Undervolting Ryzen 5 3600 - merkwürdiges Verhalten bei Prime95 Small FFT Maximallast

[jd17]

Hallo Zusammen! 🙃

Ich habe eine Frage an euch, hoffentlich wisst ihr Rat.
Seit kurzem habe ich nun einen R5 3600, mit dem ich sehr zufrieden bin.

System:
CPU: Ryzen 5 3600
Kühler: Arctic Freezer 34
Mainboard: Gigabyte B450M DS3H V2 (Bios aktuell: F61a)
RAM: 2x 8GB Kit Patriot Viper 4 2400 CL15-15-15-35
(ziemlich alte Riegel, laufen aber super mit 3200MHz bei 1,35V und CL18-19-18-19-38)
Netzteil: Corsair TX650
(steinalt, aber funktioniert zuverlässig gut - wurde zudem vor kurzem gereinigt & hat leisen Lüfter bekommen)

Nun habe ich die ersten Wochen glücklich damit verbracht, die CPU zu undervolten um die möglichst beste Effizienz zu ermitteln.
Ich encode relativ viel mit Handbrake/x265 und daher geht für mich Effizenz klar vor MHz.

Was ich mit Prime95 ermittelt habe, sind folgende stabile Werte:
4000MHz @ 1,09V
4100MHz @ 1,12V
4200MHz @ 1,17V
4300MHz @ 1,23V

4000MHz und 4100MHz sind damit für mich klare sweetspots bezüglich Effizienz.
Der Mehrverbrauch bei 4200/4300Mhz steht wegen der "hohen" Spannungen in keiner Relation mehr zur Mehrleistung.

Nun bin ich bei der letzten Ermittlung der benötigten Spannung für 4300MHz zufällig auf ein merkwürdiges Phänomen gestoßen, als ich auf das Strommessgerät an der Steckdose geschaut habe.

Der Verbrauch sank kurzzeitig um fast die Hälfte, obwohl Prime normal weiterlief!
Ich habe daraufhin auf HWMonitor geschaut und konnte das Phänomen anhand von Package Power und Clocks nachvollziehen.
Hier die Screenshots dazu, beispielhaft mit 4100MHz:

Nachdem Prime95 in diesem Maximalstress-Modus einige Minuten gelaufen ist, kommt es dann relativ regelmäßig zu folgendem Effekt:

Für 1-2 Sekunden springt der Takt runter auf 546MHz und der Verbrauch sinkt drastisch auf idle-Werte.
Die Auslastung bleibt dabei immer auf 100%, Prime läuft ganz normal weiter - keine Abstürze, keine Fehlermeldungen.

Ich kann auch ausschließen, dass das nur ein Anzeigefehler ist, weil ich es ja am Messgerät nachvollziehen kann und die Temperatur sogar sofort abfällt.

Nun frage ich mich natürlich, ob dieses Verhalten normal (und gesund) ist.
Wisst ihr das?

Meine persönlich höchste "real world" Belastung der CPU ist Handbrake mit 2 Instanzen.
Dabei laste ich zwar alle Kerne dauerhaft zu 100% aus (mit kleinen Sprüngen auf 98% bei einzelnen Kernen), aber der Stress für die CPU ist natürlich viel geringer als Prime Small FFT.
Darauf ist auch die Lüftergeschwindigkeit von stillen 800rpm ausgelegt - unter 70°C bei Handbrake.

Folgendermaßen sieht das dann bei 2x Handbrake aus:

Ich habe die beiden Instanzen erst gestartet und bin dann nach 15 Minuten oder so zum Rechner gegangen und habe auf die Taktraten gestarrt.
Für den Bruchteil einer Sekunde sind sie einmal auf 255MHz gesprungen - aber viel viel kürzer als die oben erwähnten 1-2 Sekunden drops bei Prime.
Ich bin dann 15 Minuten vor dem Bildschirm sitzen geblieben und habe auf die Werte geschaut, aber es gab in der Zeit nicht noch einmal so einen Nanosekunden-Abfall.

Als nächstes habe ich dann beim Mainboard die Defaults geladen und nur XMP sowie PBO aktiviert - um nachvollziehen ob es dann bei Prime Small FFT auch passiert.

Tatsächlich gab es relativ schnell das gleiche Bild.

Normal:

1-2s Runtertaktung:

Gibt es vielleicht irgendeine Einstellung im BIOS, die dafür verantwortlich ist und deaktiviert werden sollte?
Oder ist das Verhalten total normal?
Ein Erhöhen der Spannung scheint ja keine Lösung zu sein, wenn es bei Default mit hohen 1,29-1,33V (sprunghaft) genau so passiert?

Ich bin gespannt auf eure Meinungen und Expertise! 🙃👍


P.S. Cinebench kommt bei allen 4 Taktungen mit den niedrigeren Spannungen auf realistisch hohe Resultate. Also hier findet scheinbar auch kein (relevantes) throttling statt.

4000MHz: 9320 Punkte
4100MHz: 9550 Punkte
4200MHz: 9770 Punkte
4300MHz: 9920 Punkte

 

[Powl_0]

Ziemlich sicher überhitzen die Spannungswandler auf dem Board. Dann drosseln die kurz und die CPU geht "dank" Spannungsabfall kurz in die niedrigste Taktstufe.

Dein Mainboard ist low end, die VRM Ausstattung recht spartanisch.

Noch dazu läuft dein Lüfter ja möglichst langsam, die VRMs kriegen also auch nicht viel Luftstrom ab.

Richte mal testweise einen Lüfter direkt auf die Spannungswandler des Board und schau, ob der Takt dann stabil bleibt.

 

[jd17]

Danke für deine Rückmeldung! 🙃

Ziemlich sicher überhitzen die Spannungswandler auf dem Board. Dann drosseln die kurz und die CPU geht "dank" Spannungsabfall kurz in die niedrigste Taktstufe.

Verstehe, daran habe ich auch schon gedacht.

Dein Mainboard ist low end, die VRM Ausstattung recht spartanisch.

Ich hatte bewusst ein günstiges Board gewählt, weil es mir ja eher um niedrige Spannungen und normalen Takt ging - kein OC.
Die Bewertungen waren sehr gut und es hat immerhin einen passiven Kühler auf den VRMs.

Noch dazu läuft dein Lüfter ja möglichst langsam, die VRMs kriegen also auch nicht viel Luftstrom ab.

Ich habe allerdings 2 Gehäuselüfter - hinten einen 120mm und Vorne einen 140mm.
Beide laufen in der Regel auch mit niedrigen 700-800rpm.

Sollte denn die niedrige CPU Spannung (und Temperatur) nicht eigentlich dem Board entgegenkommen?

 

[Burki73]

Gib deinem R5 3600 doch ganz einfach den ECO Mode.
Der legt die Package Power auf z.b 60 also 45 Watt. Ist im Bios einstellbar.

Ein R5 3600@Stock ist 65 Watt TDP, nimmt aber etwa 88 Watt. Im ECO Mode 60 Watt Package Power.

Ich selber stelle nie manuell an den Spannungen rum, weil das den Verbrauch kaum senkt. Der ECO Mode macht das mit einem Klick im Bios, dazu benötigt man nichts anderes. Keine Software, keinen Ryzen Master. Nichts.

Du verlierst Multicore einige % der Leistung. Musst aber an keinen Spannungen rumfummeln, gross testen was läuft u.s.w. Sparst massig Strom, erzeugst weniger Hitze der CPU.

Deine Senkung im Verbrauch macht eben der ECO Mode viel bequemer. Ich verstehe oft nicht, was Leute alles rumfummeln, einstellen, testen und Probleme haben. Der ECO Mode ist ein Serienmässiges Feature der Ryzen CPUs. Je grösser die sind umso mehr macht es aus. Aber selbst mein R5 3600 verbraucht deutlich weniger, ohne das ich es gross merke.

Probier es mal aus.

 

[jd17]

Richte mal testweise einen Lüfter direkt auf die Spannungswandler des Board und schau, ob der Takt dann stabil bleibt.

Ich habe mal einfach nur den CPU Lüfter auf 100% gesetzt und voila, Prime läuft in Small FFT 30 Minuten durch, ohne dass der Takt einmal fällt (mit 4000MHz @1,09V). 🙃

Danke also für die schnelle Findung der Ursache zur späten Stunde! 👍

Dann geht es jetzt wohl darum, den sweetspot bzgl. Lüfterdrehzahl zu finden.

Da Small FFT allerdings so extrem realitätsfern ist, werde ich das Setup (bzw. die Lüfterdrehzahl) nicht darauf ausrichten.
Was würdest du als realistischen stress Test empfehlen?
Soll ich einfach meine zwei Handbrake Instanzen nehmen?
Oder Prime Smallest FFT, Blend...?

Kann ich noch etwas zusätzlich im BIOS tun, um die VRMs kühler zu halten?
Andere Spannungen senken?
Weitere Einstellungen?

Probier es mal aus.

Das werde ich morgen einmal tun!

Ich selber stelle nie manuell an den Spannungen rum, weil das den Verbrauch kaum senkt.

Das ist - bei allem Respekt - allerdings Humbug.
Die Verbrauchssenkung vs. Stock ist in meinem Fall immens - bei gleicher Leistung.

 

[Burki73]

Ich würde es als realistisch bezeichnen, das Handbrake zu nutzen. Das ist praktisch, weil du es eben brauchst.


Deine CPU taktet bis 4,3 ghz. Das ist schon über dem Stock Wert. Wird womöglich vom Mainboard durch PBO oder ähnliches OC erreicht. Daher auch deine Package Power von 93 Watt.

Du hast also auf deinen Bildern den Verbrauch ansich garnicht gesenkt. Das nimmt ja ein R5 3600@Stock.

Bei meinem liegt die Package Power mit aktiven ECO Mode eben bei 60 Watt, statt 90+. Sogar 130 sehe ich da in deinem Text, was gewaltig viel ist.

Ist also Humbug die falsche Umschreibung meiner tollen Idee, den ECO Mode zu nutzen. Im ECO Mode sind auch Taktraten soweit egal. Weil die CPU eben soviel Mhz macht, wie es geht vom Power Budget her.

Ist das zuwenig, kann man manuell eben Werte ändern.

 

[jd17]

Ich kann in meinem BIOS leider keinen Eco Mode finden.

Es gibt aber unter "AMD CBS" einmal "cTDP Control" und "Package Power Limit Control".
Beide kann man auf Auto oder Manual stellen.
Bei beiden habe ich es mit 60W versucht, sogar simultan - es hat aber nichts ggü. Stock (ohne PBO) geändert.
Dort liest HWMonitor bei Cinebench Last 87W in allen drei Fällen.

Hier mal zur Einordnung, warum ich Humbug gesagt habe:

Cinebench R23 @Stock (ohne PBO):
Package Power: 87W
Messgerät: 128W
Takt: 3967-3992MHz
Punkte: 9223

Cinebench R23 @4000MHz manuell bei 1,09V:
Package Power: 68W
Messgerät: 105W
Takt: 3992MHz
Punkte: 9282

 

[Xechon]

AMD Overclocking. Dort findet man den Eco-Mode gern. Ansonsten den PBO auf „Advanced -> Manuell“ stellen und die Limits per Hand eintragen (Limits für Eco-Modus einfach ergooglen)

 

[Burki73]

@Xechon hats gut erklärt.

Es ist manchmal nicht so leicht zu finden. Bei meinem Mainboard/ Bios erscheint direkt im AMD Menue bei aktiviertem PBO so ein Feld 45 Watt ECO Mode. Ich muss das nur auswählen und keine weiteren Werte ändern.

 

[deollz]

Moin,

Vorsicht bei Einstellungen im AMD-Overclocking (AMD-Advanced) Menü, wenn da Spannungen und Taktraten manuell eingetragen werden, mit denen das System nicht booten kann.
Diese Einstellungen in diesem Menü werden durch einen C-Mos Reset unter umständen (nicht das erste mal) nicht zurückgesetzt.
Hat bei manchen Usern zum Ausfall des MB geführt und konnten nur rückgängig gemacht werden durch Bios-Flashback.
Wenn das MB dies nicht unterstützt hat man Pech gehabt und kann es nur durch verwenden einer anderen CPU resetten.

 

[Burki73]

Habe ich auch schon hier gelesen, das es Probleme gab. Vorsicht ist also durchaus angebracht.

Das Problem tritt aber nicht auf, wenn man eben manuell gar keine Werte festlegt oder ändert. Das Problem liegt daran, das Leute eben Phantasie walten lassen, Werte ändern, die sie nicht kennen.

Aktiviert man aber eben, wie bei mir, direkt einen bereits vorgegebenen Wert, passiert nichts.

Ich habe ja direkt die Option 45 Watt ECO Mode. Dabei änder ich manuell keine Taktraten oder Spannungen.
Es sind eben vorgefertigte Werte. Bios stellt die passenden Werte ( die also im Bios hinterlegt sind ) selber ein.

Dann passiert auch nichts.

 

[deollz]

Jepp,
wenn man weiß was man macht, gibt es in der Regel auch keine Probleme.

 

[Powl_0]

Sollte denn die niedrige CPU Spannung (und Temperatur) nicht eigentlich dem Board entgegenkommen?

Beides an sich egal, für die Wandler zählt die Kombination aus Spannung und Stromstärke -> ergo der Gesamtverbrauch. In deinen Screenshots zieht die CPU letztendlich ja auch wieder 130W.

Das Board ist leider Gigabyte's Sparvariante. Im Vergleich zur V1 Version davon haben sie unter anderem die Spannungsversorgung noch weiter abgespeckt.

 

[Xechon]

Vorsicht bei Einstellungen im AMD-Overclocking (AMD-Advanced) Menü, wenn da Spannungen und Taktraten manuell eingetragen werden, mit denen das System nicht booten kann.

Das, was du da beschreibst, habe ich nur im Zusammenhang mit dem AMD CBS-Menü gelesen.

 

[deollz]

Das, was du da beschreibst, habe ich nur im Zusammenhang mit dem AMD CBS-Menü gelesen

Kann sich bei unterschiedlichen Herstellern auch unterschiedlich nennen, war nicht explizit gemeint und war auch nur ein Hinweis auf evtl. Probleme.

 

[jd17]

AMD Overclocking. Dort findet man den Eco-Mode gern. Ansonsten den PBO auf „Advanced -> Manuell“ stellen und die Limits per Hand eintragen (Limits für Eco-Modus einfach ergooglen)

Danke - das war dann auch tatsächlich bei mir die einzige Möglichkeit, manuell einen Eco Mode herbeizuführen.
PBO auf Advanced, dann PBO Limits auf Manual und PPT Limit auf 60W.

In der Verifizierung hat der 60W Eco Mode aber das Nachsehen ggü. manuellen 4000MHz @ 1,09V. Ich habe bei den beiden vorigen Szenarien auch noch die Spannung ergänzt.

Cinebench R23 @Stock (ohne PBO):
Package Power: 87W
Messgerät: 128W
Takt: 3967-3992MHz
Spannung: 1,29-1,32V
Punkte: 9223

Cinebench R23 @4000MHz manuell bei 1,09V:
Package Power: 68W
Messgerät: 105W
Takt: 3992MHz
Spannung: 1,08V (Vdroop)
Punkte: 9282

Cinebench R23 @60W PPT Limit:
Package Power: 60W
Messgerät: 97,5W
Takt: 3668-3717MHz
Spannung: 1,05V-1,08V
Punkte: 8569

Daraus ergeben sich folgende Cinebench Punkte pro 100W an der Steckdose:

Stock: 7205 Punkte / 100W
Undervolt: 8840 Punkte / 100W
Eco: 8789 Punkte / 100W

Ich wiederhole den Vergleich auch nochmal für 4100MHz @ 1,12V.

Beides an sich egal, für die Wandler zählt die Kombination aus Spannung und Stromstärke -> ergo der Gesamtverbrauch. In deinen Screenshots zieht die CPU letztendlich ja auch wieder 130W.

Das Board ist leider Gigabyte's Sparvariante. Im Vergleich zur V1 Version davon haben sie unter anderem die Spannungsversorgung noch weiter abgespeckt.

Ich habe meine Screenshots ja eigentlich klar beschriftet.
Die 130W zieht die CPU nur bei Prime Small FFT, wenn ich sie auf Stock mit PBO stelle!

Bei 4100MHz @ 1,12V sind es dagegen maximal 93W im gleichen Extrem-Stresstest.


Daher nochmal die Fragen - kann ich zusätzlich zum erhöhten Luftstrom (der das Problem ja selbst für Small FFT löst) noch etwas im BIOS optimieren, um die Temperatur bei den VRMs gering zu halten?

Kann ich noch etwas zusätzlich im BIOS tun, um die VRMs kühler zu halten?
Andere Spannungen senken?
Weitere Einstellungen?

Außerdem nochmal - ist 2x Handbrake eine sinnvolle real world Maximallast oder würdest ihr andere Stresstests empfehlen (außer natürlich dem realitätsfernen Small FFT)?

 

[Xechon]

Beim 3600er kann sich Allcore-OC schon noch lohnen. Meiner lief bei 1,275 V bei 4,3 GHz Primestable und blieb dabei kühler als mit PBO. Im Single Core hat er auch nicht mehr als 4,3 GHz gepackt, daher war das für mich besser. Alles über dem 3600er lohnt sich halt i. d. R. nicht mit Allcore OC (außer man braucht kein Primestable aber das ist eine andere Debatte).

 

[Powl_0]

noch etwas im BIOS optimieren, um die Temperatur bei den VRMs gering zu halten?

Verbrauch senken. Egal ob mit weiter gesenkter Vcore oder gesenktem Current Limit. VRMs sind da bzgl im Bios meist verfügbarer Mittel recht simpel. Mehr Verbrauch -> mehr Verlust in den VRM -> höhere VRM Temp.

 

[Burki73]

Also der läuft doch, du hast die Werte ermittelt und wenn du Handbrake2x am meisten benutzt, muss der da stabil und effizient sein.

Der ECO Mode hat auch einen Vorteil. Den kann jeder Laie relativ problemlos aktivieren. Ohne irgendwie zu testen oder etliches zu versuchen. Ist der eben nicht ausreichend, kann man bei Interesse ja manuell etwas einstellen. Wäre mir schon zu aufregend, das dauert ja länger als ich jemals Zeit spare.

Aber im CB 23 habe ich in etwa die gleichen Werte wie du, im ECO Mode. Wobei der natürlich im Multicore alle Kerne / Threads nutzt. Spielt man oder nutzt Anwendungen, die vieleicht nicht 6K/ 12 Threads nutzen, wird der Unterschied zum Stock Wert nochmals kleiner. Im Singlecore ist der Unterschied marginal, weil die CPU nicht Power limitiert wird.

Ich finde den ECO Mode sowie er ist super. Wobei ich ja auch nicht gesagt habe, das der perfekt wäre. Wer manuell etwas ändert, kann eben bessere Werte erreichen. Einen Versuch wäre vieleicht wert, andere ECO Mode Werte zu testen. Die Werte sind ja nicht Fest. Also statt 45 Watt, eben 50? Eben statt 60 Watt PPT vieleicht 65 oder sowas. Damit man immer noch unter dem Standard bleibt, aber trotzdem Strom spart.

Wobei eigentlich beide Verfahren in etwa ähnlich sind. Der ECO Mode limitiert die maximale Leistungsaufnahme. Das UV limitiert eben einfach nur anders.

 

[MORPEUS]

Bei Deinem manuellen Undervolting hast Du ein Package Power von 68W.
Was kommt in Cinebench raus wenn Du für den Eco-Mode das PPT Limit ebenfalls auf 68W (statt 60) setzt?

(Schade dass ich das nicht selbst testen kann. Ich würde in 5-Watt-Schritten den sweetspot suchen.)