Im mniej, tym lepiej

Optymalizacja wydajności komputera przenośnego wymaga zupełnie innego podejścia niż w przypadku maszyn stacjonarnych. Jeśli chodzi o desktopy, mało kto przejmuje się bowiem zapotrzebowaniem na energię. Tych parę czy nawet kilkanaście watów różnicy nie ma większego znaczenia*. Co innego w notebookach. I to nie tylko podczas pracy na akumulatorze, kiedy pobór mocy komponentów ma bezpośredni wpływ na czas działania z dala od gniazdka. Niższe energożerność zmniejsza bowiem także ilość wytwarzanego ciepła. To zaś wpływa na obciążenie układu chłodzącego, którego przecież nie da się wymienić na bardziej wydajny. Efektem jest zaś nie tylko cichsza praca i chłodniejsza obudowa, ale także – nieco paradoksalnie – wyższa wydajność.

Współczesne procesory Intela (bo tylko takimi będziemy się tu zajmować, jako że AMD w notebookach jest praktycznie nieobecne) mogą dynamicznie zmieniać swoje taktowanie. Pierwotnie funkcja ta służyła wyłącznie wydłużeniu czasu działania na baterii. Od kilku lat częstotliwość pracy może jednak zostać nie tylko zmniejszona, ale także zwiększona ponad nominalną. W przypadku energooszczędnych układów mobilnych różnica przekracza 100 proc., na przykład Core i7-8550U ma nominalną częstotliwość pracy 1,8 GHz, maksymalna wynosi jednak aż 4,0 GHz! Przekłada się to nie tylko na wydajność, ale także na zapotrzebowanie na energię. W przypadku Core i7-8550U współczynnik TDP, czyli typowa ilość emitowanego ciepła, wynosi 15 W, jednak w trybie Turbo może wzrosnąć nawet do 30 W (o tym kiedy i na jakiej zasadzie – w ramce).

Warunkiem nadrzędnym jest jednak zachowanie bezpiecznej temperatury CPU (zazwyczaj poniżej 98 stopni Celsjusza). Zabezpieczenie termiczne ma bowiem pierwszeństwo. I jeśli trzeba, taktowanie procesora zostanie zmniejszone tak bardzo, jak to tylko niezbędne, by nie doszło do uszkodzenia. Czyli nie tylko poniżej częstotliwości turbo, ale także bazowej. Dlatego też wydajność notebooków zależy nie tylko od zamontowanego wewnątrz procesora, ale również od efektywności systemu chłodzenia. Ba, zdarza się, że teoretycznie wydajniejszy ultrabook z Core i7-8550U okazuje się albo tylko minimalnie szybszy, albo wręcz wolniejszy od takiego z Core i5-8350U, za to lepiej chłodzonego! Problem ten dotyczy zresztą nie tylko ultrabooków czy cienkich modeli hybrydowych, ale także modeli z założenia najwydajniejszych, przeznaczonych dla graczy czy do prac inżynierskich. Najlepszym tego przykładem jest najwydajniejszy wariant ostatniego modelu MacBooka Pro, który okazał się nie tylko wolniejszy od poprzedniej generacji, ale także – niemal trzykrotnie! – od wyposażonego w ten sam procesor laptopa konkurencji.

Oczywiście najlepiej byłoby jeszcze przed kupnem sprawdzić, czy dany notebook nie cierpi na thermal throttling, jak po angielsku określa się automatyczne zmniejszanie częstotliwości taktowania spowodowane przegrzewaniem się procesora. Nie zawsze jest to jednak możliwe. Nie dla każdego zresztą to właśnie wydajność będzie ważniejsza niż niska waga czy małe gabaryty. Co nie znaczy, że nie da się już z takim gorącym komputerem nic zrobić. Trzeba bowiem pamiętać, że standardowe ustawienia, w tym napięcie zasilające CPU, zostały tak dobrane, by zapewnić poprawną pracę wszystkich modeli nawet w najbardziej niekorzystnych warunkach. Ustawienia można jednak zoptymalizować pod konkretny egzemplarz. W dodatku we własnym zakresie i to bez potrzeby rozkręcania obudowy.

Odpowiednie narzędzie udostępnia za darmo sam Intel, a zwie się ono Xtreme Tuning Utility. Całą procedurę opisujemy dokładnie na następnej stronie, ale zanim do tego przejdziemy, jeszcze kilka słów teorii. Optymalizacja zasilania polega na zmniejszeniu napięcia procesora. Niższe napięcie przekłada się na mniejszy pobór mocy, a to z kolei – na redukcję temperatury pracy. To zaś oznacza nie tylko na mniejsze obciążenie systemu chłodzenia (choć dla wielu osób cichsza praca wentylatorów będzie wystarczającym powodem, by za taką optymalizację się zabrać), ale również sprawia, że procesor może dłużej pracować z maksymalną wydajnością.

Tyczy się to zresztą nie tylko procesora, ale także karty graficznej. I to nie tylko tej wbudowanej, ale również wydzielonej! GPU również potrafi się sam podkręcać. A skoro mniej się grzeje, to zyskujemy nie tylko na cichszej pracy wentylatorów, zwiększa się również wydajność komputera. Warto przy tym pamiętać, że w układach Intela to GPU ma pierwszeństwo w ramach wspólnego z CPU budżetu energetycznego. Jeśli karta graficzna będzie mocno obciążona, taktowanie procesora zostanie mocno ograniczone. Podobnie postępuje większość producentów notebooków z osobną kartą graficzną, tyle że biorąc pod uwagę temperatury: jeśli układ chłodzący przestanie wyrabiać, w pierwszej kolejności zmniejszane będzie taktowanie CPU, a dopiero gdy to nie wystarczy, ograniczenia dosięgną GPU.

I jeszcze jedno – choć skupiamy się tutaj na notebookach, optymalizację napięcia zasilającego GPU i CPU można przeprowadzić także w desktopach, choć ze względu na dużo lepsze chłodzenie efekty nie będą już tak spektakularne.

* – Oczywiście pod warunkiem, że procesor oraz karta graficzna wyposażone zostały w wystarczająco wydajny system chłodzący, a do tego umieszczono je w przewiewnej obudowie. Ponieważ jednak podkręcanie procesorów Intela i tak możliwe jest tylko w przypadku odblokowanych, a więc i droższych układów, przegrzewanie się rzadko kiedy stanowi poważny problem. Chyba że ktoś kupując procesor za dwa tysiące, pożałuje trzystu złotych na sensowne chłodzenie cieczą – ale w takim wypadku sam będzie sobie winny.

Procesory Intela mają w specyfikacji wyszczególnione między innymi maksymalne zapotrzebowanie na energię (zazwyczaj określane jako P1), typowe zapotrzebowanie na energię (P2) oraz maksymalny czas pracy w trybie P1 (określany zazwyczaj jako Tau). W przypadku modelu Core i7-8550U jest to odpowiednio 30 W, 15 W oraz 28 s. Oznacza to, że na standardowych ustawieniach procesor może zużywać przez 28 sekund nawet 30 W, jednak przy dłuższym obciążeniu będzie pobierał tylko 15 W. Oczywiście pod warunkiem, że nie zostanie przekroczona maksymalna dopuszczalna temperatura, która jest najważniejsza. Producenci notebooków mogą jednak zmieniać te ustawienia, np. obniżając typowy pobór energii do 10 W. Zmniejszy to wydajność, ale pozwoli zastosować słabsze, a więc zajmujące mniej miejsca chłodzenie.

Wydajność komputera zależy nie tylko od komponentów i wydajności chłodzenia, ale także profilu zasilania wybranego w Windowsie. Standardowo włączony jest zbalansowany, ale warto zmienić go na Wysoka wydajność, co pozwoli w pełni wykorzystać możliwości procesora. W niektórych programach różnica może być nawet dwukrotna! W notebookach ze słabszym chłodzeniem trzeba się jednak liczyć z głośniejszą pracą. Zmiana profilu ze zbalansowanego na wysoką wydajność skraca także czas pracy na baterii. W wielu nowych notebookach profil Wysoka wydajność nie jest jednak dostępny. W takim wypadku zostaje skorzystanie z suwaka widocznego po kliknięciu ikony baterii w zasobniku systemowym.

Stosowny komunikat może się pojawić na przykład na ekranie notebooka z układem Intel Core i7-8550U. Co ciekawe, nie tylko podczas świeżej instalacji XTU, ale także po aktualizacji tego narzędzia do najnowszej wersji. Ze znanych tylko sobie powodów Intel usunął bowiem obsługę tego układu z nowszych wersji XTU, mimo iż wcześniejsze bez problemu sobie z nim radzą. Dlatego w przypadku Core i7-8550U wystarczy poszukać XTU w wersji 6.4.1.19, a po jej zainstalowaniu wyłączyć powiadomienie o aktualizacjach. Intel nie ma już jednak na swojej stronie archiwum poprzednich wersji, dlatego trzeba się posiłkować forami, serwisami do pobierania lub wyszukiwarką, najlepiej wpisując frazę XTU + oznaczenie procesora – bo na którymś etapie narzędzie to współpracowało z niemal wszystkimi układami od serii 4000 wzwyż.

To drugie, po XTU, narzędzie polecane do zmiany ustawień procesora. Jeśli wiesz, co robić – nawet lepsze, bo zawiera więcej opcji, a do tego zajmuje mniej miejsca. Warto jednak zdać sobie sprawę, że jest znacznie mniej przyjazne dla początkujących: zarówno ze względu na mniej przejrzysty interfejs, jak i ogrom ustawień. A zmieniając nie te, co trzeba… cóż, po prostu ryzyko jest w wypadku tego narzędzia znacznie większe niż przy XTU.

XTU pozwala także na monitorowanie parametrów fizycznych procesora. Można je ignorować, ale jeśli będziesz je obserwował podczas normalnej pracy z komputerem, zobaczysz nie tylko chwilowe zużycie energii czy temperaturę, ale także momenty, w których wydajność CPU jest ograniczana czy to ze względu na temperaturę (thermal throttling), zapotrzebowanie na energię (power limit throttling), czy też natężenie prądu (current limit throttling). Po zmniejszeniu napięcia CPU ograniczenia te powinny pojawiać się rzadziej lub później.

Zaczynamy od pobrania i instalacji programu Intel eXtreme Tuning Utility. Najnowsza wersja jest na oficjalnej stronie (https://intel.ly/222V0NF). Przedtem warto się jednak upewnić, że procesor w twoim notebooku znajduje się na liście obsługiwanych układów. Jeśli nie, zajrzyj do ramki „Mój procesor nie jest obsługiwany przez XTU!”. Po instalacji najpewniej komputer będzie wymagał powtórnego uruchomienia – należy to wykonać. Po restarcie programu musisz jeszcze potwierdzić, że przyjmujesz do wiadomości, iż z XTU korzystasz na własną odpowiedzialność (o czym więcej w ramce poniżej „Czy to bezpieczne?”).

Pierwszy krok to przejście do zakładki Advanced Tuning (1) i wybranie opcji Core (2). Wyświetlą się w niej domyślne ustawienia rdzeni procesora. W przypadku notebooka zależy nam na zmniejszeniu zapotrzebowania na moc. Służy to tego suwak oznaczony jako Core Voltage Offset (3). Za jego pomocą obniża się napięcie zasilające rdzenia oraz pamięci cache. Nie warto się spieszyć i najlepiej robić to z krokiem co 0,01 V. Po zmianie offsetu (wskaźnik zmieni kolor na żółty) trzeba jeszcze kliknąć przycisk Apply (4), by zastosować zmiany (wskaźnik zmieni kolor na niebieski). Zanim zaczniesz testować nowe ustawienia, przejdź do zakładki Profiles (5), a następnie zapisz zmiany – Save (6), by w razie problemów ze stabilnością nie musieć wprowadzać wszystkiego od nowa.

Test stabilności wbudowany w XTU znajduje się w zakładce Stress Test (7). Wybierz CPU Stress Test (8) i zostaw standardowy czas – 5 minut (9). Kliknij przycisk Start Testing (10) i poczekaj do końca. Podczas testu procesor będzie bardzo mocno obciążony, co przełoży się między innymi na głośniejszą pracę komputera (chyba że jest chłodzony pasywnie, wtedy jedynym skutkiem ubocznym będzie wzrost temperatury obudowy). To normalne. Jeśli testy dobiegły końca, a komputer się nie zawiesił, wróć do poprzedniego punktu i zmniejsz napięcie zasilające o kolejne 0,01 V.

Jeśli komputer podczas testów stabilności zawiesi się lub zrestartuje, automatycznie zostaną przywrócone domyślne ustawienia procesora. To jednocześnie informacja, że zdecydowanie przekroczyłeś granicę możliwości danego układu. Uruchom XTU, przejdź do zakładki Profiles i wybierz poprzedni profil – ten, który był jeszcze stabilny. Następnie przejdź do zakładki Stress Test i powtórz testy, ale tym razem ustawiając dłuższy czas, na przykład 30 minut. Jeśli komputer będzie pracował normalnie, możesz zaryzykować zmniejszenie napięcia o 0,005V i powtórzyć testy. Jeśli się zrestartuje, zwiększ napięcie o 0,01 V i wykonaj długi test stabilności.

Na koniec zapisz stabilny profil i ciesz się „lepszą wersją” swojego notebooka. Dopóki XTU będzie zainstalowany w systemie, stabilne ustawienia pozostaną aktywne, nawet po uśpieniu czy restarcie maszyny.

W przypadku kart z rodziny GeForce do zmniejszenia napięcia najlepiej wykorzystać narzędzie MSI Afterburner, które wbrew nazwie zadziała także z urządzeniami innych producentów. Najnowszą wersję najlepiej pobrać z oficjalnej strony producenta (https://bit.ly/2gt0dvc). Po zainstalowaniu i uruchomieniu pojawi się główne okienko. Ale choć będzie w nim widoczny suwak do zmiany napięcia (Core Voltage (mV) (1)), w przypadku GeForce’ów montowanych w laptopach najpewniej będzie on nieaktywny. Na szczęście nie oznacza to niczego złego, bo ograniczenie to można bez problemu obejść. I to w samym Afterburnerze, bez potrzeby uciekania się do hakowania. Warunek jest tylko jeden: obok suwaka Core Clock (2) musi być aktywna opcja Curve (3).

W głównym oknie aplikacji nie ma ikony uruchamiającej zmianę krzywej, więc trzeba nacisnąć Ctrl+F. Otworzy się nowe okienko Voltage/Frequency curve editor (4). To w nim można zmienić charakterystykę pracy GPU. Ta przygotowana przez producenta notebooka (lub karty graficznej) zaznaczona jest cienką szarą linią, na którą nałożona jest biała linia z szarymi kwadratami. Charakterystykę zmienia się, przesuwając te kwadraty.

Sama procedura zmiany napięcia wygląda następująco: z wykresu odczytuje się maksymalne taktowanie, na przykład 1900 MHz, oraz maksymalne napięcie, na przykład 1100 mV, czyli 1,1 V. Większość GPU może pracować na napięciu niższym o przynajmniej 0,1 V niż standardowe, dlatego testy warto rozpocząć (w naszym przypadku) od 1,0 V. By to uzyskać, odszukujemy kwadrat odpowiadający napięciu 1000 mV i przesuwamy go na maksymalne taktowanie. Tak samo postępujemy ze wszystkimi kwadratami na prawo od niego, by uzyskać linię prostą.

Następny krok to uruchomienie ulubionej gry i spędzenie w niej przynajmniej 5 minut. Jeśli test wypadnie pomyślnie, przesuwamy kolejny kwadrat w górę, do linii maksymalnego taktowania. I tak aż do momentu, gdy pojawi się niestabilność – w takim wypadku trzeba wrócić do ostatniego stabilnego ustawienia i przeprowadzić dłuższe testy.

Uwaga: na standardowych ustawieniach MSI Afterburner automatycznie zapisuje profile, a następnie automatycznie przywraca je po restarcie. Nie jest to problem, bo ustawienia dla małego obciążenia karty pozostają niezmienione. Jeśli mimo wszystko chcesz, by po restarcie ustawienia wróciły do firmowych, wyłącz w głównym oknie opcję Startup (5).

Procedura w przypadku zintegrowanego GPU wygląda bardzo podobnie jak w przypadku CPU. Wykorzystuje się to samo narzędzie, XTU, tyle że zmian dokonuje się w zakładce Graphics (1). Interesuje nas pozycja Processor Graphics Voltage Offset (2). Zazwyczaj GPU może pracować przy napięciu zmniejszonym mniej więcej o połowę wartości ustawionej dla CPU. Taką też warto ustawić na samym początku. W naszym przypadku było to – po zaokrągleniu – -0,04 V.

Kolejny krok to testowanie stabilności. Narzędzie znajduje się w zakładce Stress Test, tyle że należy w niej zaznaczyć opcję Graphics Stress Test (3). Podobnie jak w przypadku CPU także GPU warto wstępnie testować przez 5 minut. Pamiętaj także o zapisywaniu profili, by w przypadku restartu komputera nie musieć zaczynać od zera. Ważne: jeśli za pierwszym razem test się nie powiódł, za to wyskoczyło okienko pobierania .NET, przed ponownym uruchomieniem testu zainstaluj potrzebną wersję .NET, a jeśli trzeba, zrestartuj XTU. Jeśli to nie pomoże – również komputer.