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プレイホームのためのビデオカードと電源選び②

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前回の続きになります。

この記事ではお使いのPC構成に対してPC電源容量が安全マージンを取りつつ足りているかチェックをしていきたいと思いますが、それと同時に主にビデオカードを購入する際にPC電源のスペックのどの項目を重視すべきか。最低限抑えておきたいPC電源を選ぶ際の基本的な事項について簡潔にまとめてみたいと思います。







PC電源選びの基礎知識



電源ユニットの12V系統のレーン数

パソコン用電源ユニットでは12V系統のラインが1系統のシングルレーンと12V系統のラインが複数ラインあるマルチレーンのものがあります。

以下に管理人が現在メインPCとサブPCで使用しているPC電源を例に取り解説していきたいと思いますが、メインPCはシングルレーン、サブPCはマルチレーンの製品を使用しています。

例として以下の新旧ふたつのPC構成の組み合わせで電源容量が足りているか確認してみたいと思います。構成2は現在の管理人のPC構成になります。



PC構成1.
CPU: Core i7-7700k TDP91W
GPU: Geforce GTX1060 TDP120W

PC構成2.
CPU: Core i7-2600k TDP95W
GPU: Radeon R9 280 TDP250W








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KRPW-SS500W/85+

この製品は80PLUS BRONZEを取得した電源容量500Wの製品になりますが、12V系統のラインが+12V1が最大電流が17A、PEAK電流が20A、+12V2も最大電流が17A、PEAK電流が20A。最大電力は34Aとなっています。

12V系統のラインを使用し、なおかつ電力消費量が高いのは主にCPUとビデオカードとなりますが、、12V系統のラインが2系統あることから1系統目をCPU、2系統目をGPUといった形でその二つのパーツに対して最大電流17A、PEAK電流20Aまでの製品まで対応可能であることが分かります。

PC構成1の場合CPUがCore i7-7700kの場合にはTDP91Wですので91÷12=7.5A。ビデオカードがGTX1060の場合にTDP120Wですので120÷12=10Aとなりますが、2系統の12VラインをCPUとGPUそれぞれに接続することでこのPC電源の17Aの電力供給量でも概ね運用できそうです。

PC構成2の場合にはCPUが Core i7-2600k TDP95Wで95÷12=7.9A。ビデオカードがR9 280 TDP250Wで250÷12=20.8Aとなります。CPUは問題なくてもGPUに対して供給可能な電力量を大幅に上回っていることが分かります。

このPC電源の場合にはPC構成1の組み合わせでは問題なく使用できてもPC構成2の場合にはGPUが低負荷の場合には、何とか使うことが出来るかもしれませんがGPU使用率が常に100%近くの状態で長時間使用した場合には電力供給量が足りないことが分かります。

KRPW-SS500W/85+のように12V系統のラインが2系統あるようなマルチレーンの製品だと12V系統のラインで供給可能な最大電力は+12V1と+12V2の合計34Aとなっておりますが、PC構成2の合計値28.7Aで、合計値だけ見ると足りているように見えますが実際にはGPUの12V系統のラインの供給可能電力量を超えているため使用できないということが起こってきます。

仮に旧製品であるGTX780やGTX780Ti(TDP250W)を中古で格安で購入できたので使ってみたら12Vラインの電源容量が足りなかったということもありえますので旧製品をこれから購入される際には特に12Vラインが足りているかどうかのチェックが特に必要です。







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KRPW-PB700W/85+

この製品はKRPW-PB700W/85+ 80PLUSのBRONZEを取得した電源容量700Wの製品になります。この製品はシングルレーンを採用していますが、12V系統のラインが1系統で54Aになります。

KRPW-SS500W/85+では使用できなかったPC構成2をこの電源で対応できるか見てみます。

PC構成2の場合の場合CPUが Core i7-2600k TDP95Wで95÷12=7.9A。ビデオカードがR9 280 TDP250Wで250÷12=20.8A。合計28.7Aとなりますが12Vラインが54Aまで対応しているこのPC電源なら余裕で対応できることが分かります。

マルチレーンの製品は前述したように12V系統のラインが複数に分けられているため電源容量と12V系統のラインの合計電力値だけで見ていると実際にはビデオカードの必要とする電力に対して不足するといったことが起こってきます。

現在リリースされているビデオカードはGTX1060含め非常に省電力な製品が多いため深く考えなくても電源容量のサイズだけで選んでも問題もないかもしれませんが旧製品はとかくGPUのTDPが高く電気を馬鹿食いするため電源の12V系統の電力供給量をチェックは必須といえます。









電源の変換効率

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表1

電源には、よほど廉価な製品を除くと大抵の場合80PLUSの表記があります。電源には80PLUSの規格があり電力変換効率の性能を示しており下からSTANDARD、BRONZE、SILVER、GOLD、PLATINUM、TITANIUMの6つのグレードがあります。

いずれのグレードも80%以上の変換効率ですが80PLUS規格に準じている電源は規格に準じていない電源に比べ発熱の減少により電源パーツの負荷を減少することで長期使用においてより安定した性能を発揮すると共に共に消費電力の低下が期待できます。

この表を見る限り最高グレードであるTITANIUMが最も変換効率が高いですが、TITANIUMの基準を満たす電源は高価な製品に限られます。予算との兼ね合いもあるため電源を選択する際には最低限80PLUSの規格の基準を満たす製品をチョイスすれば最低限の電源の品質を確保することが出来るといえますが、現在はよほど過度に廉価な製品以外は大抵80PLUSの表記があるため電源を選択する際に頭の片隅においておく位でよいと思います。

14年前位に電源に無頓着だったころPCケースに付属していた電源をそのまま使っていた頃の話ですが、使用して1年ほど経過してPCから焦げ臭い匂いがしたのであわててシャットダウンをしましたが、それ以降PCが起動しなくなりました。結果的に電源が壊れたのはもちろん、CPUを除くマザーボードやビデオカードなどのすべてのパーツが巻き込まれて壊れました。電源の品質が粗悪だと電源が壊れる際に電力を供給しているほかのPCパーツも巻き込んで自爆テロを起こします。

それ以降、使用する電源には最低限気を使うようになりましたが、PCパーツの品質も全体的に上がっているため現在このような粗悪な電源はまず単体で販売されている製品の中から探すほうが難しいと思われますが、逆に言えば今から電源を買う場合に80PLUSの表記のない過度に安い電源は地雷の可能性が高く避けたほうが無難といえそうです。





電源容量の計算

電源容量計算 | BTOパソコンミニ館

ここでは上記のサイトを使用して以下のPC構成で必要な電力量を確認してみたいと思います。このような電源容量計算サービスを提供しているサイトは色々とありますが、個人的にはこのサイトは対応しているCPUやビデオカードの種類も新しいため使いやすい印象です。




PC構成1.
CPU: Core i7-7700k TDP91W: 12V(消費電力7.5A)
GPU: Geforce GTX1060 TDP120W: 12V(消費電力10A)
光学ドライブ:X1 :30W: 12V、5V(消費電力12Vと5Vでそれぞれ1.7A)
HDD:X1: 30W: 12V(2.5A)
メモリ: 8GBX2:10W(1枚5Wで計算) 3.3V(消費電力3A)
マザーボード: 30W: 12V(消費電力2.5A)


このPC構成1の場合だと消費電力の合計はPEAK値で345W、12Vが27.1Aとなっています。PEAK値と言うのはPCを構成しているPCパーツのすべてに100%の負荷が掛かった際の数値ですが、通常の使用において起動時を除きすべてのパーツがフルに稼動して100%の負荷が掛かるシチュエーションというのは、中々無いように思えますがこのPEAK値の消費電力の合計というのが電源容量を選定する際に重要になってきます。



ここまでが前提です。


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表1

ここで、電源の変換効率の表1を再度見て見ると分かりますが、電源に対する負荷が50%時に最も変換効率が良くなることが分かります。よってPC電源の電源容量を設定する際にはPC使用時に平均して掛かる負荷が常時50%程度になるようにPEAK時の消費電力に対して計算し電源容量を選定するのが理想です。

これを単純に考えればPEAK値の2倍に倍率を設定して計算すればよいと思われますが、GTX1060のような省電力な製品ならPEAK時の2倍で倍率を設定しても合計690W程度ですので700Wないし750W程度の電源を選択すれば良いですが旧製品であるTDP250Wクラスのビデオカードを使用してPEAK値の2倍で計算するとHDDやSSDを増設した場合PCの構成によっては1000W電源が必要になってきます。

予算の都合もありますので、このPEAK値の何倍の倍率で電源容量を設定するかは個人的には最低1.5倍以上確保できていればとりあえずは及第点と考えて差し支えないと思います。電源はシングルレーンかつ12V系統のライン出力がPEAK値の1.5倍を最低限確保する。予算との兼ね合いで最低限その要件を満たす製品をチョイスする。

前述したPC構成1の組み合わせであれば倍率1.5倍計算で517Wになりますが、後からHDDやSSDを増設することを考慮して電源容量は倍率1.5倍で計算した値からさらに100W程度プラスした合計値を選択すればより安全に運用できると思います。PC構成1の組み合わせであれば最低限650W程度で80PLUS認証の電源を選択すればとりあえずは及第点です。

もちろん予算的に余裕があれば前述した要件を満たしつつより大きい電源容量を選択するほうが、より安全マージンをキープすることが出来ます。最終的にPC構成1の組み合わせで電源容量700Wから750W程度を予算との兼ね合いで選択すればさらに良いと思います。このくらいの電源容量を選択しておけば後からTDP250Wなどの消費電力の高いビデオカードに換装する場合でも対応可能です。


電源を購入する際、選択するブランドも重要ですがお使いのPC構成のPEAK値に対して余裕を持った電源の容量と12V系統のライン出力を確保すれば、ブランドは玄人志向でも問題ないと思います。今使用しているメインPCは7年目に入りましたが使用している電源は当初から玄人志向で電源を1年前に買えたもののその前の電源も6年間安定動作していました。ポイントを抑えてある程度余裕を持った電源容量を選定すれば玄人志向でも別段問題ないと感じています。

本当は電源をSilverStone、Seasonic、Corsair等の評価の高いブランドをできれば使いたいところですが予算の問題もあり中々手が出ません。同等のスペックで(数値上の)価格は玄人志向の2倍以上違うので。



電源交換の目安

PC電源が何年くらい使っていると寿命を迎えるのかという事を定義することは難しいですが、とあるPCパーツを開発しているメーカーのインタビュー記事によると使用する期間が長くなるにつれパーツは経年劣化して性能が徐々に低下していきますが、およそ5年位で電源を構成しているパーツは経年劣化により本来の性能から著しく性能が低下するようです。これはPC電源だけでなくビデオカードやマザーボードなども同様です。

それらを考慮すると5年というのは電源を交換する際の一つの目安といえそうですが、もちろん5年経過しても問題ないことも多いですし、よほど粗悪な電源で無い限り前述したように電源が壊れた際に自爆テロを起こし他のPCパーツを巻き込んですべてのパーツを破壊するといったこともまずないかと思いますし、電源自体が壊れるだけで済むとは思います。

電源選びに最低限気を配るようにしてからはそのような不具合を経験していないのでなんとも言えませんが、個人的には使用してから5年をひとつの目安に動作に問題が無くても概ね交換するようにしています。









後は使い方の問題となりますが例えばMSI AfterburnerなどでCPUとGPUの使用率を常時モニタリングしているとゲームタイトルによってはCPUとGPUの使用率が限りなく100%近い状態で負荷が掛かっているシチュエーションに遭遇するかもしれません。仮にCPUとGPUが常に100%近い状態で負荷が掛かる状態が続くということはCPUとGPUのPEAK時の消費電力が常時発生することになりますが、このような状態で長時間プレイすることは電源に対する負荷も相当掛かることになります。

ただ大抵の場合はゲームを例に取るとGPU使用率は高いけどCPUの使用率は低い。その逆のパターンもありますがCPUとGPUをフル稼働し両者を限りなく100%近くまで酷使するゲームタイトルというのは稀です。エンコードソフトなどはエンコード中CPU使用率はすべてのスレッドで限りなく100%近くまでフル稼働しますがゲームでは稀だと思います。

仮にGPUの使用率が限りなく100%近くで稼動している場合にはゲームの要求する推奨スペックに対してお使いのPCスペックが低い場合が考えられますが、PCスペックが推奨環境にもかかわらずそのような状態になる場合にはゲームエンジンの仕様と見て差し支えないです。(推奨環境のGPUについては低く見積もられている場合があるため当てにならない場合も多々ありますが)

ただゲームの推奨環境というのは基本的には解像度1920X1080、グラフィックの設定を限りなく最高設定にした場合にこれくらいのPCスペックが必要ですよというものですが(GPUについては低く見積もられている場合があるため当てにならない場合も多々ありますが)、それ以上に解像度を上げたりグラフィックMODを導入し負荷が大きく掛かる。デフォルトからテクスチャクオリティを大幅に上げる場合にはそれ以上のPCスペックを必要とするためその場合にはその限りではありません。

ここからは管理人の普段心がけていることですが、ゲーム中、msi afterburner等で常にCPUとGPUの使用率をモニタリングしていて仮にGPUが限りなく100%近い状態で負荷が常時掛かっているゲームタイトルがあったとしますが、そのような場合には使用しているビデオカードが推奨環境に達していても、いなくてもフレームレートが60FPS出ていたとしても30FPSにフレームレートを制限してプレイするようにしています。30FPS固定にフレームレートを制限すればGPU使用率は概ね半分近く下がります。もしくはGPU使用率が80%以下程度になる程度にフレームレートを制限します。

設定するフレームレートの違いがGPUに掛かる負荷の違いに顕著に現れますが、当然このように運用するだけでGPUの消費電力を大幅に軽減することも可能です。GPUが常に100%近い状態で稼動している場合と50%程度で稼動している状態のどちらが消費電力が低いのか電源に対して掛かる負荷が低いかは言うまでもなく後者ですが、前述した電源の要件を満たしつつこのように運用するだけでも玄人志向のような廉価なブランドでも安定して長期間使用することも可能かと思います。



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