いったんさらば！カニのマークのアレ

 

　本エントリでのカニのマークのアレとはRealtek社のオーデオチップ群を指している。Realtek社のオーディオチップ（サウンドチップ）はPCマザーボードのオンボードオーディオチップとして広く使われていて、かつては「安かろう悪くなかろう」なPCを量産してきたDell社のPCの多くでもそれは例外ではない。だが2020年前期型XPS 8940、テメェは駄目だ。「安かろう悪かろう」では話にならない。

　メインPCである2020年前期型XPS 8940のオンボードオーディオチップはまさしくカニのマークのアレだ。そこまではまぁ良い、カニのアレの音はさして悪くない。特にHDドライバが提供されるようになってからは本当に良くなった。DAW使いでありながらオーディオインターフェース無しでこれまでやってきた理由の一つはまさこの「悪くなかろう」な点だったと言えよう。加えてオンボードチップ故の使い勝手の良さがあった。外付けインターフェースのようにケーブルを引き回す必要もなく、スピーカーとヘッドフォンとの切替のスムーズさには文句のつけようもなかった。

　ところが、2020年前期型XPS 8940ではWAVESうんたらかんたらとか言うクソの役にも立たないオーディオ処理ソフト及びサービスがプレインストールされるようになった。結果、純粋なHDドライバが使えなくなったりMicrosoft社のジェネリックドライバーとの互換性が著しく低下したりしただけでなく、クソのためのソフトウェアレイヤーのせいか音が悪くなった。音の輪郭がボケる、所謂音の粒立ちが悪くなるってやつだ。

　かつてのカニのアレの音を取り戻すべくクソ関連のサービスの停止や仮想ハードウェアの削除などを暫く試みたが、副作用が余りに多くてオンボードオーディオチップの良さが完全にスポイルされる形になってしまった。

　まず、PC起動時にスピーカーなりヘッドフォンなりが接続されていないと、オーディオ入出力用のエンドポイントが作成されない。このため、例えば起動後にヘッドフォンを専用端子に接続してもヘッドフォンが認識されない。この場合のエンドポイントとはハードウェア的にはヘッドフォン端子だから、「端子無し」と認識されている状態で端子に何を刺してもシステムが反応しないのは当然だ。この挙動、どう見てもプラグアンドプレイの否定にしか見えない。従来の大抵のPCでは、ヘッドフォン端子にヘッドフォンを繋ぐと自動的にスピーカー出力がミュートされてヘッドフォンからしか音が出なくなったりしたものなのだが、それで何か問題があろうか？

　確かにWindows10になってからはオーディオ出力先をユーザーが完全に選択できる方向で仕様変更が為されてきていて、最近はその方向で良いと思うようになってきているのだが、起動後にヘッドフォンやスピーカーを接続しても認識しないとか、起動中にヘッドフォンが変更できない（変更前のヘッドフォンを端子から外した時点で端子に対応したエンドポイントが削除される。このため、変更後のヘッドフォンが認識されない）では使い勝手が悪いにも程がある。

　ただ起動中にヘッドフォンやスピーカーが変更できる結線方法はある。エンドポイントの削除は物理的に端子からジャックが抜かれることでトリガーされるので、端子に延長ケーブルを常に接続しておけば、延長ケーブルの端子にヘッドフォンやスピーカーのジャックを抜き差ししてもエンドポイントは削除されない。もっと言うと、起動時に延長ケーブルだけでも良い（ジャックの寸法、形をした全くの別モノでも良い）ので刺しておけば、延長ケーブルが接続された端子に対応したエンドポイントは生成される。

　この時点でもう面倒臭いと言うか、技術的、仕様的に大変筋が悪いのだが、まだ問題は終わらない。WAVES何とかと言うクソに関わるサービス、アプリなどを丁寧に削除することでかつての音をかなり取り戻せるのだが、Windowsアップデートでカニのマークのドライバーがアップデートされると、上記の作業は元の木阿弥となる。停止したサービスは自動起動されるようになり、削除したサービスやソフトウェアコンポネントも復活してしまう。DELL社のツールにアップデートさせようものなら、WAVES（略）なクソアプリまで再インストールされてしまう。レジストリも汚れるばかりだ。

　で、先週の中ごろにカニのアレのドライバーのアップデートが複数回入ってうんざりしていたところに来て、アップデートの後ににこれまで想像もしたことが無い状況が出来して正直キレてしまった。音量の左右バランスがおかしくなってしまったのだ。例えば音楽を聴いたとすると、本来センターにあるべきボーカルやバスドラの音が左方向に1/8～1/16ほどズレた位置から聞こえる有様だった。「バスドラ、ベース、ボーカルがど真ん中配置」な自作曲でも確認したので間違いない。「さらば、カニのマーク」と心から思った瞬間だった。

　それから１週間後の今、メインPCの上にはNative Instruments社のオーディオインターフェースKOMPLETE AUDIO 1が乗っている。安いし小さいし基本的に録音も配信もしない人間には機能的に十分だ。さらにまともなASIOドライバーの提供を期待しても良いだろう。スピーカーもヘッドフォンももはやそれに繋がっている。PC本体のオーディオ端子には万が一を想定してまだエンドポイント生成のために延長ケーブルを接続しているが、この３日程のKOMPLETE AUDIO 1の使用感に照らせば、それら延長ケーブルは早々に抜かれることになりそうだ。

　と言う訳で、低価格品ではあるもののオーディオインターフェースの導入で多数なりともDAWユーザーっぽい機器構成に寄ってきた。専用のASIOドライバーの出来も良いようで、DAW（Cubase Pro11、FL Studio 20）やスタンドアローンモードのソフトシンセの動作も軽快だ（20ms未満の遅延はさすがに短くて、私の目と耳の組み合わせでは遅延は認識できない。まぁディスプレイのリフレッシュレートが60Hz（16ms）なので、遅延による画面と音とのズレは１フレーム以下ではある）。SoundID Referenceとのコンフリクトも起きていない。Windows Audio、ASIOともに音の粒立ちは最新ドライバーが適用されたカニのアレよりも明らかに良い。もちろん、音量の左右バランスもばっちりだ。ああ、「当たり前」とは何と素晴らしいことなのだろう！PCの電源オン・オフ時やASIOモードとWindows Audioモードの切り替え時にスピーカー等から出るノイズはちょっと大き目で多少不快に感じることもあるけどね。

　何も上手く動かせないカニのマークのASIOドライバー、SoundID ReferenceやDAWをクラッシュさせたり音声出力の遅延時間を増やすばかりのWAVES（以下略）とこれでおさらば！

メインPC、CPUクーラー交換！（その６・結果的に若干の静音化）

 　昨日は都内の病院へ、帰りに2.5インチSSDと"noctua NF-A9 PWM" 92mmファンを購入して帰宅した。前者はメインPCの内蔵ハードディスクドライブ（Dドライブ）の置き換え品、後者はケースファン又はCPU冷却ファンの予備品だ。

　Dドライブとして使ってきた3.5インチハードディスクは出荷時取り付け品なのだが、購入から約１年を経てヘッド動作時にがカンカンとかガキン！とか音を立てるようになった。五月蠅いし音自体に突然死とかするんじゃないかとの不安感も煽られた。既存エントリで触れたようにドライブ自体の振動が大きいのも気になっていたので、静音化も兼ねてDドライブをSSD化しようと考えた訳だ。置き換え自体は何のトラブルも無く、ファイルのコピーやドライブレターの変更に時間や手間がかかっただけ、という印象だ。

　いやぁ、PCから聞こえてくる音は電源からのものも含めてファンノイズだけになりましたね、静か。

　購入したファンは使用中のケースファンと同品なのでまさに予備品だ。一方CPUクーラーのファンは単品では販売されていないので、このファンが不調となった際に備えての代替品の意味もある。

　使用しているCPUクーラー"ID-COOLING SE-914-XT"は極めてコストパフォーマンスが高く、DELL社製PCでもファン周りのエラーを吐かずにきっちり動作する良い品だと思う。が、使い続けていると気になるところが二つぐらい出てくるのは致し方ない。一つ目は最大回転数時に聞こえるブーンといったモーター音、二つ目は回転数増減時に一時的に発生するやはりモーター起因と思われるなんとも表現が難しい音だ。両者とも音量は小さいのだが、普段は風切り音しか聞こえないが故に耳についてしまう。前者の原因の一つはおそらくファンの最大回転数が2200rpmと若干高めなことだろうが、後者の原因は良く分からない。

　そこで、CPUクーラーのファンを"noctua NF-A9 PWM"に代えてみた。知っている人は知っているように、このファンは性能も値段もお高い。noctua社が"ID-COOLING SE-914-XT"と同クラスの自社CPUクーラーに採用しているファンでもあり、最大回転数は2000rpmながら送風量のスペックは"ID-COOLING SE-914-XT"付属のファンと同等となっている。色々期待しちゃいませんか？

　さくっと結果。CPUパッケージ出力175W以下の全領域（実際に使い得る全運転条件範囲にほぼ相当）で見て、CPUパッケージ温度は1～1.5℃上昇、PC全体のファンノイズ（本体正面 30cm）は1～3db低下した。つまり冷却能力は若干下がり、静粛性は若干上がった。ケースカバーさえ閉じてしまえばファンノイズは風切り音のみとなった。

　なんとも微妙な結果となったが、今回は2.5インチSSD導入と併せてPCの静音化を選択、CPUクーラーは"noctua NF-A9 PWM"へ置き換えることにした。とは言え、「ミニタワーケースでCPUを空冷する」という要求に対する"ID-COOLING SE-914-XT"のコストパフォーマンスの高さが改めて確認された形にもなった感じだ。価格だけ見ても、"noctua NF-A9 PWM"×２枚より"ID-COOLING SE-914-XT"×１台の方が安いんだよね。

メインPC、CPUクーラー交換！（その５・悲しいお知らせ）

　既存エントリに記載した通り、私のメインPCであるDELL XPS 8940（Intel Core i7-10700）はCPUクーラーとリアケースファンの変更で性能的に別物になった、と言うか本来有るべき姿にかなり近づいた。が、上手くいったらいったで更に欲が出てしまう。

上のグラフは、３つの条件でのCPUパッケージ出力とCPUパッケージ温度との関係だ。横軸のCPU出力が大きいほどCPUクロックが高くなるため、引き出されているCPU性能も高いと考えてもらって良い。私のi7-10700個体は約175Wで全コアのクロックが最大値に達し、いわば100%の性能を発揮している状態になる。

　さて、グラフ中に紺色で示すのが出荷時構成での関係で、CPU出力が85W程度でCPUパッケージ温度は80℃を越え、CPU出力が105W程度で100℃に達する。実のところこれは余り望ましくない高温条件であり、出荷時のCPUクーラーの冷却力不足が原因なのは明らかだ。

　一般にCPUパッケージの制限温度は二つあり、一つはCPUのヒートスプレッダの性能低下が回避できる温度（ケース温度）、もう一つがCPUの結線部分が痛まない温度（ジャンクション温度）だ。ヒートスプレッダはCPUの除熱を担う部品だから、この部品の性能低下はCPU温度の上昇を招き、CPU寿命を短くする要因となり得る。Intel CPUならば前者はCPU型番によるバラツキはあるがおおむね72℃、後者は製造方法で決まるのでCPU型番に依らず100℃となる。Intel CPUの出力はジャンクション温度を越えない温度範囲内で出力などが制御されるので、CPUの最大出力（≒最大性能）はジャンクション温度未満で実現できる最大CPU出力で決まる。

　このため、出荷時構成での最大CPU出力はCPUパッケージ温度がジャンクション温度である100℃に達する105W程度となる。i7-10700が最高クロックで動くために必要なCPU出力は約175Wなので、出荷時構成のDELL XPS 8940ではCPUの能力を生かしきれないことになる。また容易にCPUパッケージがケース温度を越え、その状態が維持されるため、CPU劣化が加速する可能性も高い。故のCPUクーラーの交換だった。

　赤色がCPUクーラーとリアケースファン交換後、かつPCケースのカバー閉止時のCPU出力とCPUパッケージ温度との関係だ。CPUパッケージ温度90℃、すなわちジャンクション温度よりも低い温度で約175Wを達成できており、（ケース温度である72℃以上を許容すれば）CPU性能を100%発揮できるようになった。またリアケースファンの交換（80mmから92mm）によりファンノイズも低減できた。ここまでは奇跡的なまでに上手くいったと言って良い。

　で、欲に繋がるのが緑色で示した関係だ。これは赤色で示した構成のまま、PCケースのヵバーを開放した場合のCPU出力とCPUパッケージ温度との関係だ。一般的にカースカバーを開放するとCPUパッケージ温度が5℃程度下がると耳にしていたが、まさにそのような結果（4～6℃）となった。別の見方をすると、ケース内の空気の流れの向きや量（エアフロー）を良くできれば、同じCPUクーラーのままでカバー閉止時のCPUパッケージ温度を数℃は下げられる可能性があると言うことだ。

　良く使われる手は、PCケースへの外気の吸入や内部空気の外気への排出のためのケースファンを追加したり、大容量化することだ。DELL XPS 8940はリア（背面）に排出用ケースファンを１つ持つだけなので、フロントに吸入用ケースファンを単純に追加してみた。使用したケースファンはnoctua NF-A12 PWMで、取り付け位置は下の写真中の「移動前」の3.5インチHDDの位置だ。話が前後するが、写真は右側がフロント、左側がリアになる。

　結論を書いてしまおう。いったんケースファンを追加したものの、CPU温度の実効的な低下が見られず、その癖PC全体のファンノイズが嫌な感じで増えたため、早々に取り外してしまった。下のグラフはフロントケースファンが無い場合とある場合のCPU出力とCPUパッケージ温度の関係だ。フロントケースファンを追加すると（紺色で表示）、むしろCPUパッケージ温度が（1℃程度とは言え）上昇した条件すらある。これはかなり残念な結果だ。

とは言えケースファン追加の効果が皆無かと言うとさも非ず、3.5インチHDDの温度は40℃→35℃と5℃程度低下した。ここまでなら追加したケースファンは残しただろうが、なんとも悪い塩梅にファンノイズが増加してしまった。

　下のグラフはとあるiOSアプリで測定したCPU出力に対するノイズレベルの変化だ。測定位置はPC本体の真正面、距離30cmである。ちなみにPC操作者は、PC本体の真正面から斜め45°方向、距離約90cmの位置に居る。

　ここは個人的な感覚に強く依存した話になってしまうのだが、ノイズレベルが45dbを越える辺りから急にノイズが不快に感じられるようになる。グラフ中の紺色で示すように、フロントケースファンを追加すると、CPU出力100W以上でノイズレベルが45dbを越えてしまう。そして、これに私が耐えられなかったのだ。いやぁ、音を聴いていると何か気持ち悪くなるんですよ。

 

　かくして、更なる、とは言っても良くて2～3℃に過ぎないのだが、CPUパッケージ温度の低下を狙ったフロントケースファンの追加は完全な失敗と言う悲しい結果に終わったのだった、無念。

メインPC、CPUクーラー交換！（その４・アフターサーヴィス）

　約１年間に購入したDELL XPS 8940（Intel Core i7-10700）のCPU冷却性能向上及び静音化作業に一区切りがついた。そもそものは６月、たまたま調べたCPU温度の余りの高さに驚いたことから始まった話だ。

　CPUの最高出力を制限することでなんとか誤魔化そうとするところから始まり、色々調べた結果として根本的な対策が必要と判断し、CPUクーラーとケースファンの交換にまで至った。おかげで実効的に使えるCPUパワーの大幅な向上と、静音化が実現できた。ただこの根底には、「そもそもDELL XPS 8940の熱設計が余りに酷い」という悲しい現実がある。海外（≒米国）ではこの問題は多数の個人、メディアのレビューでボッコボコなまでに叩かれており、ほぼ一般知化していると言えるが、同時に参考となる具体的な対策の情報にも事欠かないところがミソだ。また、ことXPS 8940（及びゲーミング用PCバリアントのG5）に関しては流通数が少なくないこともあってか、パーツメーカーが自社製品のマーケティングに陽に（＝案件）陰に（＝ステマ）に利用している節もある。

　私の見たところ、日米のユーザーのメーカーPCとの付き合い方には結構違いがある。ざっくり言ってしまえば、日本でメーカーPCを買うような人間は製品に多少問題があってもそれに気付かないか、気付いても部品交換までやろうとはしない傾向が強い。またメーカーPCを購入する層と自作派層との間には、「しゃべる言葉が違う」レベルの距離が日本ではある。一方米国はメーカーPCだろうが問題や改善の余地があれば徹底的に弄り、SNSで情報発信したりもする。それは弄り代の少ないDELL製品であっても同様だ。特定のメーカーPCの改良でしか使えない特殊部品の3Dプリンタ用データが無料で利用できるCreative Commons下で公開されている状況からもそれは明らかのように見える。このような状況は日本文化にはほぼ根付いていないハッカー文化の発露にも思える。ガレージでダクトテープを使って・・・といった感じの「改造は日常」というDIY文化の延長だ。

　CPUクーラーの選定には価格.comの日本人の書いたレビューを参考としたが、今回は見送った対策を含めてそれ以外の対策は主に米国人の手になるYouTube動画を参考とした。動画の良さは、英語が聞き取れなくとも画を観ていれば必要な情報が手に入る点だ。

　ただ、少なくともYouTube動画に限ってみれば、PC用パーツのレビューの内容の充実具合や役立ち度は日本人の手になるものが突出して高い。海外、時に米国人によるものは結構淡白で、「使ってみたよ」「ちゃんと取り付けられたよ」「ちゃんと動いたよ」辺りで終わってしまうものが多い。ジャンク品主体のネタ動画ですら定番ベンチマークプログラムを一通り回してしまいがちな日本人自作erってのは世界的に見れば特殊で、愛すべき存在じゃないかと正直思う。

　さて、きっかけから作業終了までの関連エントリは以下だ。

• メインPC、CPUのダウンクロック
  
• メインPC、CPUのダウンクロック（その２）
  
• メインPC、CPUのダウンクロック（その３）
  
• メインPC、CPUクーラー交換！（その１）
• メインPC、CPUクーラー交換！（その２）
  
• メインPC、CPUクーラー交換！（その３・おまけ）

これらに記載した内容と、3.5インチHDDの取り付け位置変更がやった作業の全てだ。

　後で写真も示すが、出荷時の3.5インチHDDの取り付け位置はフロントパネルの裏側の専用ベイで、ケースの空気流入口の一部を塞いでいる。これをケース天井に沿ったもう一ヶ所の3.5インチHDD専用ベイへ移動することで、ケースへの空気流入がよりスムースにできる可能性があった。結果から言うと、ケースファンの騒音が僅かだが明らかに低減した。理由の説明は長くなるので省くが、「力づくで風量を確保する用途には向かない」この種のファンでは、上流側の流れの抵抗が小さい方がファンの駆動系への負荷が下がって静音化し易い。

　換気扇は屋外の風が強いとファン自体は逆回転しなくても短期的に逆流が発生し、時にファンの回転が遅くなったり止まったりする。このような状況下でファンを駆動するモーター軸には逆回転方向の強い負荷がかかっているのは間違いなく、モーターが異音を発したり振動したりする原因となる。HDDの移動は、これとは逆の状況を作る効果を多少なりとも生み出したようだ、きっと、おそらく、多分。

　では手を入れる前の状態の写真・・・と言いたいところだが、当然のように撮影なんかしていなかったので 「パソコン徹底比較購入ガイド」さんのXPS 8940のレビューページから無断引用させて頂く。撮影範囲はケース内の上側3/5ぐらいで、撮影範囲の最下部の水平の基板がグラフィックボード、写真外のその更に下に電源がある。

　写真の上下は実際の上下と一致しており、右側がフロントになる。写真右端の箱状部分が使用中の3.5インチHDDベイで、写真右上の横に細長い口を開いた金属箱部分が未使用の3.5インチHDDベイだ。また、写真左上の空きベイは2.5インチHDD用だ。写真中央がCPUクーラーのファン、写真左側のファンがケースファンだ。

　で、現在の状態が下の写真だ。

3.5インチHDDの移動によって新規CPUクーラーのファンの正面、メモリの空気入口側の空間がより広くなり、メモリの冷却は良くなっていそうだ。他方、写真ではCPUクーラーのすぐ下に位置するSSD（マザーボード基板高さ）の冷却が現状で十分かはイマイチ分からない。モニターしている温度を見る限りは問題無さそうだが、ヒートシンクぐらいは正直付けたくなっている。なお3.5インチHDDの移動によるCPU温度低下は70℃付近で1℃程度と無視できるレベルだ。

　下の別アングルの写真を見ると、CPUクーラーのファン、CPUクーラーのヒートシンク、ケースファンがほぼ同軸の一直線上に並んでいることが分かる。両ファンとも最大風量は約45CFNと同等なので綺麗なエアフロー形成が期待できそうだが、ケース閉止時にはヒートシンクとケースファンの間辺りだけ局所的にケース表面が温かくなるので、ケースファン上流側では大き目の安定した循環流ができているかも知れない。

　騒音だが、ここではiOSアプリで測定したデシベル値（単位はdb）を参考として示す。校正した値ではないので絶対値の正確度は不明だが、大小関係は信用できるだろう。

• 部屋のバックグラウンド：14～21db
• ダイソン ホット・アンド・クール（送風のみ・送風量１及び５、側面・距離30cm）：32～37db及び41～45db
• XPS 8940（ターボブースト出力無制限・100%出力時、正面・距離30cm）：41～43db
• パナソニック 電子レンジ（500W、正面・距離30cm）：48～50db

別エントリで既に述べているが、一連の対策で騒音は（安いのであまり静かではなさそうな）電子レンジの作動音よりも低く抑えられたようだ。なお、40～45dbはオフィスでの会話レベルだそうだ。

　最後に解決済だが想定外だった騒音について記しておく。それはケースのビリビリいう共振だ。振動源はファンではなく取り付け位置を変更した3.5インチHDDで、マウンタをケース（シャーシ）に固定する２本のネジのうち１本の締め付けが緩んだことが原因で上手くない振動を発生してしまっていたようだ。このため、緩んだネジを締め直すことでケースの振動はあっさり消えた。

　ミニタワーとはいえペラペラした凹凸の無い華奢なケースとの印象を持っていたので、原因が分かった際には正直さもありなんとは思った。昔のフルタワーのXPSでは「XPSロゴ」でケース側壁に凹凸（タブ）を設けたりして、剛性を向上したり共振周波数を高くしていたものだが・・・この辺りも改善の余地がある安さの秘密なのかもしれない。

p.s.：現在の私の構成では、DELL社のファームウェアレベルの構成機器チェックでケースファンが「互換性が無い」と判定されるが、使用においては問題無さそうだ。とあるYouTube動画中でも、同じファンに交換した人が同様の事例を報告している（と言うか、ファン交換作業の動画末に、そのディスプレイ画面をノーコメント・長回しで大写しで挿入）。「互換性が無い」と判断された場合は、機器名や問題の内容が二次元バーコード付きでディスプレイに表示される。ここで鳴らされるのはビープ音といった警告系の音ではなく、キーボードの様々なランプの点滅と同期した小音量の音楽なのが和みポイント（？）だ。

メインPC、CPUクーラー交換！（その3・おまけ）

　メインPCとして使っているDell XPS 8940（Intel Core i7-10700）のCPUクーラーを交換し、実効性ある結果を得た件については既に述べた。今回は「その後」の話だ。

　CPUクーラー交換後に気になったのがファン音だ。特にCPU出力100Wを超えたあたりから聞こえ始めるブーンといった音が大きく、かつ聞いていて落ち着かなかった。遠心式ポンプやスクリューコンプレッサと言った高速回転機器と仕事上長く付き合ってきたためか、回転軸のブレや潤滑不良を想起させるこの種の音はとにかく苦手なのだ。CPUクーラーの交換で、60Wを超えるCPU出力でもCPU温度をほぼ気にせずに長時間・連続運転できるようになったからこそ生じた問題だ。

　そこでケースの側面板を外して様々なCPU出力で運転してみたところ、件の音の源がケースのリア排気ファン（以下、ケースファン）であることが分かった。出荷時のケースファンはFOXCONN PVA080F12Hで、ファン径80mm、最大4200rpmという高回転数によって最大風量45FCNを叩き出すちょっと癖のある製品だ。ファン回転数は4-pin PWM制御で、低負荷時には回転数を抑えて文字通りの静音運転を実現する。が、高回転運転で風量を稼ぐ仕様なので、高負荷時には色々と音を立ててしまうのは避けられない。ブーンといった音もその一つだ。悪い製品ではないとは思うのだが、積極的に使いたいCPU出力域で五月蠅いのは頂けない。

　と言う訳で、ケースファンをnoctua NF-A9 PWMに交換した。ファン径は一回り大きい92mmだが、最大回転数が2000rpmなので最大風量は約45CFNで交換前と変わらない。静音化のみを目的とした割切った選択だが、選択理由は「ピンと来てしまったから」としか説明できない。公開スペック並べてみると、noctua NF-A9は同径ファンを用いた他製品と比べて最も低ノイズという訳でもなく、正直価格は高めだ。なおDell XPS 8940のケースには80mmケースファン用の取り付け穴だけでなく92mmケースファン用の取り付け穴も用意されているので、noctua NF-A9への交換には何の障害もなかった。

　交換結果を簡単に言えば、CPUの使用可能範囲全域（CPU出力174W以下＝CPUの100%性能動作時の出力以下）で、ケースファン音はCPUクーラーのファン音よりも常に小さくなった。当然、ブーンといった不安感を誘う音は無くなった。

　ファン購入費を十二分に取り返したぞ、これは。

　「ファン音が五月蠅い、ファンが壊れるんじゃないかと不安になる」という理由でCPU出力を敢えて抑えて運用する、という選択肢は、睡眠時の連続・全力運転時を除いてもはや無くなった。

　ケースファン交換前はCPU出力120Wでもその音からファンが壊れないか不安になったものだったが、今や170Wでも「廻ってんなぁ」ぐらいにしか思わなくなった。実際、CPU出力120W時のファン音は、半開きのドアを通して隣接するキッチンから聞こえる電子レンジの作動音よりも小さくなってしまったぐらいだ、なんともはや。しかも、CPUパッケージ温度が72℃に達する110Wを超えると、ファン回転数が最大値に達しているようでファン音の大きさはもうCPU出力を上げても変わらない。

　ファン音が静かになったので、取り合えず普段使い時のCPUのターボブースト最大出力を75Wから95Wに上げた。ここで普段使いとは「3DCGIアプリのリアルタイムプレビューが常に動作しており、作業時間の1/3以上でCPU使用率が100%」といった使い方だ。典型的な動作クロックは4.1GHz、CPUコアパッケージ温度は基本的に68℃未満が維持され、CINEBENCH R23のマルチCPUスコアは10169と10000を越える。

　なお、ベンチのベストスコアは12245@ワット数無制限・・・CPUパッケージ温度が90℃にいっちゃうので長時間連続運転には敢えて使わない。が、爆音とまでは言えないレベルのファン音でCPUの性能が100%出せる冷却性能が得られたことは、PCとしては別物になったと言える。CPUクーラー交換前はCPUパッケージ温度が上限値の100℃に達するためCPU出力が110Wまでしか上がらず、CPUクーラー交換後はCPU出力無制限で運転できるようにはなったもののファン音は大きいわケースも共振するわで120W越えの運転はヒヤヒヤしながらだった。が、ケースファンの交換後はCPU出力無制限（実際には174W付近でフルパワーに到達）での運転でも「頑張って廻っとる、国内ブランド安物電子レンジよりは静か」な感じのファン音しかしなくなった。必要な物品の購入コストが約￥3600（CPUクーラー）＋￥220（ネジ）＋約￥2200（リアケースファン）でこれは安い、安くない？

 　では最後はおまけのおまけ。

• ケース側面板を外しただけで、ケースファン無しでもCPUパッケージ温度が6～7℃下がるCPU出力域があった。世間の評判通り、Dell XPS 8940のエアフロー設計を含む熱設計は余り褒められたものではなさそうだ。
  
  
• 海外の動画などを観ていると、Dell XPS 8940についてはフロントにケースファンを2個追加する例も珍しく無い。そんな中、フロントパネル裏のHDD（HDD自体の冷却を意図してか、ケースの吸気口の一部を実質的に塞ぐ形で設置されている）を外してまでその位置にケースファンを取り付ける理由が分からなった。実はこの位置のケースファンは、サイドフロー型CPUクーラー使用時にはそのファンと向かい合う。つまり、CPUクーラーに吸気したばかりの外気を直接吹き付けるような形となるのだ。なお、もう一つの追加ファンはグラボに吸気を直接吹き付けるためのものだ。
  
  ケース側面板を外した方がCPUが良く冷える理由は明確ではないが、側面板が取り付けられている状態ではケース内に循環流が発生しており、CPUクーラーのファンの吸気にクーラー下流の高温の空気が混ざっている可能性などが考えられそうだ。今回のケースファン交換では風量は変えていないのでケース内エアフローへの影響は極めて小さいだろうから、CPUパッケージ温度に影響が見られなかったのは当然と思える。半面、ケース内エアフローに改善余地があるのは明らかだろう。
  
  まずはHDDの位置、変えてみる？
  

メインPC、CPUクーラー交換！（その２）

　前段の話は先行するエントリで。大まかに流れをまとめると、

• Intel Core i7-10700搭載のDell XPS 8940では、CPUパッケージ温度がすぐ100℃まで上がる。要はCPUクーラーの除熱性能が足らない。
• CPUパッケージ温度をを下げるために、ターボブースト時の最大CPU出力の設定を120Wから60Wまで下げた。連続・高負荷時のCPUパッケージ温度は85℃以下となったが、CPUのピーク性能は２割ほど下がった。
• CPUクーラー交換を検討して候補を絞り込んだが、「85℃でいいっしょ」と高をくくって暫く放置。連続・高負荷運転30時間など、長時間の85℃運転を10回程度繰り返した。
• Intelの技術文書を改めて丁寧に読むと、制限最高温度の一つであるケース温度はIntel Core i7-10700でも72℃前後であることが分かった。つまり「85℃運転はヤバい」。以前の検討に基づいて、CPUクーラーとしてID-COOLING SE-914-XTの導入を決心するに至った。ファン径92mmが決め手、120mmだともうミニタワーケースには収まらない。これが8/9の夜。

となる。 

　で、翌8/10は都内の病院への月一の通院日だったので、その帰りに秋葉原に寄った。「こんな時期になんだ」と言われそうだが、中途半端な田舎住まいには逃し難い機会だ。その規模故に密になりにくそうな大店舗を選び、ID-COOLING SE-914-XTとM3×20mmネジを購入して早々に帰宅した。

　元々付いているCPUクーラーはネジ４本を緩めるだけであっさり取り外せた。かつて動画で観た「AMD CPUのすっぽん」の光景が頭をちらついてやや恐る恐るの作業となったが、ネジを緩める過程でネジ部のバネの力だけでCPUとは分離した（私がPCを盛んに自作、改良していた時代は、CPUクーラー無し～リテールクーラーで十分なころ。つまりCPUクーラーをCPUから外すのは生まれて初めて）。グリスは乾いておらず、接触面全体に広がっていたため、CPUクーラーの性能は十分に発揮できていたと思われる。CPUクーラー自体は、少し昔風の言い方をすると「リテール品よりもヒートシンクが厚いトップフロー型」とでも言えようか。埃の付着はファンの最先端部に僅かにある程度で、ヒートシンク内も綺麗だった。

　SE-914-XTの取り付けについては特に述べないが、CPUクーラー固定用のステーとステーとマザーボード基盤との間に挟む樹脂製スペーサを固定するネジは、マザーボード基盤高さにあるネジ穴が全く見えない状態で、上から挿入して締めることになる。私の場合はネジの代わりにつまようじを使って仮組みし、つまようじを１本ずつ実際のネジに置き換えていく方法をとった。なお、CPUクーラーの交換はケースカバーを外しただけの状態で実施した。ただマザーボードのファン電源ピン周りは狭いので、既存のCPUクーラーを外した時点で新しいファンの電源ケーブルを接続しておくのが吉かと思う。

　あ、何故ステー固定が面倒臭いのか、そもそもどうして別途購入のネジなんかで固定するのかについては先行するエントリ（その１）を参照されたい。これは附属品ではSE-914-XTがXPS 8940に取り付けられないというXPS 8940の構造が原因だ。更に言えば、今回の取り付け方法ではマザーボードをケースに組み込んだ状態での作業が必須となる。ステーはマザーボードではなく、マザーボードを半ば貫通している「ケースの一部」に固定するからだ。

 　さてID-COOLING SE-914-XTの性能だが、まず冷却力は私の想定には十分ミートした。良くも悪くもミニタワーケースに入るコンパクトな空冷クーラーである。以下、具体的なCPUパッケージ温度が表れるが、これらは全てCinebench R23のマルチコアテスト（10分）の終盤に得られた値だ。

　まずはターボブースト時の最大出力を150Wに設定した場合のCinebench R23の結果だ。150WはSE-914-XTの最大対応TDPになる。

　ベンチマークの数値自体は「あ、ふ～ん。それっぽい数値出てるね」ぐらいでの受け取り方で良い。このベンチの過程で得られた大事な知見は、CPUパッケージ温度は83℃とケース温度を超えたが、コアクロックは全て最大値の4.6GHzが維持されたことだ。つまり、CPUの計算能力としてのパワーが100%引き出せている。逆に、ターボブースト時の最大出力を150W超とすることに意味は無いことになる。

　ターボブースト時の最大出力を出荷時設定の120Wとした場合はどうか。CPUパッケージ温度は72～74℃とケース温度付近、コアクロックは全て4.4GHzが維持された。コアクロックは最大値に及ばないものの、ケース温度の観点からはこの辺りがターボブースト時の最大出力設定の候補となる。が、さすがにファン音が大きい。ブーンという音が乗って、機械的な不具合発生の不安を感じる一歩手前ぐらいの感じの音だ。

　続いて95W。この出力ならコアクロックが4.0GHz以上とできることが予測され、日常的に使えると嬉しい設定点だ。従来の60W設定時に対してコアクロックが+20%以上となる。CPUパッケージ温度は68℃でケース温度未満、コアクロックは4.0～4.1GHzと狙い通りだ。ファン音にブーンといった音が無くなり、如何にも高速回転中といったサーといった音だけになる。音量は8畳向けエアコンの低風量時よりやや大きいぐらいだが、ノイズ多めなので耳障りで隣で寝るのは無理っぽい。

　60Wならファン音が認識できない静音状態で、アイドル時と変わらない。CPUパッケージ温度は63℃、コアクロックは3.5GHzで、旧CPUクーラーの84℃、3.3GHzとは本質的に違う。なお、アイドル時のCPUパッケージ温度は60℃台から40℃まで下がった。コアクロックの違いは自動制御されているコア電圧の違いを反映している。ファン音が聞こえ始めるは70W、「これは隣では眠れないかも」感が出始めるのが75Wだ。睡眠時も運転することを考えると70W、CPUパッケージ温度64℃、コアクロック3.7GHzでほぼ決まりだ。

　まとめると、連続・全力運転を前提したターボブースト時最大出力は、睡眠時70W、日中不在時は95Wぐらいが良さそうだ。冬場は部屋を温めておいてくれるだろう。

　SE-914-XTのファン回転数制御は、意地でもCPUパッケージ温度を70℃未満としたいかのようだ。ファン音が気になり始めるのが63～64℃、100W以下の広いCPU出力範囲でCPUパッケージ温度のブレの上限が68℃となる。これはIntel Coreのケース温度（ヒートスプレッダの許容温度）が72℃付近であることを考えると納得の設定だ。半面、CPUパッケージ温度が60℃前半の段階からファン回転数を上げ始めるので、静音運転に拘ると思っていたよりもCPU出力が上げにくくなっている。この辺りはこのサイズのケースに収まるコンパクトさとの兼ね合いというのが実態だろう。ただしケース温度制限を考えなくとも良い、という点は精神衛生上実に好ましい。また、CPUパッケージ温度が低くなれば電圧を上げやすくなるので、同じCPU出力でもコアクロックは僅かではあるが上がる。

　で、別のまとめ方。

　価格.comのレビューなど、他の人によるネット上の情報とも矛盾しないし、値（特にキーとなるCPUパッケージ温度68℃）の一致具合も高い。繰り返すけど、高回転時のファン音はノイズ混じりで、個人的にはやや不安感を煽るものだ。コンパクトさの代償だね。CPU出力70～80Wの範囲でCPUパッケージ温度の変化勾配が上がるが、その上昇はいったん68℃で止まる。つまり80～100Wの範囲内に、CPU出力に依存せずCPUパッケージ温度が68℃一定となる範囲がある。

　なおBIOS/UEFIが既に第11世代Coreに対応しているので、実用性を担保しつつ最低でも一世代はCPUアップグレードできる見通しが立っている。が、現時点ではコストパフォーマンスが悪いからやらないけどね。

　んん？高出力時のこの騒音は実はケースファンからかな？（続くかもしれん）

　雑談。

　今回のCPUクーラー交換の検討段階でCPUクーラーの性能比較や性能紹介動画を多数見た。が、CPU出力を「100%」としか紹介しないものが少なくなかったのが頭痛の種だった。私の観点だと、最高出力を20Wに設定すれば20W出力で100%だし、150Wに設定したら150W出力で100%だ。上のグラフの全ての点が「CPU出力100%におけるCPUパッケージ温度及びコアクロック」の測定結果になるのは明らかで、「100%」と言う表現は付加条件が無いと意味がない。

　3DCGレンダリング時（≒実際の使用時）の負荷は、ターボブースト時のCPU出力設定に使っているIntel Extreme Tuning Utility（Intel XTU）のストレステストの負荷よりも明らかに大きいようだ。CPU出力が同じでも、XTUストレステスト時の方が CPUパッケージ温度は低い。より具体的には、XTUストレステストではCPUパッケージ温度が上下するが、3DCGレンダリングでは上限値に貼りつく。

　ちょっと似た話で、DAWはCPUパワーを要求するため昔からCPU使用率表示が行われてきた。今でもそんな表示は残っているが、パワー要求（デマンド）に対して制限範囲内で計算能力が追従する昨今のCPUに対して意味あるんですかねぇ。

メインPC、CPUクーラー交換！（その１）

　とにかくCPUパッケージ温度が100℃近くまでしょっちゅう上がるので、メインPCのCPUをダウンクロックした話は以前にした。CPUはIntel Core i7-10700で、具体的には120Wだったターボブースト出力を60～70Wにまで下げた。それでも、CPUパッケージ温度は85℃付近まで上がる。

　あらためて断っておくが、私はオーバークロッカーの類ではない。趣味で3DCGをやっているだけだ。が、3DCGの世界のレンダリングという作業では、特に動画を作る場合は、PCを2～３日間全力運転させることなんてざらにある。だから「趣味の範囲で」という注釈の下（つまりまずは安く）、そのようなタスク「も」そこそここなせるPCが欲しい。できるだけCPUの能力を引き出しつつ、故障や不具合発生の可能性を下げた運用が可能で、睡眠を阻害しないレベルで静かなPCだ。じゃぁ何でDellなのか・・・いやいや、先代のメインPCだったDell XPS 8700は、グラフィックボードこそは交換したが上記の私の要求を満点で満たすものだったのだ。Alienwareを買収したあたりから製品の技術的傾向に変化が見られ始めた感じがする。まぁ今回のCPUクーラーの件のようにPC性能の足を引っ張る明確なアキレス腱があって、そこに約￥4000とちょっとした作業だけでPC性能が「そこそこ化ける」・・・って展開は試されてるみたいでまだ楽しめるレベルだし、Dellのハードウェア設計の基礎部分の手堅さみたいなものは感じる・・・感じない？フルタワーケース製品以外に拡張性はもはや求めちゃダメだけどね。

　さて、

　「CPU温度　適正」といったキーワードでググると「高負荷時でも70℃台、80℃越えはヤバい」といった辺りの情報が大勢だが、Intelのスロットリング（上限値制限制御）のロジックからはそういう印象を受けない。という訳で「85℃でもええやんけ」と思っていたのだが、Intelの公開されている技術資料を見て考えが変わった。これが8/9の夜の話。んで8/10にはCPUクーラーを交換しちゃった訳だが、最近のエントリの内容はこういう早い展開が多いな。

　従来よりIntel CPUの許容最大温度としてケース温度T_caseが用いられてきた。これはヒートスプレッダの最高許容温度であり、以前より熱暴走や破損を防ぐ上での基準となっていた。具体的に72℃付近であり、少なくとも第４世代以降のCoreではほぼ変わらない。一方、最近では、書類でかつてT_caseが書かれていた位置にはジャンクション温度T_junction_maxと呼ばれる温度が書かれることが増えた。これはコア内の接続部が破損しない（＝断線しない）温度で、具体的には100℃である。Intel Core i7-10700などでコア温度が100℃に達すると、クロック周波数を下げるなどして温度を下げる制御が為されるのはこのためだと思われる。

　ではCore i7-10700にとってケース温度T_caseは気にしなくても良いかと言えばさに非ず、ネット上に公開されているIntelの技術資料をきっちり読めば Core i7-10700でもケース温度T_caseが72℃程度であることははっきり書かれている。つまり、「85℃でもええやんけ」という考えは間違っている。技術屋気質を気取るなら、反省する間も惜しんで事態の本質的是正に動くべきってところだろう。

　ちなみに、ネット上には「昔はケース温度T_case、今はジャンクション温度T_junction_maxが制限」といった文章もあるが、書いた当人の肩書がどうだろうがIntelが発行・公開している技術文書の記述に基づけばこれは当然間違いである。こんなんに仕事出してるようなレベルお察しな会社、経営大丈夫か。まぁ、ターボブースト運転を連続24時間とか、普通の用途では有り得ない使用条件であることは認める。

　さて、メインPCはDell XPS 8940というちょっと困ったちゃんである。

　まず、CPUファンやケースファンの回転数を取得するインターフェースが無い。安さの秘密だ。つまりケースファン回転数やその制御ロジックはユーザーに対してマスクされていて、BIOS/UEFIやソフトウェアでそれらを確認したり変更することができない。

　次いで、ファンやヒートシンクの大きさを見る限りCPUクーラーはTDP65W級なのだが、ターボブースト時の最大出力のデフォルト値が120Wになっている。実際には色々なスロットリングの所為で100～110W動作が限界だが、それでもCPU温度は100℃を叩き続ける。このためターボブースト時の最大出力を下げて実質的にダウンクロックした訳だ。TDPが65Wだからとの主張は一見正当だが、ターボクロック動作時の性能でCPU製品の価値を位置付けている（＝価格が違う）ところも実態としてあるから、ターボブースト時を考慮しないスペック上のTDPは熱設計においては参考程度の意味しかない。

　更にミニタワー型の筐体は縦置き時の幅（厚み）が160mm程度しかない。これは簡易水冷どころかちょっと大きめの空冷ファンも入らない。定番どころの虎徹Mk.IIも入らない、というか背が高すぎてケースの蓋が閉じられないそうだ。まぁ、メーカーPCはそんなもんでしょ。

　あ、後ひとつ、CPUクーラーは、ケースから伸びてマザーボードを貫通する４本のM3メスネジ（ポリコレ的には不味い表現）付の筒と言うか棒と言うかにそれぞれM3オスネジ（ポリコレ的には不味い表現）で固定する。これは空冷ファン取り付けに良く使われるバックプレートに相当するが、逆に言えばCPUクーラーに添付されている専用バックプレートが取り付けられない。少なくとも４本の筒なり棒なりを切断、除去しなければ無理だ。このような構造も安さの秘密かもしれないが、マザーボードへの荷重負荷をほぼゼロとしつつネジ４本でCPUクーラーなりがきっちり固定できることを考えると割と「冴えたやり方感」はある。要は同じ構造、或いは同じように使える構造、及びそれらに対応したパーツが増えれば状況は変わる訳だ。

　とは言え、Dell XPS 8940のCPU高温の問題に対して私と同じような悩みを持った人が居ない筈も無い。ネットを徘徊すると、価格.comのレビュー内にそのものズバリの内容のものがあった（CPUはIntel Core i7-11700だが、マザーボードやケースは同じ）。製品はID-COOLING SE-914-XTというサイドフロー型の空冷クーラーで、メーカースペック上はTDP150W対応だ。ポイントは、M3×20mmネジを別途用意すれば、CPUクーラー添付のバックプレートを使わないどころか、PCを一切加工することなく取り付けられたという事実、実績だ。これを検討しない手はない。ID-COOLING SE-914-XT自体には特に音についてはネガティブな評価もあり、実際に使ってみて成程と思わなくも無いが、これは

「Dellユーザーなどに堕した報い」

かもしれんね。最近はちょっと部品が高いけど、使用目的が明確な場合には、構成品をきっちり選んだ自作PCに勝るツールはそうそう無いですわな。

続く！

メインPC、CPUのダウンクロック（その３）

　クロックダウンかアンダークロックといった表現が普通で、ダウンクロックとは今は言わんらしい。仕事でつきあいのあったDECとか日本SGIの人は・・・20世紀の話だし、まぁいいか。かつてのGoogle検索では、「内蔵ハードディスク」よりも「内臓ハードディスク」の方がヒット数が多かった期間が結構長かったんだよねぇ・・・主犯はおそらくMS-IMEだが。

　同名エントリ、初夏の最終回です。文体は気分次第で変わるのでその点はご容赦を。これまではCinebench R23のベンチマーク計算結果に基づく話でしたが、私の使っている3DCGIアプリであるLightWave3D 2020のレンダリングでも同じ結論となるか確認しました。レンダリングには全16スレッドを割り当てたので、Cinebenchのマルチコア測定時と同じっちゃ同じ条件です。

　複数のターボブースト最大TDP設定に対して、レンダリングに要した時間、CPUコア最大クロック及びCPUパッケージ最高温度を調べました。上図は、右下に示されているようにターボブースト時最大TDPを70W（デフォルトは120W）まで低減した際のレンダリング中の画面です。

　まず出荷時設定、ターボブースト時最大TDPが120Wの場合です。

　レンダリング時間：170.2秒（基準）
　CPUコア最大クロック：4.1GHz（基準）
　CPUパッケージ最大温度：100℃（基準）
　スロットリング有無：サーマルスロットリング

レンダリング開始直後からサーマルスロットリング（CPUパッケージ最大温度を100℃以下に制限）により、ターボブースト時のTDPは105～108Wでした。つまり、120Wに設定しても、冷却力不足からそのワット数では動作できないことが分かります。

　そこで、ターボブースト時最大TDPを108Wに設定してみました。

　レンダリング時間：170.5秒（+0.1%未満）
　CPUコア最大クロック：4.1GHz（±0%）
　CPUパッケージ最大温度：99℃（-1℃）
　スロットリング有無：無

案の上、レンダリング時間は最大TDP120Wの場合と実質的に変わりませんでした。これはCPUコア最大クロックが変わっていないので妥当な結果でしょう。CPUパッケージ温度がぎりぎり100℃に達しないので、サーマルスロットリングは発生しませんでした。

　ターボブースト時最大TDPを70Wまで下げると・・・

　レンダリング時間：192.6秒（+12.9%）
　CPUコア最大クロック：3.6GHz（-12.2%）
　CPUパッケージ最大温度：85℃（-15℃）
　スロットリング有無：無

やはりほぼ１コア分（～12.5%）の計算パワーを棄てた形になりました。CPUコア最大クロックの低下幅とレンダリング時間の伸び幅とが良く一致しています。最後にターボブースト時最大TDPを100Wにしてみました。なお、100Wという数値自体には、「108Wより低い切りの良い値」以外の意味はありません。

　レンダリング時間：175.1秒（+2.7%）
　CPUコア最大クロック：4.0GHz（-2.6%）
　CPUパッケージ最大温度：98℃（-2℃）
　スロットリング有無：無

当然のように、CPUコア最大クロックの低下幅とレンダリング時間の伸び幅の一致は良好です。

　今回の追加のテストで、新たに分かったことがありました。現行のCPUクーラーでは、ターボブースト時の最大TDPとして108Wを超える値を設定することに意味が無いと言うことです。サーマルスロットリングによって最大TDPが108Wを超えることが無いからですね。逆に最大TDPを108Wと下げても、全コア/スレッドの100%負荷時のマルチコア計算能力の低下は120Wに対して実質的にありません。

　なんともはや、少なくともこのモデルではDellやっちまったなぁ・・・って感じですね。と言うか、今時はそういう設計が一般的なかなぁ・・・。

　Dellは電源がかつかつだとか後から手を入れにくい製品を出しますが、IFやメモリ規格などは最新のものを一早く、リーズナブルな価格で取り入れる面もあります。そのため、高価格帯製品（と言っても、20万円ぐらいの構成をベースにメモリを増設したりグラボのランクを上げたりして、セール時に18万円ぐらいで買う感じ、要はXPSの最上級モデルかその手前のモデル構成に手を入れたもの）を選んで買っておけば、そのまま4～5年は普段使いには十分性能的に通用したりしてきました。ただIntel i7-10700や11700などの発熱は、従来の製品設計の流儀ではいなせなかったみたいですね。

　カタログスペックでのIntel i7-10700のターボブースト時クロックは4.8GHz、一方出荷時の構成では冷却力不足によるサーマルスロットリングでターボブースト時クロックは4.1GHzまで低減、更に現在の私の設定では3.6GHzまで下げています。性能がクロックに比例すると仮定すると、出荷時で既に17%程度のCPUパワーが活用できていないことになります。私の現行設定では-25%程度、実に3/4程度のCPUパワーしか使えないことになります。

　ただし私の現行設定であっても、CPUをフルパワーで動かす場合以外でのCPUパワーのロスは限定的です。先行するエントリで触れたように、単一のコアやスレッドのみが高パワーを出すような場合・・・普段使いでの条件はたいていこちら・・・では、該当するコアは4.1GHzやそれ以上で駆動できるため、この場合のロスは17%以下どころか実用上はほぼ０と見做せる場合も多いようです。

　例えばDAWであるCubase Pro 11使用時には、特定のスレッドやコアに負荷が連続集中しないようにCPUが制御されています。その結果、DAW上のCPU負荷表示が50%程度のプロジェクトで楽曲を再生しても、各コアの温度上昇が抑えられているので、最大クロックは4.6GHzを余裕で維持します（＝最大TDP70W設定でもサーマルスロットリングは作動しない）。

　また最大TDPが70WでのCPU冷却ファン音だったら、ターボブースト動作時でも既存の吸音材を張り付けた段ボール紙を寝具とPCの間に置くだけで問題無く寝られそうです。ダイソンの送風ファンの方が五月蠅いぐらいなんですよ。つまり私が寝ている間もPCにきっちり働いてもらうことができます。3DCGでアニメーションを作ろうとしたら、レンダリングに時間をかけなければなりませんからね、夜間の時間が使えるとなれば実はダウンクロックは良いコトづくし？要はアウトプット完了までの効率が最重要で、時間は失われることしかないやっかいなコストですから。

メインPC、CPUのダウンクロック（その２）

　先行するエントリで、Intel i7-10700を搭載したメインPCのCPUをダウンクロックしたことについて述べた。 全力動作時にCPUパッケージ温度が100℃に達することを嫌い、TDP最大値を120Wから80Wに下げたのだ。そもそもの原因はCPUクーラーの冷却能力不足なので対処療法に過ぎないのは悲しいことだが、最大パワーを約10%捨てる（最大クロック4.1GHz→3.6～3.7GHz）ことで、CPUパッケージの最大温度を90℃以下とし、CPU冷却ファン作動音の１ランクの低下を得た。

　が、その後更にTDP最大値を70Wまで下げることにした。これはIntel i7-4790を搭載した先代のメインPCではパッケージ温度が85℃を越えなかった結果を受け、CPUパッケージの最大温度ターゲットを85℃以下に見直したことによる。結果、最大クロックは3.5GHzとなって更に4%弱パワーを捨てたことになるが、全力動作時のCPU冷却ファン作動音は更に低下した。Cinebench R23（マルチコア9296）を信じるなら、それでもマルチコア性能はIntel i9 9880H（マルチコア9087）を超える。

　まぁ全力動作時のパワーとして、ついに1コア分を捨てたことになった。

　アプリによっては使用スレッド数やコア数を制限できるものもある。しかしCPU温度制限によるサーマルスロットリングで最大パワーが決まる今回の状況下では、アプリで使用コア数やスレッド数を減らすよりも各々のコアのパワーを若干削ってでも全コア或いは全スレッドを使った方がより大きなパワーを確保できる。同時にCPU温度も下げられるし、PCの静音化もできる。

　あと用途によって大事なことは、これらのクロックダウンはTDP制限を下げた結果に過ぎないことだ。これは、TDP制限やデフォルトのCPU温度制限（100℃以下）に引っかからない場合、コア単体の最大能力は下がらないということを意味する。Cinebench R23のシングルコア性能測定時は、次々と使用するコアを切り替えながら常に単一のコアしか全力では動作させない。このようなコアの使い方をした場合、CPUパッケージのTDPはせいぜい40W程度だし、パッケージ温度も80℃すら越えない。換言すればスロットリングは一切行われない。結果としてベンチマーク中のコアクロックは4.6～4.7GHzに維持され、ベンチマークスコア（1230前後）も基本的にTDP制限が120Wでも70Wでも変わらない。MS比は7.5だったので、現行設定では0.5コア分のパワーを捨てていると評価されたような感じだ。

　ただマルチコア/スレッドとシングルコア/スレッドとにおける単一コア/スレッドの計算パワーの関係は、単一コア/スレッドに割り当てられる計算量（所謂、粒度）や同時に使うコア/スレッドの総数、更に各種レイテンシによって変わるので単純ではない。この辺りの機微は、12～15年間に並列科学技術計算に関わった経験がある人には良く分かるのではないかと思う。

　以下雑談。

　当時の議論対象は、①そこそこの大きさのメモリと高速なCPUを組み合わせたものを多数並列化したシステム（分散メモリシステム）と、②大きな単一のメモリにそこそこの計算速度のCPUを可能な限り多数接続したシステム（共有メモリシステム）の２つのシステムの利点・欠点だったものだが、もはやこの種の議論に意味は無くなっている。①はPCクラスターを経て、②はGPGPUとニーズに合わせて並列共存する形で、計算機技術としてはともにクラウドコンピューティングに収れんしてしまった。計算速度特化と言う意味でスパコンは未だ特殊だが、傍目からの素人目線では、とにかくデータ転送・通信のレイテンシの低減、隠ぺい（物理的には分散メモリだが、動作は限りなく共有メモリに近くする）にコストがかけられる最後の技術分野と言ったところだろう。クラウドコンピューティングではレイテンシ低減の代わりに闘いは数だよ兄貴！数にコストをかけ、併せて冗長性も確保する。 

　なお①はDAWや3DCGIのモデリング向け、②は3DCGIやあらゆるコンポジット（合成）プロセスのレンダリング向けだ。動画エンコーディングは②のほぼ最終のプロセスに当たる。

　爺さんになりつつ身の私から見ると、今のPCは色んな意味で①と②のキメラになってしまった。マルチコアCPUを搭載したシステム概念として既に①と②のキメラであり、グラフィックス機能のCPUへの内蔵は物理的にも①への②の内蔵だ（Intelのララビー・アーキテクチャを覚えている人はいるかな？）。グラフィックボードの導入は①＋②のシステムの具体的な実装であり、①と②のどちらを選ぶべきかと言ったかつての真面目な議論をあざ笑うかのような状況以外の何物でもない。DAWやCGI、そしてグラフィックリッチだったり最善手を常に追い続けるような対戦ゲームのためのハードウェアだ。だから現在のPCはとても「皆のもの」と呼ばれるものではなくなった。だからPCを使えない、触ったことが無い若者が居るなんて話を聞いても驚かない。要らん人には要らんでしょ、こんなもん。だからと言ってChromebookはセンス無さすぎでしょ。

メインPC、CPUのダウンクロック

 　ここ10年程は何も考えずDell社の特定の製品、価格のPCを乗り換えて来た。安く買えるタイミングを狙って購入してきたし、幸いにか外れと思った製品に当たることも無かった。現在のメインPCは昨年秋に購入した2020年前期型で、CPUはコアシリーズ第10世代のIntel i7-10700（8C16T@2.91GHz）だ。先代機よりケースが２周りぐらい小さくなったのにちょっと驚かされたが、まぁ、改造する事もあるまいと思ってそこはその時は流した。如何にも安そうなケースの高級感の喪失具合もちょっと凄いが同様に流した。

　事はYoutubeでとあるジャンク系PC動画を観たことで始まった。動画は第11世代のIntel i7-11700のベンチマークに関するものだったのだが、Cinebench R20実行時にコアパッケージ温度があっさりと100℃に達してしまったことに驚いた。原因は明らかに空冷CPUクーラーの冷却能力不足で、動画主さんは直ぐにクーラーを簡易水冷型に変更していた。

　翻って、私のメインPCはどうだったか。購入直後に一通りのベンチマークは実行していたが、CPU温度は気にしていなかった。早速Open Hardware Monitorを立ち上げ、改めてCinebench R23を実行したところ、なんとベンチ開始からものの2秒も経たずにCPUパッケージ温度が98～100℃をウロチョロし始めた。クロックもいったん4.6GHz程度まで上昇するが、サーマルスロットリング（CPUコアやパッケージの温度制限）で直ぐに4.1GHzまで下がることが分かった。ちなみにCinebench R23のマルチコア時のスコアは10591だった。

　さて、現実問題としてCPUを全力で動かすシチュエーションは限られる。しかし、DAWにしても3DCGIにしても、いったん高いCPU負荷が必要な作業に入るとその状態を維持する時間は長くなりがちだ。この種のニーズは動画のエンコードが典型的だが、私の場合はエンコードする動画が短かかったり、負荷の多くをGPU（nVIDIA RTX 2070 Super）等に分散しているので余り気にならない。さりとてCPUコアやパッケージが長時間100℃近くに維持されるのはやはり気持ち悪い、っつーかかなりマズいのではないかい？

　なおサブPCである先代機（Intel i7-4790, 4C8T、2014年ごろのハズウェル・リフレッシュ世代）のパッケージ温度は外気温26℃に対してCinebench R23マルチコア計測時ですら85℃は越えず、サーマルスロットリングもTDPスロットリングも発生しなかった。つまり、絶対性能はともかく、CPUの性能が100%発揮されていることになる。CPUパワーはメインPCのそれの40%程度ともはや高いとは言えないが、メモリは32GB、ｎVIDIA GTX 1070カードも積んでいるので、この辺りの特長を生かした利用方法を検討中だ。ただ最大出力時のファン音はCPU、GPUともに正直かなり五月蠅い。

　さて、

ここはクーラーの変更が王道だし、せめてグリスぐらいは塗りなおしたら？、と言う意見には全く異論はない。が、正直今は金銭的やらなんやらと辛い。PCのケース寸法も電源の余裕も小さい。なのでIntelからExtreme Turing Utilityをダウンロードし、当面はこのユーティリティ上からの設定変更で逃げることとした。目標はコア及びパッケージ温度を90℃以下に維持すること。ただし90℃と言う数字にはお気持ち以上の意味は無い。ちなみにアイドル時のCPUパッケージ温度は外気温26℃時に47～50℃とやや高めだ。

　上述したように、従来のクーラーとCPUのデフォルト設定との組み合わせでは、サーマルスロットリングにより高負荷時のクロックは4.1GHz程度が上限だ。短時間ブーストもサーマルスロットリングによって効果はスポイルされる。つまりターボブーストによる能力向上は割と早い段階でつっかえている。別の言い方をするとCPUの力を発揮できない酷い実装状況だとなるのだが、この点には頓着しないと割切るしかない。真冬のフィンランドの野外ならきっとつっかえない。CPU設定の変更方針は簡単、①短時間ブーストは無効化、②CPUパッケージの最大TDPをパッケージ温度の最大値が90℃以下となるまで下げる、だ。動作クロックの最大値はTDPスロットリングで決まる出来高とすることになる。

　そんなこんなで、設定変更は最大TDPの80W（デフォルト値120W）への低減とした。最大クロックは3.7GHz（従来サーマルスロットリング時4.1GHz）と10%程度ダウンし、CPUコア及びパッケージの最大温度は86～90℃となった。暫くはこの設定で運用していく予定だ。なお、Cinebench R23のマルチコア時のスコアは9530（対従来比-10.1%）と、予想通りと言うかクロック数低下にほぼ相当する低下となった。あと何かするならば、最大負荷時のファン動作音の大きさが１ランク下がったので、現行の最大負荷時のファン回転数を上げることぐらいだろうか、でもそもそも現環境でそれできるんかね？能力-10%だけど１ランク静か、と言うのも正直悪くはないのだが。

　やっぱり低TDPは大事、それは最大性能に転嫁可能だからね。