thermal throttling
19

Gdy cena jest flagowa, ale wydajność już nie. Czym jest thermal throttling?

Kupując smartfon za 4 bądź 5 tys. zł oczekujemy, że jego wydajność będzie odpowiadała cenie. Niestety, na drodze do tego stanie nam zjawisko thermal throttlingu. To właśnie przez nie flagowe urządzenia po dłuższej chwili użytkowania tracą nawet 1/3 swojej mocy. Dopiero teraz niektórzy producenci wychodzą z pomysłami, którze rzeczywiście mogą pomóc rozwiązać ten problem

W każdym aspekcie życia, czy nam się to podoba czy nie, jesteśmy zależni od obowiązujących nas praw fizyki. Jeżeli podskoczymy – grawitacja ściągnie nas w dół. Jeżeli zaczniemy pocierać szybko ręce o siebie – wytworzy się ciepło. Producenci smartfonów od jakiegoś czasu zdają się jednak nie tyle naginać, co wręcz łamać prawa fizyki. Jak to bowiem możliwe, że do coraz cieńszych urządzeń implementowane są coraz wydajniejsze podzespoły i mogą one pracować bez wpływu na komfort korzystania z telefonu? Jakim cudem Apple było w stanie w iPadzie PRO zamieścić kompontenty, które miałyby rywalizować z Xboxem One S? Przecież w konsolach i PC’tach tak duża moc obliczeniowa potrzebuje wydajnego systemu chłodzenia, który w telefonach i tabletach, ze względu na formę, nie ma racji bytu. Skąd więc coraz wyższe i wyższe wyniki w benchmarkach?

Odpowiedź na to pytanie jest prosta – sposób przeprowadzania benchmarków

Jeżeli odwiedzacie listy rankingowe, takie jak Geekbench czy Antutu, zapewne wiecie, że prezentowane tam wyniki nie są efektem długofalowych testów, a pojedynczego sprawdzianu umiejętności urządzenia. W benchmarku bierze się pod uwagę to, jak szybko smartfon wyrenderuje obraz czy też ile klatek pokaże w testowej scenie wideo. Testy takie najczęściej trwają od jednej do kilku minut. Przyznacie sami, że to znacznie mniej niż nawet pojedyncza sesja w wybraną grę wideo. Co więc się stanie, jeżeli będziemy chcieli skorzystać z maksymalnej mocy naszego urządzenia przez dłuższy czas? Otóż niezależnie od tego, z jakiego modelu smartfona korzystamy – jego wydajność zacznie nieuchronnie maleć. Dlaczego? Ze względów bezpieczeństwa. Zjawisko to nazywa się thermal throttlingiem i znane jest nieco bardziej zaawansowanym użytkownikom pecetów.

Throttlują dziś wszyscy – niezależnie czy to iPhone czy Android

Thermal throttling to zjawisko mające na celu ochronę jednostek obliczeniowych (GPU i CPU) przed uszkodzeniem. Jeżeli bowiem nagrzeją się one powyżej określonej temperatury, zawarte w nich komponenty mogą ulec degradacji, skutecznie niszcząc czip. Dlatego też, jeżeli wbudowany w nie termometr wskaże, że temperatura zbliża się do niebezpiecznej granicy, podejmowane są natychmiastowe działania mające na celu jej obniżenie. Najskuteczniejszym z nich jest zmniejszenie częstotliwości taktowania rdzeni układu – dzięki temu wykonują one mniej operacji w danej jednostce czasu a więc – produkują mniej ciepła. Odbija się to jednak na działaniu urządzenia, które wtedy bardzo mocno zwalnia. W przypadku smartfonów coraz większa wydajność układów w połączeniu z relatywnie niewielką powierzchnią odprowadzającą ciepło oznacza, że thermal throttling ma szanse wystąpić w nich bardzo szybko. Dobrze widać to na testach, które jakiś czas temu przeprowadził Linus Sebastian na swoim kanale na YouTube. Wykonał on 12 następujących po sobie benchmarków Sling Shot Extreme Unlimited (OpenGL ES 3.1) na Samsungu Galaxy S10+ i iPhonie Xs Max. Wyniki mówią same za siebie.

Co to thermal throttling oznacza dla użytkownika?

Jak widzimy, mamy tu do czynienia z różnym podejściem do zarządzania wydajnością procesora. Apple dostosowuje ją za każdym razem do zarejestrowanej temperatury, natomiast Samsung stara się utrzymać maksymalną moc przez jak najdłuższy czas, po czym gwałtownie obniża taktowanie rdzeni. Obie metody skutkują jednak tym, że po jakimś czasie następuje znaczny spadek mocy obliczeniowej. W przypadku Apple i Samsunga 12 testów spowodowało obniżenie wyniku o ok. 1/3. Oznacza to, że użytkownik kupujący te urządzenia faktycznie może korzystać z pełni ich możliwości – ale tylko przez kilkanaście minut.

Czy można coś zrobić, by uniknąć throttlingu w smartfonie?

Szczerze powiedziawszy – nie za wiele. Nawiąże tu do początku tego wpisu – w przypadku konsol i komputerów stacjonarnych duża moc obliczeniowa wspierana jest wydajnym układem chłodzenia, który w smartfonie nie ma racji bytu. Co prawda część producentów próbuje zjawisku przegrzewania się przeciwdziałać umieszczając w swoich telefonach miedziane przewody. Mają one za zadanie zwiększyć powierzchnię, przez którą urządzenie może oddać ciepło. Jest to jednak w dalszym ciągu chłodzenie „pasywne”, a więc – bardzo mało wydajne.

Osobiście widzę dwie drogi, którymi producenci smartfonów mogą pójść, jeżeli chcą rozprawić się throttlingiem. Nie rozwiążą one problemu całkowicie, ale mają szansę znacznie opóźnić moment, w którym obniżana jest wydajność urządzenia. Pierwszą z nich jest „droga ROG Phone’a”. Chodzi tutaj o znane niektórym akcesorium z wiatraczkiem, pozwalające nieco schłodzić „plecki” urządzenia.

Drugą (i moim zdaniem – skuteczniejszą) drogą, jest „droga Nubii”. Najnowszy smartfon tego producenta, oprócz ekranu 120 Hz może poszczycić się też pierwszym na świecie aktywnym modułem chłodzenia wbudowanym w urządzenie. Mały wentylator wewnątrz ma na celu obniżanie temperatury kluczowych podzespołów smartfonu. Najpewniej sprawi to jednak, że komfort korzystania z Nubii będzie nieco mniejszy (szum) niż w przypadku konkurentów. Jak dla mnie jest to jednak dowód na to, że producent uczciwie podchodzi do swoich konsumentów, chcąc im zaoferować obiecywaną wydajność przez jak najdłuższy czas.

Podsumowanie na gorąco

Działania takich producentów jak Asus czy Nubia pokazują, że jest szansa na to, iż sprawa wydajności telefonów podczas długotrwałego obciążenia niedługo przestanie być zamiatana pod dywan. Czy się przyjmą – tego nie wiem. Uważam jednak, że rozwiązanie problemu throttlingu jest kluczowe, jeżeli sektor urządzeń mobilnych ma się rozwijać. Bez tego możemy bowiem dojść do granicy, za którą procesory osiągną taką moc, że będą wchodziły w stan throttlingu od razu i dalsze zwiększanie ich wydajności nie będzie przekładać się na szybkość działania urządzeń.

Myślę jednak, że firmy bardziej od tego będą bać się konsumentów, którzy kiedyś zorientują się, że w cenie flagowca otrzymują wydajność średniaka.