Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Betrachtung des TDPs vom Pentium-M
Bin auf folgendes gestoßen und folgendes davon abgeleitet.
In dem Dokument http://www.intel.com/design/intarch/designgd/27388502.pdf kann man den TDP vom Pentium-M eventuell enträtseln. Soweit ich verstanden habe, ist der TDP Lüfter-/Kühlerabhängig und von Intel vorgegeben fest eingestellt. Zusätzlich wird der Pentium-M durch die Thermal-Diode abgefangen, so dass die "schlechtere" (im Vergleich zum Desktop) Kühlung den Prozessor nicht zerstört.
Vergleichen wir mal dem Dokument entsprechende unterschiedliche Kühlerlösungen mit den angegebenen Thermischen Widerstand.
Die Formel des Thermischen Widerstands lautet Psi(JA) = ( T(J_Max) - T(LA) ) / TDP
nach Intelschreibweise. Kühlerexperten kennen dies bestimmt ;)
Folgende Muster-Kühlungen mit Thermischen Widerständen je Prozessortyp werden im Dokument angegeben:
Pentium-M
- 2,04°C/W bei 50°C und TDP von 24,5 W
- 2,0°C/W bei 50°C und TDP von 24,5 W
- 2,16°C/W bei 45°C und TDP von 24,5 W
Pentium-M Low Voltage
- 3,48°C/W bei 50 °C und TDP von 12 W
- 4,11°C/W bei 50 °C und TDP von 12 W
Unter der Annahme, dass Psi(JA) (fast) gleich bleibt, lösen wir nach TDP auf:
TDP = ( T(J_Max) - T(LA) ) / Psi(JA)
Folgende Werte:
Psi(JA) bei der Kühlung mit 2,0 °C/W
T(J_Max) = 100 °C bei Pentium-M
T(LA) = Lokale Umgebungstemperatur, hier bei diesem Psi(JA) liegt bei 50°C der TDP von 24,5 W, also im "normalen" Betrieb
TDP bei unterschiedlichen Temperaturen:
TDP (10°C) = 45 W
TDP (20°C=Start) = 40 W
TDP (25°C) = 37,5 W
TDP (35°C) = 32,5 W
TDP (45°C) = 27,5 W
TDP (55°C) = 22,5 W
TDP (65°C) = 17,5 W
1. Man sollte dies nicht so linear sehen.
2. Laut Intel liegt die Arbeitstemperatur bei 45-50°C, je nach Kühllösung, wobei der TDP laut Intel dort bei max. 24,5 W liegen sollte. Entsprechend werden die Kühlungen dimensioniert.
3. Der Pentium-M hat unterschiedliche Strom-Einsparungsmechanismen inkl. Spannungs-/Frequenzvariationen und über die Thermal-Diode eine Sperre, über die der DIE geschützt wird. Deswegen kann man den TDP im typischen Betrieb auch mit ungefähr 24,5 W betrachten.
Daraus kann man Schlussfolgern, dass der Pentium-M inkl. der Kühllösungen auf einen TDP von 24,5 W eingestellt wird und die Hersteller von Notebooks eventuell sich daran halten müssen; so meine Vermutung.
Kurzfristig kann es höher werden, wenn das Notebook in den ersten Minuten noch kalt ist und beim Booten des Betriebssystems die Arbeitstemperatur erreicht wird oder im Leerlauf etwas kühler geworden ist und der TDP kurzfristig etwas höher sein darf.
Eine andere Betrachtung wäre eine sehr gute Kühllösung, wie sie in Desktops eingetzt werden. Dann wäre ein TDP von deutlich mehr als 24,5 W möglich.
Sehr gute Kühler im Desktop-Bereich haben bei 55°C einen Thermischen Widerstand von ca. 0,4°C/W, z.B. bei Athlon XP's.
Wenn man dies bei einem Pentium-M hereinintepretieren würde, wäre dies ungefähr:
TDP = ( 100°C - 55°C) / 0,4°C = 112,5 W, was aber unrealistisch sehr hoch wäre.
Schlussendlich kann man folgern, dass der Pentium-M ohne die (schlechtere) Kühlung, Stromsparmechnismen, Thermal-Diode usw. von der TDP her ein normaler Prozessor ist. Dann wäre der original Pentium-M mit einer deutlich besseren Kühlung etwas schneller, weil sie nicht ständig ausgebremst wird, was man noch feststellen sollte.
Somit kann ich sagen, dass ein Pentium-M im Desktop-Bereich sowohl mit der Leistung als auch vom Verbrauch und TDP ungefähr dem Ahtlon 64 inkl. CnQ gleichzusätzen wäre, sogar im gleichen MHz-Vergleich besser ist.
Vor allem der Dothan wird vom vorgegebenen TDP von 24,5 W die Leistung mehr eingeschnitten bzw. abgebremst.
Um diese Vermutungen zu bestätigen, müsste man ein Pentium-M Notebook in normaler Umgebung und im Kühlschrank bei rund 10°C betreiben lassen und den Verbrauch mit einem Wattmeter messen und vergleichen.
Dieses Experiment wäre mir 1. zu gewagt und 2. habe ich kein Pentium-M Notebook.
PS: Keine Gewähr ;)
LOCHFRASS
2004-06-23, 18:55:47
Ich glaube da nicht dran, hier steht eh bald ne Kiste mit nem RadiSys M-ATX Pentium-M Board, dann kann ich das ja mal nachpruefen.
Dalai-lamer
2004-06-23, 19:40:57
Es gibt doch schon test mit Pentium -M's ineinem Desktop Board.
Deine Vermutung liegt anscheinend ganz richtig, der m hat eine bessere pro mhz Leistung als ein A64 =)
und kann auch bis 2.4 ghz ohne Probleme betrieben werden.
Endorphine
2004-06-23, 22:20:20
Ich hab mich jetzt nicht wirklich in diese Rechnung reingedacht, aber da muss nach meinem Verständnis ein Denkfehler/Rechenfehler/Umstellfehler/Interpretationsfehler vorliegen. Normalerweise steigt die Leistungsaufnahme eines integrierten Siliziumschaltkreises mit der Temperatur (Halbleitereigenschaft). Je geringer die Sperrschichttemperatur, desto niedriger auch die elektrische Leistungsaufnahme.
Kann man auch sehr schön an vielen anderen Prozessoren sehen, die in anderen Einsatzbereichen mit verändertem zulässigen Temperaturbereich die Eigenschaft aufweisen, dass mit steigender Temperatur auch die Leistungsaufnahme in einem bestimmten Verhältnis zunimmt. Warum sollte sie auch abnehmen? Das würde mich jetzt auch mal physikalisch interessieren.
Endorphine
2004-06-23, 22:23:13
Original geschrieben von Dalai-lamer
der m hat eine bessere pro mhz Leistung als ein A64 =) Sorry, aber irgendwelche "pro MHz"-Rechenleistungsverhältnisse sind Kokolores. Es ist an der Zeit, dass wir als Kunden uns endlich von diesem Unfug lösen. Das ist ein rein konstruktives Detail und irrelevant für die Praxis. Wenn, dann ist Rechenleistung zu elektrischer Leistungsaufnahme interessant :) Dieses Verhältnis ist im Gegensatz zu irgendwelchen ominösen pro MHz Leistungsverhältnissen auch für die Praxis von Belang.
zeckensack
2004-06-23, 23:21:51
Die Rechnung ist auch Käse.
Das grundlegende Missverständnis ist IMO die "Arbeitstemperatur". 50°C stehen stellvertretend für die Temperatur, die in Notebooks im schlimmsten Fall vorherrscht, also die höchste Umgebungstemperatur bei der die Kühllösung noch funktionieren muss.
Die aktuelle Temperatur des Prozessors ergibt sich aus der Umgebungstemperatur plus der thermischen Leistung multipliziert mit dem thermischen Widerstand zwischen Chip und Umgebung.
T=TA+Rth*P
Der thermische Widerstand Rth der Kühllösung muss nun so beschaffen sein, dass der Prozessor in diesem Extremfall unterhalb seiner zulässigen Arbeitstemperatur bleibt.
Folgende Bedingung muss also erfüllt sein, damit das Notebook zuverlässig (=spezifikationsgerecht) funktioniert:
Ta+Rth*P < Tjmax
<=>
Rth < (Tjmax-Ta)/P
Deswegen: je näher die höchste noch spezifikationsgerechte Umgebungstemperatur bei Tjmax liegt, desto geringer muss der thermische Widerstand der Kühllösung sein.
Der Umkehrschluss, dass die CPU umso mehr Leistung verbraucht, je kühler sie ist, ist aber völlig falsch. Der Leistungsverbrauch ist ja sogar angegeben. 24,5W für die "normalen" PMs und 12W für die LV-PMs.
Original geschrieben von Endorphine
Ich hab mich jetzt nicht wirklich in diese Rechnung reingedacht, aber da muss nach meinem Verständnis ein Denkfehler/Rechenfehler/Umstellfehler/Interpretationsfehler vorliegen. Normalerweise steigt die Leistungsaufnahme eines integrierten Siliziumschaltkreises mit der Temperatur (Halbleitereigenschaft). Je geringer die Sperrschichttemperatur, desto niedriger auch die elektrische Leistungsaufnahme.
Es geht hier nicht nur um die Temperatur alleine.
Auch bei gleicher Temperatur würde bei einer deutlich besseren Kühlung die TDP zunehmen, ohne dass der Prozessor sich jedesmal drosseln muss.
Intel gibt selber bei einer schlechteren Kühlung (im Notebook-Bereich nicht verwunderlich) bei rund 50°C ein TDP von 24,5 W an. Da bleibt nicht viel Luft nach oben, da die CPU bei der schlechteren Kühlung schnell an seine Grenzen kommt.
Nach deren Rechnung/Formel sollte der Pentium-M bei einer besseren Kühlung ein deutlich höheres TDP und somit mehr Leistung haben. Ob nun dies ohne Throtteling oder über Overclocking erreicht wird, ist eine andere Frage.
Bei x86-secret konnte man einen 2 GHz-Dothan auf max. 2,4 mit einem "normalen"(!) Notebook-Board aber besseren Kühlung erreichen.
Man müsste nun dies mit einem richtigen Overclocking-Board überprüfen, was aber zur Zeit nicht geht.
Wenn man Glück hat, sollte man unter einer deutich besseren Umgebung 2,5-3 GHz mit einem Dothan 2 GHz erreichen, was rund 4 GHz P4 entspräche.
Original geschrieben von Endorphine
Sorry, aber irgendwelche "pro MHz"-Rechenleistungsverhältnisse sind Kokolores. Es ist an der Zeit, dass wir als Kunden uns endlich von diesem Unfug lösen. Das ist ein rein konstruktives Detail und irrelevant für die Praxis. Wenn, dann ist Rechenleistung zu elektrischer Leistungsaufnahme interessant :) Dieses Verhältnis ist im Gegensatz zu irgendwelchen ominösen pro MHz Leistungsverhältnissen auch für die Praxis von Belang.
Bei Pentium-M und Athlon 64 ist die Pro-MHz-Leistung im x86 Bereich hoch, was man nicht vernachlässigen kann und darf.
Deine Aussage betrifft "normale" Kunden. Sind wir noch "normal"? ;)
Die Endleistung ist auch nicht zu vernachlässigen, vor allem wenn der Dothan mit 2 GHz mit einem P4 mit 3 GHz mithalten kann.
Wenn man nun auch die Stromspar-Features zusätzich betrachtet, dann sind beide (P-M, A64 CnQ) auch ungefähr gleichstark vorne, wobei der Pentium-M (Dothan) insgesamt leichte Vorteile hat und der A64 Preis-Leistungsmäßig leicht im Vorteil ist.
Wenn bei beiden der gesamte Preis stimmt, dann steht einem Massenkauf nichts mehr im Wege.
Original geschrieben von zeckensack
Die Rechnung ist auch Käse.
Das grundlegende Missverständnis ist IMO die "Arbeitstemperatur". 50°C stehen stellvertretend für die Temperatur, die in Notebooks im schlimmsten Fall vorherrscht, also die höchste Umgebungstemperatur bei der die Kühllösung noch funktionieren muss.
Die aktuelle Temperatur des Prozessors ergibt sich aus der Umgebungstemperatur plus der thermischen Leistung multipliziert mit dem thermischen Widerstand zwischen Chip und Umgebung.
T=TA+Rth*P
Der thermische Widerstand Rth der Kühllösung muss nun so beschaffen sein, dass der Prozessor in diesem Extremfall unterhalb seiner zulässigen Arbeitstemperatur bleibt.
Folgende Bedingung muss also erfüllt sein, damit das Notebook zuverlässig (=spezifikationsgerecht) funktioniert:
Ta+Rth*P < Tjmax
<=>
Rth < (Tjmax-Ta)/P
Deswegen: je näher die höchste noch spezifikationsgerechte Umgebungstemperatur bei Tjmax liegt, desto geringer muss der thermische Widerstand der Kühllösung sein.
Der Umkehrschluss, dass die CPU umso mehr Leistung verbraucht, je kühler sie ist, ist aber völlig falsch. Der Leistungsverbrauch ist ja sogar angegeben. 24,5W für die "normalen" PMs und 12W für die LV-PMs.
@Zeckensack
Es ist nicht ganz richtig. Man muss die Arbeitsweise des Pentium-Ms verstehen. Dazu gehört auch, unter welchen Umgebung es arbeitet.
Wenn man eine Kühlung dimensoniert und verwendet, die einen TDP von 24,5 W abführen kann, dann kann der Prozessor nicht mehr Arbeit verrichten, weil sie zu warm wird und u.a. über die Thermal-Diode gedrosselt wird. Damit sie aber nicht schnell gedrosselt wird, wird der Prozessor selektiv mit Energie, naja Arbeitsenergie, geliefert und somit produziert der Prozessor weniger Abwärme. So kann man den TDP niedriger halten.
So verstehe ich die Datashets zu den Pentium-Ms.
Wenn man eine bessere Kühlung verwendet, dann wird der Prozessor und somit der DIE besser gekühlt. Mit einem kühleren DIE kann man höher takten. So wurde doch beim Übertakten immer angegangen.
Lange Rede kurzer Sinn:
Mit einer besseren Kühlung kann man übertakten. Damit wird mehr Abwärme als normal erzeugt, und somit steigt auch der TDP. In wie weit, müsste man nachmessen.
Es wäre schön, wenn x86-secret oder eine andere Seite ein Dauertest bzw. langen Test (Video encoden?) mit dem 2 GHz Dothan macht. Einmal mit normaler Kühlung und ein anderes mal mit besseren Kühlung.
Man müsste dann feststellen, ob die Leistung und der Verbrauch des Prozessors zunimmt. Bei einer normale CPU wäre dies Mist, aber der Pentium-M ist keine normale CPU. ;)
zeckensack
2004-06-24, 01:35:43
Original geschrieben von Gast
Nach deren Rechnung/Formel sollte der Pentium-M bei einer besseren Kühlung ein deutlich höheres TDP und somit mehr Leistung haben.Du missverstehst das.
Er hat nicht bei einer besseren Kühlung eine höhere TDP. Andersrum: er kommt bei geringerer TDP mit einer schlechteren Kühlung aus.
Der mit 12W angegebene PM, von dem du das möglicherweise ableiten wolltest, ist eine low voltage-Version. Es ist keine Kunst, und hat auch nichts mit Throttling zu tun, dass dieser Prozessor weniger Energie verbrät als der "grosse" PM. Es liegt einfach an der gesenkten Versorgungsspannung.
(btw gibt es "thermal throttling" seit dem ersten Pentium 4 auch auf dem Desktop)
Intel macht hier Vorgaben für die Kühlkonstruktion, die mindestens erfüllt werden wollen. Und dabei gibt's dann logischerweise eine Unterscheidung zwischen "PM normal" und "PM LV", weil letzterer eben auch mit weniger guten Kühlern stabil betrieben werden kann, und es für die Gerätehersteller billiger kommt, wenn sie das auch wissen.
Original geschrieben von zeckensack
Du missverstehst das.
Er hat nicht bei einer besseren Kühlung eine höhere TDP. Andersrum: er kommt bei geringerer TDP mit einer schlechteren Kühlung aus.
Der mit 12W angegebene PM, von dem du das möglicherweise ableiten wolltest, ist eine low voltage-Version. Es ist keine Kunst, und hat auch nichts mit Throttling zu tun, dass dieser Prozessor weniger Energie verbrät als der "grosse" PM. Es liegt einfach an der gesenkten Versorgungsspannung.
(btw gibt es "thermal throttling" seit dem ersten Pentium 4 auch auf dem Desktop)
Intel macht hier Vorgaben für die Kühlkonstruktion, die mindestens erfüllt werden wollen. Und dabei gibt's dann logischerweise eine Unterscheidung zwischen "PM normal" und "PM LV", weil letzterer eben auch mit weniger guten Kühlern stabil betrieben werden kann, und es für die Gerätehersteller billiger kommt, wenn sie das auch wissen.
Zu 1
Das der TDP von 24,5 W und nun beim Dothan mit 21 W sehr niedrig angegeben ist, wurde von einigen Usern bestätigt, da die CPU kurzfristg mehr Strom zieht. Man müsste dies klären.
Zu 2
Dass der P-M lov voltage eine niedrige Spannung und somit ein niedriges Vebrauch/TDP hat, ist mir klar. Ich habe aber den normalen P-M betrachtet. Wahrscheilich hast Du meinen Beitrag überflogen.
Dass das Thermal Throtteling seit dem P4 gibt, ist mir bekannt. Man müsste überprüfen, ob der P-M durch die schlechtere Kühlung schneller Thermal Throtteling erreicht oder nicht. Ein Indiz ist die "Arbeitstemperatur" von ca. 50°C, die bei Word/Excel/Surfen sehr hoch ist und ziemlich schnell Thermal Throtteling erreicht.
Zu 3
Bei Intel sind Vorgaben meist Pflicht, die man nicht so einfach vernachlässigen kann.
Vor allem bei Notebooks im mittleren Preissegment müssen die Notebook-Hersteller bei Intel jeden Cent einsparen. Da wird eher eine Kühlung eingebaut, die gerade der Vorgabe entspricht.
Zusammenfassend:
Man müsste den gleichen Dothan einmal mit Original- und ein anderes Mal mit einem deutlich besseren Kühler einen multithreated-Dauerbenchmark am Netzteil machen und nachschauen wie sich der Verbrauch und die Leistung sich variieren.
Haarmann
2004-06-25, 12:21:02
Gast
Interessanter Ansatz. Man müsste mal die Temperatur eines solchen Kühlsystems messen bei "Vollast" eines P-M. Liegts unter 50 Grad, dann würde dies ja ne höhere TDP zulassen. Und soweit ich mich entsinne mit den Notebooks der Centrino Reihe, war die Temperatur dort eigentlich drunter... aber das kann täuschen.
Kann hier wer mal nen Tempsensor an den Kühler halten? ;)
Frank
2004-06-26, 02:09:51
Original geschrieben von Gast
Zu 1
Das der TDP von 24,5 W und nun beim Dothan mit 21 W sehr niedrig angegeben ist, wurde von einigen Usern bestätigt, da die CPU kurzfristg mehr Strom zieht. Man müsste dies klären.Lies sich nicht nachmessen. Ein Pentium-M 1.4GHz hielt seine 22 Watt (TDP(typ) wohlgemerkt) erstaunlicherweise ein. Hat mich selbst etwas gewundert.
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