Calculando o consumo do PC e a capacidade da fonte

Publicado em 16/07/2009 – 18:54
por Carlos Morimoto

Existe muito hype em torno das fontes de alimentação de grande capacidade, alimentado pelos próprios fabricantes e por reviews. Em uma mesa de teste, uma fonte de 1000 watts pode parecer bem superior à uma de 600, por exemplo, já que é capaz de fornecer muito mais energia e oferecer tensões estáveis com um volume de carga muito maior. Entretanto, em situações reais a história muitas vezes se inverte, já que fontes de grande capacidade não são muito eficientes ao fornecer os apenas 100 ou 80 watts que um PC médio consome enquanto está ocioso.

Outro fator que alimenta muitos mitos é a baixa qualidade das fontes genéricas em geral, que apesar de serem vendidas como fontes de "450 watts", muitas vezes não conseguem fornecer sequer 160 watts na saída de 12V, pedindo água com a instalação de uma simples placa 3D mediana.

Frustrado, com a fonte de "450 watts", o dono chega à conclusão que precisa de uma fonte de 600 watts ou mais, quando na verdade precisa apenas de uma fonte de 300 ou 400 watts que realmente cumpra o que promete. Como sempre, o melhor custo-benefício reside entre os dois extremos e o primeiro passo para encontrá-lo é calcular o consumo aproximado do seu PC.

O TDP é um indicativo do consumo típico de um componente, que serve como orientação para os fabricantes de coolers, placas-mãe, fontes e para os integradores. Ele não corresponde necessariamente ao consumo máximo (que pode exceder levemente o TDP por breves períodos) mas serve como uma boa estimativa do consumo contínuo máximo. Você pode encontra o TDP nas páginas de especificações, ou simplesmente pesquisando no Google por "TDP modelo".

Uma GeForce 9600GT, por exemplo, tem um TDP de 96 watts, mas o consumo real pode oscilar entre menos de 40 watts enquanto o PC está ocioso, e entre 80 e 90 ao rodar jogos 3D, com breves picos de consumo de pouco mais de 100 watts. A GeForce 9800 GX2, por sua vez, tem um TDP de 197 watts, mas o consumo típico oscila entre 90 a 180 watts.

No caso dos processadores, a diferença entre o TDP e o consumo em idle é ainda maior, devido ao gerenciamento de energia. Um Pentium E2180 (65 nm, 2.0 GHz), por exemplo, tem um TDP de 65 watts, mas o consumo real do processador varia entre 12 watts quando ocioso (com o EIST ativado no setup) e 34 watts em full-load. Um Core 2 Extreme QX6850, por sua vez, tem um TDP de 130 watts e um consumo real entre 32 e 105 watts.

Uma simples para ter uma estimativa aproximada do consumo máximo do PC é somar o TDP do processador e da placa 3D (os principais vilões), adicionando mais 3 watts para cada módulo de memória, 12 watts para cada HD e mais 35 watts para a placa-mãe e os componentes onboard. Em um PC com uma 9600GT e um E2180, com um único HD e dois módulos de memória, por exemplo, teríamos um total aproximado de 214 watts.

Esta é uma estimativa pessimista, já que basicamente nos limitamos a somar os valores máximos de consumo dos componentes. Ele é uma indicação válida para dimensionar a fonte (já que dificilmente será excedido, mesmo ao rodar benchmarks) mas na prática o consumo será bem mais baixo, já que nem todos os componentes são 100% exigidos em um dado momento. Alguns benchmarks chegam perto, mas mesmo eles sempre pecam em algum ponto.

Em resumo, se você multiplicar o valor por 1.5x (321 watts no caso do exemplo), tem um bom valor para a capacidade de fonte, que permitirá que ela trabalhe com um bom nível de eficiência e uma boa margem de segurança.

Talvez você esteja se perguntando por que não incluí o drive óptico no exemplo. A resposta é que um gravador de DVD pode consumir até 20 watts durante a gravação, mas a menos que você pretenda gravar mídias enquanto está jogando ou rodando benchmarks, não é necessário incluí-lo na conta, já que gravar DVDs não usa intensivamente nem o processador nem a placa 3D, permitindo que o consumo do gravador seja absorvido pela baixa demanda da dupla. Quando ocioso, o drive entre em um modo de baixo consumo, onde usa apenas 3 watts, ou menos.

Na web você encontra alguns calculadores de potência, que oferecem uma estimativa mais próxima do que você terá em situações reais de uso. Um bom exemplo é o calculador da eXtreme, que oferece um seletor moderadamente detalhado dos componentes do PC e devolve uma estimativa aproximada do consumo:

Como pode ver, ele ofereceu uma estimativa um pouco mais conservadora da configuração do exemplo, estimando o consumo em 186 watts.

A terceira possibilidade é medir o consumo você mesmo, usando um kill-a-watt ou ou outro wattímetro e assim examinar a variação no consumo de acordo com a tarefa:

Esta abordagem tem suas limitações, já que permite medir apenas o consumo total do PC, sem ter como medir a eficiência real da fonte, ou a distribuição da carga entre as vias de 3.3, 5 e 12V da fonte. O wattímetro também não é capaz de exibir picos de fornecimento, que são atenuados pelos capacitores da fonte, se limitando a exibir uma média que é atualizada uma vez por segundo. Apesar disso, é o melhor que você pode fazer sem utilizar equipamento especial.

Você pode ter uma estimativa aproximada do consumo real multiplicando o consumo acusado pelo wattímetro pelo nível de eficiência da fonte dentro da carga especificada disponível no teste do 80 PLUS. Se em um dado momento o consumo total é de 200 watts e a fonte apresenta uma eficiência de 82% nesse nível de carga, o consumo real aproximado seria de 164 watts.

Novamente, é importante enfatizar que este não é um valor exato, já que a eficiência real varia de acordo com a temperatura e a tensão de entrada, mas permite que você tenha uma boa aproximação.

Outro uso comum é usar o wattímetro para medir a diferença de consumo usando fontes diferentes, usando um nobreak ou qualquer outra variação na configuração. A melhor abordagem nesse caso é criar uma rotina de tarefas ou benchmarks e medir o consumo médio em cada uma.

Em um teste rápido usando o PC do exemplo (Pentium E2180, GeForce 9600GT 512 MB, 2x 1GB DDR2, 1 HD SATA 7200 RPM, DVD-RW), com uma Corsair 400CX, o consumo total (incluindo a perda da fonte) oscilou entre 79 e 162 watts, sendo que as médias foram:

PC ocioso após um boot limpo: 80 watts
Teste do Prime95 (blend): 111 watts
Call of Duty 5 (Zombie Verruckt): 139 watts
Prime95 e 3Dview do ATI Tool, simultaneamente: 161 watts

Segundo o PDF do teste 80 PLUS ela oferece 80.8% de eficiência com 100 watts de carga e 83.5% com 200 watts. Fazendo uma regra de três, poderíamos estimar o consumo real máximo dentro do teste em 132 watts (161 x 0.82), confortavelmente abaixo das estimativas.

Ao substituir a fonte por uma Coletek CT-2045S (uma genérica que oferece pouco mais de 160 watts reais) os números saltaram para:

PC ocioso após um boot limpo: 98 watts
Teste do Prime95 (blend): 131 watts
Call of Duty 5 (Zombie Verruckt): 163 watts
Prime95 e 3Dview do ATI Tool, simultaneamente: 186 watts

Naturalmente, o PC não passou a consumir mais energia com a troca da fonte. A diferença se deve unicamente à diferença de eficiência entre as duas, reforçando a ideia de que uma fonte ineficiente acaba saindo mais caro a longo prazo.

Aplicando estas dicas, você vai logo perceber que na grande maioria dos casos uma fonte com 400 watts reais é mais do que suficiente para a maioria das configurações. Em geral, fontes de maior capacidade são necessárias apenas ao usar duas ou três placas 3D em SLI/CrossFire ou ao fazer overclocks extremos em processadores quad-core.

Com os processadores atingindo TDPs de 130 watts e placas 3D ultrapassando os 150, a tendência geral é que os componentes passem a consumir menos energia no futuro e não o contrário. Sistemas com processadores gulosos e várias placas 3D continuarão existindo, mas eles serão sempre plataformas de nicho.

Outro ponto que é sempre importante enfatizar é a importância de manter o EIST ou o Cool and Quiet ativos, permitindo que o processador reduza o clock e a tensão nos momentos de baixa atividade. Muitos preferem desativar a função para obter pequenos ganhos no overclock, mas o grande aumento no consumo realmente não compensa para uso prolongado.