Mesurons quelques consommations électriques...

Lorsque j'ai raconté l'installation de mes home servers (encore eux) dans un précédent billet, j'ai terminé sur une estimation de la consommation électrique de chacun, supposant que leur configurations matérielles respectives étaient les plus économes possibles. Je reviens aujourd'hui sur le sujet avec des éléments nouveaux, grâce notamment à un dispositif bon marché permettant d'évaluer la consommation réelle de ces appareils (voir Le Conserve Insight).

Watt the f***?

Dans le cas de Sihaya qui passait d'une première version équipée d'un Athlon XP 2000+ monocore avec alimentation Heden (argh) à une deuxième équipée d'un Atom D510 dual-core (avec HT) avec une alimentation séparée, le fossé paraissait large. Pour Usul, il n'y avait pas de version précédente, mais on trouvait également un Atom (230 celui-là, donc plus ancien) monocore avec HT.

Comme la série de ces deux derniers processeurs a été dès le début envisagée par Intel pour équiper des machines portables et très mobiles (donc à la grande autonomie), leur consommation électrique a été particulièrement étudiée (même si les modèles que je cite sont clairement destinées aux nettops et non aux netbooks).

J'avais pu lire quelques articles sur le Web qui mentionnaient – souvent brièvement – les chiffres de tests et benchmarks effectués sur des configuration similaires et j'avais été plutôt rassuré en voyant les résultats : les consommations étaient toujours inférieures à 50W en forte charge pour un TDP ne dépassant souvent pas 10W.

Depuis déjà longtemps, je cherchais un dispositif efficace permettant de mesurer la puissance consommée par un appareil électrique en temps-réel pour finalement tomber sur des pinces ampèremétriques qui semblaient adaptées à la situation, mais je n'avais pas poussé jusqu'à l'achat.

Bien plus tard, en lisant les premiers Canard PC Hardware qui expliquaient le fonctionnement des alimentations de PC, un des rédacteurs aborda le sujet de ces fameuses pinces : même si j'avais imaginé que la précision ne serait pas renversante (à moins évidemment d'y mettre le prix), j'ai vite compris au travers de l'article que ce n'était même pas la peine d'essayer.

Le Conserve Insight

Plus récemment, dans le numéro de septembre (après une interminable attente de plus de 2 mois), CPCH présente un nouveau dispositif peu coûteux et apparemment assez fiable pour réaliser ce type de mesure chez soi simplement : le Conserve Insight de Belkin.

Ce dispositif ne remplace certainement pas les appareils de pointe nécessaires à la réalisation d'une mesure précise de la puissance, comme ceux utilisés par Canard PC Hardware (pour ne pas le re-nommer), surtout lorsque l'appareil mesuré a une consommation aussi irrégulière et aux variations si rapides comme c'est le cas des blocs d'alim équipant les ordinateurs. Cela étant, il semble offrir une précision suffisante pour se faire une idée générale de la consommation d'un ordinateur (hormis cas particuliers comme de très mauvais blocs d'alimentation pour paraphraser CPCH).

Fait marquant, le magazine lui décerne une note de 8/10, en l'évaluant comme "fiable à 2% près entre 2 et 2000W", ce qui explique ce score très honorable pour un gadget de ce type entre les mains de critiques spécialisés souvent sévères (mais justes ^^).

Après une petite hésitation, je me mets finalement en mode "shopping high tech" et je compare les prix sur le Web. En bon habitué d'Amazon et aux achats compulsifs en trois clics, je commande la bête, imaginant par avance les relevés que je ne tarderai pas d'effectuer sur toutes mes machines et qui me permettraient de mieux évaluer chaque configuration.

Premières mesures

Sitôt le colis reçu, j'ai immédiatement effectué le premier test sur Warrick (une machine équipée d'un Athlon XP 2000+ et de 3 disques durs), qui était la première version de Sihaya et qui tourne encore à peu près bien(1). Cela me permettrait par la suite d'avoir une référence, celle d'une configuration moyenne en 2003-2004, période où la course aux Watts économisés n'était pas vraiment la priorité.

J'ai maintenant Arch installé dessus et je m'en suis servi pour effectuer quelques tests en utilisant LVM afin d'évaluer la solution lors d'une hypothétique bascule complète de mon PC principal sous Linux. Plus généralement, j'ai pu appréhender ce système d'organisation de partitions et les effets qu'il avait sur le boot avec GRUB et GRUB2. Mais je digresse. Laissons la place aux chiffres.

Ils sont assez éloquents, sans être choquants par ailleurs. Pour commencer, la qualité de l'alimentation n'est certainement pas étrangère à la consommation observée la machine éteinte.

Les chiffres suivants sont à ce niveau à prendre avec des pincettes car ils peuvent être dans l'absolu assez éloignés de la réalité (cf. la remarque de CPCH concernant les blocs lowcost). Pour ma part, je considère qu'ils sont acceptables en l'état, même si je n'ai aucun moyen de vérifier (nous dirons que c'est une hypothèse de travail arbitraire).

On ne constate qu'une différence de 15W entre l'état idle (< 10% de charge CPU) et la charge maximale obtenue en exécutant cpuburn(2) (> 95% de charge CPU). Cela montre bien que les CPU de ce type sont presque constamment alimentés et qu'une faible charge n'est pas mise à profit pour endormir certaines zones (C-States) ou abaisser la fréquence et le voltage (P-State) afin d'économiser quelques Watts (et réduire les nuisances sonores qui vont inévitablement avec lorsqu'on est équipé d'un ventirad classique).

Voyons maintenant ce qui va ressortir des tests sur les machines cibles, objectif initial de mon achat.

Comparatif

En plus des serveurs nommées Usul et Sihaya dont la configuration matérielle a déjà été abordée précédemment, j'en ai ajouté quatre autres de mon cheptel personnel :

• Freeseed
  Ce PC desktop qui n'est pas sensé être ma propriété (d'où son nom étranger à l'univers de Dune), est un Dell Inspiron 570 équipé d'un Athlon II X2 245 cadencé à 2,90GHz (maximum), de 4Go de RAM DDR3, d'un unique disque dur de 500Go et du GPU GeForce 310. Les tests ont été faits sous Ubuntu 10.04.
• Krys
  Mon premier netbook, un Acer Aspire One 110L est équipé d'un Atom N270 à 1,6GHz, de 1,5Go de RAM DDR2, d'un disque dur de 1,8" de 30Go, du chipset graphique Intel 945GSE Express et d'un écran 8,9" en 1024x600. Les tests ont été faits sous Arch Linux.
• Stilgar
  Mon premier portable, acheté en 2008 est un MSI GX700-046(3) équipé d'un Core 2 Duo T7500 cadencé à 2,20GHz (maximum), de 4Go de RAM DDR2, d'un disque de 250Go, d'un GPU mobile GeForce 8600M et d'un écran 17" affichant une résolution de 1680x1050. Les tests ont été faits sous Ubuntu 10.04.
• Sardaukar
  Un NAS acheté sur un coup de tête avant d'acquérir Usul. C'est un Network d2 de LaCie avec un disque de 2To doté d'une interface Ethernet Gigabit. À l'intérieur on retrouve un CPU ARM926EJ-S cadencé à 400 MHz, 128Mo de RAM et un noyau Linux 2.6.

La charge nécessaire à la mesure de l'état d'"activité" a été obtenue au moyen de cpuburn (un processus par core logique), depuis une session graphique (Gnome 2/Metacity pour Ubuntu, Gnome 3/Shell pour Arch) sauf pour Usul qui est headless (et sous Debian Squeeze), dans ce cas-là cpuburn a été lancé depuis une connexion SSH. Les chiffres auraient pu être plus élevés si le GPU avait été lui-aussi saturé (je pense notamment à Stilgar). En ce qui concerne le NAS, le chiffre correspond à une tâche de copie de fichier.

Il convient de se rappeler avant tout que ces relevés sont issus d'un protocole tout sauf rigoureux mesurés au moyen d'un instrument grand public. Ils ne représentent par conséquent qu'un aperçu grossier des consommations réelles des machines et de leurs configurations.

Concernant tout d'abord mes deux serveurs, je suis satisfait de voir que la consommation de Sihaya est conforme à mes espérances et ne dépasse pas les 25W en charge extrème. Les 22W obtenus en idle sont acceptables même si je m'étais attendu à observer un delta plus important entre ces deux états. Évidemment, en ayant une session graphique et de multiples services en exécution sur la machine comme c'était le cas durant le test, le processeur n'est jamais vraiment au repos. La consommation observée la machine éteinte est un peu élevée, mais reste contenue (et de toute façon, elle n'est pas souvent dans cet état !).

Usul de son côté – même si sa consommation est 1,5 fois plus élevée que son collègue dual-core – reste dans des limites que je qualifierais de "raisonnables". Je m'attendais initialement à une consommation légèrement supérieure à 40W dans sa configuration d'origine (un seul disque et le chipset Ethernet intégré) et les chiffres que j'obtiens sont ici meilleurs, alors même que j'ai depuis rajouté un disque de 1To et une carte Ethernet Gigabit en PCI-E. On conserve par ailleurs une consommation machine éteinte supérieure à 1W (mais là aussi, elle n'est pas trop concernée).

Pour ce qui est à présent des trois autres PC, utilisées comme références dans leurs catégories respectives, on remarque tout d'abord leur consommation exemplaire quand elles sont éteintes, ce qui traduit un effort fait par les fabricants pour limiter les pertes inutiles lors du repos complet de celles-ci. Cela peut sembler aller de soi aujourd'hui, mais les alimentations n'ont pas toujours été aussi économes, et on trouve encore sur des ordinateurs récents des alimentations qui n'obtiennent pas ces résultats, même si la tendance générale est à l'amélioration.

Au niveau des valeurs obtenues en idle et en activité, on remarque sur Freeseed que pour une machine de la même gamme que Warrick à son époque, le profil de consommation est radicalement différent. Là ou un ordinateur de 2003 consommait 86% de sa charge maximale au repos (donc pour rien ou presque), sur un PC récent (2010 ici) ce chiffre se réduit à 68%.

Pour Stilgar, portable oblige, c'est seulement 42%. Enfin, pour Krys, c'est 70%, mais les valeurs brutes ne sont pas du même ordre (les performances non plus, évidemment).

Enfin, le NAS obtient sans surprise la médaille de la consommation la plus basse. Par contre, si on devait pousser la comparaison au moyen d'un ratio puissance/consommation, je suis convaincu qu'il ne serait pas si bien placé compte tenu de ses capacités ultra-limitées. Sihaya serait donc probablement loin devant avec son x86 dual-core à la fréquence quatre fois supérieure.

The Big One

Vous constaterez qu'il manque un membre important dans le tableau précédent : leur maître à tous (pour l'heure), mon PC principal (qui curieusement n'a pas de nom). Celui-ci est équipé, entre autres, d'un Core 2 Quad 8200, 4Go de RAM, un première carte graphique à base de GeForce GT260 – pour les jeux – et une carte à base de GeForce 210 – fournisssant ainsi une troisième sortie vidéo, pour un troisième écran servant de TV HD. Cette carte a finalement remplacé le DisplayLink que j'ai présenté il y a quelques mois. S'ensuivent 4 disques durs, dont un Velociraptor de Western Digital en 10 000 tpm, une carte son Creative, plusieurs périphériques USB et une alimentation Silent Pro 700W de CoolerMaster.

Après des tests un peu plus poussés (en tout cas plus longs) que sur les autres machines, j'ai finalement récupéré les chiffres complets de consommation de ce qu'on pouvait appeler un PC relativement puissant début 2009, date de son assemblage (même si déjà à ce moment-là, le CPU était déjà considéré comme quasiment obsolète, marché oblige).

La valeur en activité correspond à un pic qui a été observée au cours du jeu Trine (que je conseille par ailleurs fortement à quiconque, jeune ou vieux, homme ou femme, tant il s'agit là d'un petit bijou). Il ne s'agit donc pas là non plus d'une charge maximale de tous les composants, mais principalement de la carte graphique exécutant un rendu 3D particulièrement lourd dans une résolution HD (1920x1080).

On constate immédiatement que l'échelle n'est évidemment plus la même puisqu'on passe ici d'un pas de 10 à un pas de 100 entre les trois valeurs. Inutile de s'interroger sur la source de chaleur principale dans la pièce qui l'accueille en hiver.

Je n'ai pas parlé du coût avant mais le Conserve Insight est capable également de fournir la consommation d'un appareil en équivalence € ou CO2 par mois et année. Ces deux valeurs sont disponibles dès le branchement du dispositif et sont basées sur la consommation électrique courante (qui peut donc fortement varier). Mais si on le laisse branché plusieurs heures, celui-ci commence alors à faire une moyenne de l'utilisation et a produire des coûts estimés beaucoup plus fiables.

Globalement, et pour terminer sur le sujet, on constatera aisément que le coût d'un PC desktop orienté gamer "récent" est 10 fois plus élevé que sur un nettop servant de serveur. Là où Sihaya ou Usul me coûtent peut être entre 15 à 20€ par an, il faut compter plus de 150€ pour ma machine principale. Comme l'essence pour la voiture, c'est un paramètre dont il faut tenir compte quand on achète un ordinateur !

Voilà pour les résultats et leur appréciation de la part de votre serviteur. J'espère ne pas avoir dit trop de bêtises, et que vous aurez envie, vous aussi, de mesurer les consommations de vos multiples PC et appareils électroniques (sinon cela signifie que vous êtes sain d'esprit, veuillez donc quitter immédiatement mon blog. Ah zut on est à la fin).

(1) J'avais prétendu le contraire dans le même billet où je présentais Sihaya, et force est de constater que je me suis trompé. Après un formatage en règle, la réorganisation des disques et l'installation de Arch, la machine est d'une stabilité exemplaire. Cela dit, elle ne tourne désormais plus 24h/24 et n'est plus autant sollicitée. Ceci explique peut être cela.

(2) Cette valeur dans ce billet ne concerne la plupart du temps qu'une charge CPU maximale, et non une charge combinée CPU/GPU/disques pour des questions de simplification.

(3) Non ce n'est pas le modèle de la photo avec les flammes tuning-gamer... Il est juste noir. Mais glossy. Là je regrette oui.

(4) Les valeurs excluent l'influence des batteries, celles-ci ayant été retirées avant les mesures pour ne pas les fausser.

(5) La valeur en idle correspond lorsque le NAS est simplement allumé et a terminé de booter. La valeur en activité correspond à une duplication d'un gros fichier dans un dossier partagé, qui est la seule manière de "charger" le CPU en dehors du boot puisqu'aucun accès SSH n'est disponible. À noter : un pic à 30W avec une moyenne de 22W environ ont été observés lors de la phase de boot mais n'ont pas pu être reproduits après-coup.