GPU, CPU, Übertaktung und Undervolting

Auf einer gewöhnlichen APU stellt man die Takte über das sysfs von amdgpu ein. Auf der BC-250 geht das nicht: die Steuerung läuft über die SMU (System Management Unit) und braucht eigene Werkzeuge. SkillFishOS bringt sie alle mit, vorbereitet mit einer sicheren Werkskurve und einem Schutz vor Überhitzung.

Achtung: Silizium-Lotterie. Jede Zahl auf dieser Seite ist auf unserer BC-250 gemessen. Jede Platine ist anders: die eine verträgt eine steilere Kurve, die andere weniger. Deshalb startet SkillFishOS mit der Werkskurve (Vorgabe Performance, Deckel bei 2100 MHz) und lässt dich sie über den Tuner ändern, der jede Kurve auf deiner Platine mit einer selbsttätigen 25-Sekunden-Prüfung testet und von sich aus zurücknimmt, wenn sie nicht hält.

Die Spannungs-/Frequenzkurve und die drei Vorgaben

Der Tuner steuert die GPU über eine Spannungs-/Frequenzkurve: MHz waagerecht, Millivolt senkrecht, Punkte, die du im Diagramm ziehst oder in die Tabelle daneben einträgst. Drei Vorgaben verschieben den Deckel der Kurve:

Vorgabe	GPU-Deckel	Anmerkungen
Cautious	1850 MHz	Der Sweet Spot mit der serienmäßigen Kühlung: fast dieselbe Bildrate, zehn Grad kühler
Balanced	2000 MHz	Kompromiss zwischen Takt und Wärme
Performance	2100 MHz	Die Kurve aus fünfzehn Punkten, gemessen auf der Entwicklungsplatine — die, die wir standardmäßig ausliefern

Anwenden ist ein Versuch, kein sofortiges Schreiben. Eine Kurve, die zu wenig Spannung verlangt, hängt die Platine auf, und auf der BC-250 löst man ein Hängen nur durch Trennen vom Strom. Deshalb behält Anwenden die vorige Kurve auf der Platte, probiert die Kandidatin 25 Sekunden lang aus und wartet auf Bestätigung: drück Behalten, und sie wird wirklich geschrieben; sonst — oder wenn die Platine hängt und von selbst neu startet — kehrt beim Start die vorige Kurve zurück.

Der V/F-Governor der GPU

Die Takte der GPU steuert skillfish-vf-governor, unser Dienst, der dem Werks-Governor Takt und Spannung abnimmt und sie direkt über die SMU führt, wobei er einen Frequenzdeckel hält, den Wärme und Verbrauch senken dürfen und den er, sobald sich die Platine beruhigt hat, wieder zurückgibt. Ein eigener Vorgang, skillfish-vf-watchdog, übernimmt, falls der Governor mit erzwungenem Takt abstürzt.

Gemessen an Black Myth: Wukong, dieselbe Sitzung, dieselben 84 °C in beiden Durchläufen: +4,5 % auf kalter Platine, +11 % auf warmer — gegenüber dem Werks-Governor. Der Vorteil wächst mit der Temperatur, weil der Werks-Governor beim Aufwärmen der Platine Takt abgibt und unserer nicht.

Das übliche sysfs von amdgpu (power_dpm_force_performance_level, pp_dpm_sclk) steuert die BC-250 nicht — das tut allein skillfish-vf-governor. Die GPU geht nur bei echter grafischer Auslastung auf den Deckel.

Übertaktung und Undervolting der CPU

Die CPU (8 Kerne / 16 Threads Zen 2 „Oberon“, zwei davon von SkillFishOS über die SMU freigeschaltet — auch schon vor dem Start, mit einem EFI-Programm, in einem einzigen Neustart) betreut für die Übertaktung ein einmalig laufender Dienst, bc250-smu-oc.service, der die Werte aus /etc/bc250-smu-oc.conf mit dem Projekt bc250_smu_oc anwendet. Danach zeigt er sich als inactive — das gehört so (er läuft einmalig).

Was wir gemessen haben, als wir unsere Platine ausgereizt haben:

• 3700 MHz mit Undervolting auf rund 1106 mV (scale −16);
• 3900 MHz bei rund 1199 mV (scale −24);
• 4,0 GHz bei rund 1224 mV (scale −36) über 120 s Dauerlast geprüft, mit Spitze bei 83 °C — das nutzbare Maximum dieses Exemplars;
• harte Vid-Grenze: 1,325 V (nie überschritten).

Beim Undervolting geht es nicht ums „Draufdrücken“, sondern darum, dieselbe Arbeit mit weniger Wärme und weniger Verbrauch zu leisten: bei gegebenem Takt die Spannung senken, bis es gerade noch stabil bleibt — die Temperatur fällt und es bleibt Wärmereserve für den Rest der APU.

Wärmekopplung CPU↔GPU

CPU und GPU sitzen auf demselben Plättchen und teilen sich dasselbe Leistungsbudget. Bei gemischter Last (ein forderndes Spiel: CPU und GPU zugleich) schützt sich die APU selbst, und die CPU geht von sich aus auf etwa 3450 MHz zurück, um im Budget und unter 85 °C zu bleiben. Das ist kein Fehler: der Chip gibt die am wenigsten nützlichen Megahertz ab. Aus demselben Grund lässt ein Undervolting der CPU der GPU mehr Wärme-„Raum“ und umgekehrt.

Die 40 Recheneinheiten — im Betrieb

Die BC-250 hat 40 CU (20 Paare), der Treiber schaltet aber standardmäßig 24 frei. SkillFishOS bringt sie beim Start, ohne weiteren Schritt auf 40; im Tuner stellst du die Zahl live ein, indem du den gewünschten Wert einträgst oder auf die 20 gepaarten Kästchen klickst. Die ersten 24 CU sind vom Treiber festgelegt und immer an.

Mit allen 40 CU misst die GPU kalt 11385 GFLOPS FP32 (vkpeak) gegenüber rund 6141 mit den 24 des Grundwerts: +85 %. Unter Dauerlast (warm) pendelt sie sich bei etwa 10214 GFLOPS ein. Die gemessene Speicherbandbreite (clpeak) liegt bei ~350–367 GB/s.

Silizium-Lotterie. Bei geretteten oder „aussortierten“ Chips können einzelne CU schwach sein. Der Tuner hat eine „CU-Prüfung“, die jedes Paar mit vkpeak belastet und Fehler oder Hänger der GPU meldet, damit du dir sicher sein kannst, dass dein Chip alle 40 trägt. (Der Weg führt über umr und das Schreiben der WGP-Masken — Dank an bc250-cu-live-manager, eigene Neuumsetzung.)

Temperaturschutz — die Grenze von 85 °C

Die Wärmegrenze liegt bei 85 °C und wird auf zwei Ebenen durchgesetzt:

1. vom Governor: gradi_max und watt_max in /etc/skillfish-vf-governor.json senken den Frequenzdeckel, bevor 85 °C oder die Leistungsgrenze (unsere, nicht die der Firmware) überschritten werden, und geben ihn zurück, sobald sich die Platine beruhigt hat;
2. vom System: skillfish-vf-watchdog, ein eigener Vorgang, der übernimmt, falls der Governor mit erzwungenem Takt abstürzt.

Was man über die serienmäßige Kühlung wissen sollte (siehe auch BC-250-Hardware für im 3D-Druck herstellbare Gehäuse und empfohlene Lüfter):

• der werkseitige Kühlkörper ist knapp bemessen: Vergleiche von Messungen „direkt hintereinander“ werden vom Wärmestau verfälscht — lass die Platine zwischen den Durchläufen ein paar Minuten abkühlen;
• es gibt nur den Rand-Fühler der GPU; einen Temperaturfühler für den Grafikspeicher gibt es nicht;
• die Speicherbandbreite ist gut, aber der mclk lässt sich nicht verstellen.

Ein Beispiel aus der Praxis: Spiele im CPU-Limit

Manche Titel — etwa Black Myth: Wukong im Spielgeschehen — hängen an der CPU und den Zeichenaufrufen: die Bildrate hängt kaum von der Auflösung oder vom GPU-Takt ab. Dort helfen eine übertaktete CPU und gute Kühlung. Zum Hochskalieren läuft FSR 4 über OptiScaler auf dem DLSS-Pfad des Spiels (siehe Gaming).

Wenn die Last wirklich an der GPU hängt (etwa der Kameraflug im Wukong-Benchmark), zählt der Deckel der Kurve: im Tuner die Vorgabe von Cautious oder Balanced auf Performance (2100 MHz) hochstellen, oder eine eigene Kurve eintragen. Der im Wukong-Benchmark gemessene Vorteil gegenüber dem alten Werks-Governor liegt bei +4,5 % auf kalter, +11 % auf warmer Platine: der V/F-Governor gibt beim Aufwärmen keinen Takt ab, der Werks-Governor schon. Es bleibt eine harte physische Grenze: 1129 mV, der Spannungsdeckel, den amdgpu für diese GPU angibt — keine Kurve kann ihn überschreiten.

Und das alles ohne Terminal

Takte, die GPU-Kurve, Lüfter und Recheneinheiten stellst du im Fenster des Tuners ein, mit den drei fertigen Vorgaben der GPU und einer selbsttätigen 25-Sekunden-Probe, die zur vorigen Kurve zurückkehrt, falls deine Platine sie nicht hält — siehe Control Center. Das ist der empfohlene Weg: fang bei Cautious an, geh auf Balanced oder Performance — der Tuner prüft alles auf deiner BC-250.

Quellen

• skillfish-vf-governor — unser V/F-Governor für die GPU, direkte SMU-Steuerung mit einstellbarem Deckel
• bc250_smu_oc (bc250-collective) — Übertaktung und Undervolting der CPU über die SMU
• bc250.info — sichere Punkte und Wärmehinweise der Gemeinschaft
• vkpeak · clpeak — Messungen zu FP32 und Speicherbandbreite