Klamann
Lieutenant
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- Nov. 2006
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- 967
Verzeichnis:
1. Vorwort
2. Test
2. Test
2.1 Systemkonfiguration
2.2 Undervolting
2.3 Stromverbrauch
2.4 Probleme und Lösungen
3. Fazit2.2 Undervolting
2.3 Stromverbrauch
2.4 Probleme und Lösungen
1. Vorwort:
Längst sind die Zeiten vorbei, in denen ein Home-PC sich auf der Stromrechnung wesentlich bemerkbar machen muss. AMD und Intel bieten schon seit Langem stromsparende Lösungen an, die jedoch vor nicht allzu langer Zeit gerade einmal für einen flüssigen Office-Betrieb reichten. Das hat sich nun geändert und was AMD mit seiner BE-Reihe angefangen hat, wird nun mit den 4x50e-Prozessoren fortgesetzt. Allen gemeinsam sind die 45W TDP, aber was neu ist, ist die brachiale Leistung, in die diese 45W umgewandelt werden.
Doch wo die Leistungsspitze nach oben ragt, sind auch stromsparende Reserven nach unten da und daher widme ich diesen Artikel dem Undervolten eines AMD Athlon X2 4450e. Wie wenig Strom kann eine starke CPU verbrauchen?
2. Test
2.1 Systemkonfiguration:
Ihre Heimat findet besagte CPU in einem eigens zusammengestellten HTPC, der neben DVD-Wiedergabe am Fernseher auch als Homeserver dient.
Hier ein kurzer Überblick über die verbaute Hardware:
AMD Athlon X2 4450e @ Scythe Shuriken
Asus M2N-VM HDMI
nVidia GeForce 7050 (onboard)
2GB MDT DDR2-800
500GB Samsung F1
Seasonic S12II 330W
Sharkoon Rush Case (Schwarz)
Was unter Volllast möglich ist, hat ja schon der Computerbase Test gezeigt und die Ergebnisse kann ich bei meinem Exemplar auch bestätigen. Da ein HTPC aber selten über 20% CPU-Last benötigt, schaue ich auch mal, was sich bei einem geringeren Multiplikator so machen lässt.Asus M2N-VM HDMI
nVidia GeForce 7050 (onboard)
2GB MDT DDR2-800
500GB Samsung F1
Seasonic S12II 330W
Sharkoon Rush Case (Schwarz)
2.2 Undervolting:
Um erst einmal unnötige Leistungsreserven (die natürlich auch Strom kosten) zu reduzieren, wird die CPU heruntergetaktet. Per Multiplikator kann man im laufenden Windows-Betrieb spielend zwischen 1,0 und 2,3 Ghz wechseln. Auch die Spannung lässt sich nahezu beliebig regulieren, wobei man natürlich vor Hardwareschäden, die ab etwa 1,4 Volt VCore auftreten können, ausdrücklich gewarnt sei.
Spannung und Multiplikator werden mit RMClock angepasst, die Systemstabilität wird während der Konfiguration mit Prime95 getestet. Sobald Prime Fehler meldet oder das System stockt/einfriert, wird die angelegte Spannung als untauglich eingestuft.
Hier nun meine Messwerte:
Unter 0,8V ließ sich der Prozessor nicht bewegen. Hier waren allerdings keine Abstürze/Fehler die Schuld.
Der PC startete einfach mit einem Piepston neu. Mögliche Erklärungen wären eine softwareseitige Sperre (z.B. im BIOS) oder Transistoren, die bei Spannungen unter 800mV einfach nicht anlaufen.
Die Ergebnisse sind durchaus beeindruckend: Bis 1,4 Ghz CPU-Takt kann man mit der Minimalspannung von 0,8 V fahren. Selbst bis 2,1 Ghz bleibt die Spannung noch unter einem Volt. Man bedenke: Die Standardspannung beträgt 1,25 Volt!
Die Spannung konnte also um bis zu 0,45V reduziert werden, das ist weniger als 2/3 der Weksspannung.
Doch natürlich haben diese Werte ohne den dazugehörigen Stromverbrauch wenig Aussagekraft (auch wenn die Augen des erfahrenen Overclockers vielleicht schon leuchten ), daher folgen nun weitere Messwerte.
2.3 Stromverbrauch:
Jetzt kommt der spannende Teil: Wie viel konnte die durchgehend um 0,2 - 0,45 Volt gesenkte Spannung zur Senkung des Stromverbrauchs beitragen?
Gemessen wird mit einem Serd EKM 2000, das durch seine mindere Qualität natürlich keinen Elektriker überzeugen wird, aber zumindest reicht, um die Unterschiede vor und nach Spannungssenkung aufzuzeigen. Es wird die gesamte Leistungsaufnahme des Systems gemessen, in dem auch Festplatte, Mainboard, GPU und ein ca. 80% effizientes Netzteil vorhanden sind. Um Rückschlüsse auf die Verlustleistung der CPU ziehen zu können, müssen CPU-Auslastung , die verbaute Hardware sowie die sinkende Effizienz des Netzteils bei Lastzuständen unter 20% beachtet werden. Die Auslastung liegt hier zwischen 13% und 20%. (Für weitere Informationen siehe [FAQ]Netzteile-Welches ist das richtige?, Unterpunkt 1.3)
Hier nun die Messwerte:
Auch die Stromverbrauchswerte sind äußerst zufriedenstellend. Bei 1Ghz Takt, die im Alltagsbetrieb für einen HTPC mehr als genug sind (immerhin 2 CPU-Kerne!) lassen sich gut 17% einsparen. Das gesamte System kommt damit auf nur noch 44 Watt Gesamtverbrauch, die wohl noch geringer wären, wäre das Netzteil mit 13% Auslastung nicht stark unterfordert. Ein sehr guter Wert, wenn man davon ausgeht, dass die CPU allein bis zu 45W verbrauchen kann.
Unter Vollast erfährt man die größte Einsparung. Die Sekung der Spannung um 0,2 Volt dankt das System mit 25% weniger Stromverbrauch - und das bei gleichbleibender Leistung! Das sind 20 Watt Differenz, die nicht nur der Umwelt gut tun, sondern auch der CPU selbst, da die Wahrscheinlichkeit der Elektromigration bei geringerer Spannung nochmals sinkt.
2.4 Probleme und Lösungen
Performance on Demand
Um noch den perfekten Kompromiss zwischen stromsparender und dennoch leistungsstarker CPU zu finden, entschied ich mich für die Funktion "Performance on demand", die RMClock anbietet. Hierbei wird je nach CPU-Last die Spannung und der Multiplikator synchron zueinander erhöht und wieder abgesenkt, um so je nach Bedarf höchste Leistung oder geringsten Stromverbrauch bieten zu können.
Doch anscheinend kommt die CPU mit derlei Spielereien nicht zurecht: Bei großen Sprüngen (z.B. von 5x nach 11,5x) stürzt das System immer wieder ab. Wieso das? Die Spannung war doch bis ins letzte Detail genau ausgemessen. Zunächst vermutete ich, meine Spannungwerte waren etwas zu optimistisch, aber auch eine Spannungserhöhung um satte 0,1 V konnte der Angelegenheit nicht Abhilfe schaffen.
Ab hier kann ich nur Vermutungen über diesen Sachverhalt anstellen: Möglicherweise senkt RMClock die Spannung von 1,1V auf 0,9V schon herunter, bevor der Multiplikator von 11,5x auf 5x gesprungen ist? Umgekehrt wird die Spannung eventuell zu spät gesteigert, um die nötige Power für einen stabilen 2,3Ghz-Betrieb zu sichern?
Was es auch sein mag, es ist tatsächlich so, dass die CPU schnelle Taktsprünge nicht verträgt. Dem kann man jedoch abhelfen, indem man RMClock nur einzelne Multiplikatorsprünge erlaubt, im Falle der Athlon X2 4x50e-Serie sogar nur halbe Multiplikatorsprünge.
Bei RMClock auf managment → P-states transitions methods → Perform single-step transitions only ein Häkchen setzen und das Problem sollte gelöst sein. Das Hoch- und Runtertakten dauert jetzt bis zu 3 Sekunden, dafür läuft das System wesentlich stabiler.
Cool'n'Quiet
Cool'n'Quiet ist ein Stromsparmodus von aktuellen AMD Prozessoren und manchmal eine echte Spaßbremse, wenn man selbst Hand an Takt und Spannung legen möchte. Sollte es zu unerklärlichen Abstürzen kommen, kann das Deaktivieren von Cool'n'Quiet im BIOS echte Wunder wirken.
Da jedes BIOS anders ist, kann ich dafür keine Schritt-für-Schritt Anleitung geben, ein Blick ins Mainboardhandbuch oder auf die Herstellerhomepage sollte aber i.d.R. genügen.
3. Fazit:
Abschließend muss ich AMD wirklich für diese leistungsstarke und dennoch sparsame CPU loben. Der HTPC reicht für alles, was man von ihm erwarten kann - und noch einiges mehr. Wiedergabe eines HD-Videos, Downloads, Netzwerkstreams und sonstige Aufgaben sind für diese CPU - auch parallel - keine Herausforderung. Und das bei einem Stromverbrauch von weniger als 70W für das gesamte System.
Viel überzeugender ist der Stromverbrauch jedoch im Idle-Betrieb, wenn also nur ein Server oder ein DVD-Video läuft. Die Leistungsaufnahme des gesamten Systems liegt durchgehend unter der TDP der CPU und das kann man dem Halbleiterproduzenten durchaus hoch anrechnen.
AMD hat den Trend im Auge - stromsparend ist In! Dem umweltschonenden PC, der nun mehr als nur Schreibmaschinenersatz ist, steht nichts mehr im Weg. Hoffen wir darauf, dass die Entwicklung noch lange so weitergeht und nicht mehr neue Negativ-Rekorde im Bezug auf die Leistungsaufnahme, wie im GPU-Sektor, gebrochen werden müssen.
Changelog:
25.07.2008 Beitrag wird veröffentlicht
16.06.2009 Aufgrund des wiederaufgeflammten Interesses wurden einige Textstellen berichtigt/erweitert und neue Diagramme hinzugefügt.
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So, das war mein erster größerer Beitrag auf CB.
Ich hoffe, ich konnte die neue AMD-CPU in das ihr angemessene Licht rücken und ein wenig zur allgemeinen Verwirrung (von Experten auch Wissen genannt) beitragen.
Konstruktive Kritik sowie wüste Beleidigungen oder Lobeshymnen sind natürlich stets erwünscht
Klamann
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