서피스 북 2에 대해서 찾다가 흥미로운 글이 있길래 번역해서 올려봅니다.

번역시간은 약 4시간이 걸렸네요

 

 

굳이 서피스 북 2 사용자가 아니라도 쓸만한 정보가 꽤나 많이 있습니다.

특히, 언더볼팅과 TDP 및 관련된 자세한 수치는 다른 8세대 U프로세서에도 포괄적으로 적용되는 이야기라서

다른 제품군에 적용할 경우에 대해서 예상하는데 도움이 될것입니다.

 

 

이하, 번역문입니다.

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저는 최근에 서피스북 with Performance Base에서 서피스 북 2 13.5인치로 교체하였습니다. 15인치를 사고 싶었지만, (15인치에 대해서는) 구매 당시에는 공식이든 비공식이든 어떠한 발표도 없었습니다.  또한, 한가지 아주 중요한 점이 있는데, 그것은 (구매가) 늦지 말아야한다는 것입니다. 여기에 제 결론들이 있습니다. 저는 여기에 글을 작성을 하였는데, 왜냐하면 글이 굉장히 길며 이것들을 사람들이 알고 싶어할지도 모른다고 생각했기 때문입니다.

 

 

결론

 

 

이것이 무엇을 의미할까요? 쓰로틀링은 발생합니다. 하지만, 제가 생각했던 것 처럼은 아닙니다.

쓰로틀링은 CPU성능을 카비레이크 CPU에게 주어진 효과적인 TDP의 최대 값을 제한함으로써 발생합니다.

마이크로소프트는 훌륭하게도 서피스 북2의 방열유지 및 성능을 (i7-8650U 의)기본성능보다 더욱 더 내게하였습니다.

 

•  서피스북 2 13.5인치는 CPU부에 팬이 없는데도 불구하고, 온도제한이 되어 있지 않은것으로 보이지 않습니다.
•  프로세서는 cTDP-UP모드로 작동합니다. 증거로써 2.1Ghz로 작동하는 것을 작업관리자에서 확인할 수 있습니다.
•  사용자가 터보 부스터의 전력설정을 조작하는 것이 가능합니다. 이것은 인텔 XTU나 Throttlestop 조작이 가능합니다. 윈도우에 있는 성능 슬라이더는 전력 설정을 변경하지 않습니다.
• 성능 슬라이더에서 ‘’최대 배터리 모드’에서 ’최대 성능모드’로 전환하는 것은 Speedshift설정을 127에서 0으로 설정하게 합니다. 이것에 대해서 잘 모르는 분들을 위해 설명을 달자면,  CPU가 얼마나 적극적으로 작동하게 하는지에 대한 것으로써 0에서 255로 설정된 값으로 작동합니다. 적은 숫자일수록 CPU가 더욱더 적극적으로 작동하며 설정값이 0일 때 CPU는 최대 터보부스트로 작동합니다. 심지어, 간단한 작업이 진행중일때도요. 반대로. 값이 255일 때 시네벤치 같은 것이 작동중일때도 CPU가 최대 클럭으로 작동하지 않는 것을 의미합니다.  128은 인텔의 ‘기본설정’입니다 그리고 255는 ‘최대 배터리 모드’를 작동시킬때의 값입니다. 마이크로소프트는 값 87을 ‘고성능 모드 모드’로써 설정한 것으로 보입니다.
• 어떠한 방법으로도 33W를 넘길수는 없어보입니다. 하지만, 31~32W는 꽤나 긴 시간동안 유지 할 수 있어보입니다.
• i7-8650U는 시네벤치 R15벤치마크가 진행되는 동안 4개의 코어가 약 3.5GHz로 작동하였습니다. 이때 결과는 놀랍게도 732점을 기록하였습니다. 이것은  i7-7700HQ의 점수와 동일합니다. 하지만 오직 이 점수는 32W까지 끌어 올렸을 때 만 달성할 수 있습니다. 이것은 인텔이 상당히 능동적인 카비레이크 R 프로세서를 가지고 있다는 것이고 최고의 실리콘과 개선된 14nm공정을 사용했다는 것을 의미합니다.
• 시네벤치 R15를 연속 실행하는 것은 기기의 온도에 따라서 다르지만 약 25W정도로 상당히 급격하게 성능이 제한됩니다. 또한, 저는 언더볼팅을 한다면 점수를 500점 후반대에서 600점대 초반대로 유시킬 수 있다는 것을 알아내었습니다.
• 마이크로소프트는 프리미엄 울트라북에 i7-8550U를 사용하는 HP와 Razer같은 제조사와 달리  i7-8650U을 채용한 얼마 안되는 회사 중 하나입니다.  i7-8650U을 채용함으로써 얻는 이득은 100MHz의 기본클럭 증가와 200MHz의 터보부스트 클럭 증가입니다.
• CPU는 서피스 북 라인에서 굉장한 향상점입니다. 저는 어떠한 성능제한 걱정은 내버려 두라고 말할 수 있습니다. 둘중 고를 수 있는 선택할 기회가 주워졌었다면, 제가 13.5대신에 15인치를 구매했을같지는 않습니다. 13.5인치를 선택함으로써 노트북의 크기가 작아지고 또한 저는 많은 게임들을 하지 않기 때문입니다. 저는 지속적인 CPU 성능이 중요한 경우를 제외하고는 15인치에 달려있는 추가적인 팬이 13.5인치와 큰 차이를 만들것으로 생각하지는 않습니다. 물론, 게임에서 GTX1060는 의심의 여지 없이 GTX1050보다 더욱 더 강력합니다. 하지만 저는 3:2비율의 15인치 타블렛은 저에게 너무나 클것같습니다.

 

 

 

나의 경험

 

 

제 서피스 북 2 13.5인치인 16기가 램 및 512GB SSD 모델은 모르는 사람들을 위해서 적자면 i7-8650와 NVIDIA 1050 및 2GB GDDR5를 가지고 있습니다.서피스 북 2는 상당히 흥미로운 기기입니다 특히 13.5인치는 팬리스라서 더욱 그러합니다.  i5-7200U를 기반으로한 dGPU가 없는 기기를 제외하고, 모든 프로세서는 같은 i7프로세서를 가지고 있습니다.

저는 15인치 버전을 사용해본적은 없으나, 15인치 모델은 타블렛 부분에도 팬이 있고, 팬은 확실히 i7프로세서를 더 빠르게 만들어 줄것입니다. 다만, 두번째 포인트(팬덕분에 15인치의 i7은 13인치의 i7보다 더욱 빠를것)는 제가 다룰지에 대해서는 확실치 않습니다.15W 프로세서는 4개의 코어와 8개의 쓰레드를 가지고 있고, 터보부스트는 싱글코어를 사용시 4.2기가, 모든 코어 사용시 3.9기가까지 작동됩니다(하지만, 전력 제한 때문에 실제로는 그러지 않습니다.)

본질적으로, 서피스 프로는 서피스 북과 동일한 내부구조를 가지고 있습니다.

하지만 아이리스 프로 그래픽을 가지고 있는 i7 서피스 프로는 팬을 가지고 있지 않습니다.

제가 서피스 북을 구매하였을때, 저는 얼마나 팬리스 구조뿐만 아니라 15W 설정 때문에 쓰로틀링이 발생할지 걱정했었습니다.저는 스카이레이크와 카비레이크가 실제로 멀티코어 부하시에 3.2기가로 오직 2개의 코어만 지속할수 있었지만

현재 카비레이크 R은 추가적인 TDP나 새로운 것을 활성화하는 과정없이 4개의 코어로 지속할 수 있다는 것을 알아내었습니다.

 

 

발열 및 팬들 (또는 부족한것에 대하여)

 

 

발열문제에 대해서 저는 서피스 북 2의 발열 제어는 크게 문제가 되지 않는다고 말하고 싶습니다. 

CPU는 100도에 도달한다면 쓰로틀이 걸립니다.

하지만, 제가 시험한 대부분의 환경에서는 서피스 북2는 80도 정도의 온도를 유지하였습니다. 이것은 굉장히 좋은겁니다. 왜냐하면

 

(1) 열 쓰로틀링은 성능에 큰 문제가 아닙니다.

(2) 내부의 다른부품이 100도에 달하는 CPU온도 때문에 익혀지지 않을것입니다. 

애플은 그 동안 CPU를 고온에서 저속의 팬으로 몇년동안 유지해왔는데

이것은 애플기기의 과도한 발열로 인한 저기간 내구성 문제들의 원인으로 보입니다.

 

서피스 북 2는 서피스 프로 2017과 동일한 내부구조를 가지고 있습니다.

하지만 서피스 북 2는 훨신 더넓은 공간을 가지고 있다는 이점이 있는데 이것은 타블렛으로 사용시에 훨씬더 앏다는 사실과 이는 방열을 더 잘된다는 점입니다. 또한  13.5인치는 12.3인치보다 약 10% 더 크며 면적은 21%정도 더 넓다는 것을 의미합니다.

서피스 북2는 훨씬더 넓은 면적을 가지고 있는 방열판을 가지고 있다는 말이 됩니다.

서피스 프로 2017 i5는 팬을 가지고 있지 않고, 마이크로소프트는 i7는 15W를 견딜 수 있도록 팬을 넣었습니다.

팬리스의 장점은 많습니다. 예를들면  가벼운 무게, 소음 감소, 더 나은 타블렛 경험 및 더 적은 불량들입니다. 

팬은 현대 노트북에서 기계적은 부분일 뿐이라는 생각에 도달하였습니다. 기계적인 부품들은 불량의 부분입니다.

실은, 이것은 제가 서피스 프로 4 i5에서 서피스 북으로 옮기게 된 이유입니다.

왜냐하면 서피스 프로 4를 7개월정도 사용한 후에 틱틱거리는 걸리는 소음이 생겼기 때문입니다.

저는 서피스 프로 4를 반품하였고, 서피스 북을 구매하였습니다.

종합적으로, 제 관점은, 만약 성능이 과도한 영향이 없다면, 팬리스는 모바일 기기에서 더 적합하다고 봅니다.

저는 얼마나 많은 성능이 필요하고 감소하게 될지는 모르지만, 저는 서피스 북 2에 팬이 없는 것은 옳다고 봅니다.

 

 

인텔 CPU TDP 총람

 

 

모르는 사람들을 위해서, 인텔은 제조사에게 성능, 전력, 발열을 통제하기 위한 꽤나 정교한 방법을 제공합니다.

U시리즈들은 보통 15W의 TDP를 가지고 있습니다.

인텔은 ‘설정가능한 TDP’를 의미하는 cTDP 라는 기능을 가지고 있고 “down” 모드시에 0.8GHz의 기본 클럭 및 10W를

(2코어 U 시리즈 7.5W cTDP down를 가지고 있음) “up”모드시에는 2.1GHz의 기본클럭 및 25W를 가지고 있습니다.

이 기능은 CPU가 빠르게 주파수를 변경할 수 있도록 만들어주는 강화된 Speedshift 기능과 결합하게 됩니다.

스카이 레이크는 그것의 첫번째 프로세서고 카비레이크는 이것을 개선하였고

그리고 현재 CPU는 기본 클럭에서 최대 터보 클럭까지 100ms내에 달성 할 수 있습니다.

실질적은 효과는 사용자가 이것이 필요할 때 성능이 나옵니다. 다른 측면에서는 배터리를 아끼기 위해서도 작동합니다.

cTDP의 위에 인텔은 두가지의 터보 부스트 기능이 있습니다.

첫번째로는 short turbo boost입니다.

이것은 프로세서가 지정된 시간의 종합 동안은 TDP를 초과하여서 꽤나 높게 작동하게 해줍니다. 보통 이것은 25W에서 28초동안 동작하곤 하며 smal windows을 위해서 CPU가 15W의 TDP 설정을 넘을수 있게 해줍니다.

두번째로는 long term turbo 입니다.

이것은 TDP를 아예 끌어내려 버립니다. 우리의 프로세서들을 위해, 기본 행동은 15W를 유지하는 것입니다.

 

가장 먼저 언급하고 싶은것은 서피스 북 2를 설정할 때 작업관리자에  CPU가  i7-8650U라면 동작해야하고 있어야 할 1.9GHz가 아닌 2.1GHz로 작동하고 있었습니다.

HWiNFO로 조사를 해보았는데 cTDP 는 ‘명목상’으로 설정되어 있었습니다.

한편, 저의 서피스 북 with Performance Base는 보통값인 15W로 설정되어 있었습니다. 이게 무엇을 의미하냐고요?

제 결론은 ’마이크로소프트는 능동적으로 TDP를 Input상황에 따라서 변화시킵니다.’

현대의 저전럭 프로세서들에서 전통적인 패러다임인 한계온도 도달시 쓰로틀링은 더 이상 의미가 없습니다.

표면온도, 사용모드(노트북 모드 VS 태블릿 모드 같이)같은 것 들이 Input이 될 수 있습니다.

이것의 장점으로는 사용자들이 훨씬 더 적게 쓰로틀링을 인식할 수 있다는 것이고, 반면 단점은 만약 사용자가 구동하는 것을 태블릿 같은 상황을 고려치 않고 CPU를 최대 속도로 작동하기를 원한다면 이것은 어떠한 input인것인지 결정하는 것이 굉장히 어렵습니다.

 

 

언더볼팅

 

 

저는 Intel XTU를 언더볼트하기 위해서 사용하였습니다.

스카이레이크가 달린 서피스 북1에서 얻은 제 경험은 발열을 감소하는 건 뿐만이 아니라 더 높은 클럭을 견디게 해줍니다.(거의 200MHz 및 20점의 시네벤치 점수) Kaby Lake R은 확실히 성능이 제한되어 있습니다. 45W의 i7-7700HQ 는 근본적으로 i7-8650U와 실제 실리콘이 관련된한 동일합니다.

게다가 팬리스 디자인의 서피스 북 2는 전압제한을 시도함으로써 많은 것을 얻을 수 있습니다.

저는 마침내 CPU와 캐시를  90mV를 낮출수가 있었고, GPU.는 50mV만큼 낮출수 있었습니다.

또한, 다른 서피스 제품군들과는 다르게, 현재까지 마이크크로소프트는 TDP 설정을 언락해 두었고 사용자가 변경할 수있습니다. 이것은 사용자가 short term 터보부스트와 long term 터보부스트 둘다 설정을 바꿀 수 있다는 것입니다.

다만, 시스템은 XTU설정보다 몇몇 확실한 상황에서는 우위에 있습니다.

이것은 서피스 북 2는 케이스 표면온도에 우선권을 두고있는것으로 보입니다.

그리고 최소 한 개의 센서가 하단 오른쪽 손 부분에 있는것으로 보입니다.

왜냐하면 선풍기를 그 부분에 갖다대면 TDP 쓰로틀링의 문턱까지 CPU 파워를 더 주기 때문입니다.

 

서피스 북 2 CPU 성능의 기본 행동

 

보통 상황일 때, 서피스 북 2 13.5인치는 다음과 같습니다.

1.     약 2초동안 33W까지의 성능을 냅니다(이는기본TDP의 2배를 넘으며 HQ프로세서의 TDP과 비슷함) 이때 시네벤치 실행시 모든코어에서 3.4GHz가 됩니다

2.     2초뒤에 이것은 30W로 떨어지면 약 10초정도 유지가 됩니다.

3.     그러고 나서 25W로 떨어지면 남은 벤치마크 시간동안 유지가 되었습니다.

4.     만약 사용자가 벤치마크를 연달아서 지속한다면, CPU는 17W까지 쓰로틀이 걸립니다(다만, 기본 TDP보다는 훨씬 높다는 것을 상기해야합니다.)

5.     만약 사용자가 선풍기로 후면을 냉각시켜준다면, 파워는 20~22W까지 올라갑니다. 이것은 패키지 또는 CPU 온도는 성능에 연관이 없는 것처럼 보입니다.

 

하지만 여기 몇가지 중요한 점들이 있습니다.

• 2에서 4까지, 프로세스는 항상 동일한 시간제한을 가지고 있지 않습니다.
• 이 시간동안 CPU는 90도를 넘지 않습니다. 후면케이스가 만지기 어려울 정도로 뜨거워져서 25W 이하로 쓰로틀이 걸리는 것 처럼 보입니다. 마이크로소프트사가 기기를 손으로 잡아서 사용하는 것에 우선순위에 둬서 그런것인지, 아니면 고열에 장시간 노출되는 것을 기기를 보호하기 위해서 그런것인지는 모르겠습니다.
• 어디에 센서가 있는지 희미하게 아는데도 불구하고, 저는 어느 센서가 쓰로틀링에 영향을 미치는지는 잘 모르겠습니다.

 

전력 한계 변경

 

저는 long term과 short term 둘다 TDP는 35W로, window는 28초로 변경하였습니다. 한가지를 알려주자면 이전 서피스 북 및 서피스 프로 4에서 터보부스트를 조작하는것은 불가능합니다. 서피스 프로 2017에서도 사용자 수준에서 설정 가능한지는 모르겠군요. 시네벤치 작동 결과는 다음과 같습니다.

1.     CPU는 31~32W로 올라갑니다.

2.     (2)대신에 벌어지는 일인데, CPU는 31~32W를 유지하고 약 3.4~3.5W 정도 더 높게 모든 코어가 작동합니다. 온도도 순차적으로 상승합니다.

3.     만약, CPU가 100도를 도달한다면, 이것은 발열이 통제될때까지 꽤큰 쓰로틀이 걸립니다. MS는 이때 제조사 설정 TDP를 10~20W 정도로 걸어둔것으로 보입니다. 만약, CPU가 이렇게 쓰로틀이 걸린다면, 다시 31~32W로 올라가지 않습니다. 대신에 상단에 있는 (3),(4)의 순서를 따르게됩니다.

4.     연속적인 벤치는 겉보기에 25W 상한으로 기기를 동작하게 하는걸로 보입니다. 다시 말하지만, TDP는 표면온도에 따라서 결정되는 걸로 보입니다.