CPU-Aufrüsten: Sandy Bridge bis Coffee Lake mit Overclocking im Vergleich 3/3

Volker Rißka 1.241 Kommentare

Leistungsaufnahme von Sandy Bridge, Haswell, Skylake, Kaby Lake und Coffee Lake

Die Leistungsaufnahme während der Testreihen soll nicht unbeachtet bleiben. Auch wenn Intel-Systeme stets als gut ausbalanciert und insbesondere im Leerlauf und Teillast als effizient galten, zeigen die Messungen, dass sich in den letzten Jahren doch noch einiges getan hat.

Insbesondere im Leerlauf ist der Stromverbrauch des gesamten PCs in den Jahren deutlich gesunken. Doch dies liegt nicht allein am Wechsel der CPU von 32 auf 14 nm, sondern der gesamten Plattform: DDR4-Speicher benötigt weniger Spannung, der P67-Chipsatz in seiner damals schon „steinalten“ 65-nm-Fertigung verbraucht mehr als jedes darauf folgende Modell. Doch auch die immense Anzahl an Zusatzchips auf den Mainboards, die damals noch nicht einmal USB 3.0 nativ boten, sondern Zusatzchips benötigten, sind ein negativer Einflussfaktor. Auch wenn sie – wie in diesem Test – nahezu alle deaktiviert sind, lässt sich der Stromverbrauch im Leerlauf kaum weiter eindämmen. Erst ab der Skylake-Plattform rund um den Core i7-6700K und die Z170-Mainboards, die viele Anschlüsse endlich direkt nativ im Chipsatz boten, kam noch einmal ein Sprung in der Leistungsaufnahme der PC-Systeme zum positiven.

Leistungsaufnahme
Angaben in Watt (W)
  • Leerlauf:
    • Core i7-8700K (default)
      34
    • Core i7-7700K (default)
      35
    • Core i7-6700K (default)
      39
    • Core i7-7700K @ 4,8 GHz/DDR4-3866
      42
    • Core i7-4770K (default)
      48
    • Core i7-8700K @ 5 GHz/DDR4-4000
      51
    • Core i7-6700K @ 4,5 GHz/DDR4-3600
      53
    • Core i7-2600K (default)
      56
    • Core i7-2600K @ 4,6 GHz/DDR3-2133
      63
    • Core i7-4770K @ 4,5 GHz/DDR3-2133
      63
  • Anwendungslast:
    • Core i7-7700K (default)
      110
    • Core i7-4770K (default)
      113
    • Core i7-6700K (default)
      116
    • Core i7-2600K (default)
      127
    • Core i7-8700K (default)
      134
    • Core i7-7700K @ 4,8 GHz/DDR4-3866
      144
    • Core i7-4770K @ 4,5 GHz/DDR3-2133
      166
    • Core i7-6700K @ 4,5 GHz/DDR4-3600
      172
    • Core i7-2600K @ 4,6 GHz/DDR3-2133
      191
    • Core i7-8700K @ 5 GHz/DDR4-4000
      233
  • Maximallast (Prime inkl. AVX2):
    • Core i7-2600K (default)
      144
      Hinweis: 59 Grad
    • Core i7-7700K (default)
      144
      Hinweis: 84 Grad
    • Core i7-6700K (default)
      158
      Hinweis: 72 Grad
    • Core i7-4770K (default)
      161
      Hinweis: 84 Grad
    • Core i7-8700K (default)
      178
      Hinweis: 71 Grad
    • Core i7-7700K @ 4,8 GHz/DDR4-3866
      191
      Hinweis: 98 Grad
    • Core i7-2600K @ 4,6 GHz/DDR3-2133
      225
      Hinweis: 85 Grad
    • Core i7-6700K @ 4,5 GHz/DDR4-3600
      229
      Hinweis: 98 Grad
    • Core i7-4770K @ 4,5 GHz/DDR3-2133
      243
      Hinweis: 100 Grad
    • Core i7-8700K @ 5 GHz/DDR4-4000
      289
      Hinweis: 99 Grad

In reiner Anwendungslast zeigt sich dann, warum Intel Core i7-2600K und Intel Core i7-8700K in der gleichen TDP-Klassifizierung von 95 Watt zuhause sind: Sie liegen fast gleichauf. Und wenngleich die TDP nicht für die Leistungsaufnahme steht, wird über diesen Verbrauch auch die Kühllösung definiert. Folgerichtig ist der Boxed-Kühler vom Sandy Bridge in der 95-Watt-Variante mit Kupferkern auch heute noch in der Lage, den neuen Coffee Lake im Zaum zu halten.

Haswell war ein Hitzkopf, Skylake und Kaby Lake leicht besser

Die Haswell-CPUs hatten ein Problem. Die erstmalige Nutzung von FIVR (fully integrated voltage regulator) ließ nicht nur die TDP ansteigen, auch der gesamte Chip wurde wärmer. Dabei half zudem nicht, dass Intel nun nur noch Wärmeleitpaste nutzte, die Anfang 2013 alles andere als gut war – deshalb gab es ein Jahr später Spezial-Haswell-CPUs mit neuer Wärmeleitpaste, Codename Devil's Canyon.

Im Leerlauf machte sich die neue Fertigung und der neue Chipsatz mit 50 Prozent geringerer TDP positiv bemerkbar, auch in regulären Anwendungen ohne AVX sah das Bild noch sehr gut aus. Doch wurde AVX2 hinzugeschaltet, explodierte die Leistungsaufnahme und die Temperaturen stiegen massiv an. 84 Grad waren bereits bei 3,7 GHz Takt unter Dauerlast so viel, wie Sandy Bridge bei 4,5 GHz hervorbrachte. Im Server-Umfeld wurde erstmals ein AVX-Offset eingeführt: Kamen die neuen Instruktionen dort zum Einsatz, wurde automatisch ein geringerer Prozessortakt angelegt. Dieses Feature wurde später auch in Desktop-Mainboards integriert.

Mit den Skylake-CPUs war auch schon ein wenig Besserung eingetreten, Kaby Lake konnte noch ein wenig effizienter sein. Die Leistungsaufnahme war nach wie vor in der gleichen TDP-Klasse auch nahezu identisch, doch stiegen die Temperaturen nicht mehr ganz so stark an. Eine neue Wärmeleitpaste, die Intel mit dem Zwischenschritt Devil's Canyon eingeführt hatte, kam auch bei Skylake zum Einsatz.

Mit neuen Instruktionen verbraucht auch Coffee Lake mehr

Geht es an die Maximallast mit AVX/AVX2 und das Übertakten, werden schnell neue Grenzen festgelegt. Überzeugt Sandy Bridge bei Maximallast noch, kommen beim Overclocking schnell weitaus höhere Werte zum Vorschein. Interessant ist dabei aber die Temperatur: Selbst bei 4,6 GHz wird die CPU mit erhöhter Spannung „nur“ 85 Grad warm, während sie im Normalfall lediglich an der 60-Grad-Marke kratzt. Das Lötzinn, welches damals von Intel auch noch in der Mittelklasse genutzt wurde, zeigt sich auch heute noch mit positiven Eigenschaften. Der Core i7-8700K wird bereits ohne Übertaktung über 70 Grad warm, was beim Overclocking auch in dieser Generation das größte Problem ist.

Fazit

Fast sieben Jahre nach dem Start von Sandy Bridge neigt sich die Zeit für die CPU dem Ende entgegen. Aber das ist vielmehr beeindruckend denn tragisch, denn dass die Architektur so lange durchhält, hätte Anfang 2011 keiner zu träumen gewagt. Doch die seit Broadwell stetig von Verschiebungen geplagten neuen CPU-Serien spielten der ganz alten Garde in die Karten, eine Aufrüstung konnte immer weiter verschoben respektive auf andere Bereiche verlagert werden. Doch mit sechs Kernen im Mainstream ist damit nun absehbar Schluss.

Insbesondere in modernen Anwendungen zeigt sich das deutlich. Die vielen Kerne und Threads bei gleichzeitig hohem Takt des neuen Core i7-8700K lassen dem Core i7-2600K selbst mit übertakteten 4,6 GHz keine Chance mehr. In vielen Anwendungen ist die alte CPU nur noch halb so schnell. Haswell hingegen bietet bereits einen modernen Satz an Instruktionen und fällt nicht so weit zurück. Doch auch hier stehen am Ende teilweise bis zu 98 Prozent Mehrleistung für den Core i7-8700K im Vergleich zum Core i7-4770K in der Standardeinstellung.

In Spielen sieht es etwas besser aus, da die Grafikkarte gefordert wird und die CPU in den Hintergrund rückt. Doch auch wenn die durchschnittlichen Bilder pro Sekunde fast gleich ausfallen, zeigen die Frametimes, dass Sandy Bridge deutlich öfter zum Haken neigt als Coffee Lake – absolut zu langsam ist der alte Prozessor übertaktet noch nicht, aber er stößt mittlerweile an seine Grenzen. Auch hier sieht es für den Core i7-4770K besser aus, er kommt dem Coffee Lake insbesondere übertaktet sogar gefährlich nahe, was Skylake mit dem Core i7-6700K noch ein stückweit besser gelingt. Und Kaby Lake in Form des Core i7-7700K bringt spätestens übertaktet in den meisten Spielen die gleiche Leistung wie ein Sechs-Kern-Prozessor.

Intel Core i7-2600K und Intel Core i7-8700K als Engineering Sample
Intel Core i7-2600K und Intel Core i7-8700K als Engineering Sample

Auch die jeweiligen Plattformen unterscheiden sich deutlich. Heutige Mainboards sind so ziemlich bei allen Anschlüssen eine oder gar zwei Generation weiter und auch die Leistungsaufnahme des gesamten Systems fällt deutlich niedriger aus. Sandy Bridge zählt in den beiden Punkten zum extrem alten Eisen, besser wurde es bei Haswell, doch erst mit Skylake und der Z170-Plattform wurde dort eine neue Generation eingeläutet.

Insofern ist die Zeit eines Umstiegs für Sandy-Bridge-Nutzer spätestens 2018 gekommen. Wenn sich Anfang 2018 die Preise für die Sechs-Kern-Prozessoren der Coffee-Lake-Generation normalisiert haben und durch neue Mainboards und Chipsätze im Frühjahr auch günstigere Varianten auf den Markt kommen werden, ist zumindest die Zeit reif für Sandy Bridge. Mit einer Haswell-CPU ist indes noch ein wenig mehr Zeit, dort könnte noch der nächste Schritt abgewartet werden. Denn für Ende 2018 wird bereits mit Acht-Kern-CPUs im Mainstream-Markt gerechnet. Gut gerüstet wäre ein PC dieser Art für viele Jahre, ob es dann allerdings wieder sieben Jahre sind, ist schwer vorherzusagen.

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