเร็วสัญญาณนาฬิกาของส่วนประกอบเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขของพีซีสามารถนำไปสู่ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นอย่างมากรวมถึงประสิทธิภาพของชิ้นส่วนนั้นซึ่งในที่สุดจะมอบประสบการณ์การใช้งานที่ดีขึ้นมาก อย่างไรก็ตามเนื่องจากความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วในด้านนี้พฤติกรรมการเพิ่มมาตรฐานของกราฟิกการ์ดจึงได้รับการปรับปรุงและปรับปรุงเพิ่มเติมด้วยเทคโนโลยีเช่น GPU Boost 4.0 ที่จะมาถึงระดับแนวหน้าในปี 2020 เทคโนโลยีใหม่เหล่านี้ได้รับการพัฒนาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดของกราฟิกการ์ด เมื่อจำเป็นในขณะที่ยังคงรักษาประสิทธิภาพสูงสุดภายใต้ภาระที่เบากว่า

GPU Boost คืออะไร? พูดง่ายๆก็คือ GPU Boost เป็นวิธีการของ Nvidia ในการเพิ่มความเร็วสัญญาณนาฬิกาของกราฟิกการ์ดแบบไดนามิกจนกว่าการ์ดจะถึงขีด จำกัด พลังงานหรืออุณหภูมิที่กำหนดไว้ล่วงหน้า GPU Boost Algorithm เป็นอัลกอริธึมที่มีความเชี่ยวชาญสูงและมีเงื่อนไขซึ่งทำการเปลี่ยนแปลงในเสี้ยววินาทีกับพารามิเตอร์จำนวนมากเพื่อให้การ์ดแสดงผลมีความถี่ในการเพิ่มสูงสุดที่เป็นไปได้ เทคโนโลยีนี้ช่วยให้การ์ดสามารถเพิ่มพลังได้สูงกว่า“ Boost Clock” ที่โฆษณาซึ่งอาจระบุไว้ในกล่องหรือในหน้าผลิตภัณฑ์

GPU Boost ช่วยให้การ์ดสามารถเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดโดยใช้ทรัพยากรที่มี - รูปภาพ: Nvidia

ก่อนที่เราจะดำดิ่งสู่กลไกเบื้องหลังเทคโนโลยีนี้จำเป็นต้องมีการอธิบายและแยกแยะคำศัพท์ที่สำคัญบางประการ

คำศัพท์

ในขณะที่ซื้อกราฟิกการ์ดผู้บริโภคทั่วไปอาจเจอตัวเลขจำนวนมากและคำศัพท์ที่สับสนซึ่งมีเหตุผลเล็กน้อยหรือแย่กว่านั้นลงเอยด้วยความขัดแย้งซึ่งกันและกันและทำให้ผู้ซื้อสับสน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องพิจารณาคร่าวๆว่าคำศัพท์ที่เกี่ยวข้องกับความเร็วสัญญาณนาฬิกาที่แตกต่างกันหมายถึงอะไรเมื่อคุณดูที่หน้าผลิตภัณฑ์

นาฬิกาฐาน: นาฬิกาพื้นฐานของการ์ดแสดงผล (บางครั้งเรียกว่า“ Core Clock”) คือความเร็วขั้นต่ำที่ GPU ถูกโฆษณาให้ทำงาน ในสภาวะปกติ GPU ของการ์ดจะไม่ลดลงต่ำกว่าความเร็วสัญญาณนาฬิกานี้เว้นแต่จะมีการเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขอย่างมาก ตัวเลขนี้มีความสำคัญมากกว่าในการ์ดรุ่นเก่า แต่มีความเกี่ยวข้องน้อยลงเรื่อย ๆ เนื่องจากเทคโนโลยีที่เพิ่มขึ้นเป็นจุดศูนย์กลาง
เพิ่มนาฬิกา: Boost Clock ที่โฆษณาของการ์ดคือความเร็วสัญญาณนาฬิกาสูงสุดที่การ์ดแสดงผลสามารถทำได้ภายใต้สภาวะปกติก่อนที่ GPU Boost จะเปิดใช้งาน โดยทั่วไปแล้วตัวเลขความเร็วสัญญาณนาฬิกานี้จะสูงกว่า Base Clock เล็กน้อยและการ์ดจะใช้งบประมาณพลังงานส่วนใหญ่เพื่อให้ได้ตัวเลขนี้ หากการ์ดถูก จำกัด ความร้อนการ์ดจะเข้าสู่นาฬิกาเร่งความเร็วที่โฆษณานี้ นี่คือพารามิเตอร์ที่เปลี่ยนแปลงในการ์ด“ Factory Overclocked” จากพันธมิตร AIB
“ นาฬิกาเกม”: ด้วยการเปิดตัวสถาปัตยกรรม RDNA ใหม่ของ AMD ในงาน E3 2019 AMD ยังได้ประกาศแนวคิดใหม่ที่เรียกว่า Game Clock การสร้างตราสินค้านี้เป็นเอกสิทธิ์สำหรับกราฟิกการ์ดของ AMD ในขณะที่เขียนและตั้งชื่อให้กับความเร็วสัญญาณนาฬิกาโดยพลการที่จะเห็นได้ในขณะเล่นเกม โดยทั่วไป Game Clock คือความเร็วสัญญาณนาฬิกาที่การ์ดแสดงผลควรจะตีและรักษาขณะเล่นเกมซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง Base Clock และ Boost Clock สำหรับ AMD Graphics Cards การโอเวอร์คล็อกการ์ดมีผลโดยตรงกับความเร็วสัญญาณนาฬิกานี้โดยเฉพาะ

ฐานที่โฆษณาและเพิ่มนาฬิกาของ GeForce RTX 3070 - ภาพ: TechPowerUp

กลไกของ GPU Boost

GPU Boost เป็นเทคโนโลยีที่น่าสนใจซึ่งมีประโยชน์ต่อเกมเมอร์มากและไม่มีข้อเสียที่สำคัญอย่างที่ต้องพูด GPU Boost จะเพิ่มความเร็วสัญญาณนาฬิกาที่มีประสิทธิภาพของการ์ดแสดงผลแม้จะเกินความถี่บูสต์ที่โฆษณาไว้ก็ตามหากเงื่อนไขบางประการนั้นเอื้ออำนวย สิ่งที่ GPU Boost ทำคือการโอเวอร์คล็อกโดยพื้นฐานแล้วซึ่งจะทำให้ความเร็วสัญญาณนาฬิกาของ GPU เกินกว่า“ Boost Clock” ที่โฆษณาไว้ ทำให้การ์ดแสดงผลสามารถบีบประสิทธิภาพได้มากขึ้นโดยอัตโนมัติและผู้ใช้ไม่ต้องปรับแต่งอะไรเลย อัลกอริทึมนั้นมีความ 'ฉลาด' เป็นหลักเนื่องจากสามารถทำการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ต่างๆในเสี้ยววินาทีพร้อมกันเพื่อรักษาความเร็วสัญญาณนาฬิกาให้สูงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้โดยไม่ต้องเสี่ยงต่อการล่มหรือเกิดสิ่งประดิษฐ์เป็นต้นด้วย GPU Boost การ์ดแสดงผลมีความเร็วสัญญาณนาฬิกาสูงกว่าที่โฆษณาไว้นอกกรอบซึ่งทำให้ผู้ใช้มีการ์ดโอเวอร์คล็อกโดยไม่จำเป็นต้องปรับจูนด้วยตนเอง

GPU Boost ส่วนใหญ่เป็นการสร้างแบรนด์เฉพาะของ Nvidia และ AMD ก็มีบางอย่างที่คล้ายกันซึ่งทำงานในลักษณะที่แตกต่างออกไป ในส่วนเนื้อหานี้เราจะเน้นไปที่การใช้ GPU Boost ของ Nvidia เป็นหลัก ด้วยกลุ่มผลิตภัณฑ์กราฟิกการ์ดทัวริง , Nvidia เปิดตัว GPU Boost ซ้ำครั้งที่สี่ที่เรียกว่า GPU Boost 4.0 ซึ่งอนุญาตให้ผู้ใช้ปรับอัลกอริทึมที่ GPU Boost ใช้ด้วยตนเองหากเห็นว่าเหมาะสม สิ่งนี้ไม่สามารถทำได้กับ GPU Boost 3.0 เนื่องจากอัลกอริทึมเหล่านี้ถูกล็อคอยู่ภายในไดรเวอร์ ในทางกลับกัน GPU Boost 4.0 ช่วยให้ผู้ใช้สามารถปรับแต่งเส้นโค้งต่างๆได้ด้วยตนเองเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพซึ่งจะเป็นข่าวดีสำหรับนักโอเวอร์คล็อกและผู้ที่ชื่นชอบ

GPU Boost 4.0 ได้เพิ่มการปรับแต่งอื่น ๆ อีกมากมายเช่นโดเมนอุณหภูมิที่มีการเพิ่มจุดการเบี่ยงเบนใหม่ ซึ่งแตกต่างจาก GPU Boost 3.0 ที่มีการลดลงอย่างรวดเร็วและรวดเร็วจาก Boost clock ลงไปที่ base clock เมื่อข้ามขีด จำกัด อุณหภูมิที่กำหนดตอนนี้อาจมีหลายขั้นตอนระหว่างความเร็วสัญญาณนาฬิกาทั้งสอง สิ่งนี้ช่วยให้มีระดับความละเอียดมากขึ้นซึ่งทำให้ GPU สามารถบีบได้แม้กระทั่งบิตสุดท้ายของประสิทธิภาพภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยเช่นกัน

PU Boost 4.0 ช่วยให้ผู้ใช้กำหนดขั้นตอนเพิ่มเติมระหว่าง Boost clock ดั้งเดิมและ base clock - รูปภาพ: Nvidia

โลจิเทค z906

การโอเวอร์คล็อกการ์ดกราฟิกด้วย GPU Boost นั้นค่อนข้างตรงไปตรงมาและไม่มีการเปลี่ยนแปลงมากนักในเรื่องนี้ ออฟเซ็ตที่เพิ่มเข้ากับนาฬิกาหลักจะถูกนำไปใช้กับ“ Boost Clock” และอัลกอริธึม GPU Boost จะพยายามปรับปรุงความเร็วสัญญาณนาฬิกาสูงสุดให้ดียิ่งขึ้นด้วยอัตรากำไรขั้นต้นที่ใกล้เคียงกัน การเพิ่มแถบเลื่อน Power Limit ให้สูงสุดสามารถช่วยได้มากในเรื่องนี้ สิ่งนี้ทำให้การทดสอบความเครียดในการโอเวอร์คล็อกมีความซับซ้อนขึ้นเล็กน้อยเนื่องจากผู้ใช้ต้องจับตาดูความเร็วสัญญาณนาฬิกาตลอดจนอุณหภูมิการดึงพลังงานและตัวเลขแรงดันไฟฟ้า แต่ คู่มือการทดสอบความเครียดที่ครอบคลุมของเรา สามารถช่วยในกระบวนการนั้นได้

เงื่อนไขสำหรับ GPU Boost

ตอนนี้เราได้พูดถึงกลไกที่อยู่เบื้องหลัง GPU Boost แล้วสิ่งสำคัญคือต้องหารือเกี่ยวกับเงื่อนไขที่ต้องปฏิบัติตามเพื่อให้ GPU Boost มีประสิทธิภาพ มีเงื่อนไขจำนวนมากที่อาจมีผลต่อความถี่สุดท้ายที่ GPU Boost ทำได้ แต่มีเงื่อนไขหลักสามประการที่มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญที่สุดต่อพฤติกรรมการเพิ่มนี้

Power Headroom

GPU Boost จะโอเวอร์คล็อกการ์ดโดยอัตโนมัติในกรณีที่มีพื้นที่จ่ายไฟเพียงพอสำหรับการ์ดเพื่อให้มีความเร็วสัญญาณนาฬิกาสูงขึ้น เป็นที่เข้าใจได้ว่าความเร็วสัญญาณนาฬิกาที่สูงขึ้นจะดึงพลังงานจาก PSU มากขึ้นดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญอย่างยิ่งที่การ์ดแสดงผลจะมีพลังงานเพียงพอเพื่อให้ GPU Boost ทำงานได้อย่างถูกต้อง ด้วยการ์ดกราฟิก Nvidia ที่ทันสมัยส่วนใหญ่ GPU Boost จะใช้พลังงานทั้งหมดที่มีอยู่เพื่อเพิ่มความเร็วสัญญาณนาฬิกาให้สูงที่สุด ทำให้ Power Headroom เป็นปัจจัย จำกัด ที่พบบ่อยที่สุดสำหรับอัลกอริทึม GPU Boost

GPU Boost ขึ้นอยู่กับ Power Limit อย่างมาก - ภาพ: Nvidia

xbox one เกมที่ดาวน์โหลดไม่เล่น

เพียงแค่เพิ่มแถบเลื่อน“ ขีด จำกัด พลังงาน” ให้สูงสุดในซอฟต์แวร์โอเวอร์คล็อกใด ๆ ก็สามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อความถี่สุดท้ายที่การ์ดแสดงผลกระทบ พลังพิเศษที่จ่ายให้กับการ์ดจะใช้เพื่อผลักดันความเร็วสัญญาณนาฬิกาให้สูงขึ้นซึ่งเป็นข้อพิสูจน์ว่าอัลกอริธึม GPU Boost ขึ้นอยู่กับพื้นที่ส่วนหัวของพลังงาน

แรงดันไฟฟ้า

ระบบส่งกำลังของการ์ดแสดงผลต้องสามารถจ่ายแรงดันไฟฟ้าเพิ่มเติมที่จำเป็นในการรับและรักษาความเร็วสัญญาณนาฬิกาที่สูงขึ้น แรงดันไฟฟ้าเป็นปัจจัยที่มีส่วนโดยตรงต่ออุณหภูมิเช่นกันดังนั้นจึงมีความสัมพันธ์กับสภาพความร้อนด้วยเช่นกัน ไม่ว่าการ์ดจะสามารถใช้แรงดันไฟฟ้าได้มากเพียงใดและขีด จำกัด นั้นจะถูกกำหนดโดย BIOS ของการ์ด GPU Boost ใช้ประโยชน์จากเฮดรูมแรงดันไฟฟ้าเพื่อพยายามรักษาความเร็วสัญญาณนาฬิกาสูงสุดเท่าที่จะทำได้

แรงดันไฟฟ้ายังมีผลต่อความเร็วสัญญาณนาฬิกาสุดท้าย - รูปภาพ: Nvidia

ความร้อน Headroom

เงื่อนไขหลักประการที่สามที่ต้องปฏิบัติตามเพื่อให้ GPU Boost ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพคือความพร้อมของพื้นที่ระบายความร้อนที่เพียงพอ GPU Boost มีความไวต่ออุณหภูมิของ GPU เป็นอย่างมากเนื่องจากจะเพิ่มและลดความเร็วสัญญาณนาฬิกาขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงแม้เพียงเล็กน้อย สิ่งสำคัญคือต้องรักษาอุณหภูมิของ GPU ให้ต่ำที่สุดเพื่อให้ได้ความเร็วสัญญาณนาฬิกาสูงสุด

อุณหภูมิที่สูงกว่า 75 องศาเซลเซียสเริ่มลดความเร็วนาฬิกาลงอย่างเห็นได้ชัดซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงาน ความเร็วสัญญาณนาฬิกาที่อุณหภูมิเหล่านี้จะยังคงสูงกว่า Boost Clock อย่างไรก็ตามไม่ใช่ความคิดที่ดีที่จะทิ้งประสิทธิภาพไว้บนโต๊ะ ดังนั้นการระบายอากาศในเคสที่เพียงพอและระบบระบายความร้อนที่ดีบน GPU นั้นอาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อความเร็วสัญญาณนาฬิกาที่ทำได้จาก GPU Boost

เพิ่ม Binning และ Thermal Throttling

ปรากฏการณ์ที่น่าสนใจที่อยู่ภายในการทำงานของ GPU Boost เรียกว่า Boost binning เรารู้ว่าอัลกอริทึม GPU Boost จะเปลี่ยนความเร็วสัญญาณนาฬิกาของ GPU อย่างรวดเร็วขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ ความเร็วสัญญาณนาฬิกามีการเปลี่ยนแปลงจริงในบล็อกละ 15 Mhz และส่วนความเร็วสัญญาณนาฬิกา 15 Mhz เหล่านี้เรียกว่า Boost bins สามารถสังเกตได้ง่ายว่าหมายเลข GPU Boost จะแตกต่างกันไปตามปัจจัย 15Mhz ขึ้นอยู่กับกำลังไฟแรงดันและช่องระบายความร้อน ซึ่งหมายความว่าการเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขพื้นฐานสามารถลดหรือเพิ่มความเร็วสัญญาณนาฬิกาของการ์ดได้ครั้งละ 15Mhz

แนวคิดของการควบคุมปริมาณความร้อนก็น่าสนใจเช่นกันกับการทำงานของ GPU Boost การ์ดแสดงผลจะไม่เริ่มการควบคุมปริมาณความร้อนจนกว่าจะถึงขีด จำกัด อุณหภูมิที่ตั้งไว้ซึ่งเรียกว่า Tjmax อุณหภูมินี้มักจะตรงกับที่ไหนสักแห่งระหว่าง 87-90 องศาเซลเซียสบน GPU Core และตัวเลขเฉพาะนี้จะถูกกำหนดโดย BIOS ของ GPU เมื่อแกน GPU ถึงอุณหภูมิที่ตั้งไว้ความเร็วสัญญาณนาฬิกาจะลดลงเรื่อย ๆ จนต่ำกว่านาฬิกาพื้นฐาน นี่เป็นสัญญาณที่แน่นอนของการควบคุมปริมาณความร้อนเมื่อเทียบกับการเร่งความเร็วปกติซึ่งทำโดยการเพิ่ม GPU ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการควบคุมปริมาณความร้อนและการเพิ่มปริมาณถังขยะคือการควบคุมปริมาณความร้อนเกิดขึ้นที่หรือต่ำกว่านาฬิกาฐานและการเร่งความเร็วจะเปลี่ยนความเร็วสัญญาณนาฬิกาสูงสุดที่ GPU Boost ทำได้โดยใช้ข้อมูลอุณหภูมิ

ข้อเสีย

เทคโนโลยีนี้มีข้อเสียอยู่ไม่มากนักซึ่งในตัวของมันเองเป็นสิ่งที่ค่อนข้างชัดเจนในการพูดถึงคุณสมบัติกราฟิกการ์ด GPU Boost ช่วยให้การ์ดเพิ่มความเร็วสัญญาณนาฬิกาโดยอัตโนมัติโดยไม่ต้องป้อนข้อมูลจากผู้ใช้และปลดล็อกศักยภาพทั้งหมดของการ์ดโดยให้ประสิทธิภาพเพิ่มเติมโดยไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมให้กับผู้ใช้ อย่างไรก็ตามมีบางสิ่งที่ควรทราบหากคุณเป็นเจ้าของการ์ดแสดงผล Nvidia ที่มี GPU Boost

เนื่องจากการ์ดใช้งบประมาณพลังงานทั้งหมดที่จัดสรรให้กับการ์ดนั้นตัวเลขการดึงกำลังของการ์ดจะสูงกว่าตัวเลข TBP หรือ TGP ที่โฆษณาไว้อาจทำให้คุณเชื่อได้ นอกจากนั้นแรงดันไฟฟ้าและการดึงพลังงานที่เพิ่มขึ้นจะทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นเนื่องจากการ์ดโอเวอร์คล็อกอัตโนมัติโดยใช้เฮดรูมอุณหภูมิที่มีให้ อุณหภูมิจะไม่สูงขึ้นอย่างเป็นอันตรายไม่ว่าด้วยวิธีใด ๆ เพราะทันทีที่อุณหภูมิเกินขีด จำกัด แรงดันไฟฟ้าและกำลังไฟจะลดลงเพื่อชดเชยความร้อนที่เพิ่มขึ้น

Power Draw สามารถเพิ่มได้มากกว่า TBP ที่โฆษณา (320W ในกรณีของ RTX 3080) ด้วย GPU Boost - ภาพ: Techspot

คำพูดสุดท้าย

ความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วในเทคโนโลยีกราฟิกการ์ดได้เห็นคุณสมบัติที่น่าประทับใจอย่างยิ่งบางอย่างเข้าสู่มือผู้บริโภคและ GPU Boost ก็เป็นหนึ่งในนั้นอย่างแน่นอน คุณลักษณะของ Nvidia (และคุณลักษณะที่คล้ายกันของ AMD) ช่วยให้การ์ดแสดงผลสามารถเข้าถึงศักยภาพสูงสุดได้โดยไม่จำเป็นต้องป้อนข้อมูลจากผู้ใช้ใด ๆ เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุดที่เป็นไปได้ คุณลักษณะนี้ทั้งหมดนี้ไม่จำเป็นต้องมีการโอเวอร์คล็อกแบบแมนนวลเนื่องจากมีพื้นที่ว่างสำหรับการปรับจูนแบบแมนนวลไม่มากนักเนื่องจากการจัดการ GPU Boost ที่ยอดเยี่ยม

โดยรวมแล้ว GPU Boost เป็นคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมที่เราอยากเห็นว่าดีขึ้นเรื่อย ๆ ด้วยการปรับปรุงอัลกอริทึมหลักที่อยู่เบื้องหลังเทคโนโลยีนี้ที่จัดการการปรับค่าพารามิเตอร์ต่างๆเล็กน้อยเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุด