О правильном питании

Какое питание требуется компьютеру? Одни скажут: 220 В — включаешь в розетку, вот и все дела. Другие, более сведущие, добавят: 12, 5 и 3,3 В. А третьи, самые «продвинутые», вспомнят про спецификацию ATX. Но когда мы собираем новый ПК, планируем модернизацию старого или хотим найти причину его нестабильной работы, то нас, как правило, интересует один вопрос: какой нужен блок питания? И вот здесь многообразие ответов уже практически беспредельно.

Кстати, выбор БП, в отличие от прочей компьютерной «начинки», в чем-то схож с выбором корма для домашних питомцев. Реклама каждого из таких продуктов обещает, что он «самый вкусный и полезный», однако получить сколько-нибудь объективную информацию о его качестве довольно сложно. К счастью, потребности ПК достоверно измерить все-таки гораздо легче, что мы и проделали с помощью имеющегося в нашем распоряжении инструментария. Мы старались приблизиться к ответам на три основных вопроса: каково реальное энергопотребление компонентов компьютера, совокупность каких характеристик питания достаточна для стабильной работы ПК и каким должен быть оптимальный БП.

Теория и практика. Основополагающий документ для разработчиков и производителей блоков питания — ATX Power Supply Design Guide (www.formfactors.org), содержащий подробный перечень требований к ним. Согласно этой спецификации, напряжение на шинах питания +12 В, +5 В, +3,3 В и –5 В должно отличаться от номинального не более чем на 5% ,а напряжение –12 В и +12 В (при пиковых мощностях) — на 10%. Также приведены рекомендуемые максимально допустимые нагрузки для шин питания в виде кросс-нагрузочных графиков. Именно на их основе обычно и построены методики тестирования БП, качество которых, как правило, оценивается степенью соответствия его кросс-нагрузочной характеристики эталонной, указанной в спецификации. Причем требования документа подразделяются на обязательные и рекомендуемые. Кстати, нагрузочные характеристики относятся к разряду рекомендуемых, т.е. каждый производитель сам решает, насколько характеристики его продукции будут соответствовать — если вообще будут — параметрам, указанным в спецификации. Поэтому прежде чем сравнивать различные блоки питания, мы решили измерить фактическое энергопотребление конкретных ПК.

Чтобы вычислить потребляемую компонентом компьютера мощность, достаточно знать силу тока на каждом из проводников, подходящих к разъему питания. Мы сочли, что нарушение целостности проводов и/или конструктивные доработки блока питания не будут приемлемым решением, и потому использовали для измерений бесконтактные токовые датчики, работающие на основе эффекта Холла. Для измерения потребляемой мощности мы взяли компьютер на базе 1,8-МГц процессора AMD Athlon, системной платы DFI AD70-SR, 512-Мбайт ОЗУ, видеоадаптера nVidia GeForce4 МХ440 (далее - ПК-1) и более современную систему на базе 3,4-МГц процессора Intel Pentium 4, системной платы Intel D975XBX, 1024-Мбайт ОЗУ, дискретного видеоадаптера nVidia GeForce 6800GS (далее - ПК-2).

Бесконтактное измерение силы тока с помощью токовых клещей CENTER-223 и токового пробника LeCroy AP-105

Реальные цифры. Вооружившись токовыми клещами СENTER-223, токовым пробником LeCroy AP-105 и осциллографом LeCroy WaveSurfer 434, мы определили энергопотребление жесткого диска, дисководов DVD и 3,5-дюймовых дисков, а также суммарное энергопотребление системной платы, процессора, памяти и видеоадаптера. Для каждого из компонентов измерения проводились в процессе его стабильной работы (например, для жесткого диска во время установившегося режима считывания файла), а суммарная мощность, потребляемая системной платой и всеми установленными на ней компонентами, определялась во время загрузки OС Windows. В табл. 1 приведены значения, максимальные за все время исследований.

Максимальная мощность, потребляемая современным компьютером на базе процессора Pentium 4 во время загрузки OC, не превышает 150 Вт, а ее значение в период стабильной работы и того меньше. (Следует помнить, что фиксировались пиковые значения силы тока.) Напрашивается следующий вывод: либо полученные результаты неверны, либо проблема недостаточной мощности БП совершенно надуманна. После проверки используемых приборов и повторных измерений мы получили аналогичные результаты (расхождения в десятых долях ампера вряд ли имеют здесь принципиальное значение). Однако можно предположить, что относительно невысокое энергопотребление связано со слабой загруженностью процессора и графической подсистемы. Чтобы увеличить нагрузку на процессор и видеоадаптер, мы использовали тесты DivX Video Encoding и 3D Graphics Test из известного пакета PCMark. Результаты измерений потребляемого тока для шин с напряжением +5 В, +12 В и +3,3 В, а также суммарная потребляемая ПК мощность приведены в табл. 2, а распределение энергопотребления по шинам с напряжением +3,3 В, +5 В, +12 В представлено на графике.

Суммарная мощность, потребляемая ПК по шинам с напряжением +5 В, +12 В и +3,3 В при различных режимах работы

Максимум потребляемой мощности вполне ожидаемо наблюдается при большей нагрузке на графическую подсистему и составляет около 160 Вт. Конечно же, если бы в нашей тестовой системе был установлен более «навороченный» видеоадаптер (или, например, SLI-видеосистема), то суммарная потребляемая мощность заметно возросла бы. Но ведь тех, кто имеет в своих ПК самые дорогие графические решения, явное меньшинство, и значит, во всяком случае можно сказать, что мощность, потребляемая современным офисным ПК, не превышает 160 Вт.

Кросс-нагрузочная характеристика БП мощностью 300 Вт, рекомендуемая спецификацией ATX, и максимальная зафиксированная реально потребляемая мощность (отмечена красной точкой)

Какая мощность настоящая? Въедливый пользователь может решить, будто все-таки что-то здесь не так. У меня стоит блок питания на 300 Вт, подумает он, и время от времени возникают проблемы, связанные с нехваткой мощности. О каких максимальных 160 Вт можно здесь говорить? Но прежде чем отвечать на этот вопрос, стоит уточнить: что такое мощность 300 Вт? Это максимальная выходная мощность, при которой выходные напряжения соответствуют спецификации ATX, или мощность, при которой из БП еще не повалил густой дым, или просто некие абстрактные цифры, стоящие на упаковке?

Для отработки методики тестирования мы применили первый попавшийся под руку БП с заявленной на корпусе мощностью 400 Вт. Уже при нагрузке по 4 A на шины с напряжением 12 В и 5 В, т.е. при суммарной потребляемой мощности 68 Вт, реальное напряжение составляло 10,44 В и 4,48 В соответственно. Таким образом, можно смело утверждать, что проблема «недостаточной мощности» — это в значительной степени проблема просто некачественных БП. Кроме того, по результатам измерений можно сделать вывод о том, что фактическое энергопотребление для многих ПК зачастую заметно меньше величин, указанных в спецификации ATX, и что соответствие им БП является хотя и достаточным, но не необходимым условием стабильной работы. Это в свою очередь позволяет расширить круг возможных кандидатов на вакантное место в компьютерном корпусе и обратить внимание на ряд второстепенных, но тем не менее важных характеристик, таких как, например, уровень шума, что мы и постарались сделать при проведении нашего тестирования блоков питания мощностью 400 Вт (его результаты будут приведены в следующем номере).

Таблица 1. Энергопотребление компонентов ПК

"Таблица 2. Максимальные значения силы тока, А, и общая потребляемая мощность"