GIGABYTE EP35시리즈의 DES 전원 절약기술 완전분석과 실제 전기세 절감 테스트 Page 7:: 보드나라

7. 옵션에 따른 성능변화 및 부하에 따른 전압 변동

Dynamic Frequency 적용 여부에 따른 소비전력 및 성능 변화

앞서 DES 유틸리티 설명에서 CPU 부하에 따른 CPU 듀티 사이클의 적용으로 보다 전력 소비량을 낮출 수 있는 Dynamic Frequency 항목에 대해서 살펴본 적이 있다.

CPU 부하가 51% 이상일 경우 - 100% CPU 듀티 사이클로 동작
CPU 부하가 26~50%일 경우 - 75% CPU 듀티 사이클로 동작
CPU 부하가 0~25%일 경우 - 50% CPU 듀티 사이클로 동작

DES 유틸리티의 경우 기본 설정은 CPU 전압은 Level 1, CPU Throttling는 OFF로 설정되어 있는데, 전력 소비량을 최대한 낮출 수 있는 방법은 CPU 전압을 Level 3단계로 설정하고 CPU Throttling을 ON(활성화) 하는 방법이다. 다만 이렇게 CPU Throttling를 활성화 할 경우 시스템 부하에 따라 오히려 성능이 하락하는 경우가 발생하기도 하는데 앞서 살펴본 WOW 및 COH를 통해 소비전력 변화 및 성능 변화를 살펴보도록 하겠다.

우선 WOW의 경우 동일한 구간에서 테스트를 진행하였으면 성능은 /timetest 명령어를 통해 3회 측정한 값에서 평균값을 사용하였으며 그 결과는 아래와 같다.

CPU Throttling를 사용함으로써 전체 성능이 약 30% 가량 하락한 것을 확인할 수 있으며 이때 소비 전력의 경우 7~10W가량 감소한 모습을 보여주었다. 이는 CPU Throttling을 사용할 경우 소비 전력은 좀더 낮출 수 있지만 CPU 부하에 따라 CPU 듀티 사이클의 %가 다르게 동작함으로써 경우에 따라서는 시스템 성능이 저하될 수 있기 때문이다.

즉 WOW 테스트시 CPU 부하가 채 50%가 되지 않았기 때문에 결국 CPU는 75% 정도의 성능만을 내게 되었고 그 결과 전체 성능은 30%에 근접하는 하락을 보여주었다고 할 수 있다. 물론 게임에 따라 CPU에 큰 부하가 걸리는 경우라면 100%의 성능을 내면서 동시에 소비전력을 좀더 낮출 수 있지만 실제 플레이시 그래픽카드에 좀더 큰 영향을 받기 때문에 CPU 점유율이 50% 이하로 되는 경우도 수두룩하다. 이러한 경우라면 10W 가량의 전력 절감을 위해 30% 가량의 성능 저하를 감수해야 한다는 것으로 기가바이트가 관련 옵션을 기본으로 OFF(비활성)로 한 것을 보더라도 그 효용성은 그리 크지 않다고 할 수 있다.

C.O.H	CPU Throttling ON	CPU Throttling OFF
평균 프레임	32.1	39.5
최대 프레임	60.1	74.5
최소 프레임	22.6	12.8

이러한 모습은 COH에서도 그대로 나타나는데, 위에서 보는 것 처럼 최소/최대 프레임 모두 CPU Throttling를 활성화 했을 경우에 10% 이상 성능 감소를 보여주고 있다. 이밖에 3DMark06 에서도 퀄러티 설정에 따라 최대 20%까지 성능 하락을 보여주기도 하는 등 전체적인 성능 하락 현상을 보여주고 있다.

DES 사용시 전압 고정 및 CPU 부하에 따른 전압강하

DES는 CPU 클럭을 변경하지 않는 대신 CPU에 유입되는 전압을 컨트롤하게 된다. P[W] = E[V] x I[A]의 계산으로 구해지듯 전력량은 전류와 전압에 비례하게 된다. 즉, Dynamic Voltage 항목에서 CPU 전압을 3단계로 설정할 수 있는데, 레벨이 높아질수록 CPU에 인가되는 전압도 떨어지며 결국 전력량도 낮아진다는 계산이다.

그런데 DES를 사용하게 되면 CPU 전압이 일정하게 고정되게 된다. 테스트에 사용된 Q6600의 경우 기본 전압은 1.3125v이지만 실제로 윈도우 상에서는 1.26v로 동작하는 것으로 모니터링이 된다. 그런데 DES를 활성화 하게 되면 1.20v로 오히려 전압이 낮아지면서 고정이 된다. 이 경우에는 BIOS상에서 아무리 CPU 전압을 변경하더라도 DES를 통해 실제로는 1.20v로 고정되어 공급을 하게 된다

DES를 사용하지 않았을 때의 CPU 전압은 1.264v

DES를 사용하였을 때의 CPU 전압은 1.200v

이는 보다 안정적으로 전력 절감 기능을 사용하기 위해 CPU 전압을 DES를 통해 제어할 수 있도록 하고 있다고 볼 수 있는데, 모니터링 프로그램의 문제인지 기본 전압보다도 낮은 1.200v로 고정되는 모습을 보여주고 있다. 물론 테스트 도중 이러한 CPU 전압으로 인해 시스템 불안정이나 다운등의 현상은 발생하지 않았았지만 문제는 CPU 부하가 증가될수록 CPU 전압이 떨어지는 전압강하 현상도 발생한다는 점이다.

CPU 전압 레벨을 1과 3으로 각각 설정하였을 때 CPU 점유율에 따른 CPU 전압의 변화를 살펴본 것으로 결과에서 볼 수 있듯이 Level 1의 경우에는 CPU 점유율이 50%를 넘어가면 1.18v로 떨어지며 Level 3으로 설정했을 때에는 유독 CPU 점유율이 50%일 때만 1.136v로 떨어지는 모습을 보여주고 있다.

DES적용으로 인한 소비전력 절감의 포인트는 바로 시스템 부하별 CPU 전원부 Phase를 능동적으로 조절해줘 불필요한 소비 전력을 줄여주며, 여기에 안정적인 동작을 보증하면서 CPU 전압을 낮춰주면서 전체적인 소비전력을 낮추는 효과를 제공한다는 점이다.

그렇다면 DES를 비활성화 한 상태에서 CMOS를 통해 강제로 CPU 전압을 DES 활성화와 했을 때와 동일한 1.200v로 낮추고 DES를 비활성화 하였을 경우 그때의 소비전력의 차이는 어떠할까? Stress Prime 2004를 통해 CPU 부하별 소비전력을 살펴보면 다음과 같다.

즉, DES를 비활성화 한 상태에서 CPU 전압을 1.26v → 1.20v로 낮추게 되면 전체 소비전력또한 작지만 낮아지는 모습을 보여주고 있는데, 특히 CPU 부하가 증가될수록 그 폭이 커져 100%일 때에는 DES를 활성화 했을 때와 4W정도밖에 차이가 나지 않는다.

이러한 결과를 통해 오랜시간동안 CPU에 높은 부하를 주는 경우에는 DES 적용으로 인한 전력 절감 효과는 낮으며 또한 CPU 전압을 낮추는 것만으로도 어느정도 전력 절감 효과를 가져올 수 있다는 것을 확인할 수 있다. 물론 이를 위해서 사용자가 직접 CMOS상에서 CPU 전압을 조절해야하며 시스템 전체의 안정성 유무도 확인을 해야하는 번거로움이 따르며 DES 유틸리티를 사용하게 된다면 원터치 클릭만으로 복잡한 설정이 필요없기 때문에 좀더 편리하게 사용이 가능다는 장점을 갖추고 있다.