En cabine • LDAT, PCAT & Frameview

• Power CApTure Analysis Tool

PCAT va donc de son côté s'attaquer à un tout autre sujet, comme son nom Power Capture Analysis Tool l'indique sans ambiguïté, à savoir la mesure de la puissance électrique absorbée par les différentes cartes graphiques. Pourquoi donc Nvidia lance-t-il un outil concernant un élément qui est déjà mesuré depuis fort longtemps au sein des différentes publications ? Quelques rappels là aussi sur ce sujet plus compliqué qu'il n'y parait au premier abord. Une carte graphique peut être alimentée directement par le port PCIe de la carte mère, capable de délivrer jusqu'à 75 W sur les alimentations combinées 12 V (5,5 A / 66 W max) et 3.3 V. En complément, plusieurs liens peuvent être raccordés directement à la carte graphique depuis le bloc d'alimentation, par le biais des traditionnels connecteurs à 6 pins (75 W max) et 8 pins (150 W max). Les prises Molex ont également été utilisées fut un temps et Nvidia vient d'introduire pour ses RTX 30 Founder's Edition, un nouveau connecteur à 12 pins.

Afin de mesurer la consommation des cartes graphiques, il faut donc mesurer à la fois la puissance fournie par ces liens annexes, mais aussi par le slot PCIe, ce qui complique largement la donne. C'est pourquoi, nombreux ont été ceux à se contenter de mesurer la consommation totale de la machine à la prise via un simple wattmètre. L'inconvénient d'une telle approche, réside dans l'impossibilité d'estimer de manière fiable la consommation réelle de chaque carte, rendant la comparaison entre références très peu fiable. En effet, un GPU plus performant nécessitera plus de travail du CPU pour l'alimenter, la surconsommation de ce dernier étant incluse à la prise, on ne pourra pas déduire l'impact seul de la carte graphique sur la consommation. C'est pourquoi, il était nécessaire de procéder autrement afin d’affiner ces mesures. Il existe plusieurs méthodes pour y parvenir, nous avons de notre côté opté pour l'utilisation d'un riser PCIe, duquel nous extrayons les différentes alimentations, et mesurons les intensités sur ces dernières (ainsi que celles des cordons provenant du bloc d'alimentation) à l'aide de pinces ampèremétriques. En parallèle, nous mesurons les tensions sur ces lignes, ce qui nous permet de calculer la puissance électrique absorbée.

 L'attirail de mesure de la consommation des GPU version CDH

Si les résultats sont fiables (vérifié via l'API pour les carte Nvidia), la mise en œuvre est relativement longue et surtout oblige à déterminer précisément à quel moment déclencher les mesures. Cette solution en sus de pouvoir isoler précisément la puissance absorbée par les cartes graphiques, permet également de vérifier que cette dernière respecte bien les normes en vigueur. Qu'est-ce que c'est que cette histoire d'API vous demandez vous ? Eh bien les différents composants d'un PC moderne, sont capables d'exposer différentes informations sur leur état, ces dernières pouvant être lues par des logiciels tiers tels que HWinfo, GPU-Z ou autres, au travers d'une API dédiée. Ci-dessous un exemple de ce qu'il est possible d'apprendre par ce biais sur les RX 5600 XT et RTX 2080 SUPER.

Exemple d'informations remontées par les cartes graphiques AMD et Nvidia

Rien n'impose par contre aux constructeurs de fournir telle ou telle information. A cela rien d'anormal et certaines constantes telles que les différentes fréquences, températures, etc., se retrouvent de part et d'autre.  Là où ça se complique, c'est au niveau des lignes Power : si on est attentif du côté d'AMD nous retrouvons la consommation du GPU seul, alors que du côté NVIDIA c'est la consommation totale de la carte (TGP) qui est reportée. Difficile dans ces conditions de comparer ces données, ce qui n'a pas d'importance particulière nous concernant, puisque nous utilisons nos propres moyens pour réaliser ces mesures équitables. Seulement, ce n'est pas le cas de tous et certains font le raccourci rapide de reporter directement ces valeurs pour les comparer. Voilà pourquoi Nvidia s'est décidé à concevoir un dispositif de mesure utilisable par la presse. Il prend la forme là aussi d'un kit que nous allons détailler.

Le kit PCAT

Fort logiquement, on retrouve un riser au format PCIe 16x, toutefois contrairement à notre modèle purement passif, celui-ci dispose d'un circuit intégré qui va permettre de mesurer la puissance absorbée sur les lignes 3.3 V et 12 V. Cette information transite ensuite vers le module principal PCAT par le biais d'un petit câble à 4 fils. Le connecteur utilisé de part et d'autre est similaire à celui que l'on utilisait sur feu les lecteurs CD-Rom, pour les raccorder à la carte son.

Le riser Nvidia

2 rangées de trois connecteurs PCIe à 8 pins se positionnent de chaque côté du PCB. Les câbles en provenance du bloc d'alimentation se connectent aux entrées (connecteurs en bas sur la photo ci-dessous), des cordons fournis permettent ensuite de raccorder les sorties et la carte graphique.

Le recto du module PCAT

Les composants de mesure situés entre chaque doublette permettent d'accepter jusqu'à 20 A chacun, la gestion de tout cette circuiterie et de l'afficheur étant assurée par un circuit intégré situé justement sous le petit écran OLED (retiré pour le cliché). Un port micro USB permet de raccorder le module au PC afin de transmettre les informations au logiciel dédié. La face arrière est protégée par une plaque de plastique isolante et résistante à la chaleur, permettant ainsi de laisser reposer le module sur une surface sans l'endommager ou créer de courts-circuits. Une fois retirée, nous constatons qu'aucun élément actif n'est présent sur cette face.

L'arrière du même module

La mise en œuvre est donc aisée, même s'il faut parfois jouer quelque peu avec les câbles afin d'obtenir une position stable. Le waterblock NZXT utilisé sur ce banc de test s'avère être un excellent support pour notre module ! A noter que les verts ont pensé à tout, puisque des rehausses destinées aux équerres de fixation, compensent parfaitement la hauteur du riser, permettant de sécuriser la carte pendant l'usage de ce dernier. 

PCAT à l'œuvre et fonctionnel avec tous les constructeurs (heureusement)

L'écran OLED permet une lecteur directe de la puissance totale absorbée, mais aussi des intensités, tensions et puissances  pour chacune des 3 lignes 12 V, l’affichage basculant automatiquement d'une information à l'autre toutes les 5 secondes. Il n'est par contre pas possible de voir le détail de la puissance au niveau du port PCIe par ce biais, dommage, mais c'est bien sûr faisable via le logiciel. 

L'afficheur OLED cliquer pour voir le second affichage alternant

Puisque l'on parle du loup, quid du logiciel associé ? Eh bien ce dernier renvoie en temps réel toutes les informations mesurées avec une interrogation toutes les 100 ms. Il est bien sûr possible d'enregistrer sous forme de fichier .CSV les logs d'une session de mesure, afin de pouvoir les traiter ultérieurement. Enfin, il est possible de combiner ces informations avec celles issues de Frameview (cf. page suivante).

Le logiciel associé à ce kit

Quid de la fiabilité de la chose ? Même si en réfléchissant 2 mn, on ne peut que se dire que le risque parait trop grand au regard des conséquences en cas de découverte d'une tricherie, cela n'a pas empêché de regrettables actions de ce type dans le passé. Devant une telle générosité des verts, notre détecteur à traquenard s'est donc mis en alerte. Nous avons passé énormément de temps à tenter de débusquer un éventuel biais dans la mesure entre les cartes de marque différentes, mais systématiquement nous sommes retombés sur les valeurs renvoyées par notre propre équipement. Alors bien sûr, la confiance n'excluant pas le contrôle, nous continuerons à vérifier régulièrement ce point, il n'empêche que cet outil devrait nous permettre à l'avenir de réaliser davantage de mesures et des analyses beaucoup plus fines de la puissance absorbée par les différentes cartes graphiques.