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2019年4月1日

簡易CPU消費電力測定

簡易的にCPUの消費電力を測ってみました。測定ポイントはATX電源とACコンセントの間です。要はワットチェッカーでPC全体の消費電力を測っています。

アイドル状態から1スレッド、2スレッド、と負荷を増やし、
(負荷時の消費電力) - (アイドル時の消費電力) =CPUの消費電力
と見なしています。負荷には仮想通貨のマイニングソフトのベンチマークモードを使っています。それなりに複雑な計算と、スレッド数の制御が容易いので便利です。

Ryzen 7 2700のTDPは65Wなのに、消費電力が70W以上に計算されるところからわかるように、消費電力は若干多めに出ています。おそらくCPUの負荷に連動して冷却ファンが回ること、ATX電源の変換効率が負荷によって変わること、などが原因だと思われます。


スレッド数と消費電力

Ryzen 7 2700は8コア16スレッドですが、5スレッドを超えた辺りから、フルパワーの消費電力とあまり差がなくなります。


スレッド数と電力効率

またW辺りの計算効率(kH/s・W)を計算すると、16並列が一番効率が良いです。逆に5〜6スレッド程度だと効率が悪いです。中途半端な並列度で計算するくらいなら、16スレッドフルに使いきれということですね。

コア優先で割り当てたらどうなるか?

上記の実験方法を見て「スレッドをどのCPUに張り付けるかを制御しなくても良いのか?」疑問に感じた方、さすがです。手抜きしていたことがバレましたね。

マイニングソフトのコードを見たら、ちょいと改造すれば簡単にスレッドのaffinityを設定できそうだったので、改造してもう一度測りました。

まずRyzen 7 2700はSMT構成になっていまして、1コアが2スレッド実行可能(OSからは1コア =2 CPUとして扱う)です。私の環境Debian Testingだと、

  • CPU 0: コア0スレッド0
  • CPU 1: コア0スレッド1
  • CPU 2: コア1スレッド0
  • CPU 3: コア1スレッド1
  • ...

以上のように割り当たるようです。ここで素直にCPU 0から順にスレッドのaffinityを設定すると、1つのコアに2スレッドずつ張り付きます。どういうことかと言いますと、4スレッド起動したとき、コア0とコア1に2スレッドずつ張り付いて、他の6コアはヒマになるということです。これはあまり効率が良くなさそうですよね?

今回の測定では、コアを使い切ることを優先してスレッドを割り当てました。当然ながら16スレッドの性能は変わらないのですが、途中の傾向が少し変わります。


スレッド数と消費電力、コア優先割り当て

消費電力は4コアの時点でピークにかなり近くなります。8コアじゃないのは何ででしょうね?2コアがペアで電源制御されているんでしょうか……?


スレッド数と電力効率、コア優先割り当て

電力効率は8スレッドが最大で、16スレッドに向かってやや下がります。SMTの特徴が出ている感じがします。

メモ: 技術系の話はFacebookから転記しておくことにした。多少修正。

編集者:すずき(2019/04/02 00:33)

コメント一覧

  • hdkさん(2019/04/02 22:48)
    去年Ryzen 7 1700で測りましたがやはりTDPより少し高めでした: http://www.e-hdk.com/diary/d201808b.html#15-1
  • すずきさん(2019/04/05 11:03)
    どの CPU というかシステムでも同じ傾向ですね。CPU の消費電力だけ測れているわけではないですし、そんなもんかなーと思いました。
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2019年3月31日

ROCKPro64のシリアル文字化け - 真因発見か?

目次: ROCK64/ROCKPro64

ROCKPro64のシリアル文字化け問題に進展がありました。結論から先に言えば、現在のlinux-nextのI/Oドメインaudio_gpio3d4a_msの電圧設定が間違っていそうです。直したらシリアルの波形が綺麗になりました。

RK3399はI/Oドメイン(正式な名前かどうか知らない)といって、いくつかの出力ピンがグループになっています。グループごとに電源ピンがあり、電源ピンに何Vを供給しているか設定する必要があるようです。audio_gpio3d4a_msドメインの電源はAPIO5_VDD端子です。

要はAPIO5_VDD端子に1.8Vを供給するなら、audio_gpio3d4a_msドメインの設定も1.8Vにする必要があり、APIOD5_VDD端子に3.0Vを供給するなら、audio_gpio3d4a_msドメインの設定も3.0Vにする必要があります。

ROCKPro64の回路図を見ると、P.4のPower Domain Mapというページにaudio_gpio3d4a_msには電源IC(RK808)のVLDO7が繋がっていて、1.8Vだと書いてあります。linux-nextはこの記述を見て設定していると思われます。

しかしP.16の回路図を見ると、APIO5_VDD端子にはVCC_3V0(その先はVLDO8)という3.0V出力ピンが繋がっています。つまりROCKPro64の回路図は自己矛盾しています。


APIO5_VDDの配線図


VCC_3V0の配線図

配線ミスってるとか、そんなのありかよ……と思いつつP.16の回路図を信じることにして、audio_gpio3d4a_msを3.0V設定にするパッチをLKMLに送りました。

偉そうに書いていますが、私はP.16の回路図には全く気づいておらず、LKMLのナイスガイ達に助けられました。ありがたいことです。

関係ないドメインなのに、なぜ影響するのか?

UART2信号が出ているGPIO4_C3ピンはgpio1830_gpio4cdドメインに属しており、audio_gpio3d4a_msドメインでは「ない」です。にも関わらず、なぜかaudio_gpio3d4a_msドメインの設定ミスでUART2の波形がおかしくなります。

Power Domain Mapと回路図の意図を整理すると、Power Domain Mapの設計は、下記の通りです。

  • audio_gpio3d4a_ms - APIO5_VDD - VCCA1V8_CODEC - VLDO7
  • gpio1830_gpio4cd - APIO4_VDD - VCC1V5 - VLDO6, VCC3V0_IO - VLDO8

一方の回路図はというと、全然接続が違いますし、端子がなかったりします。

  • VCCA1V8_CODEC - VLDO7
  • VCC_1V5 - VLDO6
  • VCC3V0_IO存在しない
  • audio_gpio3d4a_ms - APIO5_VDD - VCC3V0 - VLDO8
  • gpio1830_gpio4cd - APIO4_VDD - VCC3V0 - VLDO8


VLDO系の配線図

推測ですが、意図せずに2つのドメインで電源ラインVLDO8を共有したために、audio_gpio3d4a_msドメインの設定ミスが、gpio1830_gpio4cd側のドライブ能力に影響していると思われます。

VLDO8に想定してない負荷が掛かっているような気がしますが、大丈夫なんですかね……??まあ、コスパ重視だし、趣味のおもちゃですから、燃えたり爆発したりしなければ問題ないのかな。

(補足)audio_gpio3d4a_msドメインの設定は、GRF_IO_VSELレジスタ(アドレス0xff77e640)のビット1です。

編集者:すずき(2020/10/30 00:50)

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