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目录
-
250W
显卡最少要配多大电源？
-
电源
+12V
输出与系统设计
-
实测：
2080 Ti
显卡稳定跑到
100%
功耗
-
电流表量测：显卡
+12V
消耗与设计裕量
-
小讨论：什么情况下可以用显卡电源转接线？
-
CPU
的
TDP
、
TurboBoost
与电源消耗
从业年头多，不代表技术水平一定高，但可能经历过的变迁多些。记得我刚入
IT
这行时，
PC
电源还是从
AT
向
ATX
规范过渡的阶段，那几年
CPU
、内存和显卡用的主要还是
+5V
和
+3.3V
电源输出。
后来
Intel
从
Pentium 4
开始引入
ATX +12V
，也就是现在大家熟悉的
4pin CPU
专用供电接口。再后来随着显卡
/GPU
的功耗达到
100-200W
甚至更高，
CPU
慢慢开始不再是驱动主机电源功率提升的首要因素（服务器的情况另论，因为有
205W Xeon
以及多个
CPU
）。
对应而来的就是
6pin
、
8pin +12V
显卡供电接头。同时主板上的
PCIe x16
显卡插槽也要支持
75W
电源供应，再加上有时不止一片卡，
24pin ATX
主板电源接头（最早出现在服务器
SSI EPS 12V
规范）中增加的第二条
+12V
输出线就派上了用场。
250W
显卡最少要配多大电源？
上图是来自技嘉的
GeForce RTX 2080 Ti
显卡，它的最大功率和上一代
1080 Ti
同为
250W
。下面我们来看看
NVIDIA
网站推荐的电源配置建议。
左边那一列是
GEFORCE RTX 2080 Ti FOUNDERS EDITION
，右边为标准版，本文主要讨论后者。
2080Ti
显卡配置了
2
个
8pin +12V
辅助供电接口，按照
PCIespec
的定义，
6pin
显卡（
GPU
）辅助供电能提供
75W
功率，
8pin
是
150W
，那么理论上仅
2
个
8pin
就可能支持到
300W
，别忘了主板
PCIe x16
插槽还能输出
75W
呢。
那么如果
250W
标准版的
2080 Ti
换成
8pin + 6pin
辅助供电是否够用呢？我觉得
ok
，因为双
8pin
其实是为那些
300W
以上的
2080 Ti
超频版显卡而做了预留的，别忘了还有高端
DIY
发烧友。
再看
650W
的系统电源推荐功率，我们先来初步估一下：
250W
的显卡、顶级桌面
CPU
不超频
100
多瓦也够用了？余下的硬盘
/SSD
、内存等都是零头吧。这样一套价格不菲的
PC
或者图形工作站，其
电源实际最大输出很可能还不到
400W
左右
（插满各种卡、多块硬盘组
RAID
的用户除外）。
再看看
NVIDIA
官方针对
180W
的
GeForce GTX 1080 Ti
，推荐电源功率也达到了
500W
。
究竟那种说法合理呢？
对于不超频的用户来说，一款
460W
电源的
PC/
工作站最高可以支持到什么显卡？对此要下一个严谨些的结论并不太简单，接下来我就把自己的理论和实践分享给大家，希望能有参考价值。
电源
+12V
输出与系统设计
注：
3
组
+12V
总输出功率不超过
385W
，也就是
32A
的额定电流，这已经达到了早年有些双
CPU
服务器的水平。
上面照片来自
Dell Precision 3630 Tower
工作站使用的
460W
电源，制造商是国内老牌大厂航嘉（注：品牌机同规格配件可能有不止一家供应商）。比如上一代的
T3620 365W
电源，还经常能看到台达生产的。
注
：本文测试的配置只是用于技术研究，品牌工作站使用的
OEM
显卡大多为公版设计，此次测试的技嘉2080 Ti应该与之接近。
按照设计习惯，
第一路
+12VA
输出通常用于
CPU
（
4pin
插头），这里的
18A
可最高支持
216W
功率，但并不代表能支持到
216WTDP
的
CPU
，因为还有主板
CPU
供电电路的损耗，这一点下文中还会讨论。
第
2
路
+12VB
输出，主要用于主板
ATX 24pin
插头，还可以用于
I/O
——即硬盘
/SSD
、光驱等。
16.5A
算下来单独输出功率也可达到
198W
。
第
3
路
+12VC
输出，应该主要就是针对
显卡的辅助供电了，
16A
的电流可以额定输出
192W
。如果只看这个数字，加上主板
PCIe x16
插槽的
75W
，支持
250W
的
GeForce 1080 Ti/2080 Ti
似乎不成问题？
有朋友说这款
460W
电源之所以能够不逊于
DIY
市场中更大功率的电源，是因为它具备
80plus
金牌转换效率，其实不尽然，因为转换效率主要影响的是对市电交流输入的有效利用率。而在
20
年乃至更长的
PC
市场中，
一线品牌机大厂确实更加重视电源的品质，由于电源问题而带来的主机故障率也明显要低于
DIY
市场
。
还记得
20
年前中关村，太平洋电脑城里隔壁做机箱的高大哥给我看过一款供货给
OEM
的
200W
电源，其重量明显高于那时的长城
250S
（不代表实际功率
250W
哦）和百盛
BS2000+
。当年我还不太会看各路输出电流，至于后来有些电源刻意加大散热片来充“分量品质”又是另一回事了
…
在我眼里，品牌机电源的另一个优势在于与
整机系统设计、扩展能力的匹配
。比如设计支持多大功率的
CPU
、多少瓦显卡（几块）、硬盘
/SSD
和扩展卡数量等，可以
有针对性地定制电源各组输出包括多路
+12V
的电流支持
。这一点
DIY
电源无法预估你选择什么样的机箱等各种配件，所以为了满足一块
250W
显卡的同时，其它部分可能就会超配比较多了。
实测：
2080 Ti
显卡稳定跑到
100%
功耗
如上图，技嘉这块卡算是一款中规中矩的
RTX 2080 Ti
，
11GB 352
位
GDDR6
显存，
GPU
和显存频率也都符合
NVIDIA
官方定义。
这些年来，把显卡压测到极限的工具几乎非
FurMark
莫属，下面我们来看看
GPU-Z
的状态监控。
测试中这块
2080 Ti
显卡被
比较稳定的压到
250W
功率，也就是它的
100% TDP
左右。这次没有测很长时间，温度和风扇转速也都没有达到上限，看起来散热良好。
电流表量测：显卡
+12V
消耗与设计裕量
还记得十几年前，我在一家国内
PC
厂商工作时，看到有位同事用专业设备——
钳流表
来测试正在工作的电源输出电流。这位同事是我多年的好友，后来去了
Intel
，曾担任技术经理。不久前，我终于下决心买了一个民用级别的钳形万用表，主要目的就是量测显卡的
+12V
电流。
这款表
60A/100A
直流电流量程的标称精度为
+-2.5%+ 5
字（尾数）
如上图中读数，
250W
的
2080 Ti
显卡满载时
+12V
辅助供电电流（双
8pin
一共）
恰好在
16A
左右
——也就是
3630
工作站
460W
电源
+12VC
输出的额定值，刚好可以支持到公版
GeForce RTX 2080 Ti
。
额定电流是允许长期工作在这一水平的，我们知道
FurMark
是极限压测，
在常规的显卡应用中，无论
3D
图形还是
GPU
计算任务，往往只是会有短时达到这一峰值
。至于挖矿我不太熟悉，如有了解的朋友可以在下面留言分享经验。
小讨论：什么情况下可以用显卡电源转接线？
细心的朋友可能会问，有的电源只提供了
1
个
8pin + 1
个
6pin
显卡供电，可以用转接线来使用
1080 Ti/2080 Ti
这些双
8pin 250W
显卡吗？这些年来我用过各种不同的显卡供电转接线，从早起的大
4pin
（
D
型）转
6pin
、单
6pin
转双
6pin
、
6pin
转
8pin
，到后来的
SATA
电源转
6pin
、单
8pin
转双
8pin
等，其中不乏来自一线工作站品牌的情况。那么什么条件下使用算是合理呢？
其实从
功率的角度
，我在前文中已经回答过这个问题。至于电流，我们观察到不同的
电源线径有粗细之分，
UL
国际安全规范认证定义的单路直流输出限制是
240VA
，也就是
20A
的
+12V
电流
。
CPU 4pin
供电接口中的
2
条
+12V
铜线就可以承载这个水平；所以用于显卡的
PCIe
辅助电源接口定义应该另有考虑。对于一款设计优良的电源，
只要对应的
+12V
输出电流达标，经过适当转接到显卡不应该有问题
。
前面我们提到过主板也会给显卡提供一部分供电，所以再来看下
24pin ATX
插头中的
+12V
电流。这里的
4.0A
加上
16A +12V
，可以计算出
240W
功率，此外显卡还会用到
PCIe
的一点
+3.3V
电流，基本上就达到
250W
了。
细心的朋友可能会发现，这
2
条
白色塑料皮
+12V
铜线
比同一插头中的其它铜线要粗一些，因为它们的应该是对应了
16.5A
输出的
+12VB
。
2080 Ti
显卡只用了
4A
，那么在一定的配置下，余下
PCIe
插槽加块
25W PCIe
扩展卡、硬盘
/SSD/
光驱啥的应该都不在话下。如果主显卡的功耗低一些（不超过
150-180W
情况下），再加第
2
块
75W
以内显卡应该也可以。
CPU
的
TDP
、
TurboBoost
与电源消耗
如果
显卡和
CPU
同时跑满
，电源能否支撑住？会不会超标呢？
这台
Dell 3630
工作站配置了一颗
4
核
8
线程的
Xeon E-2174G
，对它不熟悉的朋友在这里可以
临时近似理解为
8
代
Core i7
，尽管至强会有
ECC
内存
支持等企业级特性，而本文讨论的范畴只限于功耗和热设计。
与十几年前不同，
如今的
Intel CPU
比较容易跑满
TDP
功率
，都是因为
TurboBoost
动态超频技术。最新的
8
代
CPU
，更是允许
71W
TDP
短时
Turbo Boost
到
100W
（实际测试中我只观察到了
81W
），所以我们就能看到多线程跑满还能出现超频不止一个单位等级的现象。而
触发
Power Limit Throttling
也就成了家常便饭
，因为此降频非彼降频，确切说就是“降频”之后仍然可以高于原始频率（如
Xeon E-2174G
的
3.8GHz
）。
如果就
CPU
的
TDP
和
TurboBoost
展开讨论，我应该又能写一篇了。下面还是先回到本文的重点，再测下电流。
7.3A
的
CPU +12V
电流，计算得出
约
87.6W
功耗
，是不是高于
CPU
本身的
71W
呢？没错，因为这里还有主板上
CPU
供电电路
（也就是人们常说的
4
相、
5
相设计啥的）
的转换效率
——
3630
工作站主板的
81%
，符合
80%
左右的经验值，这个效率也随
CPU
实际功耗而变化。
如果换成
95W TDP
的
CPU
（如
Core i7-8700K
），按照
80%
供电效率计算其
+12V
输入功率大约在
118W
上下（还不到
10A
）。所以
+12VA CPU
供电的
18A
限制，应该是
对未来处理器留有一定的裕量
。
以我实际测量到的为准，本次
显卡附加供电（
16A
）
+
主板
ATX
（
4.1A
）
+CPU
（
7.4A
）
+
硬盘（
0.25A
）的
+12V
输出功率之和约为
333W
，可见
460W
电源的
+12V
最大总功率
385W
还有一定余地。
备注：由于
NVIDIA GeForce20
系列（即图灵）显卡推出时间还短，
Dell 3630
工作站发布时出厂配置可选的显卡中包括
Quadro P5000
和
GeForce GTX 1080
。本文中的测试只是一种探索，最终结论请以官方为准。不过对于
225W
的
GeForce RTX 2080
来说，
460W
电源我还是相当有信心的。
有特点的散热设计
与传统的机箱相比，
Precision 3630 Tower
工作站的散热风道设计有一定特点，以后有机会可以再跟大家聊聊，如果读者朋友感兴趣的话：）
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AI计算GPU工作站选型与测试：Quadro GV100 vs. GeForce RTX 2080
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双Xeon SP只用一个风扇？Percision 7920工作站散热设计解析
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