Tekniikka

Energia = teho * aika

Energian SI-yksikkö on joule (J). Sähkölaitteen energiankulutusta on käytännöllistä käsitellä tehon ja ajan tulona.

• J = Ws
• missä:
• J = Joule
• W = Watti
• s = sekunti

Sähkölaskussa energia esitetään kilowattitunteina.

• 1 kWh = 3 600 000 J
• missä:
• kW = kilowatti = 1 000 W
• h = tunti = 3 600 s

Energiankulutus pienenee käyttämällä vähemmän hetkellistä tehoa ja/tai käyttämällä laitteita lyhyemmän aikaa. Hyvä säästökeino on tarpeettomana käyvän laitteen sammuttaminen.

Kannettavan tietokoneen energiankulutus on vähäinen suhteessa sen suorituskykyyn ja monipuolisuuteen. Vähäinen kulutus on toivottua myös työpöytäkäytössä. Pienen kulutuksen seurauksena lämmöntuotto on kohtuullista ja tuuletusäänet vähäisiä.

Nykyiset moniydinsuorittimet ovat tarvittaessa suorituskykyisiä, mutta ne osaavat hetkessä vähentää suorittimen käyttöä, kellotaajuutta ja käyttöjännitettä, kun suorituskyvyn tarve on vähäinen.

TDP, PBP ja MTP

Suorittimen tehonkulutusta ja lämmön poistamistarvetta kuvataan termeillä TDP, PBP ja MTP. Arvot eivät ole absoluuttisia, mutta niillä saadaan tuntuma teholuokasta.

TDP = "Thermal Design Power"

• Lämpösuunnitteluteho
• Arvio, paljonko suoritin käyttää tehoa ja miten tehokas jäähdytys tarvitaan
• Vanhentunut

PBP = "Processor Base Power"

• Prosessorin perusteho
• TDP:n uusi vastine
• Arvio, paljonko lämpöä kehittyy nykyisillä monipuolisilla käyttötavoilla peruskellotaajuudella

MTP = "Maximum Turbo Power"

• Suurin turboteho
• Arvio pitkän ajan (sekuntia pitemmät jaksot) lämmöntuotosta suurimmilla kellotaajuuksilla.

Suorittimen johdinkuvioiden viivaleveys eli pienin johtimen paksuus kuvaa osaltaan suorittimen vaatimaa virtaa ja jännitettä: kapea viivaleveys merkitsee suurta nopeutta ja vähäistä kulutusta. Käyttökelpoinen viivaleveys on nykyisin 7 nm (= 0.000 000 007 m).

Tehontarvetta ja lämpötiloja arvioidaan rasittamalla kaikkia ytimiä ja säikeitä täydellä 100% kuormalla. Työkuorma on tyypillisesti liukulukulaskentaa. Näin raskasta rasitusta ei esiinny yleisesti, mutta rasitustesti (torturetest) asettaa suorittimet yhdenvertaiseen asemaan ja sillä saadaan esille sekä suorittimien että säätöjen erot.

Rasituskuvat on koottu siten, että täysi 100% kuormitus käynnistyy n. 10 sekunnin kohdalla ja päättyy n. 35 sekunnin kohdalla.

Intel® Core™ i5-8250U Processor

Vuodelta 2017 oleva neliytiminen, 14 nm viivaleveydellä tehty i5 8250U on käyttökelpoinen kaikkeen toimistokäyttöön. UHD Graphics 620 -näytönohjain näyttää sujuvasti UHD-tarkkuuden kuvaa 30 Hz kuvataajuudella. Suorittimen sisään rakennetun näytönohjaimen tehontarve on vähäinen.

Rasitettaessa suorituskyky, kellotaajuus ja tehonkulutus ovat kaksivaiheisia: Ensimmäiset 10 sekuntia laite toimii 3.4 GHz:n kiihdytetyllä kellotaajuudella ja sen jälkeen taajuus laskee 2.0 GHz:iin.

Tehonkulutus noudattaa samaa kaavaa. Alkuvaiheen 34.7 W on yli kaksinkertainen verrattuna lämpösuunnittelutehoon ja ennakoituun 15 W teho laskee vasta toisessa vaiheessa.

Neljä ydintä ja säikeistys. Käyttöjärjestelmä näkee suorittimen kahdeksana ytimenä. Lepotilan kulutus on 1-2 W ja se kasvaa herkästi esimerkiksi hiirtä liikuttaessa.

Lämmöt pysyvät asiallisina myös alun kuormitusvaiheen huipussa +72.0°C. Kuormittamaton lämpötila on kohtuullinen +38°C.

AMD Ryzen™ 5 4500U - perusasetukset (OOTB)

Kuusiytiminen, 7 nm viivaleveydellä tehty R5 4500U on vuodelta 2020. Suorittimeen rakennettu Radeon Graphics näytönohjain näyttää sujuvasti UHD-tarkkuuden HDR-kuvaa 60 Hz virkistystaajuudella. Sisäänrakennetun näytönohjaimen tehontarve on vähäinen FullHD-kuvalla.

Kuusi ydintä, ei säikeistystä. Rasitukseton kulutus on 0.1-0.2 W. Mittaustarkkuuden puitteissa suoritin on "kuollut", kun sen tekemää työtä ei tarvita. Loistosuoritus.

Rasitettaessa suorituskyvyn kaksivaiheisuus on havaittavissa heikosti. Alun kellotaajuus 4.0 GHz laskee hienoisesti kaiken aikaa. 9 sekunnin kuluttua taajuus laskee hyppäyksen omaisesti, laskien edelleen säännöllisesti. Rasituksen lopussa, 25 sekuntia aloituksesta, taajuus on 3.6 GHz.

Muutokset tehonkulutuksessa ovat samankaltaiset mutta selkeämmät. Alkuvaiheen 24.2 W vastaa suorittimen perustehoa (PBP). Pitkäkestoinen tehonkulutus 19.8 W on lämpösuunnittelutehoa (TDP) selvästi korkeampi ja se laskee hitaasti, mutta säännöllisesti rasituksen jatkuessa.

Rasituslämpötila on korkeahko, mutta silti turvallinen alle 90°C. Valmistajan ilmoittama maksimi toimintalämpötila Tjmax on +105°C eli marginaali on yli 25°C. Vaikuttaa siltä, että suorituskykyä rajoitetaan pelkästään lämpötilan perusteella. Kuormittamattoman tilan lämpötila +38°C ei polta koskettaessa ihoa.

AMD Ryzen™ 5 4500U - Työkaluohjelmalla rajattu lämpötila ja teho

• Ryzen -suorittimelle luotu työkalu
• Työkalu oli oletusvaruste joissakin HP:n kannettavissa tietokoneissa
• Alkuperäiset sivut on poistettu käytöstä, eikä tuotetta enää kehitetä
• Työkalulla kontrolloitiin Ryzen -suorittimien toimintoparametrejä

Yleensä tämän tyyppisillä työkaluilla viritetään suorituskyky maksimaaliseksi.

Tässä tavoitteet ovat käänteiset: vähäinen kulutus ja alhaiset lämpötilat kuitenkin siten, että laite säilyttää toimistotyökalun ominaisuudet. Näiden rajoitusten (lämpötila +70°C, teho 15 W) vaikutusta verrataan OOTB -versioon eli suorittimen normaaliin toimintaan.

Rajoitetuin arvoin kellotaajuus laskee 10-15%. Suorituskyvyn alenemaa ei huomaa. Lämpötila laskee erittäin tarkasti asetetun +70°C rajan alle. Tehonkulutus laskee alussa vajaat 20% ja pitkän rasituksen loppuvaiheessa melkein 50%.

Kun tehoa ja lämpötilaa rajataan, kaksivaiheista kellotaajuus-kulutus -ilmiötä ei havaita. Rajaukset (+70°C, 15 W) eivät heikennä suorituskykyä merkittävästi, mutta kulutus ja lämpötilat pienenevät.

Suorituskykyportaita ei ole havaittavissa. Lämpötilarajaa noudatetaan tarkasti ja se ohjaa kellotaajuuksia ja kulutusta.

Jos suoritinta rasitettaisiin tavanomaisessa käytössä koko ajan äärimmilleen, akku kestäisi näiden rajoitusten avulla liki kaksinkertaisen ajan verrattuna rajottamattomaan tilaan. Käytännössä äärimmäistä jatkuvaa rasitusta ei esiinny. Silti rajoitusten edut ovat selvät: Selkeästi alhaisempi lämpötila ja pienempi energiankulutus äärirasitustilanteissa.

Työkalussa oli myös muita säätöjä, jotka olivat portaattomia ja yhdisteltävissä.

Todettua

• Kannettavat ovat päteviä työkoneita. Tehokkaita, kevyitä ja lisälaittein ne palvelevat kaikissa tehtävissä.
• Akkukäyttö hukkaa energiaa (energian lataus, varastointi ja purku). Verkkovirta on parempi ratkaisu, jos sitä on saatavilla.
• Lukeminen tai kirjoittaminen (FullHD, 15", 120 cd/m², R5 4500U) kuluttaa noin 6 W tehoa, josta noin puolet vie näyttö.
• Kulutusta lisää havaittavasti WLAN, Internet-selain ja erityisesti UHD-videon katselu ulkoisessa näytössä.