Por esto las CPU AMD consumen poca energía, ¿están limitadas?

Hay un tema recurrente en la informática de consumo (en servidores mucho menos) donde se estila que unas CPU consumen menos que otras, además con diferencias muy grandes. La comparativa entre Intel y AMD aquí es obligada, pero aunque muchos saben ya por dónde irán los disparos, otros no tendrán idea. Hablamos de AMD Package Power Tracking o PPT, una característica que distorsiona por completo el consumo de las CPU Ryzen y que es conveniente tratar.

¿Por qué es importante que una CPU consuma más o menos energía? Es la gran pregunta el millón y donde se está batiendo el cobre actualmente en todas las grandes empresas de diseño de procesadores, por supuesto también Intel, AMD y Apple entre otras. ¿Por qué esta pregunta es relevante? Por muchos términos que vamos a tocar levemente como introducción al parámetro que AMD introdujo hace ya años y que tiene despistado a mucha gente.

Eficiencia por encima de rendimiento

AMD-CPU-Efficiency

Muchos no lo creerán, pero actualmente la eficiencia está por encima del rendimiento desde el punto y hora en el que se concibe el nodo de fabricación de las obleas. Conseguir rendimiento general es mucho más fácil que conseguir mantener un ratio de vatios/GHz/IPC superior al nodo anterior, y esto es algo que también se aplica a las arquitecturas de CPU y por ende a los procesadores.

Densidades de millones de transistores por mm2 aparte, es importante comprender que AMD e Intel buscan brindar procesadores con el máximo rendimiento pero dentro de un límite fijo de consumo de energía, el cual es cada vez más y más específico. Esto deja un margen de maniobra estrecho donde el procesador se tiene que mover con el sistema operativo mirando qué, cuándo y cómo hace cualquier proceso así como la carga que recibe.

El problema es el triángulo (amoroso si que quiere ser romántico en hardware) entre energía, frecuencia y temperatura. Se necesita un balance que permita escalar en el rendimiento sin comprometerlos y esto es una tarea titánica que además tiene que ser simple para el sistema operativo. De ahí nacieron los estados P y los saltos de frecuencia, por lo que a partir de ahora nos centraremos en AMD para comprender un poco más cómo funciona el Package Power Tracking o PPT.

¿Por qué es tan importante la energía ahora?

Zen-3-Eficiencia

Por el mismo motivo que acabamos de explicar, por la eficiencia, pero démosle otra vuelta de tuerca más para comprender el tema energético. Antiguamente y aunque hoy también se puede hacer en los procesadores, si el procesador se calentaba en exceso era sinónimo de un alto voltaje o una alta frecuencia, por lo que ajustando a la baja uno o ambos parámetros podíamos reducir la temperatura.

Pero esto era un planteamiento demasiado simplista, puesto que la merma de rendimiento es mucho mayor así que limitando el consumo de energía total de la CPU. ¿No van ligados? Sí, pero no son lo mismo ni funciona de la misma manera. Cuando estás compitiendo por cada punto en un benchmark o por cada vatio en una CPU para maximizar igualmente el rendimiento no puedes permitirte bajar frecuencia, y el undervolt solo afecta a la CPU y su voltaje.

La solución es limitar directamente el consumo de energía y aquí es donde entra nuestro protagonista.

¿Qué es Package Power Tracking o PPT en CPU AMD?

AMD-PBO

La traducción más o menos literal del término sería algo así como el Seguimiento de la energía del paquete (del socket). La función casi la describe su propio nombre y no es más que el hecho de que AMD pone un límite a la energía que puede consumir una CPU a través de los rieles y fases de potencia de la placa base.

Aquí hay que tener en cuenta que como buena norma tiene unos límites. El primero de ellos hace referencia a los procesadores con TDP de hasta 105 vatios o superiores dado el caso, el segundo hace lo mismo pero con 65 vatios. La función es limitar la entrega de energía para los primeros en hasta 142 vatios siendo esta limitación de 88 vatios para los segundos (+-1% de margen o GAP según el sistema de fases de la placa).

Esto es importante dependiendo del procesador a analizar, ya que los que estén realmente cerca de los valores límites en full podrán escalar más su frecuencia por el algoritmo de PBO que es automático, mientras que los que sobrepasen los 142 vatios y 88 vatios respectivamente verán sus frecuencias limitadas y tocarán esos consumos constantemente, pero no podrán subir de ahí.

¿Por qué AMD limita con PPT sus CPU?

AMD Ryzen 5000 XT PPT

Porque pretende ofrecer un ratio de temperatura, rendimiento y eficiencia mayor. Como hemos dicho, todo gira en torno a la eficiencia y dejando libre los vatios consumidos o fijando límites muy altos o por poco tiempo lo que hacen es ser menos eficientes y disparar la temperatura.

Como era de esperar, si queremos podemos romper ese límite de PPT y dejar que la CPU consuma y suba más MHz, con más voltaje y gane más rendimiento, pero la temperatura también subirá por encima de los 70 ºC que implementa AMD. Por ello, los procesadores como el Ryzen 9 3950X o el 5950X siempre marcan valores de entre 140 y 144 vatios de media o en peak (depende del estrés así del ASIC que tengan) donde en ningún caso superarán ese valor si no es por obra y gracia nuestra de romper el límite sugerido por AMD.

Entonces, una vez roto el límite del PPT en BIOS, ¿las CPU AMD no tienen más límites y pueden subir hasta que la refrigeración lo permita? No, hay límites de seguridad que fuerzan la bajada para prevenir el desastre en aras de la seguridad del procesador, pero esto dependerá de la temperatura resultante, puesto que si usamos LN2 este límite queda muy arriba y simplemente podremos llevar al silicio a su límite físico.

Curiosamente, el límite PPT de AMD no está bloqueado hacia abajo, es decir, en post de la reducción de la energía consumida, lo cual es perfecto para mantener el mayor rendimiento reduciendo el consumo bastante y la temperatura, puesto que los saltos en las SKU de la CPU son más progresivos y no tan bruscos como una bajada de frecuencia y voltaje, así que se permite al algoritmo PBO escalar más frecuencia por la bajada de temperatura, manteniendo rangos de rendimiento similar.

Esto es lo que hace el software Ryzen Master con su modo eco, solo que en vez de en BIOS con un programa y con solo 3 clics y sin salirte de Windows, pero desde luego es más recomendable hacerlo en la UEFI, siempre será más eficiente en estos términos.

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