Čím víc wattů, tím víc Adidas!

K napsání tohoto příspěvku mně inspirovala hysterie ohledně spotřeby nové řady grafických karet Nvidia Fermi GTX 470 / 480. Mnoho uživatelů živených mediální masáží utíká do obchodů pro napájecí zdroje pro jejich PC miláčky v cenách mnoha tisíc s výkony 750W až 1kW.
Jaký tedy pro tuto hned dvakrát žhavou novinku vybrat zdroj?

Shrňme si fakta:
Nvidia uvádí spotřebu pro svoje karty 470, resp. 480: 225, resp. 250W. Tato spotřeba může být však i vyšší, jedná se o maximální běžně pozorovanou spotřebu.
Výrobci karet na baleních někdy uvádějí zcela zcestné údaje ohledně dimenzování zdroje. Oblíbená kauza - specifikace na obalu GTX 480 - 600W zdroj s proudem kombinovaně min. 42A pro 12V větev, je známá. Výrobce se však pouze sichruje proti neoprávněným reklamacím uživatelů s levnými zdroji, které nedosahují deklarovaných parametrů, a způsobují nestabilitu systému nedostatečným napájením. Tyto údaje můžeme ignorovat, protože máme reálná měření.
Odborné weby naměřily příkon sestav s GTX 480 v poměrně širokém rozmezí: 370W (PCT) až 550W (EHW). Jedná se o spotřebu celé sestavy bez monitoru, měřenou wattmetrem. Číslo je tedy přímo závislé na účinnosti zdroje.
Je potřeba si uvědomit, že spotřeba zahrnuje často velmi silně přetaktované high-end CPU, obvykle Intel Core i7 na 3.5-4GHz na žravé platformě X58. Grafické karty byly měřeny na základních taktech. Extrémní spotřeby bylo dosaženo pomocí syntetických zátěžových testů. Jak ukazuje nejen test na PCT, reálné hry nemají šanci se extrémní spotřebě trvale přiblížit.

Jak tedy dimenzovat správně zdroj?
Znalí uživatelé PC mně omluví, pedagogové mně pochopí, ale musím zdůraznit několik zásadních faktů, která podle mých zkušeností nejsou vždy správně pochopena.
Spotřeba sestavy se měří na zásuvce wattmetrem, a udává hodnotu, jaký příkon si bere zdroj ze sítě.
Spotřeba komponent se měří dost špatně :) Jedná se o příkon, který odebírají komponenty ze zdroje.
Mezi těmito údaji existuje přímá úměra:
Spotřeba sestavy = 1/n* Spotřeba komponent,
kde n je normalizovaná účinnost zdroje. Ta není konstantní, ale mění se s příkonem odebíraným ze zdroje.
Štítkový výkon zdroje je výkon, který by měl být zdroj schopen dodat trvale do zátěže (komponent). V praxi se jedná o jednoduchý součet výkonů jednotlivých větví zdroje.
Doplnění: Vždy je nutno respektovat zastřešující štítkový údaj. U zdrojů s určitým vnitřním uskupením napájecích větví nelze výkony jednoduše sčítat, protože dodávají výkon ze společného vinutí. Pak platí maximální uvedený výkon pro danou skupinu nebo celkový výkon.
Zde dochází občas k nedorozumění. Setkal jsem se s názorem, že štítkový výkon zdroje je snižován účinností zdroje, a tak dostaneme maximální možný odběr komponent. To je samozřejmě nesmysl.
Účinnost nám říká, kolik energie se ztratí ve zdroji. Dnešní obvyklá účinnost moderních kvalitních zdrojů začíná na 82% a běžně se pohybuje okolo 85%.
Ztrátový výkon je ona ztracená energie, a je to rozdíl mezi příkonem sestavy a příkonem komponent.

Spotřebu komponent dostaneme:
Musíme nejdřív určit spotřebu komponent. Za maximální krátkodobou (nikoli špičkovou) spotřebu sestavy zvolíme nejvyšší naměřený údaj 550W (viz výše). Za průměrnou dlouhodobou spotřebu zvolíme 370W. Předpokládejme účinnost zdroje 85%, což je hodnota typická pro dnešní kvalitní zdroj.

Pout=Pc*n , kde Pc je spotřeba sestavy, Pout výkon zdroje - tedy spotřeba komponent, n je normalizovaná účinnost
Pout(max)=550*0,85=468 W
Pout(avg)=370*0,85=315 W
Co můžeme vyvodit z výše uvedených čísel? Zdroj musí dodat během hraní cca 315W trvale. Krátkodobě, řekněme v intervalu sekund až minut, musí bezpečně a stabilně dodat 468W.
To však bohužel nestačí. Výše uvedené údaje jsou pouze průměrem v relativně dlouhém (z hlediska zdroje)  časovém období. Systém ale může vytvořit krátkodobé proudové špičky, které mohou tuto hodnotu překročit i o desítky procent. Řekněme 15-20%.

Tak teda kterej?
Musíme si rozvážit, jestli budeme na PC hrát, nebo si budeme hrát s PC. V předchozí kapitole jsem došel k nějakým číslům, nicméně se jednalo o kombinaci obou uvedených druhů hraní :) Rozdělíme vše na tři části:
1) Hráč her - člověk, co si koupí hardware na hraní her a nezabývá se silným overclockingem
Takový člověk může mít v počítači GTX 480 a silný procesor s TDP (max. vyzař. výkon) v okolí 100W. Další bižuterie není obyčejně podstatná. Uživatel nepřetaktovává, čili můžeme naše nároky z předchozí kapitoly snížit určitě o 30W z maxima, pořád však musíme pamatovat na rezervu. V takovém případě stačí zdroj dodávající pro:
GTX 480 - cca 550W
GTX 470 - cca 500W
Vzhledem k tomu, že jsme zachovali rozumnou rezervu, zbývá místo i pro mírný overclocking.
2) Overclocker
Silné přetaktování může zvednout spotřebu CPU i o 40%, u GTX 480 může stoupnout střední spotřeba třeba i o 100W. Budeme li chladit vodou, můžeme jít ještě výš, ale to už vyžaduje takové zkušenosti, že tento článek nosí sovy do Athén.
GTX 480 - 650-700W
GTX 470 - 550-600W
3) Magor :)
Specifická kategorie míněná v přátelském duchu pro uživatele, kteří mají Fermi karet v PC vícero, někdy i tři. Na každou kartu musíme přičíst k požadovanému štítkovému výkonu zdroje podle karty a přetaktování 200-300W. Nicméně domnívám se, že tento druh uživatelů moje rady už nepotřebuje :)

U všech svatých, tak kterej?!
Dostáváme se k zajímavé části. Který zdroj vybrat? Ve výše uvedených kategoriích existuje mnoho modelů v širokém cenovém rozmezí. Předně je zapotřebí vstřebat základní poučku:

Údaj o štítkovém výkonu zdroje je vodítko použitelné, v žádném případě dostatečné.
Vysokoškolské studium mikroelektroniky mně naučilo, že návrh složitých spínaných zdrojů je duchařina. Takový zdroj má velké nároky jak na kvalitu a výkon použitých součástek, tak na kvalitu samotného návrhu. Rozdíly mezi papírově shodnými modely mohou být značné. Kromě štítkových údajů se můžeme dobře orientovat podle značky, třídy (OEM, krabicová verze), v neposlední řadě i podle ceny. (Krabicová verze - tzv. retail - zdroj, nebo produkt, je prodáván na pultě v krabici s manuálem a příslušenstvím, OEM verze je určena výrobcům PC, často je bez obalu a často nemá žádné příslušenství ani líbivou povrchovou úpravu, někdy jsou použity běžné, méně kvalitní součástky)

Za kvalitní značky považuji: Enermax, Fortron (FSP), Seasonic, Corsair, Silentmaxx, Zalman, Thermaltake. Zhruba v tomto pořadí. Některé značky jako Fortron a Seasonic vyrábějí širokou škálu zdrojů pro různé druhy využití, nás zde zajímají spíše dražší krabicové verze.
Příklady:
Třída 500-550W: Fortron Epsilon 500W, Fortron Bluestorm 500W Bronze, Enermax ECO80+ 500W, Fortron Everest Bronze 500W, Corsair VX550 550W
Cenová hladina: 1500-2500
Třída 600-650W: Fortron EVEREST - 600W, Seasonic S12II-620 - 620W, Zalman ZM600-HP 600W, Enermax ECO80+ 620W, Corsair HX650 650W, Silentmaxx EcoSilent 650W
Cenová hladina: 2000-3000 Kč

Závěr
Doufám, že mnohým rozumným lidem jsem pomohl při výběru a ušetřil nemalé peníze. Moje zkušenosti s problematikou vyplývají z odborného studia a konstruktérské praxe, podložené mnoha lety profesionální práce s PC systémy.