GeForce GTX 680显卡电源需求大作战

NVIDIA新单核心旗舰级显卡GeForce GTX 680采用了小核心设计，具备低功耗的特点，NVIDIA官方标称GTX 680的TDP只有195W，仅比中端的GTX 560Ti高出20W。但在NVIDIA官方网站的GTX 680平台推荐配置中，却标明了“系统小功率需求（瓦）”为550W（图1）。根据目前主流乃至高端CPU的TDP也就100W出头的客观事实，和笔者多年的使用经验来看，“低550W”的需求是有一定水分的。事实是否如此呢？下面请随笔者来一探究竟。

图1

GTX 680的新特性

在测试之前，我们先来了解一下GTX 680与功耗紧密相关的几个新特性。

全新的BIOS结构

很多玩家都会发现，使用旧版的GPU-Z保存的GTX 680显卡BIOS是错误的，一旦使用NVIDIA官方BIOS刷新软件NVFLASH进行BIOS刷新时会提示BIOS错误。正确保存GTX 680 BIOS的方法是使用5.118版本以上的NVFLASH，并在CMD模式下执行命令“nvflash -b ***.rom”，其中“***.rom”为要保存的目标文件名。目前新版的GPU-Z已经取消了针对GTX 680的BIOS保存功能。

为什么会出现上述的情况呢？这是因为开普勒的BIOS采用了全新结构，特别增加了数字签名部分。BIOS的数字签名可以理解为增加了一个密匙，除了得到NVIDIA授权的AIC厂家之外，其他人使用第三方软件修改BIOS之后都无法进行正确的数字签名，BIOS也就无法正常使用。

更灵活的功率监测与设定机制

在GTX 680显卡的设计中，有一个极为重要的I2C芯片（图2）。这个芯片担负着监测和设置显卡输入、输出功率的作用。设计人员通过这个芯片可以自由设定PCI-E插槽、6Pin、8Pin等供电接口，以及显存、GPU等部件的大输出功率，甚至是显卡的TDP。而且这些设定值都可以通过修改显卡BIOS的具体数值来确定，当然，修改BIOS之后必须获得NVIDIA的数字签名验证。因此，各个品牌商能够对GTX 680的功率进行更灵活的监测与设定，这也与后面将要介绍的GPU Boost技术密切相关。普通用户通过GPU-Z软件也能实时监测显卡的功率，具体做法是打开GPU-Z并点击“Sensors”，可以看到“Power Consumption”选项（图3），即显卡的实时功率。不过该选项并不能显示显卡的具体功率，而是表示TDP的百分比。TDP由厂家在BIOS中设定，我们通过换算就可以得知显卡的实时功率。

图2

图3

GPU Boost动态超频技术

NVIDIA首次在GTX 680中引入了动态超频技术：GPU Boost。在开普勒之前的几代NVIDIA显卡上，频率是与GPU负载挂钩的，当GPU处于低负载时，核心与显存频率都会降到一个较低的程度以达到节能的目的。当GPU处于高负载时，显卡才会恢复到高频状态。而开普勒的频率不仅与GPU负载挂钩，还与显卡功耗挂钩。除了具备前面提到的根据负载自动变频之外，开普勒核心频率还会根据不同的功耗情况自动调整。例如当GTX 680运行3DMark11时，GPU核心虽然处于高负载状态下，但此时功率并未达到TDP，所以显卡会自动开启Boost以提升核心频率。而在运行FurMark拷机软件时，GPU核心处于高负载状态，而且显卡功率已经超过TDP，此时显卡就会自动降频，从而把功率控制在TDP范围内，而这些监测与控制功率的工作都是通过前面介绍的I2C芯片来完成。综上所述，GTX680这三大新特性的共同之处就是在控制显卡的功耗基础上，在合理范围内提升显卡的性能。

GTX 680各种频率实测

从上面的介绍中可以看出，公版GTX 680的TDP为195W，那么在实际使用中它的功耗表现是否如此呢？一些高频版的GTX 680又会有怎样的功耗表现？究竟GTX 680应该搭配多少功率的电源才够用？下面，笔者在基于英特尔Core i7 2600K处理器的平台上进行了相关测试（图4）。

图4

公版GTX 680功率实测

需要说明的是，测试之前笔者使用了NVIDIA内部的特殊软件来读取并分析显卡的BIOS。公版GTX 680的BIOS中将显卡的默认TDP（即100% TDP）设定为170W，高上限设定为225W，所以使用超频软件时可以看到功率的可调上限为132%（225W÷170W≈132%）。在使用FurMark进行拷机时，用GPU-Z可以监测到公版GTX 680的大功率为114.4% TDP（图5）。从100% TDP=170W可以得到114.4% TDP≈195W（114.4%×170W=194.48W），195W也就是NVIDIA官方标称的公版GTX 680 的TDP。

图5

用FurMark进行拷机时（大负荷满载），GTX 680的GPU核心频率会自动降为979.8MHz～992MHz（当GTX 680达到或者超过大功耗时，GPU Boost技术会将显卡的频率降低），此时用功率测试仪录得满载整机输入功率为369W～370W。而运行3DMark 11时，显卡的功耗仅为89.6%～98.5% TDP，GPU Boost会自动把核心频率提高到1058MHz～1097MHz（当GTX 680尚未达到高功耗时，GPU Boost会自动提升显卡的核心频率），计算得知显卡的功耗为152.32W～167.45W，功率测试仪录得满载整机输入功率为333W～337W。

笔者接下来用NVIDIA Inspector软件把GTX 680的大功率上限调为132%（默认上限为114%），但是在FurMark与3DMark 11测试中显卡的频率和功率均与先前基本一致（图6）。不难看出，通过软件来提升该显卡的功率上限，进而提升超频幅度的方法是无效的。此外，公版GTX 680对频率的调节是以100%的TDP作为参考的，功耗低于100% TDP时则GPU Boost开始发挥作用，显卡会自动超频；如果功耗超过100% TDP，显卡的实际运行频率甚至会低于默认频率。另外一点，虽然GPU-Z显示公版GTX 680的Boost频率为1058MHz，但实际上1058MHz仅为起始频率，高可以达到1097 MHz。

图6

高频版GTX 680功率实测

接下来笔者将测试默认频率高于公版的铭鑫GTX 680靓彩版，其默认核心频率为1111MHz，GPU Boost频率为1176MHz。该显卡的默认功率（即100% TDP）被设定为200W，高上限为225W，功率的可调上限为112%（225W÷200W≈112%，图7）。在使用FurMark进行满载拷机时，用GPU-Z可以监测到显卡的大功率为102.1% TDP，核心频率自动降为1110MHz，整机满载功率为378W～380W。由于100% TDP=200W，因此102.1% TDP =204.2W（102.1%×200W=204.2W）。运行3DMark11时，该显卡的功耗为98.7%～99% TDP，核心频率会提高到1162MHz～1201MHz，整机功耗为349W～351W。

图7

接着笔者用NVIDIA Inspector将该显卡的大功率上限调为112%，在FurMark拷机状态下，GPU-Z监测到大功率为111% TDP，核心频率自动调整为1150MHz～1162MHz，整机满载功耗为400W～402W。此时100% TDP=200W，111% TDP=222W。运行3DMark 11时，显卡的功率为95.9%～106.6% TDP，此时GPU Boost会把112% TDP作为自动超频的参考值，所以此时即使达到106.6% TDP，该显卡的核心频率依旧会提升至1201MHz，而且基本稳定在1201MHz，整机功耗为358W～361W。

从测试中可以看出，铭鑫GTX 680对功率的限制与公版有很大不同。该显卡的BIOS中已经把默认功率修改为200W，可调上限为225W。满负载时显卡功率被限制在100% TDP，即200W左右。但和公版显卡无法通过软件来提升功率上限不同的是，该显卡可以通过软件来提升功率上限（112% TDP，即225W）。

后，笔者还使用了一个铭鑫GTX 680靓彩版专用的超高频BIOS进行测试。在该BIOS下，显卡的默认核心频率为1137MHz，GPU Boost频率为1202MHz，显存频率为6400MHz，这个频率基本上已经是目前市售GTX 680的高频率了。厂家在BIOS中把显卡的默认功率（即100% TDP）设定为250W，高上限为500W，具体测试结果见图8。

图8

结果分析

后，笔者从功率测试仪所录得的几组输入功率数值来分析计算GTX 680的大概功率情况。在上文笔者已经结合了多款软件，就GTX 680在各种状态下的功率进行了测试，并得出了单卡功耗值。下文还会用排除法来进一步验证上文的测试是否准确。

首先笔者记录下没有接驳GTX 680时的整机功耗（i7 2600K自带核芯显卡），满负载下录得输入功率为147W～150W。测试平台使用的是酷冷至尊金牌龙影智能版1050W（80Plus金牌电源，转换效率大于等于87%）。这里按照低的87%转换效率进行计算，即150W×87%=130.5W，也就是说测试平台在使用CPU核芯显卡满载运行时整机功率约为130.5W。而相同的平台搭配公版GTX 680满载运行时整机输入功率为370W，370W×87%=321.9W。321.9W-130.5W=191.4W，因此191.4W就大概等于公版GTX 680显卡满载时的功率，这也和前文笔者测得的194.48W非常接近。

而铭鑫高频GTX 680满载运行时的输入功率为380W，380W×87%=330.6W，330.6W-130.5W=200.1W，也与前面测得的204.2W非常接近。后看看超高频率下的铭鑫GTX 680，满载运行时的输入功率为434W，这个功率值已经接近电源额定功率的50%，所以转换效率按照金牌电源50%负载下的低值90%来计算（实际上可能略低于90%），即434W×90%=390.6W，390.6W-130.5W=260.1W，与前文测得的261W也是非常的接近。

于是笔者做出了如下总结：1.公版GTX 680在一般游戏应用下的功率为150～170W，满载功率不会超过195W；2.高频版的GTX 680在一般游戏应用下的功率为190～200W，满载功率大概在200W出头；3.超高频GTX 680在一般游戏应用下的功率为200～220W，满载功率则会达到260W以上。超高频版与公版GTX 680的功率差别跨度达到了50W～70W，对电源的要求也就有所不同。下面就结合9款主流电源为大家谈谈GTX 680的电源测试和选购。

GTX 680电源测试及选购

很多玩家在选购电源时，往往认为额定功率越大越好，这种看法是有失偏颇的。目前电脑上的用电大户主要是显卡与CPU这两部分，它们都是由+12V进行供电的。所以电源与平台是否匹配，关键的就是看电源+12V的供电能力。目前主流电源一般采用三种常见的+12V供电设计：单路+12V、双路+12V、多路+12V。

为了弄清楚GTX 680究竟可以搭配哪些电源，并给出较强的购买指导意义，笔者并没有选用那些采用多路+12V设计的、动辄1000W的高端电源，而是使用9款额定功率在350W～500W、采用单路或双路+12V设计的主流电源以及5款主流CPU与GTX 680进行混搭实测。这其中，有两个单路+12V设计的电源，分别是酷冷至尊GX400、康舒iPower450W，其余均为双+12V设计的产品，以此验证这两种不同方案的电源在实际使用中的差别（图9）。

图9

具体测试方法是，9款电源分别搭配5款从奔腾G620到i7 2600K各个档次的CPU+三种频率下的GTX 680显卡进行测试。拷机软件选用能够让CPU与显卡同时满负荷运行的OCCT 4.2，在Power Supply模式下进行拷机。测试分为三种情况，第一种是在5款CPU均保持默认电压与频率状态下测试，每次运行30分钟；第二种是对超频至5GHz（1.435V）的i7 2600K并搭配各个频率的GTX 680进行拷机测试，每次运行20分钟；第三种是对超频至5.2GHz（1.52V）的i7 2600K并搭配各个频率的GTX 680进行拷机测试，每次运行15分钟。这里之所以会选择i7 2600K进行单独测试的原因在于，目前有大量玩家在使用该处理器，并且超频后它将是GTX 680不错的搭档。

测试状态一

从图10的测试结果中可以看到，由于磐石400为显卡供电的+12V1只有120W，所以即使为CPU供电的+12V2达到了180W，该电源也无法让测试平台正常运行。安耐美NX350的+12V1功率只有180W，昂达滚珠王600与大水牛红暴500玩家版的+12V1也只有204W，这三个电源只能勉强带得动公版与高频版GTX 680，在面对超高频版GTX 680时就出现了断电重启的情况了。鑫谷雷诺RP550虽然额定功率达到了450W，但是+12V1也只有204W，所以无法满足超高频GTX 680的需要。

图10

从电源铭牌参数来看，在能够顺利完成超高频GTX 680测试的四款电源中，GX 400与iPower450均为单路+12V（+12V大功率360W），减去CPU不到100W的功率，还有高于260W的功率可以供显卡使用；耐酷熊500W的+12V1功率达到288W，也能满足超高频GTX 680的供电需求；雷霆470的+12V1则只有240W，带超高频版GTX 680时已经属于超负荷工作，不建议长期使用。

测试状态二

接下来使用超频至5GHz的i7 2600K，并搭配各个频率的GTX 680进行拷机测试。从图11来看，安耐美NX350、昂达滚珠王600、大水牛红暴500玩家版都只能勉强带动公版GTX 680，在面对高频版与超高频版GTX 680时均无法稳定运行。鑫谷雷诺者RP550虽然与滚珠王600、红暴500的+12V1一样为17A，但是总的+12V输出功率能够达到396W，所以还能勉强带动高频版GTX 680，但是在测试超高频GTX 680时断电重启。

图11

其余电源虽然能够完成测试，但基本都在超负荷状态下运行。超频至5GHz的i7 2600K的功率大概达到130W左右，GX 400与iPower450W单路的+12V大功率为360W，减去130W后大约只有230W的功率可以供显卡使用，均属于超负荷工作。而耐酷熊500W的双路+12V大总功率为408W，此时CPU和显卡的总功率已经接近这个大值。

此外，这项测试可以说是一个分水岭，额定功率同为400W的滚珠王600、红暴500玩家版、酷冷至尊GX 400此时拉开了差距，只有酷冷至尊GX 400通过了所有测试，它的表现甚至强于额定功率450W的雷诺者RP550，体现出了单路+12V设计的优势。iPower450W在+12V供电的参数上与GX 400一致，但官方标称预留了50W的超频空间，所以理论上iPower450W要强于GX 400。

测试状态三

后对超频至5.2GHz的i7 2600K，并搭配各个频率的GTX 680进行拷机测试。从图12来看，所有电源均倒在了5.2GHz的i7 2600K和超高频GTX 680组成的平台面前。此时，整个平台起码需要一款+12V总输出不低于500W的电源。

图12

测试小结

从多项测试中可以得到如下结论：

1.选购电源时不能只盲目关注总的额定功率大小，额定功率大的电源不一定就更好，需要重点分析+12V输出功率，单路+12V设计的电源在效率上更有优势。

2.虽然很多电源可以在一定范围内超负荷使用，但短时间内通过OCCT拷机测试并不代表能够长期稳定使用。所以还是建议根据电源铭牌上的功率参数来搭配显卡，应该确保电源+12V1的大功率高于显卡TDP，好能预留50W左右的冗余，不要让电源长期超负荷、满负荷工作。

3.使用公版、高频版GTX 680搭配目前主流CPU的平台，在不超频的情况下对电源的要求并不高。公版、高频版GTX 680的功率在200W左右，主流乃至部分高端CPU的功率也就100W左右，因此对双路+12V设计的电源来说，只要+12V1功率不低于240W（20A）、+12V2功率不低于150W（12.5A）就可以满足需要。对单路+12V电源来说，+12V功率不低于360W（30A）的400～450W电源就足够了。

4.超高频版GTX 680对电源的要求比较高，满载时显卡功率可以达到260W以上。如果是搭配TDP不到70W的奔腾、i3、E3、A6系列CPU，会出现显卡功耗明显大于CPU功耗的情况，所以优先考虑单路+12V电源，单路+12V功率不低于360W（30A）的400～450W电源就基本可以满足需要。如果是搭配TDP在95W及以上的i7系列、推土机系列、A8/A6系列CPU时，则好配备单路+12V功率不低于400W的电源，或者+12V1不低于24A、+12V2不低于15A的双路+12V电源。

5.对于追求CPU、显卡极限超频的玩家，则必须选购一款+12V总功率不低于500W的高端电源才可以让你的平台尽可能的发挥出超频潜力。

超频版GTX 680虽然在功耗上会有所增加，但性能上更加值得期待，图为1137MHz核心频率下的GTX 680运行3DMark 11的分数。

GTX 680并非一定需要550W

综上所述，GTX 680显卡对电源的要求并非如NVIDIA官方所标称的少需要550W额定功率的电源，官方说法只是一种稳妥的建议。如果你已经有了一款+12V输出功率参数合格的400W电源，其实也能够带动新一代单芯卡王，无需单独升级电源。本文的经验也可以推而广之，例如公版GTX 670显卡的TDP在170W左右，超频版的TDP在200W左右，+12V一般为GTX 670预留230W的功率就可以了。后，希望本文能够帮助大家挑选到合适的电源。