GPU Boost - Nvidia's zelfversterkende algoritme uitgelegd

De grafische kaarttechnologieën zijn de afgelopen generaties met grote sprongen vooruitgegaan, waarbij elke generatie een substantiële verbetering heeft gebracht, niet alleen in de algehele prestaties van de kaarten, maar ook in de functies die de kaarten bieden. Het is geen verrassing dat het van vitaal belang is voor zowel Nvidia als AMD om te blijven innoveren en vooruitgang te boeken met de functiesets van hun kaarten en de intrinsieke technologieën erin, samen met de generatieverbeteringen in prestaties bij elke volgende reeks grafische kaarten.

Het verhogen van de kloksnelheid is tegenwoordig een mainstream-functie in de pc-hardware-industrie geworden, met zowel de grafische kaarten als de CPU's die deze technologie bieden. Het variëren van de kloksnelheden van het onderdeel als gevolg van veranderingen in de omstandigheden van de pc kan leiden tot sterk verbeterde prestaties en de efficiëntie van dat onderdeel, wat uiteindelijk een veel betere gebruikerservaring oplevert. Vanwege de snelle vooruitgang op dit gebied is het standaard boostgedrag van grafische kaarten echter verder verbeterd en verfijnd met technologieën zoals GPU Boost 4.0 die in 2020 op de voorgrond komen. Deze nieuwe technologieën zijn ontwikkeld om de prestaties van de grafische kaart te maximaliseren wanneer het nodig is, terwijl het maximale rendement ook onder lichtere belastingen behouden blijft.

GPU-boost

Dus wat is GPU Boost precies? Simpel gezegd, GPU Boost is Nvidia's methode om de kloksnelheden van de grafische kaarten dynamisch te verhogen totdat de kaarten een vooraf bepaalde stroom- of temperatuurlimiet bereiken. Het GPU Boost-algoritme is een zeer gespecialiseerd en conditioneel bewust algoritme dat in een fractie van een seconde wijzigingen aanbrengt in een groot aantal parameters om de grafische kaart op de maximaal mogelijke boostfrequentie te houden. Met deze technologie kan de kaart veel hoger worden gestimuleerd dan de geadverteerde "Boost Clock" die op de doos of op de productpagina kan worden vermeld.

Voordat we ingaan op het mechanisme achter deze technologie, moeten enkele belangrijke terminologieën worden uitgelegd en gedifferentieerd.

Terminologieën

Tijdens het winkelen voor een grafische kaart kan de gemiddelde consument een groot aantal cijfers en verwarrende terminologieën tegenkomen die weinig zin hebben of erger nog, elkaar tegenspreken en de shopper verder in verwarring brengen. Daarom is het noodzakelijk om kort te kijken naar wat de verschillende kloksnelheidgerelateerde terminologieën betekenen wanneer u naar een productpagina kijkt.

• Basisklok: De basisklok van een grafische kaart (ook wel de "kernklok" genoemd) is de minimale snelheid waarmee de GPU wordt geadverteerd. Onder normale omstandigheden zal de GPU van de kaart niet onder deze kloksnelheid zakken, tenzij de omstandigheden aanzienlijk worden gewijzigd. Dit aantal is groter bij oudere kaarten, maar wordt steeds minder relevant naarmate boosttechnologieën centraal komen te staan.
• Boost-klok: De geadverteerde Boost Clock van de kaart is de maximale kloksnelheid die de grafische kaart onder normale omstandigheden kan bereiken voordat de GPU Boost wordt geactiveerd. Deze kloksnelheid is over het algemeen een stuk hoger dan de basisklok en de kaart gebruikt het grootste deel van zijn energiebudget om dit aantal te bereiken. Tenzij de kaart thermisch wordt beperkt, zal deze deze geadverteerde boostklok bereiken. Dit is ook de parameter die wordt gewijzigd in "Factory Overclocked"-kaarten van AIB-partners.
• "Spelklok": Met de release van AMD's nieuwe RDNA-architectuur op E3 ​​2019, kondigde AMD ook een nieuw concept aan dat bekend staat als Game Clock. Deze branding is exclusief voor AMD grafische kaarten op het moment van schrijven en geeft eigenlijk een naam aan de willekeurige kloksnelheden die je zou zien tijdens het gamen. Kortom, Game Clock is de kloksnelheid die de grafische kaart zou moeten halen en behouden tijdens het gamen, die over het algemeen ergens tussen Base Clock en Boost Clock voor AMD grafische kaarten ligt. Het overklokken van de kaart heeft een direct effect op deze specifieke kloksnelheid.

Mechanisme van GPU Boost

GPU Boost is een interessante technologie die heel gunstig is voor gamers en eigenlijk geen noemenswaardig nadeel heeft. GPU Boost verhoogt de effectieve kloksnelheid van de grafische kaart, zelfs boven de geadverteerde boostfrequentie, op voorwaarde dat bepaalde omstandigheden gunstig zijn. Wat GPU Boost doet, is in wezen overklokken, waarbij het de kloksnelheid van de GPU voorbij de geadverteerde "Boost Clock" duwt. Hierdoor kan de grafische kaart automatisch meer prestaties uitknijpen en hoeft de gebruiker helemaal niets aan te passen. Het algoritme is in wezen "slim" vanwege het feit dat het in een fractie van een seconde wijzigingen kan aanbrengen in verschillende parameters tegelijk om de aanhoudende kloksnelheid zo hoog mogelijk te houden zonder het risico van crashen of artefacten enz. Met GPU Boost, de grafische kaarten hebben uit de doos hogere kloksnelheden dan geadverteerd, wat de gebruiker in wezen een overgeklokte kaart geeft zonder dat handmatige afstemming nodig is.

GPU Boost is voornamelijk een Nvidia-specifieke branding en AMD heeft iets soortgelijks dat op een andere manier werkt. In dit inhoudsstuk zullen we ons voornamelijk concentreren op Nvidia's implementatie van GPU Boost. Met zijn Turing-reeks grafische kaarten introduceerde Nvidia de vierde iteratie van GPU Boost, GPU Boost 4.0 genaamd, waarmee gebruikers de algoritmen die GPU Boost gebruikt handmatig konden aanpassen als ze dat nodig achten. Dit was niet mogelijk met GPU Boost 3.0 omdat deze algoritmen in de stuurprogramma's waren vergrendeld. GPU Boost 4.0 daarentegen stelt gebruikers in staat om verschillende curven handmatig aan te passen om de prestaties te verbeteren, wat goed nieuws zal zijn voor overklokkers en enthousiastelingen.

GPU Boost 4.0 heeft ook verschillende andere fijne aanpassingen toegevoegd, zoals het temperatuurdomein waar nieuwe buigpunten zijn toegevoegd. In tegenstelling tot GPU Boost 3.0 waar er een steile en plotselinge daling was van de boostklok naar de basisklok toen een bepaalde temperatuurdrempel werd overschreden, kunnen er nu meerdere stappen zijn tussen de twee kloksnelheden. Dit zorgt voor een grotere mate van granulariteit waardoor de GPU zelfs onder ongunstige omstandigheden zelfs het laatste beetje prestatie kan persen.

Het overklokken van de grafische kaarten met GPU-boost is redelijk eenvoudig en er is in dit opzicht niet veel veranderd. Elke toegevoegde offset aan de kernklok wordt daadwerkelijk toegepast op de "Boost Clock" en het GPU Boost-algoritme probeert de hoogste kloksnelheid met een vergelijkbare marge verder te verbeteren. In dit opzicht kan het aanzienlijk helpen om de schuifregelaar Power Limit naar het maximum te verhogen. Dit maakt het stresstesten van de overklok een beetje ingewikkelder omdat de gebruiker de kloksnelheden in de gaten moet houden, evenals de temperaturen, stroomverbruik en spanningsgetallen, maar onze uitgebreide gids voor stresstesten kan helpen bij dat proces.

Voorwaarden voor GPU Boost

Nu we het mechanisme achter GPU Boost zelf hebben besproken, is het belangrijk om de voorwaarden te bespreken waaraan moet worden voldaan om GPU Boost effectief te laten zijn. Er zijn een groot aantal voorwaarden die van invloed kunnen zijn op de uiteindelijke frequentie die wordt bereikt door GPU Boost, maar er zijn drie hoofdvoorwaarden die de grootste impact hebben op dit boostgedrag.

Hoofdruimte vermogen

GPU Boost zal de kaart automatisch overklokken, op voorwaarde dat er voldoende hoofdruimte beschikbaar is voor de kaart om de hogere kloksnelheden mogelijk te maken. Het is begrijpelijk dat hogere kloksnelheden meer stroom uit de PSU halen, dus het is uitermate belangrijk dat er voldoende stroom beschikbaar is voor de grafische kaart zodat GPU Boost goed kan werken. Bij de meeste moderne grafische kaarten van Nvidia zal GPU Boost al het beschikbare vermogen verbruiken dat het kan gebruiken om de kloksnelheden zo hoog mogelijk te maken. Dit maakt de Power Headroom de meest voorkomende beperkende factor voor het GPU Boost-algoritme.

Het simpelweg verhogen van de "Power Limit"-schuifregelaar tot het maximum in elke overkloksoftware kan een grote impact hebben op de uiteindelijke frequenties die door de grafische kaart worden geraakt. Het extra vermogen dat aan de kaart wordt geboden, wordt gebruikt om de kloksnelheid nog hoger te krijgen, wat een bewijs is van hoezeer het GPU Boost-algoritme afhankelijk is van de vermogensruimte.

Spanning

Het stroomvoorzieningssysteem van de grafische kaart moet de extra spanning kunnen leveren die nodig is om de hogere kloksnelheden te halen en vol te houden. Spanning levert ook een directe bijdrage aan de temperatuur, dus het sluit ook aan bij de thermische hoofdruimte. Hoe dan ook, er is een harde limiet aan hoeveel spanning de kaart kan gebruiken en die limiet wordt ingesteld door het BIOS van de kaart. GPU Boost maakt gebruik van elke spanningsruimte om te proberen de hoogst mogelijke kloksnelheid te behouden.

Thermische stahoogte

De derde belangrijke voorwaarde waaraan moet worden voldaan voor de effectieve werking van GPU Boost, is de beschikbaarheid van voldoende thermische hoofdruimte. GPU Boost is extreem gevoelig voor de temperatuur van de GPU, aangezien deze de kloksnelheid verhoogt en verlaagt op basis van zelfs de kleinste temperatuurveranderingen. Het is belangrijk om de temperatuur van de GPU zo laag mogelijk te houden om de hoogste kloksnelheden te behalen.

Temperaturen hoger dan 75 graden Celsius beginnen de kloksnelheid merkbaar te verlagen, wat een impact kan hebben op de prestaties. De kloksnelheid bij deze temperaturen zal waarschijnlijk nog steeds hoger zijn dan de Boost Clock, maar het is geen goed idee om de prestaties op tafel te laten. Daarom kunnen voldoende kastventilatie en een goed koelsysteem op de GPU zelf een aanzienlijke invloed hebben op de kloksnelheden die worden bereikt via GPU Boost.

Boost binning en thermische beperking

Een interessant fenomeen dat inherent is aan de werking van GPU Boost, staat bekend als boost-binning. We weten dat het GPU Boost-algoritme de kloksnelheid van de GPU snel verandert, afhankelijk van verschillende factoren. De kloksnelheid wordt eigenlijk gewijzigd in blokken van elk 15 Mhz, en deze 15 Mhz-delen van de kloksnelheden staan ​​​​bekend als boost-bins. Het is gemakkelijk te zien dat GPU Boost-nummers met een factor 15 MHz van elkaar verschillen, afhankelijk van het vermogen, de spanning en de thermische hoofdruimte. Dit betekent dat het wijzigen van de onderliggende omstandigheden de kloksnelheid van de kaart met een factor 15Mhz per keer kan verlagen of verhogen.

Het concept van thermische beperking is ook interessant om te verkennen met GPU Boost-werking. De grafische kaart begint pas met thermische beperking als deze een ingestelde temperatuurlimiet bereikt die bekend staat als Tjmax. Deze temperatuur komt meestal overeen met ergens tussen de 87-90 graden Celsius op de GPU Core en dit specifieke aantal wordt bepaald door het BIOS van de GPU. Wanneer de GPU-core deze ingestelde temperatuur bereikt, zullen de kloksnelheden geleidelijk dalen totdat ze zelfs onder de basisklok komen. Dit is een zeker teken van thermische beperking in vergelijking met reguliere boost-binning die wordt gedaan door GPU-boost. Het belangrijkste verschil tussen thermische beperking en boost-binning is dat thermische beperking plaatsvindt op of onder de basisklok, en boost-binning verandert de maximale kloksnelheid die wordt bereikt door GPU Boost met behulp van de temperatuurgegevens.

Nadelen

Er zijn niet veel nadelen aan deze technologie, wat op zichzelf nogal gewaagd is om te zeggen over een grafische kaartfunctie. GPU Boost stelt de kaart in staat om zijn kloksnelheden automatisch te verhogen zonder enige invoer van de gebruiker en ontgrendelt het volledige potentieel van de kaart door extra prestaties te leveren zonder extra kosten voor de gebruiker. Er zijn echter een paar dingen waar u rekening mee moet houden als u een Nvidia grafische kaart met GPU Boost bezit.

Omdat de kaart het volledige energiebudget gebruikt dat eraan is toegewezen, zullen de stroomverbruiksnummers van de kaart hoger zijn dan de geadverteerde TBP- of TGP-nummers die u zouden kunnen doen geloven. Daarnaast zal het extra voltage en stroomverbruik leiden tot hogere temperaturen omdat de kaart automatisch overklokt door gebruik te maken van de beschikbare temperatuurruimte. De temperaturen zullen op geen enkele manier gevaarlijk hoog worden, want zodra de temperaturen een bepaalde limiet overschrijden, zullen de spanning en het stroomverbruik worden verlaagd om de extra warmte te compenseren.

Laatste woorden

Door de snelle vooruitgang op het gebied van grafische kaarttechnologieën hebben een aantal uiterst indrukwekkende functies hun weg gevonden naar de hand van de consument, en GPU Boost is daar zeker een van. De functie van Nvidia (en de vergelijkbare functie van AMD) stelt de grafische kaarten in staat om hun maximale potentieel te bereiken zonder dat gebruikersinvoer nodig is om de maximaal mogelijke out-of-the-box prestaties te leveren. Deze functie elimineert vrijwel de noodzaak van handmatig overklokken, omdat er echt niet veel hoofdruimte beschikbaar is voor handmatige fijnafstemming vanwege het uitstekende beheer van GPU Boost.

Over het algemeen is GPU Boost een uitstekende functie die we graag beter en beter zouden zien worden met verbeteringen aan het kernalgoritme achter deze technologie die de kleine aanpassingen aan verschillende parameters micromanagementt om de best mogelijke prestaties te krijgen.