Stromverbrauch CPU: abhängigkeiten?!

[Marguth]

Hallo

hoffe die Frage wurde nicht in der Form schon gestellt.
In wie fern ist bei der selben cpu die last und die spannung und die taktrate abhängig vom stromverbrauch?

(in allen Fällen gehe ich von einer 2600k aus)

Fall 1:
Tag 1:Ich betreibe meine cpu auf 3 ghz und 1,2 V. Meine Anwendung lastet die Cpu zu 100% aus.
Tag 2: nun betreibe ich meine CPU auf 4 ghz und 1,2V die anwendung lastet meine cpu nurnoch zu 75% aus. (über gleichen Zeitraum).

Bleibt der stromverbrauch gleich oder ist er an einem der Tage niedriger?

 

[Freak_On_Silicon]

Der Vergleich ist nicht so gut gewählt, da wenn du bei 4Ghz die gleiche Spannung hast wie bei 3Ghz wieso undervoltest du dann nicht bei 3Ghz?

 

[badjack]

Die CPU zieht bei mehr MHz mehr Ampere bei gleicher Spannung schon alles getestet und gemessen

 

[Shio]

afaik:

P = C*(V^2)*f

 

[Marguth]

danke bad so eine antwort wollte ich
aber wie verhält es sich mit der auslastung?
der zieht ja nur soviel amp wie er grad braucht oder daraus könnte ich doch schlussfolgern das er gleichviel amp zieht??
denn bei höherer auslastung wird er ja heißer.. hitze = energie = strom ?! xD
PS: will damit net sagen das du falsch liegst ich hinterfrage nur

@Freakon
guter einwand, geht ja grade nur um hypothetische fälle
bzw bei einzelnen Core taktungen (ein dummy core für system und inet) und zwei für Gaming

@Shio bitte dazu schrieben was P was C was V und was f ist hab weder lust nach den buchstaben einzelnd zu googeln noch sie mir zu merken.

 

[DaMoN1993]

W = U * I * t
Der "Verbrauch" hängt von Stromstärke, Spannung und Dauer ab.
Die Stromstärke kannst du nicht ändern, die Zeit auch nicht, das ist deine Referenz.
Bleibt nur noch die Spannung.
Normalerweise sind Frequenz der CPU und Spannung proportional zu einander, also mit steigender Frequenz muss die Spannung steigen, damit die CPU weiterhin fehlerfrei arbeiten kann.
In deinem Beispiel ist wahrscheinlich kein Unterschied zu erkennen, da beide Spannungen gleich sind.
Anders wäre es, wenn Stromsparmechanismen eingeschaltet sind. Sie werden ihrem Namen gerecht, wenn die CPU nicht stark ausgelastet wird (wie in deinem Beispiel einmal auf 75%), taktet sie automatisch herunter, was eine spannungs-veringerung ermöglicht => weniger Verbrauch.

MfG
Damon

 

[666eraser666]

Nimm ein Messgerät und teste jeweils für eine Stunde. Wenn es dir die 10 bis 30€ nicht Wert sind, dann kannst du auch bei deinem Stromanbieter eins ausleihen.

 

[Shio]

@Shio bitte dazu schrieben was P was C was V und was f ist hab weder lust nach den buchstaben einzelnd zu googeln noch sie mir zu merken.

achso, dachte wäre klar

voltage
capacitance bzw kapazität
f ist natürlich die frequency
p steht für power

 

[simpsonsfan]

@DaMoN1993

Aber wovon hängt denn die Stromstärke in so ner CPU ab? Klar, R=U/I aber verändert sich der Widerstand da bei höherem Takt? Laut badjack erhöht sich ja die Stromstärke mit dem Takt.

Edit: @Shio schreiben die Engländer echt V? Die können sich auch nie ans SI halten.

 

[GuaRdiaN]

Ich denke die "Auslastung" eines Prozessors ist einigen vielleicht nicht intuitiv klar. Die CPU arbeitet in einem Clockcycle bestimmte Operationen auf Maschinenebene ab. Diese dauern eine gewisse Zeit. Man darf sich 100% Idle nicht so vorstellen, dass Ressourcen in der CPU gerade nicht belegt sind, wohingegen sie belegt sind, wenn eine Aufgabe ansteht. (Vergleiche RAM)

Sondern eine CPU ist dann Idle (untätig), wenn sie in im Messintervall delta(t) n% der Zeit untätig ist. Das heißt für deinen Stromverbrauch, dass wenn deine CPU 100 aufgaben pro Sekunde Abarbeiten kann, dass sie nur 75 abarbeitet und den Rest der Zeit schläft.

Der Leistungsverlust eine CPU entsteht zum einen durch Arbeit, und zum anderen durch Takt. Je schneller eine CPU taktet, desto mehr Strom verbraucht sie, da die logischen Gatter (Schaltelemente (AND/OR/XOR/usw)) durch schnelleres Ansprechen mehr Energie verbrauchen. Wenn eine CPU also nichts zu tun hat (intern wird weder in der FPU noch in der kombinatorischen ALU) gerechnet, verändern nur weniger Gatter ihre Zustände. Also wird wenig Energie verbraucht. Ist eine CPU ausgelastet, wird mehr Energie benötigt um zu schalten.

EDIT: Um es auf die physikalische Ebene zu heben: Jedes Gatter schaltet, indem man eine Spannung anlegt -> Wenn es geschaltet ist, zieht es Strom. Also gilt: Je mehr Gatter aktiv sind in einer CPU, desto größer der Strom, weil der Widerstand sinkt.

Da die Taktfrequenz und die Auslastung einen unterschiedlichen Einfluss auf den Verbrauch haben, kann man das nicht mit Sicherheit sagen. Da CPUs aber i.d.R. mehr Idlen, als bei 100% Last zu stehen, wirst du mit einer geringeren Taktung und weniger Spannung günstiger Fahren.

 

[Shio]

Edit: @Shio schreiben die Engländer echt V? Die können sich auch nie ans SI halten.

U ist nur ne DIN norm.

die spannung ist nur abgeleitet ergo auch keine SI basiseinheit

 

[Marguth]

@Guardian und mit nur weniger mhz wie in meinem Beispielfall? ;P

btw wo gibt es denn strommessgeräte für atx stecker?
(das ist doch der stecker für cpu (und paar andere teile natürlich)?!)

oder war mit strommessgerät wirklich nur steckdose gemeint?
Das wäre doch etwas ungenau oder ? Oo

 

[GuaRdiaN]

Eine geringere Taktfrequenz führt natürlich zu geringerem Verbrauch. Wirklich effektiv kannst du den Verbrauch aber erst durch das herabsenken der Spannung senken. Das liegt daran: P (Watt) = U (Spannung) * I (Strom)

Die Gatter brauchen Strom um anzuziehen. Die Spannung ist dabei relativ egal, weil die Gatter haben einen Arbeitsbereich, in dem sie anziehen (Schalten). Sobald diese Spannung unterschritten wird, startet die CPU nicht mehr. Den erforderlichen Strom holen sie sich über den sinkenden Widerstand. Also Senkst du durch Verringerung der Spannung, die Leistungsaufnahme. Der Takt an sich, bringt da nur marginal etwas.

 

[Marguth]

Der Takt an sich, bringt da nur marginal etwas.

Darf ich das so zitieren? also Stromverbrauch: 3 ghz @1,2V = Nahezu = 4 ghz@1,2V?

 

[GuaRdiaN]

VIelleicht wäre ein Relativsatz gut gewesen: Im Vergleich zur Spannung bringt der Takt weniger. Im Vergleich braucht ein (ohne Speedstep oder C'n'Q) Prozessor der bei 3Ghz im Idle ist, kaum weniger als 4Ghz Prozessor im Idle. Unter Last sieht das (wie oben geschrieben) natürlich anders aus.

Sorry für die fehlende Präzision.