Leserartikel Renoir und B550 - Die Idle-“Künstler“?

Freiheraus

Lt. Junior Grade
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Die Zen 2 Architektur hat den Ruf bisher unerreicht effizient unter Volllast zu rechnen, jedoch weniger sparsam im Leerlauf und unter Teillast zu agieren. Das mag bei Matisse noch nicht sonderlich überraschen, beispielsweise aufgrund des Chiplet-Aufbaus mit gesondertem I/O(+MC)-Chip, der notwendigen IF-Links und des üppigen L3 Caches. Die Server-Gene sind hier unverkennbar.

Aber auch Renoir mit seinem monolithischen Design werden gegenüber entsprechenden Intel-Pendants (Comet Lake/Ice Lake) Defizite hinsichtlich der Leistungsaufnahme im Leerlauf bzw. unter geringer Last nachgesagt, oft jedoch ohne konkrete Nachweise. Dieser kolportierte Nachteil soll mitunter auch auf das Konto der scheinbar stromhungrigen Chipsätze gehen. Offenbar hat sich aber bisher kaum jemand die Mühe gemacht, das (intensiver) zu beleuchten.

Ich habe versucht diesem Hörensagen etwas auf den Grund zu gehen - im Rahmen eines Chipsatz-/Platinenvergleichs zwischen B450, X570 und B550, den ich demnächst noch als Artikel verpacken werde - und bin dabei auf interessante Dinge gestoßen. Herausgekommen sind nicht nur spannende Erkenntnisse, sondern auch konkrete Ergebnisse, die für eine vollwertige, leistungsfähige Desktop-Plattform (wozu ich z.B. Atom-Verwurstungen nicht zähle) fast schon ein kleiner Paukenschlag sind. Es geht hierbei um Werte die merklich die 10 Watt-Marke im Leerlauf unterschreiten. Was eigentlich nicht zum oft kolportierten Zen-Pferdefuß passen will.


Die Testplattform – Glück im Unglück bei der Mainboard-Wahl

Ursprünglich hatte ich einen Vergleich zwischen den Platinen Gigabyte B450 I Aorus Pro WIFI, Gigabyte X570 I Aorus Pro WIFI und Gigabyte B550I Aorus Pro AX geplant. Drei Chipsätze, drei Mini-ITX Platinen, drei mal der selbe Hersteller. So sollten mMn eine gute Basis für einen Chipsatzvergleich aussehen. Doch leider kam Gigabyte nicht in die Gänge, auch Wochen nach erfolgtem B550-Startschuss war ihr neuer ITX-Sprössling nirgends bei den Händlern zu verorten. Um nicht langsam die Geduld zu verlieren, suchte ich nach einer ITX-Alternative, die mir halbwegs geeignet erschien.

MSI war gleich aus dem Rennen, mit einem abgespeckten ALC1200 an der 200 Euro-Marke zu kratzen und die fragwürdige Chipsatzkühlung erschien mir knausrig und geringschätzig.

ASRock bot mir mit seinen beiden B550-ITX-Modellen keinen vernünftigen Mittelweg, die Wahl zwischen einer Budget-ITX-Platine mit ALC887 und einem >210 Euro teuren Boliden ohne einer dem Preis würdigen (Heatpipe)Kühllösung, ließ mich letztlich ohne Entscheidung und Kauf zurück.

ASUS‘ Produktentwicklungs- und Marketing-Abteilung zeigte sich etwas gewiefter als die Konkurrenz. Kein unangebrachter Geiz beim Sound-Codec (ALC1220), reichlich USB3.2 Gen2-Anschlüsse und ein üppiges Cashback-Versprechen (ich warte immer noch), das erst gar keine Bauchschmerzen ob des Preises aufkommen lassen sollte. Tatsächlich erschien mir das Preis/Leistung-Verhältnis trotz lediglich solider Kühl- und VRM-Umsetzung attraktiv. Ehrlich gesagt verspüre ich das nur sehr selten bei diesem Hersteller.
Ein Problem das ich mit ASUS jedoch hatte, war die Tatsache, dass bei deren AM4-Platinen oft keine direkte Einstellung der ASPM-Modi möglich ist, weder im BIOS noch über die Windows-Energiespareinstellungen (genaueres zu dem Thema hier im Artikel: Link
Auf der anderen Seite wusste ich, dass mich bei diesem Modell eine Phasenabschaltung erwarten würde, die das Potential hat im Leerlauf mehrere Watt einzusparen. Mit gemischten Gefühlen bestellte ich also die mMn im Vergleich zum Gigabyte-Wunschkandidaten weiterhin mittelmäßig erscheinende ASUS-Alternative. Welche sich allerdings noch als echte Überraschung entpuppen sollte.

Übrigens besitze ich mittlerweile auch das Gigabyte B550I Aorus Pro AX, kurz nachdem ich das ASUS ROG Strix B550-I Gaming erworben hatte, war Ersteres ebenfalls lieferbar. Mehr dazu aber später (Chipsatzvergleich = work in progress).


Testaufbau:

CPU: AMD Ryzen 5 PRO 4650G
MB: ASUS ROG Strix B550-I Gaming (BIOS 0805 – AGESA Combo V2 1.0.0.2)
RAM: 2 x 32GB Micron DDR4-3200 ECC 1.2V @ CL18-18-18-18-43-1T
GPU: Integrierte GPU (AMD Radeon Graphics)
SSD: Samsung SSD 960 EVO 500 GB (M.2 PCIe 3.0 x4)
Lukü: Noctua NH-U9B SE2 (1 x Noctua 92mm PWM)
Fans: 2 x Noctua 80mm PWM (Gehäuse)
PSU: Seasonic Prime Titanium 650W (SSR-650TD)

Energiemesser: Voltcraft Energy Logger 3500 und No-Energy NZR (Kontrollgerät)

OS: Windows 10 Pro (Version 2004)
Chipsatz-Treiber: Chipset Software 2.07.14.327
Grafik-Treber: Adrenalin 2020 Edition 20.8.2
Sound-Treiber: Microsoft 10.0.19041.264

Videoplayer: Windows 10 App - Filme & TV
Musikplayer: Windows 10 App - Groove-Musik

Browser:
  • Firefox 80.0.1
  • Edge 85.0.564.44

Apps:
  • Cinebench R15.0
  • Cinebench R20.060
  • Corona 1.3 Benchmark
  • CPU-Z 1.92.2
  • DigiCortex Simulation IDE v1.35 Alpha
  • wPrime Benchmark v1.20
  • 3DMark Time Spy 1.2

BIOS-Konfiguration: Energy Star oder CEC aktiviert, Active VRM HS FAN deaktiviert, CPU-/Gehäuse-Lüfter drehen mit ~500 U/min im Leerlauf
Windows-Konfiguration: Energiesparplan = Ausbalanciert, AURA LED Controller deaktiviert (im Gerätemanager), Internet per WLAN (online verbunden)


Nach der etwas längeren Einleitung gehen wir endlich ans Eingemachte. Eins noch vorweg, das wie erwartet auftretende ASPM-Problem beim ASUS ROG Strix B550-I Gaming ließ sich zum Glück nach etwas herumprobieren umgehen. Mit dem Aktivieren des Energy Star- oder CEC-Features im BIOS forciert die ASUS-Platine den L1-Modus der PCIe-Lanes. Auch alle LEDs werden dadurch im BIOS automatisch deaktiviert, recht praktisch. Mittlerweile, habe ich außerdem ein Mod-Bios vom User Reous im Hardwareluxx-Forum entdeckt, dass das ASPM zugänglich und unabhängig konfigurierbar macht.


Leistungsaufnahme im Leerlauf und unter (sehr) leichter CPU-Last

Kurze Erläuterung der Werte im Diagramm:
1) Normaler Leerlauf, keine Programme offen (Verbindung zum Internet per WLAN steht)
2) Geöffneter Steam-Launcher auf dem Desktop (über den halben Bildschirm)
3) Windowseigene Musikplayer-App „Groove“ spielt eine mp3 ab
4) Windowseigene Videoplayer-App „Filme & TV“ spielt ein H.264 UHD-Video ab
5) Windowseigene Videoplayer-App „Filme & TV“ spielt ein HEVC UHD-Video ab
6) Auf YouTube wird ein UHD-Video per Edge-Browser abgespielt (Download beendet)
7) Auf YouTube wird ein UHD-Video per Firefox-Browser abgespielt (Download beendet)

Ryzen 4650G Idle.png


Da musste ich selber erst mal staunen. Wie ist es möglich eine derart niedrige Leistungsaufnahme mit der AM4-Plattform zu erreichen? Freilich ist es ein Zusammenspiel aus dem im unteren Leistungsbereich sehr effizienten 80PLUS Titanium Netzteil, der neuen Renoir-APU, deren Fußabdruck sichtlich aus dem Mobile-Segment stammt, und dem ASUS B550-Mainboard. Der Protagonist scheint mir hier trotzdem Letzteres zu sein. Ein kurzer Gegenvergleich mit dem Gigabyte B550-Mainboard offenbarte nämlich Werte, die rund 4-5 Watt höher lagen. Was ist also das „Geheimrezept“ des ASUS ROG Strix B550-I Gaming?

Dass der B550 eine niedrigere Grundleistungsaufnahme als sein Bruder X570 oder Vorgänger B450 besitzt, davon kann man ausgehen. Warum sich aber das ASUS-Board nochmals so deutlich absetzen kann, ist mir noch nicht 100%ig klar. Vielleicht greift das ASPM bei dieser Platine radikaler im L1 Mode und schickt die PCIe-Lanes noch konsequenter in tiefe(re) Ruhezustände als andere Mainboard-Modelle. Möglicherweise ist aber auch die Phasensteuerung der entscheidende Faktor. Ist sie eingeschaltet werden im Leerlauf und bei leichter Last nicht benötigte Phasen dynamisch abgeschaltet, aktiv sind idR dann nur noch 1 bis 2 Phasen. Das spart bei insgesamt 10 vorhandenen Drosseln und Power Stages (MOSFETs) satte 3,5 Watt. Sobald die Last und der Strombedarf ansteigen, werden die restlichen Phasen stufenweise in Sekundenbruchteilen reaktiviert damit die APU/CPU ausreichend und möglichst effizient mit Strom versorgt wird.

Eine Rolle spielt übrigens auch der bereits oben aufgeführte, „ominöse“ AURA LED Controller. Deaktiviert man ihn im Gerätemanager, kann der Chipsatz wie es scheint erst richtig in einen tiefen Leerlaufzustand schalten. Das spart noch mal das eine oder andere Watt, Voraussetzung ist allerdings das ASPM im L1 Modus. Die Ersparnis kommt dabei also nicht vom Controller selbst, er verhindert nach meiner Einschätzung nur tiefere Ruhezustände.

Das war aber noch nicht alles... erste Experimente mit picoPSUs und Tischnetzteilen haben die 10 Watt-Mauer tatsächlich deutlich fallen lassen. Zusätzlich mit dem Wechsel der SSD (von M.2 auf SATA) und weniger Lüfter waren mindestens zwei weitere Watt drin. Der bisher niedrigste Wert den ich zu Gesicht bekam, lag bei unter 7 Watt (genau genommen 6,8 Watt)!


Renoir unter Last - Vergleich zwischen Ryzen 5 PRO 4650G (65W TDP) und simuliertem Ryzen 5 PRO 4650GE (35W TDP)

Die Leistungsaufnahme der Renoir/B550-Kombination unter diversen Lastenzuständen habe ich mir ebenfalls angesehen. Zum einen im Standard-Modus (65W TDP) und zum anderen im „ECO“-Modus (35W TDP). Im Letzteren darf die APU bis zu 42 Watt aufnehmen, davon macht der CPU-Part in gut parallelisierten Multithread-Anwendungen auch häufig Gebrauch. Im Standardbetrieb entlockt man der APU dagegen nur in Cinebench das Maximum von 65 Watt (nur unter Prime95 wird auch diese Marke gerissen) Nachfolgend eine Übersicht aller Werte zusammengefasst.

Hinweis: Der Ausgangspunkt sind immer die 9 Watt Leerlauf-Leistungsaufnahme des Gesamtsystems, alle Werte wurden an der Steckdose ermittelt

Ryzen 4650G 65W vs. 35W.png


Die APU büßt mit der 35W TDP-Konfiguration überraschend wenig Performance ein, gleichzeitig ist die Ersparnis bei der Leistungsaufnahme zum Teil beträchtlich. Man könnte sich fast fragen, ob es nicht sinnvoller wäre den Ryzen 5 PRO 4650G ausschließlich im 35W TDP-Modus zu betreiben? Die meisten User würden wohl keinen Unterschied bemerken, außer vielleicht an der Stromrechnung (bei häufigem Volllast-Betrieb).


Welche Schlüsse kann man nun insgesamt ziehen?
Ob Zen 2 eine „Leerlaufschwäche“ hat, hängt nicht nur vom CPU-Design (monolithisches Design vs. Chiplet-Design) und dem eingesetzten Chipsatz ab, sondern auch maßgeblich von den Mainboard-Herstellern und ihren Künsten bei der Umsetzung der Stromspar-Features. Entscheidend sind auch vorhandene Implementationen, die diese unterstützen oder erweitern (z.B. BIOS-Optionen, Phasenregulierung etc.).

Mein persönliches Fazit: Man benötigt doch kein Baerbone- oder Komplettsystem mit eingeschränktem A300/A500-Chipsatz um einstellige Leerlaufwerte mit einer AM4-APU zu erreichen! :-)

PS: What‘s next? Neben dem geplanten Chipsatz-Artikel mit vier Mini-ITX-Boards (1 x B450, 1 x X570 und 2 x B550), habe ich vor noch die eine oder andere neue AM4-Platine (z.B. A520 ITX oder B550 µATX) auf eine potentielle <10W-Eignung zu testen. Untersuchungen und umfassendere Ergebnisse mit picoPSU und Tischnetzteil sind auch in der Pipeline. Nicht zuletzt würde ich mich über User freuen, die sich dem Thema anschließen, ob theoretischer (Kommentare) oder praktischer (eigene Erfahrungen/Ergebnisse) Natur, ist völlig gleich.

Edit: Falls sich jemand fragt, ob das Mainboard auch mit Zen+ APUs läuft: Ja das tut es!

Ryzen 5 2400GE@B550 ITX ASUS.png
 
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Hatsune_Miku

Captain
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Geiler Test/bericht, genau deswegen könnte ich AMD hassen das sie die Renoir nicht selbst im Endkundenmarkt verticken. Mein I7 der seine Beste Zeit hinter sich hat, ist ja übergangsweise zum Nas degradiert worden. Hier wäre eine Renoir für mich perfekt, klar der I7 reicht noch, aber ich mache mir trotzdem gedanken wie lange die Kiste noch durchhält, immerhin wurde die fast 8 jahre lang tag für tag gequält.

Kleinen Renoir 4650 samt b550 brett mit massig sata ports und 16GB 3600ram sowie ner kleinen sparsamen 250GB SSD und nen kleiner Nas mit gut power für die ein oder andere nebenaufgabe ist geboren.
Aber ich kaufe aus Prinzip keine Tray/OEM ware.

Das komplette Setup von dir schluckt im idle teilweise weniger als der x570 ja schon alleine, mit sicherheit ist da noch mehr potenzial zum stromsparen drin. :)
Hier zeigt sich vermutlich schon wo die Reise mit den Zen 3 geht.

PS hoffentlich bringt AMD dann den Renoir nachfolger für den Endkundenmarkt in den handel und nicht wieder OEM only. Finde sowas ein wenig nervig.
 

Rickmer

Fleet Admiral
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Schöner Leserartikel.

Vielleicht sollte ich bei meinem Heimserver auch mal ins BIOS schauen, was sich da an Energiespar-Features aktivieren lassen... selbst 1W durchschnittliche Ersparnis sind auf 24/7 Betrieb übers Jahr immerhin 2,5€.
 

puri

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Danke für den tollen Artikel. Dann freue ich mich gleich noch mehr auf den Zusammenbau; die richtige Kombi mit Asus TUF B550 Plus und Ryzen 5 4650G habe ich ja offensichtlich gekauft.. Interessant wäre mal, ob inzwischen auch die normalen 4xxxG (ohne Pro) auf den Boards laufen, offiziell werden sie bisher noch nirgends (Asus) unterstützt..
 

stevefrogs

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Super Ergebnisse, danke für den Test!
Hoffentlich bekommt AMD bei zukünftigen CPUs über das ganze Lineup hinweg solche Idle-Werte zusammen, es ist wirklich beeindruckend was Renoir jetzt schon leisten kann.
 

T670i

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Klasse Test! Das macht den Umstand aber nur noch trauriger, das man Renoir offiziell als System Builder nicht kaufen kann. Das sind echt klasse CPU´s.
 

Nero2019

Lieutenant
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Welchen Reiter im Geräte-Manager ist dieser "Aurora LED Controller" zu finden?

Mein PC: ASUS B450 F-Gaming (innen-beleuchtung komplett aus), 3600, 2x8 GB 3200Mhz RAM, gtx1050, 400w bequiet pure 11, 1x500GB SSD und eine beleuchtende Razer DeathAdder = 32 watt im Idle.
~47W bei Twitch 1080p, Netflix 1080p sowie DAZN.
Monitor Dell U2312hm mit 12W Verbrauch.

Bisher habe ich den Eindruck gehabt dass der Browser Edge zu viel verbraucht, ganz egal ob ich dort Twitch1080p oder nur unzählige Seiten (ohne Videos) aufrufe, der Verbrauch steigt so der so um ~15w.
Nun sehe ich in deinem Bild, dass "dein" Edge deutlich weniger Strom verbraucht (~6w). Vielleicht an dieser Stelle sieht man den Unterschied zwischen einer iGPU und der dedizierten GPU.
 

deo

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Als Netzteil ist eine Pico PSU oder interne DC-DC Platine (deren Funktion auch ein Mainboard mit DC-Stromanschluss haben kann) in Verbindung mit einem externen Netzteil mit maximal 120 Watt sinnvoller, aber zum Testen ist das effiziente ATX-Netzteil ok, da man damit eine bessere Vergleichgbarkeit mit anderen Systemen hat.

Ohne die 2 x Noctua 80mm PWM (Gehäuse) und ausgestecktem Wi-Fi-Modul des Mainboards hätte man noch ein paar Watt weniger. Wenn es um den geringst möglichen Idle Verbrauch geht, kann man die auch noch weg lassen und der CPU auch noch einen großen passiven Kühlkörper spendieren.
Der Arctic Alpine AM4 Passive reicht bei einer TDP von 35 Watt.
 
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nitech

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Ich danke dir für diesen guten Artikel.
Ich bin am überlegen meinen HTPC (i3-2100...) endlich mal zu tauschen, und da wäre ein 4650g natürlich perfekt. Wobei mir wahrscheinlich eine A520-Mutterplatine locker reichen würde. Allerdings ob das Netzteil (150W, direkt im Antec ISK 310-150) noch ok ist, ist auch ne Frage.
mfg
 

deo

Admiral
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Das Antec FP-150-8 Netzteil ist nicht effizient und ich würde es durch eine Pico PSU ersetzen.
Das Netzteil ist auf dem Stand von 2009 als das ISK 300-150 herauskam und seitdem wurde es von Antec unverändert verbaut. Die Haswell Energiesparoptionen, die 2013 neu kamen, kann es zum Beispiel nicht.
Damit wird mal im Idle wohl nicht unter 20 Watt kommen.
Hast du es mal mit einem Energiekostenmessgerät überprüft, wie es mit dem i3-2100 liegt? Der ist ja schon sehr sparsam mit einem S. 1155 Mainboard.
 

MilchKuh Trude

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Schöner Test.
Falls es wen interessiert, ich habe ein Asus Prime B550 wifi und darauf läuft problemlos ein Athlon 3000g mit BIOS 0608.
 

nitech

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@deo nein hab ich nicht kontrolliert, der läuft aber auch nicht so oft dass man es merken würde :-) Mehr stört mich dass ich den originalen CPU Kühler und Lüfter verbaut habe der eigentlich viel zu laut ist. Denke sobald man den 4650g etwas besser bekommt werde ich alles wechseln (250gbyte ssd hab ich noch rumfliegen). Das Antec habe ich damals genommen weil es von der Höhe her ins TV-Möbel gepasst hat. Denke in der zwischenzeit gibts schönere Gehäuse :-)
 
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Salutos

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Dass die Desktop APU sehr sparsam ist habe ich ja schon hier erwähnt.
Auch was die Performance angeht, schwärmt der Entwickler auch nur.

Allerdings darf ich sagen @konkretor Dein Artikel ist echt grandios!
Danke dafür.
Ergänzung ()

Allerdings ob das Netzteil (150W, direkt im Antec ISK 310-150) noch ok ist, ist auch ne Frage.
Dürfte reichen.
Es gibt bereits laufende Systeme mit dem ASrock Deskini A300 und einer 4750G. Der Deskmini A300 hat ein 120 Netzteil beigelegt.
 

nitech

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@Salutos ja laufen schon, aber wie schon ein Vortexter geschrieben hat: Das Netzteil ist Uralt :-) Wenn das so weiter geht wirds ein teurer Jahresende/Jahresanfang: neuer HTPC, im Gamingpc will die Vega64 gegen ne 6800/6900 getauscht werden + neues Netzteil (erstaunlich wie gut mein E9 480W mit der Vega64+3700x zurechtkommt^^)
mfg
 

letstwistagain

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Sehr cooler Artikel, vielen Dank! Ich finde, solche Betrachtungen waren durchaus auch was für die offiziellen CB Artikel, in denen die idle Werte aufgrund der Testsysteme oft wenig aussagekräftig sind.
 

SirBerserk

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ich hab hier ein deskmini mit 200ge und dem alpine am4 passiv am laufen ,mit 7-8w@idle. mich schockt es null, das man die am4 cpus, vermutlich auch matisse sehr niedrig im leerlauf betreiben kann. ich weiß schon länger, das es nur an den mainboards liegt, die schwankungen im leerlauf der mainboardtests sind krass hoch. jedoch so niedrig wie das hier genannte habe ich noch keines gesehen.

ich frage mich echt, warum die mainboardhersteller darauf nicht achten.

ich frage mich allerdings zusätzlich, warum unter linux ( ich hab win10/ubuntu/kali) der idle verbrauch bei mir deutlich höher ist als unter windows. statt 7w sinds gleich mal 11w idle. hat jemand eine erklärung und einen tipp für mich?
 

Fritzler

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Ein wirklich sehr schöner Test!
Das bestätigt mich doch darin einen kleineren Renoir für mein neuen NAS Eigenbau zu nutzen.
Nur wie findet man Mainboards mit Phasenabschaltung?
Wirklich geworben wird auf der Webseite ja nich damit:
https://www.asus.com/de/Motherboards/ROG-STRIX-B550-I-GAMING/
Da steht nur was von Digi+, haben jetzt alle Bretter mit Digi+ diese Abschaltung?
Vor allem kostet das Brett mal eben 190€, da muss man schon richtig viel Strom sparen mit sich das rechnet.


Wenn es um den geringst möglichen Idle Verbrauch geht, kann man die auch noch weg lassen und der CPU auch noch einen großen passiven Kühlkörper spendieren.
Da gabs doch mal ne PC Zeitschtift, die nen PC mit ner Solarzelle betrieben hat.
Die hatten rausgfeunden, dass eine warme passiv geküglte CPU mehr Strom zog als eine kühlere mit gedrosseltem Lüfter.
Da besteht jetzt allerdings die Frage ob das immernoch gilt.
Der Artikel is ü 10 Jahre her und ich find ihn leider grade nicht.
 
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