1055T: Ist das eigentlich normal? [Archiv]

Geldmann3

2012-05-09, 20:12:37

Nach der Formel: P = U * I, erhöht sich die Stromstärke, wenn man die Spannung absenkt.
P ist doch die Leistungsaufnahme, wer sagt, dass diese nicht schwankt? Ist das nicht der Zweck von Undervolting? Weniger Leistung zu benötigen. P ist nicht konstant.
Es soll ja nur die TDP nicht Überschritten werden.

Ich weiss nicht genau wie das Absenken der Spannung in einer CPU vonstatten geht, doch da der Widerstand wohl meist gleich ist, bleibt nur das Ändern der Stromstärke. Verringert man die Stromstärke beim Gleichen Widerstand, verringert sich auch die Spannung. Durch die geringere Stromstärke widerum wird die CPU Kühler wodurch der Widerstand sogar noch sinkt. Erhöht man die Stromstärke, erhöht man die Spannung, die Temperatur und damit sogar den Widerstand+die Leckströme.
Oder habe ich das HIER falsch verstanden? (http://www.forum-3dcenter.org/vbulletin/showthread.php?p=9288496#post9288496)

Beispiel: R = 100Ohm ; I = 100A
U=R*I
U=10000V

Nun verringere ich die Stromstärke und damit auch die Spannung.
I = 25A R=99Ohm
U=R*I
U=2475V
Wir sehen, Spannung und Stromstärke verhalten sich hier nahezu proportional zueinander, damit sinkt und steigt P (Die Leistungsaufnahme) sogar nahezu exponentiell mit dem Ändern der CPU Spannung weil die beiden Fakoren nahzu proportional ansteigen. Denn wie du sagtest: P = U * I

Des weiteren, ist es nicht so, dass die CPU bei sehr vielen Leckströmen viele Fehler produziert und es damit zum Systemabsturz kommt. Wenn die Leckströme also zu einem großen Problem werden, weil die CPU zu heiss wird, sollte sich das nicht in erster Linie an der Instabilität des Systems bemerkbar machen? Ich meine, die CPU kann ja wohl nicht mehr richtig rechnen, wenn der Strom nicht mehr nahezu komplett auf den vorgegebenen Leiterbahnen fließt.

Maorga

2012-05-10, 01:02:04

P=I²/R

Weniger Strom weniger Leistung oder

P=U²*R

Weniger Spannung weniger Leistung

Außerdem trifft bei Transistoren P=f*c*U oder so sein. Höhere Frequenz höhere Verlustleistung.

Geldman3 du tust doch bestimmt kein halbes Volt 0,5 dazu du meinst doch eher 0,1 bzw 0,05 oder?

Coretemp kommt bei mir schon hin P2 945 auch undervoltet. Zum testen reicht Prime95 alleine nicht aus, besser zusammen mit LinX laufen lassen zieht deutlich mehr Strom aus der Dose.

@Gast9t99
Du wirfst hier im Forum sehr gerne mit halbwissen um dich? Wir haben hier keine Mechanische Arbeit die der Prozessor abwickeln muss. Es gibt also keine Arbeitsleistung, wir benötigen beim Prozessor nur diesen Strom um Schaltvorgänge sauber zu gestalten und die Neutrale Zone zu überbrücken wenn wir dies mit weniger Spannung stabil schaffen verlieren wir automatisch weniger Energie (die nur verheizt wird).

Geldmann3

2012-05-10, 01:38:55

P=I²/R

Weniger Strom weniger Leistung oder

P=U²*R

Weniger Spannung weniger Leistung
Genau!

Geldman3 du tust doch bestimmt kein halbes Volt 0,5 dazu du meinst doch eher 0,1 bzw 0,05 oder?
Ups, ja hab mich in der Schnelle verschrieben. HAHA das wär ja Heavy. Ich meinte 1/20V=0,05V

-> HAHA -> Och der ist noch minimal instabil da mach ich noch mal ein kleines bisschen mehr, wie wärs mit 1/2 Volt Lach.;D Dann ist er stabil und das "Undervolting" hat sich voll gelohnt. Aushalten würd die CPU das aber wahrscheinlich. Fragt sich nur wie lange.

Gast9t99

2012-05-10, 04:08:07

Des weiteren, ist es nicht so, dass die CPU bei sehr vielen Leckströmen viele Fehler produziert und es damit zum Systemabsturz kommt. Wenn die Leckströme also zu einem großen Problem werden, weil die CPU zu heiss wird, sollte sich das nicht in erster Linie an der Instabilität des Systems bemerkbar machen? Ich meine, die CPU kann ja wohl nicht mehr richtig rechnen, wenn der Strom nicht mehr nahezu komplett auf den vorgegebenen Leiterbahnen fließt. Abgesehen davon, daß deine Temperaturen höher sind als nötig bzw. daß dein CPU-Lüfter schneller dreht, als vielleicht erforderlich, wirst du neben dem erhöhten Stromverbrauch (wenn überhaupt) imho nichts feststellen können. Leckströme wachsen bei zunehmender Temperatur exponentiell und nicht proportional an. Zumindest ist das bei Dimms so:
Die Leckströme besitzen eine exponentielle Temperaturabhängigkeit: die Zeit, nach der der Inhalt einer Speicherzelle nicht mehr korrekt bewertet werden kann (retention time), halbiert sich jeweils bei einer Temperaturerhöhung um 15 bis 20 °C.
http://de.wikipedia.org/wiki/Dynamic_Random_Access_Memory

CPUs sind zwar komplett anders aufgebaut, aber Leckströme sind auch dort ein Thema. Um herauszufinden, ob du tatsächlich den gewünschten Effekt bei deiner CPU durch Undervolting erzielt hast, kann es nicht schaden, wenn du die Temperaturen und den Stromverbrauch unter voller Last vorher und hinterher vergleichst.
Als der Wechsel von DDR2 (1,8Volt) -> DDR3 (1,5Volt) vollzogen wurde, haben einige auch nicht schlecht gestaunt, als sie feststellen mußten, daß die Leistungsaufnahme von DDR3 trotz weniger Spannung bei gleichem Takt gestiegen ist:
"Erklären lassen sich unsere Messungen nur dadurch, dass die Riegel bei niedrigerer Spannung deutlich mehr Strom benötigen, was unterm Strich zu einer gestiegenen Leistungsaufnahme ( Leistung (P) = Spannung (U) * Stromstärke (I) ) führt."
http://www.computerbase.de/artikel/mainboards/2007/test-asus-p5k3-deluxe/2/

Man liest im Netz immer mal wieder solche Formeln:
Original-Verlustleistung x Neuer-Takt / Original-Takt x (neue-Spannung / originale-Spannung)² = neue-Verlustleistung
Ich halte diese Formel für nicht richtig.

Auch nicht geklärt ist die Frage, wie sich das Undervolten einer CPU auf deren Haltbarkeit (Degradation) auswirkt. Z.B. wenn die Temperatur/Leistungsaufnahme unter dem Strich zwar gesunken ist, aber die Leckströme in manchen Bereichen der CPU (zB. Cache) durch das Undervolten dennoch zugenommen haben.

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@Maorga: Die Meinungen und Ansichten von Leuten (und seien sie noch so überzeugt von sich selbst), interessieren mich mittlerweile nicht mehr, solange diese Leute kein Benehmen haben.

Maorga

2012-05-10, 07:13:46

@Gast9t99

Du nimmst bezug auf den Artikel denn ich dir verlinkt habe. Da werden 2 Verschiedene Techniken DDR2 und DDR3 verglichen, über deren Spannung dann rückschlüsse auf den Strom zu schließen, dies ist aber nicht so.
Das wäre ja genauso zu sagen unsere alten 286er verbrauchten deswegen weniger Energie weil die eine höhere Spannung benötigen als heutige CPUs. Diese Rückschlüsse sind nun leider nicht richtig.

Die TDP Angabe ist nur die Leistungsaufnahme im Worst Case Fall, sprich er ist schlecht gekühlt (nahe Tjmax) und wird vollends ausgelastet. Wenn die CPU im Idle ist benötigt sie keine 95W (mein P2 945 knappe 12W), es wird auch die Spannung gesenkt (Feature vom Hersteller) um einfach den Verbrauch geringer zu halten. Es wäre doch ziemlich dämlich von Intel und AMD die Spannung zu senken wenn der Strom steigen würde, die würden auch lieber 12V über die CPU schicken wenn der Strom um Faktor 12 geringer wäre (anstat 6Ampere nur noch 0,5).

Wie sollen Leckströme durch eine geringer Spannung zunehmen? Spannung ist am besten mit Wasserdruck zu vergleichen. Das ist wie in einem UBoot, was direkt unter der Wasseroberfläche kaum Wassereintritt hat wird mit steigender Tiefe (höherer Druck bzw. mehr Spannung) mehr werden da durch die Lecks mehr Wasser fließt (höherer Strom).

Die Leckströme sinken mit der Spannung und steigen mit der Temperatur. Undervoltest du die CPU schlägt man 2 Fliegen mit einer Klappe weniger Leckströme und geringere Temperatur. Auf das einzige was geachtet werden muss ist, dass die Spannung noch genügend Druck erzeugt um die Durchlassspannung der Transistoren zu erreichen, denn irgendwann schalten die nicht mehr.

Gast9t99

2012-05-10, 15:23:17

@Gast9t99

Du nimmst bezug auf den Artikel denn ich dir verlinkt habe.
:rolleyes: Ich hab dir im anderen Thread schonmal geschrieben, daß ich den Artikel schon länger gekannt habe.

Da werden 2 Verschiedene Techniken DDR2 und DDR3 verglichen, über deren Spannung dann rückschlüsse auf den Strom zu schließen, dies ist aber nicht so.
Das ist deine Meinung. Ich halte die Annahme, daß die erhöhte Leistungsaufnahme bei DDR3 seinerzeit auf die geringere Spannung zurückzuführen ist, für nachvollziehbar.

Es wäre doch ziemlich dämlich von Intel und AMD die Spannung zu senken wenn der Strom steigen würde
Ich habe ja nirgends behauptet, daß die Leckströme bei der Leistungsaufnahme insgesamt eine tragende Rolle spielen. Der Anteil an der Gesamtleistung unter voller CPU-Last ist möglicherweise sogar relativ gering. Interessant finde ich aber, wie die Hersteller den Effekten von Leckströmen gegensteuern. Bei Dimms müssen die Refresh-Zyklen verfielfacht werden, um einen fehlerfreien Betrieb zu gewährleisten. Bei CPUs wird auch nicht einfach so undervoltet, sondern gleichzeitig der Takt und damit die Leistungsaufnahme reduziert.

Die Geschichte mit dem automatischen 'Undervolten' von aktuellen CPUs geht immer mit einer deutlichen Absenkung des CPU-Takts einher. Man kann hier nicht einfach Äpfel mit Birnen vergleichen. Wenn jemand seine CPU undervoltet ohne zugleich auch den Takt abzusenken (und darum geht es ja hier), dann ist das eine andere Geschichte.
Die Annahme, daß P = U * I und sich der Strom erhöht wenn die Spannung sinkt, setzt voraus, daß P nahezukonstant bleibt. Wenn man nicht nur die Spannung, sondern auch gleich den Takt reduziert, dann paßt es ja wieder. Dann werden nämlich sowohl U als auch P reduziert.

Wie sollen Leckströme durch eine geringer Spannung zunehmen? Spannung ist am besten mit Wasserdruck zu vergleichen. Das ist wie in einem UBoot, was direkt unter der Wasseroberfläche kaum Wassereintritt hat wird mit steigender Tiefe (höherer Druck bzw. mehr Spannung) mehr werden da durch die Lecks mehr Wasser fließt (höherer Strom).
Du verwechselst hier glaube ich was. Die Gesamtleistungsaufnahme einer CPU kann man nicht mit den auftretenden Leckströmen gleichsetzen. Die Leckströme stellen nur einen Teil bei der Gesamtleistungsaufnahme dar. Dein Vergleich paßt nicht.

Die Leckströme sinken mit der Spannung und steigen mit der Temperatur. Undervoltest du die CPU schlägt man 2 Fliegen mit einer Klappe weniger Leckströme und geringere Temperatur.
Du meinst die Leistungsaufnahme der CPU insgesamt. Deine zwei Fliegen heißen Stromverbrauch und Temperatur.

Du hast übrigens oben folgendes in den Raum geworfen:
"Außerdem trifft bei Transistoren P=f*c*U oder so sein."

Oder so? Was du damit meinst ist vermutlich:
Pkap = U² dd * C * fclk * ∝

Diese Formel benutzt man, um die kapazitive Verlustleistung im Rahmen der dynamischen Verlustleistung abzuschätzen.
Leckströme zählen meines Wissens jedoch zur statischen Verlustleistung, so daß diese Formel dort nicht anzuwenden ist. Oder irre ich mich da? Die Verlustleistung setzt sich aus den Komponenten statische und dynamische Verlustleistung zusammen. P(gesamt)= P(statisch) + P(dynamisch). Und: Nein - das habe ich mir nicht eben einfach so ausgedacht - falls das wirklich jemanden interessieren sollte:

http://athene.bibl.unibw-muenchen.de:8081/doc/87032/87032.pdf

Um die ganze Sache einzugrenzen:
Bei den ganzen Formeln handelt es sich lediglich um Versuche, die Verlustleistung zu schätzen. Wie sich eine CPU in der Praxis verhält findet man am zuverlässigsten immernoch durch selber messen heraus. Im Normalfall führt das Undervolten zu weniger Stromverbrauch und damit auch zu geringeren Temperaturen. Hiervon zu trennen sind imho allerdings die Leckströme, die nur einen Teil der Gesamtleistungsaufnahme darstellen. Da die Leckströme (sofern ich jetzt keinen Denkfehler mache), per Definition nicht zum dynamischen Teil der Leistungsaufnahme zählen, dürfte ihr Einfluß auf die Temperatur nicht so stark sein, wie zB. die Verlustleistung, die bei Schaltvorgängen auftritt. Das sieht man an dem starken Anwachsen des Stromverbrauchs einer CPU, wenn sie bei gleichem Takt einmal im Idle und einmal unter voller Last gemessen wird. Umgekehrt beeinflußt die Temperatur jedoch stark das Auftreten von Leckströmen.

Es gibt also tatsächlich zwei Möglichkeiten Leckströme zu erhöhen:
1. Temperatur erhöhen.
2. Spannung absenken.

Du hast also zum Teil Recht, wenn du sagst, daß durch das Absenken der Spannung die Leckströme weniger werden, weil die Temperatur in Folge geringerer Leistungsaufnahme sinkt. Was du dabei jedoch nicht berücksichtigst: Selbst undervoltete CPUs heizen sich bei voller Last auf den Wert hoch, den das verbaute Kühlsystem zuläßt. Die Grenze setzt in dem Fall der CPU-Kühler. Damit hast du das 'Problem', daß sowohl die undervoltete als auch die bei Default-Spannung betriebene CPU unter voller Last dieselbe Temperatur erreicht.

Und in diesem Fall, beginnt imho Punkt 2. eine Rolle zu spielen. Dann könnte es nämlich sein, daß die undervoltete CPU bei gleich hoher Temperatur mit geringerer Spannung eben doch mit größeren Leckströmen zu kämpfen hat.

Das ganze wird der Anwender nahezu nicht mitbekommen, da die meisten Systeme eine aktive Kühlung haben, welche bei Bedarf entsprechend nachregelt. Die Temps bleiben also gleich hoch. Wenn man jetzt jedoch feststellt, daß der Stromverbrauch des Systems im Vergleich zu vorher leicht gestiegen ist (alles unter voller Last), dann würde ich dieses unter das Thema Leckströme verbuchen.

Langer Rede kurzer Sinn:
Am besten unter voller Last einen Vorher-Nachher-Vergleich machen. Dann kann man sich immernoch Gedanken machen, was für einen die größere Rolle spielt: Stromverbrauch im Idle vs. Stromverbrauch unter voller Last.
Wenn man seine CPU nur selten 'ausfährt', braucht man sich möglicherweise nur wenig Gedanken zu machen. Auch viele Spiele nutzen nicht die volle Leistung einer CPU. Wenn man jedoch Bild-/Videobearbeitung in größerem Umfang und über viele Stunden betreibt, dann sollte man vielleicht doch nochmal nachdenken/nachmessen. Nachmessen hat noch nie geschadet.

Das Thema Alterung (Degradation) spielt möglicherweise auch noch eine Rolle. Imho altern Chips in erster Linie nicht durch Stromverbrauch und hohe Temperaturen, sondern durch Leckströme, die den Halbleiter angreifen. Es hängt alles zusammen - man muss trotzdem differenzieren.

Maorga

2012-05-10, 16:33:31

Okay vielleicht sollten wir das Pferd mal anders herum aufzäumen.

Ich hab' mir mal aus der Arbeit 'nen Voltmeter und ein Zangenamperemeter ausgeliehen. Sprich ich kann direkt auf der 12V Versorgungsleitung zur CPU den Strom messen.

Ich kann über den PhenomMSR Tweaker meine Spannung anpassen. Mit Prime95 kann ich den Prozessor belasten.

Ich lass den Prozessor warm laufen und nimm dann einzelne Messwerte zu den Spannungen auf.

Ich kann auch Bilder vom Aufbau schicken. Wenn du willst können wir dies machen und vielleicht hast du da den einen oder anderen Wunsch noch.

Mein P2 ist übertaktet auf 3,48GHz und auf Unterspannung und nimmt derzeit unter Volllast Prime95 + LinX weniger als 7A über die 12V Schiene auf ~ 84W allerdings beinhaltet dies natürlich auch noch die Spannungswandler und nicht nur die CPU alleine.

€dit: Hier noch ein Link über CPU und Wärme hier im Forum vor 2 Jahren von mir mal angestoßen http://www.forum-3dcenter.org/vbulletin/showthread.php?t=464923

Gast9t99

2012-05-11, 01:18:07

Ich hab' mir mal aus der Arbeit 'nen Voltmeter und ein Zangenamperemeter ausgeliehen.

Ich kann über den PhenomMSR Tweaker meine Spannung anpassen. Mit Prime95 kann ich den Prozessor belasten.

Ich lass den Prozessor warm laufen und nimm dann einzelne Messwerte zu den Spannungen auf.
Ich glaube nicht, daß man den Anteil von Leckströmen an P(gesamt) mit diesem Versuchsaufbau sichtbar machen kann. Mit der Amperzange kriegst du immer nur P(gesamt). Es könnte daher sein, daß die Leistungsaufnahme bei geringer VCore immernoch geringer ist, als bei default-VCore, und der Anteil der Leckströme an P(gesamt) dennoch zugenommen hat, ohne daß die Messung es sichtbar macht.

Aber ich will dir jetzt keinesfalls schon im voraus den Spaß verderben. Versuch mal, ob du es schaffst über CoreTemp bei Last eine bestimmte Temperatur in etwa zu erreichen. Ideal wäre vermutlich ein Vielfaches von 20°C (also 20/40/60). Vielleicht kannst du den CPU-Lüfter entsprechend einpegeln. Die Frage wäre, wie hoch die Leistungsaufnahme bei einer festen Temperatur, bei der jeweiligen Spannung ist. Mach auch mal Messungen bei geringeren Temperaturen. Das Verhältnis wird nicht linear zur VCore sein. Vielleicht berühren oder überschneiden sich die Graphen irgendwann. Wenn der Schnitt-Punkt (falls überhaupt vorhanden) jenseits von Tjmax liegt, wäre es egal. Je früher die CPU throttelt, umso besser wäre es damit im Hinblick auf Leckströme (was aber sowieso klar ist). Man könnte jedoch vermuten, daß CPUs mit einem vergleichsweise geringen Tjmax und vergleichsweise hoher VID, stärker mit Leckströmen zu kämpfen haben.

Insoweit wären dann CPUs gleichen Typs, welche ab Werk mit niedrigerer VID ausgeliefert werden, tatsächlich qualitativ hochwertiger. Da gibt es ja durchaus Unterschiede. :uponder: - Aber vielleicht irre ich mich da auch. Hier die Gegenmeinung:
"Was sagt die VID über die Qualität der CPU aus?
Auch wenn sich die Geister gern streiten: eine niedrige VID spiegelt meist eine schlechtere elektrische Güte der CPU wieder. Je niedriger der Widerstand ist, um so mehr Strom fließt und umso niedriger kann/muss die VID gewählt werden, damit das Produkt aus Spannung und Strom den Watt-Vorgaben entspricht. Eine niedrige VID ermöglicht jedoch in fast allen Fällen ein besseres OC-Verhalten bzw. OC-Potenzial der betreffenden CPU auch wenn andere Stimmen meinen, eine niedrige VID zeuge eher von zu hohen Leckströmen. "
http://www.tomshardware.de/foren/240300-6-intel-cpus-mythos-stunde-wahrheit
Ich bin eine von den anderen Stimmen. Wenn sich eine CPU besser takten läßt, dann zeugt das für mich für eine höhere Qualität. Die Hersteller selektieren ihre CPUs ja nicht zum Spaß. Der Unterschied zB. zwischen einem E8400 und einem E8500 (=+160 MHz) ist wohl kaum der, daß der E8400 von "höherer elektrischer Güte" ist. ;)

Ich frage mich gerade, ob es clever ist Leckströme zu messen, wenn man die CPU auslastet, da die Leckströme zur statischen Verlustleistung zählen. Die dynamische Verlustleistung überdeckt den Effekt.
Vielleicht sollte man die CPU einfach im Idle belassen und vorsichtig von außen (mit einem Fön vielleicht?) versuchen die CPU-Temp zu erhöhen. Da Leckströme sich stark (exponentiell) mit der Temperatur erhöhen, könnte es ein Indiz sein, wenn sich die Leistungsaufnahme einer undervolteten CPU im Idle mit zunehmender Temperatur stärker erhöht, als die Leistungsaufnahme der CPU mit default VCore bei ebenfalls zunehmender Temperatur.

Ich weiß nicht, ob du verstehst, was ich meine. Ich denke mir, daß die Leckströme (da Teil der statischen Verlustleistung) von Anfang an vorhanden sind. Vielleicht kann man allein durch die Erhöhung der Temps (ohne die dynamische Verlustleistung durch Schaltvorgänge zu erhöhen) eine Veränderung in der statischen Verlustleistung sichtbar machen. Vielleicht ist das aber auch nicht möglich. Für den Fall nämlich, daß der Anteil der dynamischen Verlustleistung an P(gesamt) im Idle bereits zu hoch ist. Auch Frage ich mich, ob die CPU im Idle bestimmte Kerne komplett abschaltet. Das hängt dann wieder vom CPU-Typ ab.

Selbst wenn du jetzt bei deiner CPU feststellst, daß beim Undervolten mehr oder weniger Strom verbraucht wird, kann es bei einer anderen CPU (zB. von AMD) schon wieder komplett anders aussehen:
"Mehr oder minder beiläufig berichtet Techreport, dass AMD für die neuen Thubans im E0-Stepping ein so genanntes Low-K-Dielektrikum nutzt. Spekuliert wurde darüber bereits länger, besonders seitdem der Phenom II X6 1090T mit 6x 3,2 GHz Taktfrequenz sowie einer TDP von lediglich 125 Watt auf der (inoffiziellen) Roadmap steht."
http://www.hardware-infos.com/news.php?news=3506

Schon zwischen einer 4-Kern und einer 6-Kern-CPU von AMD gibt es aufgrund der Fertigung Unterschiede, die die Leckströme unmittelbar betreffen. Auch haben manche CPUs einen großen L3-Cache, während andere ganz ohne L3 auskommen müssen.
Bei den CPUs mit wenig Cache enstehen wahrscheinlich auch weniger Leckströme, so daß auch Undervolting weniger problematisch wird.

...

Der Text, den ich hier mal wieder geschrieben habe, ist echt eine Zumutung zum lesen. Leider hab ich keine Zeit es zu überarbeiten/ kürzer zu formulieren.

Ich denke mal es reicht, wenn man den Verbrauch des Systems vor und nach dem Undervolten (zur Not auch an der Steckdose) überprüft. Auch wenn der Verdacht, daß der Anteil der Leckströme in manchen Bereichen der CPU durch das Undervolten zunimmt, damit nicht ausgeräumt werden kann. Die Leute wollen ja in erster Linie Strom sparen und nicht die Hardware schonen.

Selbst wenn die CPU in Folge von Degradation vor ihrer Zeit abraucht, wäre es glaube ich mit weniger mentalen 'Schmerzen' verbunden einfach eine neue zu kaufen, als den Ursachen auf den Grund zu gehen. Am Ende interessiert sich im worstcase sowieso keiner dafür, weil das Thema Leckströme wirklich bei jeder CPU anders ist und sich vermutlich keine allgemeingültigen Aussagen formulieren lassen. Zumindest keine von Dauer.

mironicus

2012-05-11, 12:36:12

Ich habe zwei 1045T (95 Watt-Version) und die lassen sich in der Tat prima untervolten. Selbst auf 3,2 und 3,4 GHz beträgt der Unterschied zwischen Idle und Volllast nur ca. 65-75 Watt. Aufgrund der großen CPU-Fläche bleiben sie auch noch recht kühl. Die Kühlfläche bei den CPUs ist ja gerade bei Ivy Bridge ein Problem, aber mir ist schon aufgefallen, dass ein Phenom weniger heiß wird als eine Sandy Bridge-CPU bei ähnlichem Stromverbrauch.

Maorga

2012-05-11, 13:04:53

Mit der VID scheiden sich noch überall die Geister meine Meinung geht in die andere Richtung niedrigere VID besserer Prozessor. Wenn ich mir die ULV Intels so anschaue sollen die jetzt eine schlechte Güte haben durch ihren niedrigen VID.

Ja mir ist bewußt das es schon zwischen einzelnen Revisionen eines Prozessor Tag und Nacht herrschen kann wie beim AMD P2 Rev C2 und der C3.

Aber ich fang jetzt mal mit dem Aufbau an.

Gast_samm

2012-05-11, 13:51:01

Ja mir ist bewußt das es schon zwischen einzelnen Revisionen eines Prozessor Tag und Nacht herrschen kann wie beim AMD P2 Rev C2 und der C3.Die Unterschiede waren nicht sehr gross. Du meinst evt. eher Phenom B2 und B3 (--> der pöhse TLB-Bug).

Maorga

2012-05-11, 14:43:07

na die C2 Revision der Phenom2 sind heißer und schlechter zum übertakten als die Revision C3. Da wurde aus 125W doch 95W TPD.

So habe hier mal eine PDF (http://home.mnet-online.de/nosc/TestP2-945.pdf) erstellt

ENKORE

2012-05-11, 18:05:57

Maorga

2012-05-11, 19:02:24

Gigabyte ist richtig, ist aber ein GA MA 790 FX - D Q 6

samm

2012-05-11, 21:55:54

na die C2 Revision der Phenom2 sind heißer und schlechter zum übertakten als die Revision C3. Da wurde aus 125W doch 95W TPD.Das mit der TDP-Senkung gilt nicht generell, aber für einige Modelle ;) (namentlich für den 945 - vom 965 gab's ja sogar ein 140W-Modell, inzwischen ja sogar den 980er X4 bei 125W TDP). Bei der Übertaktung hat sich nicht viel getan zwischen C2 und C3 (vgl. z.B. das damalige P3DN-Review zum neuen Stepping), das war und ist noch immer eher vom individuellen Prozessor abhängig - man kann Glück haben oder eben nicht.
MMn war jedenfalls P1 B2 -> B3 wesentlich bedeutsamer, weil die berüchtigten TLB-Fixes ja massiv Performance kosteten.

Der TS hat ohnehin einen Prozessor mit Stepping E0. Ich btw. ebenfalls und kann auch von deutlich stromverbrauchs- und damit temperatursenkendem Undervolting profitieren ;) Danke für's Aufzeichnen Maorga, spannend für Gast9t99 wären evt. auch Werte des nicht undervolteten Prozessors.

Gast9t99

2012-05-11, 23:01:19

So habe hier mal eine PDF (http://home.mnet-online.de/nosc/TestP2-945.pdf) erstellt
Eine schöne Messung!

Ich trage mal ein paar interessante Stellen zusammen:

CPU_Idle_0,95V 30° - 15 Watt (basis)
CPU_Idle_0,95V 50° - 20 Watt (+5)
CPU_Idle_0,95V 70° - 22 Watt (+7)

Ein bischen überraschend finde ich, daß deine CPU im Idle bereits mit 30°C startet. (mein 1090T hat in diesem Moment, wo ich hier schreibe, 34°C@3,2GHz - allerdings bei 1,272 Volt - VID ist 1,275 Volt) Aber ist ok.

Jetzt fehlt noch der Vergleich zum Leistungsanstieg mit default-Spannung - also 1,35 (?) Volt.

CPU_Idle_1,35V 30° - ?? Watt
CPU_Idle_1,35V 50° - ?? Watt
CPU_Idle_1,35V 70° - ?? Watt

Alles in allem lassen die Werte jedoch bereits vermuten, daß man die Leckströme so nicht zu fassen bekommt. Denn die Leckströme steigen bei zunehmender Temperatur. Würden die Leckströme dominieren, müßte die Leistungsaufnahme mit zunehmenden Temps stärker ansteigen. Offenbar spielt die dynamische Verlusleistung trotz Idle immernoch zu stark mit rein. Die Zunahme der 'Verlustleistung' nimmt nach 'hinten hin' sogar ab. Da spielen also noch andere Dinge mit rein.

Immerhin kann man sehen, wie stark sich die Temps auf die Verlustleistung dieser CPU auswirken. Im Schnitt 0,175 Watt mehr pro °C im Idle und etwa 0,52 Watt mehr pro °C unter Last - allerdings alles bei 0,95 Volt.

Maorga

2012-05-11, 23:07:57

Geldmann3

2012-05-11, 23:57:11

Ich lasse meinen 1055T gerade mit 1Ghz @1V laufen. Spricht da eigentlich was dagegen, solange ich keine Videos rendere bzw. Zocke?
Sollte doch eigentlich nur Strom sparen oder?

Klar, die CPU würde im Idle eh meist auf ~800Mhz chillen.:biggrin:

Ich find ne 6Kern CPU mit 800Mhz hat was. :freak:

(Mach ich natürlich mit dem PhenomMsrTweaker, sonst wär mich das jedes Mal zu aufwendig.)

Maorga

2012-05-12, 00:38:53

Naja über den Phenom MSR Tweaker kannst du das Bequem auf einer bestimmten Frequenz wie auch Spannung halten. Schaden tut's nicht.

Gast9t99

2012-05-12, 00:57:31

Werde morgen die Messungen mit Standard VID machen und übertaktet wie er undervoltet war - ergo 3,48GHz.

Die hohen Temperaturen kommen von der Dachwohnung ich habe 26,5°C Raumtemperatur trotz aller Fenster offen und noch dazu habe ich die Südseit im Winter super aber im Sommer :S
Oh je - mach das lieber nicht. Versuch (falls es nicht zuviel Arbeit wird) lieber ohne OC zu messen. Da wäre mir meine CPU echt zu schade für. Am Ende geht noch was kaputt (Spawa vom Mobo oder was vergleichbares). Du könntest die Messungen dafür zB. auch komplett auf Idle beschränken. Auf der anderen Seite: Wenn du eh grad dabei bist.... ;)

30° im Idle sind im Nachhinein betrachtet vielleicht doch nicht so wahnsinnig viel. Du hast zwar auch einen schönen Tower-Kühler auf der CPU - aber ich hab hier die EKL-Nordwand auf der CPU sitzen. Es wäre daher denkbar, daß meine CPU mit einem anderen Kühler auch im Idle schon ein paar Grad mehr hätte. Solche Dinge vergesse ich manchmal.

Ich lasse meinen 1055T gerade mit 1Ghz @1V laufen. Spricht da eigentlich was dagegen, solange ich keine Videos rendere bzw. Zocke?
Sollte doch eigentlich nur Strom sparen oder?
Strom wird das mit Sicherheit sparen - das könntest du auch mit einem einfachen Energiemessgerät an der Steckdose schnell gegenprüfen. Die Frage ist nur, wie hoch der Anteil der Leckströme bei der Gesamtleistungsaufnahme der CPU ist. Am wichtigsten beim Thema Leckströme ist, daß die CPU schön kühl bleibt.

Ich hätte bei meinem 1090T beim Undervolten kein so gutes Gefühl, da diese CPU mit Cache geradezu vollgestopft ist. Daher laß ich VCore auf default. So wahnsinnig hoch ist der Verbrauch nicht. Und mit Temperaturen hab ich in der Nordwand bislang auch keine Probleme gehabt. Das mag aber auch daran liegen daß der 1090T auch in Spielen nie so richtig ausgereizt wird. Wenn es mal 70% werden, bin ich schon glücklich. Meine Grafikkarte ist da wohl der primäre Bremsklotz.

Maorga

2012-05-12, 01:30:16

Naja, das wird dem Board und der CPU nichts machen ich treibs ja nicht in den Übertemperaturbereich, das Board soll 140W+ CPUs vertragen und da bin ich drinnen. Die CPU nimmt zwar ein wenig mehr auf aber da sind ja immer noch die SpaWa zwischen die sicherlich 10W+ verbrauchen, werden ja auch ordentlich warm.

Unter IDLE merkt man wahrscheinlich nicht viel am Verbrauch, mein P2 läuft da ja auch mit 1,84GHz und 0,95V (VID) und nimmt gerade mal 15W auf. Selbst Passiv würde der noch laufen musste ja mit LinX nachhelfen (3,48GHz kurzeitig ohne Kühlung)sonst wäre ich nicht auf die Temperatur gekommen.

Mal schauen wie ich das System aufbaue, habe ja heute meinen i5 mit dem ASrock Z77 extreme 4 aufgerüstet, aber ich find da schon noch eine Graka für den Rechner.

Maorga

2012-05-12, 20:14:40

So hier ist die neue Messreihe (http://home.mnet-online.de/nosc/Standard-VID.pdf) mit Standard VID auf 230MHz x14. Ist ein unterschied von 24W unter Last.

Gast9t99

2012-05-13, 02:11:29

Hmm.... falsches PDF hochgeladen?

Und nochwas: Du mißt die Leistungsaufnahme deiner CPU nur am ATX-Zusatzkabel? Schau nochmal nach, ob wirklich alle Spawas an dem Zusatzstecker hängen. Es sollte mich wundern, wenn die CPU/ein paar von den Spawas nicht ebenfalls auch über den Hauptstromanschluß vom Mainboard mitversorgt werden.

Maorga

2012-05-13, 11:33:06

ja stimmt falsche PDF hab's korrigiert. Als wenn der 12V Stecker nicht angeschlossen ist fährt das Board nicht hoch. Beim 24 ATX Stecker sind gerade mal 2 Leitungen +12V. Diese sollen ja 75W für die Grafikkarte liefern. Außerdem müsste knapp 10A einen langen Weg über das Board bis zu den Spawa nehmen, designtechnisch hätte man dies anders gelöst wenn man vom ATX Stecker noch die 12V nimm (näher zusammen nicht erst unter dem Ram und der CPU durch). Die Leiterbahnen lassen sich leider nicht so einfach verfolgen ist eine mehrschichtige Platine. Aber ich gehe davon aus nur der 4/8 polige 12Stecker versorgt die Spawa für die CPU.

Gast9t99

2012-05-13, 22:37:33

So hier ist die neue Messreihe (http://home.mnet-online.de/nosc/Standard-VID.pdf) mit Standard VID auf 230MHz x14. Ist ein unterschied von 24W unter Last.
Nicht nur unter Last sind die Unterschiede enorm.

CPU_Idle_0,95V 30° - 15 Watt (basis)
CPU_Idle_1,15V 30° - 24 Watt (basis)

Ich befürchte die Messung muß man mit Vorsicht genießen. Entweder sind die Meßgeräte zu ungenau oder bei der Messung ist was schief gelaufen. 60% (!!) höhere Leistungsaufnahme nur durch Anheben der Spannung um 15% (0,2 V) bei nach wie vor NULL CPU-Last?! - Sorry - aber da stimmt doch etwas nicht. :biggrin:

Aber nehmen wir mal an, daß es doch alles so stimmt und sich der Meßfehler(?) zumindest nicht auf das Verhältnis der Werte untereinander auswirkt. Dann würden die folgenden Werte doch wieder nachdenklich machen:
CPU_Idle_0,95V 70° - 22 Watt
CPU_Idle_1,15V 70° - 32 Watt

Der Stromverbrauch würde damit im Idle über den gesamten Temperaturbereich quasi konstant bei 10 Watt mehr liegen. Das bedeutet jedoch im Umkehrschluß: Je stärker man die CPU aufheizt, umso geringer der Verbrauchsvorteil durch Undervolting. Bei 70° dann also nur noch 40% weniger Verlustleistung durch Undervolting. Das könnten dann zB. die Auswirkungen von Leckströmen sein, die bei hohen Temps anfangen sich bei der undervolteten CPU im Verhältnis stärker bemerkbar zu machen.

Wenn man theoretisch annimmt, daß die dynamische Verlustleistung im Idle quasi null wäre und damit die statische Verlustleistung bei Erhöhung der Temps zum überwiegenden Teil nur durch Leckströme zustande kommt, dann könnte man zu dem Ergebnis kommen: Die gemessene CPU verliert durch Erwärmung 20% ihres Undervolting-Verbrauchsvorteils allein durch Zunahme von Leckströmen. P(Vorteil)@30° beläuft sich bei dieser CPU im Idle auf etwa 10 Watt (60%). Wären 60% konstant, dann müßte sich CPU_Idle_1,15V@70° auf 22 *1,6 = 35,2 Watt erhöhen. Tatsächlich sind es aber nur 32 Watt, die gemessen wurden. Möglicherweise hatte die undervoltete CPU eine effektive Zunahme von Leckströmen in Höhe von 3,2 Watt. Damit fällt der Leistungsvorsprung bei 70°C auf etwa 40% zurück.

Wie stark der Anteil der Leckströme an P(gesamt) durch Undervolting im Verhältnis unter Last zunimmt, läßt sich imho leider nicht durch die Betrachtung der Werte unter Last herausfinden, da der Anteil der Leckströme durch die Zunahme der dynamischen Verlustleistung durch Schaltvorgänge ausgehebelt wird.

Auch wenn ich die Werte der Messung mit Vorsicht genießen würde, zeigt die Messung (zumindest für mich) eines: Der Anteil der Leckströme an der Gesamtverlustleistung ist durch das Undervolting gestiegen. Leider kann ich nicht erkennen, wie groß der tatsächliche Anteil der Leckströme in der Gesamtverlustleistung ist.

Solange die Gesamtverlustleistung durch Undervolting deutlich niedriger ist, kann man vermuten, daß auch weniger Leckströme fließen, selbst wenn sich der Anteil der Leckströme an P(gesamt) vergrößert hat.
Sobald man in einen Bereich kommt, wo sich die Verlustleistung der undervolteten CPU zu stark an die Verlustleistung der nicht undervolteten CPU annähert, könnte es sein, daß man auf der undervolteten CPU trotz niedrigerer Gesamtverlustleistung tatsächlich höhere Leckströme hat, weil sich der Anteil der Leckströme durch das Undervolting erhöht hat.
Es könnte aber auch sein, daß ich mich komplett irre und daß der Vorteil durch Undervolting im Bereich der dynamischen Verlustleistung so stark zunimmt, daß die Leckströme in manchen Bereichen der CPU (zB. im Cache) ungeahnte Stärke erreichen, ohne das es im Gesamtverbrauch weiter auffallen würde. - Und das wäre dann wieder schlecht. Zumindest im Hinblick auf Haltbarkeit/Degradation. ;)

Maorga

2012-05-13, 23:27:56

Na die Messungen sind schon recht genau ;) plus minus 0,1A bei der Stromzange. Der Fehler müsste bei selber Messung immer in die selbe Richtung gehen. Noch dazu werden die Messgeräte einmal im Jahr kalibriert von dieser Seite befürchte ich also keine all zu großen Ungenauigkeiten.

Du kannst natürlich Recht haben, dass die Leckströme proportional zum Schaltströme größer werden wenn die Spannung sinkt. Bei höheren Temperaturen nimmt natürlich die Leitfähigkeit des Halbleiters zu, was zu erhöhten Leckströmen führt.
Daher haben Intel Prozessoren auch einen Vdrop mit dabei, je wärmer der Prozessor wird um so geringer wird die CPU Versorgungsspannung um eben diesen Effekt auszugleichen

Die Schaltströme nehmen natürlich für die Transistoren zu anstatt 0,95V haben wir nun 1,15V (ergibt einer Spannungerhöhung von 21%) diese zusätzliche Spannung ergibt automatisch einen höheren Strom.

Die CPU heizt sich ja nicht stärker auf durch das Undervolting im Gegenteil es fließt weniger Strom über die CPU was eine geringe Leistungserzeugung zu folge hat, es muss also weniger Energie über den Kühler abgeführt werden.
Undervolting ist also eine win/win Situation sofern die Transistoren noch schalten. Weniger Energie wird verbraten und das Teil bleibt auch noch kühler.

Es gibt ja einen sogenannten Coldbug - d.h. das System kann nicht hochfahren da die Spannung am Transistor zu gering ist durch die Stickstoffkühlung, im laufendem Betrieb würde es nichts machen da die Leitfähigkeit durch die eigene Wärmeentwicklung zugenommen hat.

Also ich gehe davon aus das sowohl die Leckströme als auch die statischen Ströme abnehmen durch eine niedrigere Spannung.

Gast9t99

2012-05-14, 18:42:54

Undervolting ist also eine win/win Situation sofern die Transistoren noch schalten. Weniger Energie wird verbraten und das Teil bleibt auch noch kühler.
Soweit die zusätzliche Energie durch Schaltvorgänge umgesetzt wird, ist es von Vorteil. Auch die niedrigeren Temperaturen kommen der Vermeidung von allzu großen Leckströmen entgegen. Alles in allem steht außer Frage, daß die CPU weniger Leistung aufnimmt. Dennoch ist nicht abschließend geklärt, wie hoch der Anteil der Leckströme, die im Cache und anderenorts auftreten, denn nun tatsächlich ist.

Also ich gehe davon aus das sowohl die Leckströme als auch die statischen Ströme abnehmen durch eine niedrigere Spannung.
Bei deiner CPU würde ich das fast auch meinen (vorausgesetzt die Meßergebnisse stimmen - 60% sind schon ein gutes Polster - selbst wenn es nach hinten etwas abnimmt). Ich vermute, daß der Vorteil durch Undervolting bei meinem 1090T deutlich geringer ausfallen würde.

Wie es bei einer aktuellen FX-CPU von AMD zB. 8150 mit 16MB Cache (L2+L3) aussehen würde, müßte man wieder neu ausmessen.

"Der FX-8150 lässt sich von der Spannung her am schlechtesten undervolten, was allerdings kein Nachteil ist. So kann die Standardspannung von 1,212 Volt um 0,096 Volt auf 1,116 Volt verringert werden."
http://extreme.pcgameshardware.de/prozessoren/186194-review-amd-fx-4100-fx-6100-und-fx-8150-im-pcghx-overclocking-check.html

Nur 0,096 Volt bevor die Kiste abschmiert. Ob man da noch von einer Win-Win-Situation sprechen sollte? Die Vorteile durch Undervolting verschwinden dort zunehmend im Nachkommabereich. Im Vergleich dazu sind die 0,4 Volt, die deine CPU mitmacht, geradezu astronomisch (immerhin 0,95V statt 1,35V).

"Wie das Leistungs-pro-Watt-Rating zeigt, sind die FX-Prozessoren undervoltet deutlich effizienter als wenn man sie übertaktet. AMD hätte hier von Haus aus besser mitdenken können, denn gerade bei der Leistungsaufnahme haben die FX-Prozessoren noch Einsparpotenzial, was bedauerlicherweise verschenkt wird."
http://extreme.pcgameshardware.de/prozessoren/186194-review-amd-fx-4100-fx-6100-und-fx-8150-im-pcghx-overclocking-check.html

Das würde ich so nicht unterschreiben. Die Leute bei AMD wissen schon, was sie machen. Und beim FX haben sie mit sicherlich mehr als 20x mit dem Mikroskop nachgeschaut, was man da noch optimieren könnte, ohne daß man Gefahr läuft, daß die Chips bereits innerhalb der Garantie/Gewährleistung reihenweise das zeitliche segnen.

Das ganze zeigt mir jedenfalls, daß es stark vom CPU-Typ abhängt, was man mit Undervolting noch rausholen kann. Insbesondere das 'zickige' Verhalten der FX-CPUs (mit teils 'monströsem' Cache) bestärkt mich in meinem Glauben, daß Leckströme beim Undervolten doch eine größere Rolle spielen, als es manche vielleicht vermuten würden. Jetzt wirst du natürlich einwerfen: Das liegt dann nicht an den Leckströmen, sondern an zu geringer Schaltspannung. Dem halte ich jedoch entgegen, daß ein FX-4100 ja immerhin schon bis zu 0,204 Volt weniger zuläßt. Dabei ist die Fertigung identisch - bis hin zum Aufbau der Module. Einziger wirklicher Unterschied: Zwei Module weniger und damit auch 4 MB weniger Cache. Ich würde deswegen eher auf Leckströme und nicht auf Schaltspannung tippen. Oder?

Daher meine eher konservative/skeptische Einstellung:
Soweit Undervolting nicht erforderlich ist (weil man zB. einen guten CPU-Kühler hat und der Verbrauchsvorteil nicht ganz so dramatisch ausfällt wie bei deiner CPU), würde ich (je nach CPU-Typ) eher verzichten. ;)

ENKORE

2012-05-15, 14:11:31

0,1 V? Das ist ja literal gar nichts.
In P4 bin ich 1,2-0,7 = 0,5 V unter der Standardspannung. In P1 0,25 V drunter. Whatdafuck.

Mein PII 1055T hat ja auch eher kleine Caches (3+6 MB, wobei ich mal vermute, dass der L3-Cache nicht so stark ins Gewicht fällt. Ist immerhin erheblich langsamer getaktet und dürfte auch mit einer niedrigeren Spannung laufen...)

Gast9t99

2012-05-15, 18:07:55

0,1 V? Das ist ja literal gar nichts.
Kommt auf die Größe und Anzahl der integrierten Schaltungen an. Das 'läppert sich', je 'dicker' die CPU ist.

Mein PII 1055T hat ja auch eher kleine Caches (3+6 MB, wobei ich mal vermute, dass der L3-Cache nicht so stark ins Gewicht fällt. Ist immerhin erheblich langsamer getaktet und dürfte auch mit einer niedrigeren Spannung laufen...)
Wie meinst du das? Soweit sich der L3-Cache auf dem selben Die befindet, liegt dort meines Wissens auch VCore an. - L3-Cachecontroller mit individueller Spannung? :uponder: Denkbar wäre es - aber für mich wäre es neu. Und mit dem Takt ist das wieder so eine Sache. Die Leckströme zählen zur statischen Verlustleistung. Das heißt, die fließen quasi immer. Und zwar weil sie eben nicht durch die vorgesehenen Bahnen/Gates fließen. Deswegen auch der Name Leckströme. Der Takt spielt da imho nur insofern eine Rolle, als er über die dynamische Verlustleistung mehr Temperatur erzeugt, was wiederum die Leckströme erhöht.

Das ganze kann man mit einem Loch in einem Gartenschlauch vergleichen, wo es in Abhägigkeit von der Temperatur mal mehr mal weniger stark permanent raustropft. Egal wie stark man den Gartenschlauch am anderen Ende aufdreht. Man könnte sich zusätzlich vorstellen, daß die Temperatur im Schlauch steigt, je stärker man den Gartenschlauch aufdreht. Und je weiter man die 'Spannung' (Druck in der Leitung) absenkt, umso mehr Wasser (Strom) fließt eben.

Bei der CPU ist es jetzt halt die Frage, wie sich die Spannung auf dieses Loch (wo der Strom außerhalb der dafür vorgesehenen Bahnen versickert) auswirkt. Für den Fall, daß die Gleichung P=U*I in diesem Bereich (statische Verlustleistung aka. Leckströme) Gültigkeit hat, würde es bedeuten, daß je stärker man die Spannung (U) verringert, sich die Stromstärke (I) erhöht, da P(statisch) konstant bleibt, solange man nicht zugleich auch an der Taktschraube dreht.

P(gesamt) setzt sich nun aus P(statisch) und P(dynamisch) zusammen. Solange der Anteil von P(dynamisch) den Anteil von P(statisch) an P(gesamt) deutlich überwiegt, hat man unter dem Strich erstmal tatsächlich einen Vorteil durch den insgesamt meßbar niedrigeren Stromverbrauch.

Das was mir jedoch durch den Kopf geht ist, daß die Alterung eines Halbleiters afaik maßgeblich durch die Leckströme mitbestimmt wird. Dies sind die Elektronen, die Abseits der dafür vorgesehenen Bahnen durch den Halbleiter schwirren. Da öffnet sich Abseits vom ökologischen Aspekt (Stromverbrauch) eine weitere 'Baustelle'. Stichwort: Elektronenmigration, Degradation, Alterung von Halbleitern im Allgemeinen. Es könnte also sein, daß die Leute, die meinen sie täten ihrer CPU gutes, da sie ja nicht so warm wird und auch noch weniger Strom verbraucht (je nach CPU-Typ) unter dem Strich doch mehr 'Schaden' zufügen, als wenn sie die 'VID' des Herstellers berücksichtigen würden. ;)

Ob und wie schnell sich sowas auswirkt, hängt dann auch wieder vom CPU-Typ ab. Ich befürchte, daß je kleiner die Strukturen auf den Chips werden 90nm-> 65nm ->45nm ->32nm -> 22nm werden, umso mehr solche Effekte eine Rolle spielen. Da ist dann die Wahrscheinlichkeit möglicherweise größer, daß Elektronen aus den dafür vorgesehen Bahnen schießen. Und diese 'Querschläger' beschädigen dann auf Dauer ebenjene Bahnen, die dann auch nicht mehr so dick sind wie früher. Ich bin mal gespannt wie lange es dauert, bis die Strukturen so winzig werden, daß man in die CPUs eine extra Schicht einbauen muß, welche nur dazu da ist, solche 'Querschläger' einzufangen, bevor sie Schaden anrichten.

Genau wissen tue ich es aber nicht. Dazu müßte man schon entsprechendes Equipment haben. Soweit man durch Undervolting nicht wirklich einen deutlich meßbaren Vorteil rauskitzeln kann, frage ich mich: Warum sollte man freiwillig das Risiko eingehen, daß die CPU vorzeitig degeneriert oder sogar beschädigt wird, wenn man dafür auf der anderen Seite so gut wie nichts bekommt?
Irgendwann wird die CPU dann anfangen Fehler zu produzieren und dann kriegt man im selben Forum den Tip zu hören: 'Hast du schonmal die Spannungen erhöht'? Man erhöht dann die Spannungen und nach ein paar Wochen/Monaten wieder und wieder. Und irgendwann ist die CPU dann 'ausgelutscht'. :D

ENKORE

2012-05-15, 20:42:27

Ich weiß worauf du hinaus willst, aber bei z.B. semipassiver Kühlung wäre eine 133 W TDP praktisch nicht abzuführen. Undervoltet kein Problem... die meisten CPUs dürften auch kaum länger als 2-3 Jahre genutzt werden, daher dürfte Elektromigration kaum eine Rolle spielen, imho.

Maorga

2012-05-15, 22:10:01

So wie ich das hier (http://www.anandtech.com/print/1611) lese müsste der Leckstrom bei sinkender Spannung auch sinken.

samm

2012-05-16, 00:21:01

Soweit man durch Undervolting nicht wirklich einen deutlich meßbaren Vorteil rauskitzeln kann, frage ich mich: Warum sollte man freiwillig das Risiko eingehen, daß die CPU vorzeitig degeneriert oder sogar beschädigt wird, wenn man dafür auf der anderen Seite so gut wie nichts bekommt?
Irgendwann wird die CPU dann anfangen Fehler zu produzieren und dann kriegt man im selben Forum den Tip zu hören: 'Hast du schonmal die Spannungen erhöht'? Man erhöht dann die Spannungen und nach ein paar Wochen/Monaten wieder und wieder. Und irgendwann ist die CPU dann 'ausgelutscht'.Das ist ein rein theoretisches Problem. Ich kann mich nur an ein Forenpost erinnern, das darum ging, dass eine CPU explizit "trotz Undervolting" abgeraucht ist.

Ausserdem hat Maorga natürlich recht: Je weniger Spannung angelegt ist, desto kleiner werden auch die Leckströme. Prozentual mag der Anteil der leakage an der gesamten Verlustleistung mit abnehmender Spannung zunehmen.

Selbst wenn "P(statisch)" konstant bleiben sollte (was es nicht tut - "static" steht hierbei nicht für "konstant" sondern dafür, dass Verlustleistung trotz nicht stattfindendem Schalten eines Transistors existiert) spräche allein diese Tatsache auch gegen die Schädlichkeit von Undervolting - kühlerer Prozessor --> weniger leakage. Weniger "Stress" an den Transistoren durch geringere Spannungen --> weniger leakage.

Man kann static leakage dadurch verringern, dass man Gates mit höherem threshold verwendest, ich vermute, das trug zur Idee bei (neben der Fehlinterpretation von "static").

Kurz gesagt: Ich halte die Idee von Gast9t99 für die viel zu wortreiche Bildung einer "urban legend", die allein auf Vermutungen und wesentlich vereinfachten Annahmen basiert.

Gast9t99

2012-05-16, 09:20:34

So wie ich das hier (http://www.anandtech.com/print/1611) lese müsste der Leckstrom bei sinkender Spannung auch sinken.
In deinem Link ist das ganze Problem nochmal dargestellt. Die CPU ist zwar schon älter, aber die Probleme sind die gleichen. Der Autor hat das gut recherchiert und wie ich einen ähnlichen Vergleich gemacht. In diesem Punkt irrt er sich jedoch:

"The more pressure (i.e. the higher the core voltage), the bigger the hole gets, and thus, the more water that leaks to the ground. "

richtig müßte der Satz heißen:

"The more pressure (i.e. the higher the currency and temperature), the bigger the hole gets, and thus, the more water that leaks to the ground. "

Aber das hätte bei seinem Publikum wohl mehr Fragen aufgeworfen, als es seinem Versuch, das Problem zu veranschaulichen, genutzt hätte.

Er stellt die Sache der Einfachheit halber so dar, daß durch die erhöhte Spannung ein größerer 'Druck' in der Leitung herrscht, so daß die Leckströme hierdurch zunehmen. Diese Darstellung ist zwar schön einfach aber nicht vollständig. Die Leckströme fließen gänzlich unbeeindruckt von der Arbeit der Transistoren oder dem Status einer Speicherzelle. Der Zusammenhang ist anders: Je mehr Elektronen sich über einen Leiter bewegen, umso mehr Elektronen fließen neben den dafür vorgesehenen Bahnen. Entscheidend dabei ist in meinen Augen die Stromstärke (Anzahl der Elektronen) und nicht die Spannung. Wie groß die Leckströme sind, hängt davon ab, wieviel Elektronen insgesamt fließen. Hohe Spannung = geringe Stromstärke = geringe Leckströme. Geringe Spannung = hohe Stromstärke = hohe Leckströme.

Zusätzlich hängen die Leckströme von den Temperaturen ab. Bei hohen Temperaturen bewegen sich mehr Elektronen zwischen den Bahnen. Durch höhere Spannung entstehen höhere Temperaturen bei Schaltvorgängen. Durch höhere Temperaturen dann als Folge auch höhere Leckströme. - Eins hängt mit dem anderen zusammen. Man muß aber nicht alles in einen Topf werfen. Ansonsten hat man die Sache für manche irgendwann so stark vereinfacht, daß sie glauben, sie hätten alles verstanden. Und dann kommt der Moment, wo diese Leute anfangen den Herstellern Ahnungslosigkeit in Bezug auf die VID, die bei jeder CPU individuell festgelegt ist, zu unterstellen. Weniger Temperaturen, weniger Stromverbrauch, höherer Takt.... alles Dank Undervolting. Risiken und Nebenwirkungen? Ach was. Woher denn? Die Hersteller verschenken das Potential ihrer Chips aus purem technischen Unverständnis. :D

Das ist ein rein theoretisches Problem
(..)
(neben der Fehlinterpretation von "static")
(..)
wortreiche Bildung einer "urban legend"

Danke für diesen qualifizierten Beitrag. - Wenn der Thread deine Möglichkeiten übersteigt, dann ist das bedauerlich - aber darauf werde ich einfach keine Rücksicht nehmen.

Prozentual mag der Anteil der leakage an der gesamten Verlustleistung mit abnehmender Spannung zunehmen.
Nein wirklich? ...... Es ist schon bemerkenswert: Du hast den Sachverhalt richtig wiedergegeben, aber die Problematik erkennst du offenbar nicht. Da kann man nix machen - kommt vor. :ucoffee:

Gast_samm

2012-05-16, 14:34:48

Danke für diesen qualifizierten Beitrag. - Wenn der Thread deine Möglichkeiten übersteigt, dann ist das bedauerlich - aber darauf werde ich einfach keine Rücksicht nehmen.Im Gegenteil. Das Niveau ist mir zu tief - die Modellierung eines Transistors als ohmscher Widerstand ist schon traurig genug. Darauf ellenlange Spekulationsgebäude aufzubauen ist müssig. Mein zur Seite gewischter Beitrag *ist* qualifiziert. Wenn du mich weiter provozierst, raffe ich mich irgendwann in den kommenden Tagen vielleicht auf und hole die Halbleiterbauelement-Grundlagen aus dem Keller, um dir Bildchen von der grundsätzlichen Funktionsweise präsentieren zu können.
Du hast den Sachverhalt richtig wiedergegeben, aber die Problematik erkennst du offenbar nicht.Und du erkennst die Bedeutung der Worte "mag" und "prozentual" nicht ;)

Kurzer Erklärungsversuch:

Es liege eine konstantes Potential am Gate, d.h. der Zustand des Transistors ändert sich nicht. Trotzdem können Elektronen durch die Isolation tunneln resp. von source zu drain wandern. Hiervon ist die Rede. Du vermutest nun, dass mehr Elektronen tunneln, wenn die *Schalt*spannung niedriger ist - und das ist schlicht und einfach falsch.

Was ich meinte mit "höherer threshold voltage zur Verringerung dieses Stroms": ich vermutete, deine falsche Annahme könnte daher rühren, dass du weisst, dass Halbleiterbauelemente mit höherer Thresholdspannung weniger leaken. Diese Spannung gibt aber nur den Zeitpunkt an, ab welchem der Transistor schaltet, d.h. wenn du weniger Potential hast, als zum Erreichen der Thresholdspannung nötig ist, dann wird nicht geschaltet. Das ist erstmal nicht die an den Prozessor angelegte Spannung (die 1.25 oder wasauchimmer Volt), sondern eine Eigenschaft des Transistors (bedingt durch Material, Strukturgrösse, Dotierung...)

Was ich meinte mit "falschem Verständnis von "static"": ich vermutete, deine falsche Annahme könnte daher rühren, dass du "static" so deutest, dass die Verlustleistung durch leakage konstant ist (d.h. U*I = konst), was nicht zutrifft. "Static" an dieser Stelle steht allein dafür, dass es nicht Verluste durch den Schaltvorgang resp. fliessenden Strom durch einen "geschlossenen" Transistor drain zu source ("dynamic") ist. Tatsächlich wird z.B. der drain-source subthreshold-Strom mit höherer Spannung ebenfalls höher.

Fazit: Die *Schalt*spannung verringern verringert die dynamische wie auch die statische Verlustleistung. Allein nimmt die Bedeutung der statischen Verlustleistung mit Struktur- und Thresholdspannungsverringerung zu. Das hat *nichts* mit der durch undervolting verringerten Schaltspannung zu tun (resp. begrenzt diese nach unten, aber undervolting erhöht nicht die absolute Menge an tunnelnden Elektronen)

Maorga

2012-05-16, 19:02:01

"The more pressure (i.e. the higher the currency and temperature), the bigger the hole gets, and thus, the more water that leaks to the ground. "

Wie groß die Leckströme sind, hängt davon ab, wieviel Elektronen insgesamt fließen. Hohe Spannung = geringe Stromstärke = geringe Leckströme. Geringe Spannung = hohe Stromstärke = hohe Leckströme.

Die Hersteller verschenken das Potential ihrer Chips aus purem technischen Unverständnis. :D

Also um den Currency (Strom) zu erhöhen musst du zwangsläufig mehr Spannung anlegen. In einer idealen CPU sollten Störme gegen 0 sein. Leider erreichen wir nie die idealen Ziele.
Kommen wir doch mal zu einem Transistor. Und eine CPU hat sehr viele von diesen. So ein Transistor hat eine Basis, Komitter und Emitter. Über die Basis 'steuere' ich den Transistor ehröhe ich den Basisstrom (durch Spannung) so erhöhe ich natürlich den Emitterstrom. (Wiki Beitrag (http://de.wikipedia.org/wiki/Bipolartransistor).

Wenn ich also die Spannung erhöhe wird naürlich mehr Strom fließen. Wir haben in einer CPU keine Lastwiderstände, sondern es hängt ein Transistor an dem anderen. Sprich wir haben durch minimale Spannungserhöhungen schon einen großen Effekt.
Vergleichen wir mal meine Messergebnisse unter Last mit Undervolteten (UV) VID und der Standard(STD) VID. UV VID war bei 1,232V und die STD VID bei 1,392, eine Steigerung von 12%. Die Leistungsaufnahme war bei UV 84,5W und bei STD 110W eine Steigerung von 30%.
Nehmen wir hier mal P=U*I vereinfacht an R=U/I -> U=R*I eingesetzt in P=U*I -> P=U²*R, wir gehen nun davon aus, dass der Widerstand bei gleichen Temperaturen gleich hoch ist wir setzen daher R=1.
P(UV)=1,232²=1,518
P(STD)=1,392²=1,938
Dies ergibt eine Steigerung der Leistungsaufnahme von 27,6% rein rechnerisch. Ich gehe davon aus, dass die Leistungsaufnahme eines Prozessors nicht konstant ist, sondern davon abhängt wie hoch meine gewählte Spannung oder wie warm und leitfähig mein Material ist. Ändere ich einen dieser Faktoren so wirkt sich dies direkt auf die Leistungsaufnahme aus.

Vergleichen wir die Leistungsaufnahme bei verschiedenen Temperaturen unter UV und STD VID.
Die Temperatur konnte nicht sehr genau ausgelesen werden nur über das Tool Coretemp, allerdings ist klar eine Tendenz erkennbar ein durchschnittlicher Unterschied von 23W bei den Verschiedenen Spannungen. Es bleibt also 'relativ' konstant. Daraus resultiere ich, dass sowohl die Leckströme als auch 'static' Schaltströme sich immer im selben Verhätlnis befinden. Durch die höheren Temperaturen haben wir einen geringeren Widerstand und dadurch fließt mehr Strom. Würde die Leckströme durch die höhere Stromaufnahme steigen so müssten wir einen steigendede oder fallende Tendenz bei den Temperaturen sehen, dies ist nicht der Fall.
Daher treffe ich die Aussage bei gesenkter Spannung sinkt sowohl der Schalt- wie auch der Leckstrom im Verhältnis zur Spannung.

Warum wählen dann Hersteller eine 'zu hohe' VID. Dafür gibt es mehrere Gründe, es gibt starke Streuungen bei der Herstellung eines Prozessors. Man baut immer noch Sicherheitsreserven ein, eine CPU muss auch noch bei 90° funktionieren (Ivy Bridge), die Spannung muss also ausreichend sein, dass der Prozessor immer noch korrekt 1+1 rechnen kann.
Kühle ich die CPU herunter, so muss ich dementsprechende mehr VID geben (Stickstoffkühlung -130°), die CPU würde sonst nicht starten.
Erwärme ich die CPU so sollte ich die VID verringern um der erhöhten Stromaufnahme entgegenzuwirken.
Ein CPU Hersteller ist hier also auf einem schmalen Pfad. Er darf die VID nicht zu hoch machen, zu große Leistungsaufnahme, aber auch nicht zu gering, deine CPU soll ja auch noch bei 0° starten. Man hat also ein Temperaturfenster von sagen wir 120°C indem die CPU immer einwandfrei laufen muss. Daher ist die gewählte VID genau dafür ausgesucht. Auch muss die Abwärme abtransportiert werden können durch den 'lausigen' Boxed kühler, nicht jeder nutzt eine Wasserkühlung.

Daher schlußfolgere ich. Es ensteht kein höherer Leckstrom durch eine niedrigere Spannung. Auch gibt es keine erhöhte Elektromigration durch niedrigere Spannung und dem daraus resultierendem verringerten Strom. Durch höhere Spannung steigen meine Leckströme an. Auch gibt es eine erhöhte Elektromigration duch die höhere Spannung und dem daraus folgendem erhöhten Strom.
Folgen zu niedriger Spannung können sein, CPU kann nicht mehr korrekt rechnen, da die definierten Zustände für 0 und 1 nicht mehr durch die Schaltung der Transistoren gewährleistet ist.
Folgen einer zu hohen Spannung sind, erhöhte Wärmeentwicklung und dadurch gesteigerte Temperaturen können einen Fehlverhalten der CPU bewirken.
Wer also sein System Undervoltet und genügend Spielraum nach unten hat kann mit dieser CPU auch bei niedrigen Temperaturen noch einwandfrei rechnen und handelt ökologisch Wertvoll und spart auch noch Geld bei der Stromrechnung.

Du hast noch etwas geschrieben...Weniger Temperaturen, weniger Stromverbrauch, höherer Takt.... alles Dank Undervolting... Darauf will ich auch noch eingehen. Die Behauptung weniger Spannung ergor höherer Takt oder geringere Temperaturen höherer Takt stimmt natürlich nicht. Je höher ich die Frequenz stelle um so höher muss ich auch meine Spannung wählen. Sieht man auch an der IDLE VID @1,84GHz und der LAST VID @3,48GHz. Warum man eine höhere Spannung benötigt für höhere Frequenz und umgekehrt herum ist für mich noch nicht nachvollziehbar. Es könnte vielleicht damit zusammenhängen, dass ein magnetisches Feld durch den Schaltvorgang erstellt wird (es fließt ja Strom) sofern ich jetzt sperren oder schalten will muss ich diesem magnetischen Feld entgegenwirken durch erhöhte Spannung. Ist jetzt aber vielleicht eher bei den Haaren herbei gezogen, vielleicht sollte man dem hier noch nachgehen. Oder es ensteht ein so hoher kapazitiver Strom, dass nicht genügend Strom/Spannung am Transistor vorhanden ist. Da die 'Bahnen' auf der CPU recht nah beieinander sind, kann man diese Bahnen auch als ultramini Kondensatoren ansehen. Bei Kondensatoren ist es ja so, dass diese bei steigender Frequenz 'durchlässig' sind. Ist glaube ich ein besserer Weg :)

Gast9t99

2012-05-16, 20:16:06

Im Gegenteil. Das Niveau ist mir zu tief -
:ulol: Hast du dir mal deinen obigen Beitrag zum Thema dieses Threads durchgelesen? Null Substanz und tendentiell beleidigend.

Wenn du mich weiter provozierst, raffe ich mich irgendwann in den kommenden Tagen vielleicht auf und hole die Halbleiterbauelement-Grundlagen aus dem Keller, um dir Bildchen von der grundsätzlichen Funktionsweise präsentieren zu können.
:rolleyes: Mach das mal. Bei der Gelegenheit kannst du auch gleich deinen Keller aufräumen und die dort gefundenen Unterlagen (vermutlich noch aus dem letzten Jahrtausend) mit Hilfe des Internets auf einen aktuellen Stand bringen.

Du vermutest nun, dass mehr Elektronen tunneln, wenn die *Schalt*spannung niedriger ist - und das ist schlicht und einfach falsch.
Der Zeitpunkt, wann ein Transistor schaltet, und die hierzu nötige Spannung ist für das Thema Leckströme imho nur ein Nebenschauplatz. Auch wenn das jetzt vielleicht gerade die Materie ist, mit der du dich besonders gut auszukennen glaubst. Ich vermute ganz im Gegenteil, daß sich durch das Absenken der Spannung die Stromstärke in manchen Bereichen der CPU erhöht. Und das dieses ebenso einen Effekt auf die Leckströme haben kann, wie zB. die Temperatur, die ebenfalls erstmal nichts mit der Spannung zu tun haben muss. Um einzuschätzen, wie stark dieser Effekt ist und ob er sich gar auf die Gesamtverlustleistung auswirken kann, hatten wir oben versucht etwas anhand der Meßwerte von Maorga's CPU im Idle abzulesen. Ergebnis war: Bei seiner CPU wirkt es sich unter dem Strich zumindest nicht negativ auf den Stromverbrauch aus. Wie hoch der Anteil der Leckströme tatsächlich ist, lies sich erwartungsgemäß nicht erkennen.

ich vermutete, deine falsche Annahme könnte daher rühren, dass du weisst, dass Halbleiterbauelemente mit höherer Thresholdspannung weniger leaken.
Da vermutest du falsch. Ich glaube zu wissen, daß die Leckströme stark von verwendeten Materialien, dem Fertigungsprozeß und den hieraus resultierenden Temperaturen im Betrieb abhängen. Welche Schaltspannungen die eine oder andere 'Neuerung' in diesem Bereich ermöglichen/erfordern erscheint mir zugegebener Maßen erstmal so vorrangig wie die Frage, warum der Betreiber des 3DCF die Coca~Cola-Version des Bischofs Nikolaus von Myra am Nordpol vermutet, weil ein Fass ohne Boden. Ich beschränke mich einzig auf die Frage, ob die Leckströme in manchen Bereichen der CPU (Cache) eventuell im Verhältnis zunehmen, wenn man die VCore absenkt.

Dies spielt wohl keine Rolle, soweit die undervoltete CPU tatsächlich kühler bleibt. Der ein oder andere undervoltet jedoch mit Hintergedanken. Nämlich um den Takt zu erhöhen ohne dabei von Tjmax ausgebremst zu werden. Ich gehe davon aus, daß die Temperatur bei Leckströmen eine ungleich größere Rolle spielt, als VCore. In der Praxis ist es nun aber so, daß manche CPUs nur bis zu einer gewissen Temperatur betrieben werden können und dann von sich aus anfangen zu throtteln. Bei neueren AMD-CPUs liegt Tjmax dabei überraschend niedrig. Die Frage, die ich mir unter anderem gestellt hatte war, wie sich das möglicherweise schlechtere Verhältnis (Anteil der Leckströme an P(gesamt)) auswirkt, wenn man die gleiche CPU bei hoher Last und hohen Temperaturen betreibt. Der CPU-Lüfter wird in diesem Bereich entsprechend mal mehr und mal weniger laut zu hören sein.

Die Fragen waren daher: Höhere oder geringere Leckströme bei gleich hohen Temperaturen durch Undervolting? Unterschiede in manchen Bereichen der CPU? Degradation?

Schön - du glaubst eine Antwort zu haben. Zumindest hast du schonmal eine Meinung. Die Art und Weise, wie du dich bislang an dem Thema beteiligst, läßt mich jedoch zweifeln, ob deine Antworten mich und andere zufriedenstellen können. Dein Angebot, uns deine gegenwärtigen Ansichten zum Thema mit staubigen und veralteten Auflagen von irgendwelchen Büchern, die du (ob ihrer Aktualität?) bei dir im Keller einlagerst, näher zu bringen, macht mich schaudern. :biggrin:

Gast9t99

2012-05-16, 21:10:52

Also um den Currency (Strom) zu erhöhen musst du zwangsläufig mehr Spannung anlegen.
Dieser Satz gilt, wenn man es mit einem ohmschen Leiter zu tun hat. Im Bereich der Halbleiter und der Isolatoren gilt dieser Zusammenhang nicht. Dort gelten die Regeln für das Bändermodell. Dort herrschen andere Gesetze:
"Das heißt, wird die Spannung zwischen Drain und Source erhöht, hat dies kaum einen steigernden Effekt auf den Strom der zwischen diesen Kontakten fließt."
http://de.wikipedia.org/wiki/Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor

Wir haben in einer CPU keine Lastwiderstände, sondern es hängt ein Transistor an dem anderen.
Der Cache gehört auch zur CPU und besteht aus Speicherzellen. Speicherzellen sind meist so aufgebaut: 1T1C. Das heißt hinter jedem Transistor hängt dort ein Kondensator.

Man hat also ein Temperaturfenster von sagen wir 120°C indem die CPU immer einwandfrei laufen muss.
Hast du dir mal Tjmax bei den aktuellen AMD-CPUs angeschaut? 120° ? Prepare to be surprised.

Wer also sein System Undervoltet und genügend Spielraum nach unten hat kann mit dieser CPU auch bei niedrigen Temperaturen noch einwandfrei rechnen und handelt ökologisch Wertvoll und spart auch noch Geld bei der Stromrechnung.
Wenn die Sache schief geht und er sich auf Dauer seine CPU beschädigt, hat er weder ökologisch wertvoll gehandelt noch Geld gespart. Klar haben heute viele CPUs Stromsparfunktionen eingebaut. Dort werden aber immer sowohl Takt als auch VCore abgesenkt.
Beim Undervolting wird der Takt mindestens beibehalten, wenn nicht gar erhöht. Du selbst bist hierfür das beste Beispiel.

Maorga

2012-05-16, 21:43:13

Naja wenn der Transistor sagen wir durschaltet wohin fließt dann die übrigen Spannung hin, die wird doch sagen wir mal sinnlos in Energie umgewandelt. Wenn mir für eine Transistorschaltung 0,7V reichen ich aber 0,8V anlege so muss die Stromaufnahme steigen. Die 0,1 V müssen auch irgendwo abgebaut werden. Es würde ja im Umkehrschluss bedeuten ich dürfte gar keine erhöhte Leistungsaufnahme durch einen höheren Vcore erhalten. Oder lastest du dies dann dem Leakage zu? Weil dann wären wir wieder soweit weniger Spannung weniger Leakage.

€dit: So habe mich eben mit dem FET beschäftigt. Tja es wird wohl so sein, dass das Potential am Steuergate zunimmt (mit höheren Vcore) ergo fließt mehr Strom über den Source - Drain.
Zitat"Eine elektrische Spannung am Gate-Kontakt beeinflusst die Leitungseigenschaften des darunter liegenden Kanalgebiets."

Selbst wenn bei einer Speicherzelle 1 Transistor und 1 Kondensator ist 0,1V macht sich hier genauso bemerkbar die Energie fließt - mehr Strom.

Ein Temperaturbereich von 120°C bedeutet nicht 0-120°, dieser kann auch bei minus 40 anfangen, außerdem war dies nur ein Beispiel. Intel i3/5/7v3 CPUs haben einen Tjmax von 102° je nach art. Nächstes mal schreibe ich 100K hin ist besser wahrscheinlich. Mir ging es nicht darum das eine CPU bei 120°C + laufen muss sondern eben auch bei 80/60/40/20/0 °C. Daher wählt man eine VID aus die eben viele Bereiche abdeckt.

Also ich sehe keinen einzigen Grund warum die CPU beschädigt werden sollte durch das Undervolten, all meine bisherigen Messungen wiederlegen deine Annahmen.
Klar kann ich durch eine Senkung der Frequenz weiter heruntergehen mit der Spannung. Aber wenn dies ja alles nichts ausmachen soll laut dem Link von dir, dann Frage ich dich warum dies so ist?

samm

2012-05-16, 23:14:49

Hast du dir mal deinen obigen Beitrag zum Thema dieses Threads durchgelesen? Null Substanz und tendentiell beleidigend.War dir wohl zu persönlich, was? This is internet, und du zahlst mit Zinsen zurück, von daher :P "Null Substanz" weise ich zurück, das Wesentliche steht sehr wohl drin.
:rolleyes: Mach das mal. Bei der Gelegenheit kannst du auch gleich deinen Keller aufräumen und die dort gefundenen Unterlagen (vermutlich noch aus dem letzten Jahrtausend) mit Hilfe des Internets auf einen aktuellen Stand bringen. (...)Dein Angebot, uns deine gegenwärtigen Ansichten zum Thema mit staubigen und veralteten Auflagen von irgendwelchen Büchern, die du (ob ihrer Aktualität?) bei dir im Keller einlagerst, näher zu bringen, macht mich schaudern. :biggrin:Hehe^^ reicht leider nicht, um mich genügend aufzuregen, mir die Mühe zu machen ;) Tatsächlich stammen die Unterlagen aus dem vergangenen Jahrzehnt, aber das eine Buch übers Thema, das nicht im Keller liegt, von 2003 hatte eine erste Auflage 1992 :eek: Nicht, dass sich seither viel an der grundsätzlichen Funktionsweise eines Transistors geändert hätte... ;)

Der Zeitpunkt, wann ein Transistor schaltet, und die hierzu nötige Spannung ist für das Thema Leckströme imho nur ein Nebenschauplatz.Da denken wir ähnliches. Nur überleg mal, was die Spannung ist, die man "an die CPU anlegt", eben die, die man durch Undervolting verringert.

Auch wenn das jetzt vielleicht gerade die Materie ist, mit der du dich besonders gut auszukennen glaubst.Nicht mehr besonders gut, bloss gut genug um sicher zu sein, dass deine Vermutung nicht stimmen kann.

Ich beschränke mich einzig auf die Frage, ob die Leckströme in manchen Bereichen der CPU (Cache) eventuell im Verhältnis zunehmen, wenn man die VCore absenkt.Das kann bei angelegter Spannung nicht der Fall sein: Elektronen brauchen mehr Überredungskunst irgendwo durchzugehen, wo sie nicht sollen, als dort, wo es dafür ausgelegt ist, resp. dann, wenn es dafür ausgelegt ist - die unerwünschte leakage muss also stärker abnehmen als die "nützliche" Verlustleistung, wenn man die Schaltspannung verringert.
Bei nicht zum Schalten angelegter Spannung bleibt die leakage gleich.
Netto muss also eine Verringerung der unerwünscht verheizten Leistung resultieren.

Der ein oder andere undervoltet jedoch mit Hintergedanken. Nämlich um den Takt zu erhöhen ohne dabei von Tjmax ausgebremst zu werden.Da wage ich zu behaupten: Nein. Niemand kann ernsthaft denken *durch* undervolting höhere Takte zu erreichen - immer erfreulich ist es, wenn man sogar *trotz* undervolting höhere Takte als gedacht fahren kann :)

Ich gehe davon aus, daß die Temperatur bei Leckströmen eine ungleich größere Rolle spielt, als VCore. (...) Die Frage, die ich mir unter anderem gestellt hatte war, wie sich das möglicherweise schlechtere Verhältnis (Anteil der Leckströme an P(gesamt)) auswirkt, wenn man die gleiche CPU bei hoher Last und hohen Temperaturen betreibt. Der CPU-Lüfter wird in diesem Bereich entsprechend mal mehr und mal weniger laut zu hören sein.

Die Fragen waren daher: Höhere oder geringere Leckströme bei gleich hohen Temperaturen durch Undervolting? Unterschiede in manchen Bereichen der CPU? Degradation?Ich sehe ja, worauf du hinaus willst. Muss der Idee höherer Leckströme widersprechen: da undervolting nicht nur die Temperatur senken kann (den Effekt davon sehen wir übereinstimmend, ist aber in diesem Beispiel irrelevant weil bleibende Temperatur durch langsameren Lüfter angenommen wird) sondern auch unerwünschte Stromflüsse verringert und zwar in *mindestens* gleichem Masse wie die Ersparnis in erwünschten Stromflüssen (das sehen wir nicht gleich, ich hab oben meine Position dazu erklärt) kann nur folgendes passieren:
Weil die Signale durch die geringere Schalt-Spannung "schlechter detektierbar" sind, ist irgendwann die Grenze der Signal-Unterscheidbarkeit erreicht und es treten Rechenfehler auf - die Grenze ist früher erreicht, wenn die statische Verlustleistung bei nicht-Schalten hoch ist (weil diese subthreshold-Ströme zwingend als nicht-geschaltet interpretiert werden müssen, und die Ströme bei "geschaltet" sich ihnen durch Undervolting annähern): Das ist es, was ich mit "prozentual nähern" durchs Undervolting meinte. Absolut hingegen kann eine Degradation durch Undervolting aus den angegebenen Gründen gar nicht verstärkt werden.
In der Praxis kommt der Effekt dazu, dass Lüfter undervoltete Prozessoren kaum auf gleicher Temperatur wie bei normaler Spannung halten, sondern sie besser kühlen.
Maorgas Messungen widersprechen den Annahmen sowieso auch (auch bei künstlich herbeigeführten höheren Temperaturen im Idle hat der undervoltete Prozessor weniger Leistung verbraten als gleich getaktet bei normaler Spannung)

Btw. bin ich nicht unbelehrbar - manchmal bin ich nur sicher, recht zu haben^^ Wenn es nur um's Angreifen ginge, sähe ich bei meinen Posts genügend Stellen (unsauber verwendete Begriffe etc.) - also deine Wahl: erleuchten oder bashen ;)

w0mbat

2012-05-17, 00:07:08

Ja, das ist normal. Mein 1055T macht 3,5GHz@1,225v.

DerRob

2012-05-17, 00:54:23

Du hast noch etwas geschrieben...Weniger Temperaturen, weniger Stromverbrauch, höherer Takt.... alles Dank Undervolting... Darauf will ich auch noch eingehen. Die Behauptung weniger Spannung ergor höherer Takt oder geringere Temperaturen höherer Takt stimmt natürlich nicht. Je höher ich die Frequenz stelle um so höher muss ich auch meine Spannung wählen. Sieht man auch an der IDLE VID @1,84GHz und der LAST VID @3,48GHz. Warum man eine höhere Spannung benötigt für höhere Frequenz und umgekehrt herum ist für mich noch nicht nachvollziehbar. Es könnte vielleicht damit zusammenhängen, dass ein magnetisches Feld durch den Schaltvorgang erstellt wird (es fließt ja Strom) sofern ich jetzt sperren oder schalten will muss ich diesem magnetischen Feld entgegenwirken durch erhöhte Spannung. Ist jetzt aber vielleicht eher bei den Haaren herbei gezogen, vielleicht sollte man dem hier noch nachgehen. Oder es ensteht ein so hoher kapazitiver Strom, dass nicht genügend Strom/Spannung am Transistor vorhanden ist. Da die 'Bahnen' auf der CPU recht nah beieinander sind, kann man diese Bahnen auch als ultramini Kondensatoren ansehen. Bei Kondensatoren ist es ja so, dass diese bei steigender Frequenz 'durchlässig' sind. Ist glaube ich ein besserer Weg :)
Dein Gedanke mit den Kapazitäten geht schon in die richtige Richtung. Die ganzen Leiterbahnen wirken ein wenig wie Kondensatoren. Wenn ein Transistor durchschaltet, liegt nicht sofort die volle Spannung an seinem Ausgang an, sondern es dauert einen winzig kleinen Moment, bis sein Ausgang/die Leiterbahnen "aufgeladen" sind. Erhöhst du jetzt die Taktfrequenz, so hat der Transistor evtl. nicht mehr genügend Zeit, seinen Ausgang weit genug "aufzuladen", um als durchgeschaltet erkannt zu werden. Erhöhst du jetzt die Spannung, kann der Transistor seinen Ausgang schneller bzw. höher laden, und erreicht so wieder schnell genug die notwendige Mindestspannung.

Der Cache gehört auch zur CPU und besteht aus Speicherzellen. Speicherzellen sind meist so aufgebaut: 1T1C. Das heißt hinter jedem Transistor hängt dort ein Kondensator.
1T1C gilt für DRAM (http://de.wikipedia.org/wiki/Dynamic_Random_Access_Memory), der aber vorwiegend für Arbeitsspeicher eingesetzt wird. Als Cache wird aber u.a. aufgrund der höheren Geschwindigkeit vorwiegend SRAM (http://de.wikipedia.org/wiki/Static_random_access_memory) eingesetzt, welcher auf den Kondensator verzichtet und stattdessen aus meist 4-6 Transistoren aufgebaut ist.

SRAM benötigt deutlich mehr Bauelemente (und Chipfläche) als DRAM (s. u.) – konkret vier bis sechs Transistoren je Speicherbit gegenüber einem (plus einem Speicherkondensator) in einer DRAM-Zelle – und ist daher für große Speichermengen zu teuer. Es bietet jedoch sehr kurze Zugriffszeiten und benötigt keine Refresh-Zyklen wie bei DRAM.

Anwendungen liegen beispielsweise in Computern als Cache und bei Mikrocontrollern als Hauptspeicher.
http://de.wikipedia.org/wiki/Random_Access_Memory#Statisches_RAM_.28SRAM.29

Gast9t99

2012-05-17, 06:05:30

1T1C gilt für DRAM, der aber vorwiegend für Arbeitsspeicher eingesetzt wird. Als Cache wird aber u.a. aufgrund der höheren Geschwindigkeit vorwiegend SRAM eingesetzt, welcher auf den Kondensator verzichtet und stattdessen aus meist 4-6 Transistoren aufgebaut ist.

"SRAM benötigt deutlich mehr Bauelemente (und Chipfläche) als DRAM (s. u.) – konkret vier bis sechs Transistoren je Speicherbit gegenüber einem (plus einem Speicherkondensator) in einer DRAM-Zelle – und ist daher für große Speichermengen zu teuer. Es bietet jedoch sehr kurze Zugriffszeiten und benötigt keine Refresh-Zyklen wie bei DRAM."
Endlich mal ein Beitrag, der mich ein bischen weiterbringt. Tatsächlich hatte ich bislang angenommen, daß die größeren L2 - Caches bei CPUs wie dem Wolfdale und der große L3 - Cache beim Bulldozer Kondensatoren enthalten. Oder zumindest ähnlich wie DRAM (1T1C) organisiert sind, nur eben in die CPU integriert.
Wie man am Anfang des Threads sieht, kommt meine Vorstellung, daß das Absenken der Spannung nicht automatisch zu einer geringeren Leistungsaufnahme führt, tatsächlich aus dem Bereich DRAM. Dort hatte ich letztens öfters gelesen, daß zB. neuere Low-Voltage Module keineswegs immer so wenig Strom verbrauchen, wie der Name vielleicht suggerieren soll.
Dort steht zumindest der Verdacht im Raum, daß der Vorteil, den man durch ein Absenken der Spannung normalerweise erwarten darf, durch die Regel P = U * I wieder zu nichte gemacht wird.

Insoweit ist es also tatsächlich ein Argument, welches ich gegen meine bisherige Vorstellung gelten lasse, da im Cache der CPU eine andere Technik bei den Speicherzellen zum Einsatz kommt, als von mir vermutet. Ich bin allerdings immernoch nicht wirklich überzeugt, daß ich komplett falsch liege. - Wie kommt dieser Autor beispielsweise zu so einem Statement:

"Eine niedrige VID bedeutet jedoch generell mehr Stromfluss, so dass besser gekühlt werden muss als bei einer hohen VID."
http://www.tomshardware.de/foren/240300-6-intel-cpus-mythos-stunde-wahrheit
Das wäre dann ja doch wieder genau das Gegenteil von dem, was ihr hier erzählt. :confused:
Wobei man natürlich aufpassen muß, daß es ein Unterschied ist, ob man zwei CPUs mit unterschiedlicher VID miteinander vergleicht, oder ob man ein und dieselbe CPU einfach nur undervolted....

Auch was dort zum Thema Lastwechsel bei undervolteten CPU's gesagt wird, erfüllt mich mit wenig Begeisterung:

"Wie wir sehen können, überschreitet das System immer dann den als maximal zulässige Spannung für die CPU festgelegten Wert, wenn von Vollast auf Idle gewechselt wird."

"Dieses Fehlverhalten ist in der Regel auch nicht ohne Weiteres erkennbar, da die meisten nur das Volllast-Szenario mit Everest testen."

"Trauriges Ergebnis derartiger Einsparversuche ist dann leider oft genug eine defekte Hauptplatine mit gegrillten Spannungsreglern."

"Es bringt also definitiv NICHTS, als VCore manuell und auf Krampf einen Wert einzustellen, der viel niedriger als die vom Hersteller festgelegte VID ist, bloß weil am CPU-Kühler gespart wurde und man sehnlichst hofft, noch ein paar Grad rauszuquetschen!"

Ich muß allerdings zugeben, daß ich den Verdacht habe, daß der Autor möglicherweise übertreibt. Oder, daß es sich möglicherweise um ein Sonderproblem bei dem untersuchten CPU-Typ handelt.

Was mich an dem ganzen Thema Undervolting auch noch etwas stört ist, daß es bislang noch keine mir bekannte Stellungnahme eines Herstellers wie zB. intel oder AMD gibt, wo eindeutig geklärt wird, wie sich Undervolting auf die CPU, Lastwechsel, Spannungsversorgung, Leckströme, Alterungsprozesse etc. pp auswirken. Oder hat jemand eine Quelle? Daher halte ich es für sinnvoll wenn nicht einfach 'blind' undervoltet wird, sondern auch tatsächlich nachgeschaut wird, ob sich der gewünschte Effekte wie erwartet eingestellt hat. Bei der CPU von Maorga lohnt es sich ja tatsächlich. Aber ob das bei neueren FX-CPUs, die sich offenbar nur noch ganz minimal undervolten lassen (zumindest die großen Versionen mit vollem Cache), wirklich noch lohnt? :|

Und warum sind es dann auch ausgerechnet die FX mit 4 Modulen und vollem Cache welche sich nahezu kaum stabil undervolten lassen? Die kleineren mit 2 Modulen scheinen da etwas mehr Spielraum zu haben. An der Schaltspannung wird es wohl kaum liegen, da die Module absolut identisch sind und sich nur in der Anzahl bzw. dem zusätzlichen Cache-Baustein unterscheiden.

@samm: Wenn du mir die Wahl überläßt, dann Friedenspfeife. Wie du siehst, bin ich auch nicht unfehlbar - leider. ;)

DerRob

2012-05-17, 15:42:27

"Eine niedrige VID bedeutet jedoch generell mehr Stromfluss, so dass besser gekühlt werden muss als bei einer hohen VID."
http://www.tomshardware.de/foren/240300-6-intel-cpus-mythos-stunde-wahrheit
Das wäre dann ja doch wieder genau das Gegenteil von dem, was ihr hier erzählt. :confused:
Wobei man natürlich aufpassen muß, daß es ein Unterschied ist, ob man zwei CPUs mit unterschiedlicher VID miteinander vergleicht, oder ob man ein und dieselbe CPU einfach nur undervolted....
Für ein- und dieselbe CPU gilt das auch: weniger Spannung = weniger Strom = quadratisch weniger Leistung.
Unterschiedliche CPUs mit verschiedenen VIDs kann man da nicht so recht miteinander vergleichen. Zum einen kann eine niedrigere VID dadrauf hindeuten, dass die CPU weniger Spannung für einen fehlerfreien Betrieb benötigt (also "besser" ist), zum anderen kann es aber auch sein, dass die CPU höhere Leckströme hat, welche bei höherer Spannung den Stromverbrauch und somit die Temperatur übermäßig stark ansteigen lassen.

Ich denke aber nicht, dass das (wie in deinem Zitat) generell der Fall ist, es kann aber (wohl gerade bei den aktuellen CPUs) recht häufig so sein.
Also: hohe VID = niedrige Leckströme = niedriger Stromverbrauch = moderater Leistungsverbrauch
Niedrige VID = hohe Leckströme = hoher Stromverbrauch = moderater Leistungsverbrauch

Jetzt wäre es aber noch interessant zu wissen, wie Intel/AMD diejenigen CPUs einteilt, welche sowohl nur eine geringe VID benötigen, als auch geringe Leckströme aufweisen. Bekommen die ebenfalls eine niedrige VID (mehr brauchen sie ja nicht für einen fehlerfreien Betrieb), oder wird da auf "Nummer Sicher" gegangen, und sie bekommen ebenfalls eine hohe VID, um auch in "kritischeren" Situationen nicht auszufallen? Zum Teil werden die aber wohl eh aussortiert und (bei Intel) als S- oder T-Varianten verkauft.

Bei ein- und derselben CPU gilt aber trotzdem P = U * I und I = U / R. U ist der einzige Wert, den ich verändern kann, und R ist bei konstanter Last, Temperatur und Taktfrequenz ebenfalls weitgehend konstant. Kürzen wir die Formel also auf P = U² / R. Senke ich U, sinkt P also im Quadrat mit. Umgekehrt natürlich genauso, steigere ich U um 10%, steigt P ebenfalls um 10%² = 21% an.

Das kommt auch bei diesen Werten ungefähr hin:

CPU_Idle_0,95V 30° - 15 Watt (basis)
CPU_Idle_1,15V 30° - 24 Watt (basis)

R = U² / P = (0,95V * 0,95V) / 15W = ~0,06 Ohm
P = U² / R = (1,15V * 1,15V) / 0,06 Ohm = ~22W

CPU_Idle_0,95V 70° - 22 Watt
CPU_Idle_1,15V 70° - 32 Watt

R = U² / P = (0,95V * 0,95V) / 22W = ~0,041 Ohm
P = U² / R = (1,15V * 1,15V) / 0,041 Ohm = ~32,2W

Ganz genau kommt es natürlich nicht hin, da ja nicht die gesamte CPU von der VCore-Spannung versorgt wird (Speichercontroller, PCIe-Interface, usw.), aber so "Pi-mal-Daumen" passt das schon. :)