was bewirkt die reduktion der cpu-spannung?

Zitat

Original von tomdulix
hi,

danke schon mal für die antworten:

hatte gestern bei meinem p4 2,8ghz (northwood mit ht) die vcore von 1,525V auf 1,4V (weiterhin 2,8ghz) geändert und anschließend einen film von 2 h 40 min decodiert und hatte keine probleme mit der stabilität! auch die temp und lärmbelästigung blieben bei einem angenehmen bereich stehen (50°C )!

hm das ist aber nicht normal, mit 1,4V kann normalerweise kein Northwood Core stabil laufen, verarscht dich dein Board und du hast vielleicht gar keine 1,4V eingestellt?

Der Northwood Kern reagiert extrem unstabil auf jede Unterschreitung der spezifizierten Spannung.

Das fällt dir vielleicht nicht gleich auf, aber sobald die CPU mal ordentlich ausgelastet ist wird er sich aufhängen.

Hallo tomdulix,

ich bin mir sicher, das die niedrigere Spannung nicht den Strom erhöht, wie Moritz schreibt, sondern ehre der Strom proportional zur Spannung sinkt damit sinkt die elektrische Leistung mit dem quadrat der Spannung, das produziert wie du schon gesehen hast weniger Wärme und schont die Hardware, also brauchst du soweit keine Bedenke haben, das du was kaputt machst.
Bei gleicher Frequenz wirkt sich die reduzierte Spannung auch nicht auf die Rechenleistung aus, alle stromsparmodi (Cool & Quiet etc.) reduzieren zusammen mit der Spannung auch die Frequenz und damit die Rechenleistung.
wie gesagt wird das System durch Unterspannung aber ungenauer, neigt zu Rechenfehlern und Abstürzen. Wenn das nicht passiert ist niedrigere Spannung eher besser, aber man weis nie ob nicht vielleicht kleine Rechenfehler die Daten oder im Schlimmsten Fall die Betriebssystem installation kaputt machen, genauso wie bei einem Absturz Daten und Betriebsystem kaputt gehen können, wenn du das in Kauf nimms mach so weiter, um die Hardware brauchst du dir keine Gedanken zu machen die lebt dadurch eher länger (vielleicht 15 Jahre statt 10, aber ich nehme nicht an das du den Computer noch länger als 10 Jahre benutzen willst, dann taugt der vielleicht gerade noch als Taschenrechner )

Und wenn das Motiv für diese Experimente das Energiesparen ist, sollte man eher mal prüfen ob das Netzteil nicht evtl. zu groß ist.

wenn die CPU so etwas wie eine Glühbirne wäre, dann würde das mit der elektrischen Leistung ungefähr stimmen. Doch sogar die Glühbirne ist nicht linear, das bedeutet, sie hat nicht einen konstanten Widerstand. Deshalb ist es nicht richtig, P=UxI anzusetzen.

Der Verbrauch einer CPU kommt auch nicht durch angestrentes Nachdenken, welches Energie bräuchte, zu Stande. Es handelt sich vielmehr fast ausschließlich um unerwünschte Verlustleistung, die dadurch auftritt, dass so ein Transistor kein idealer Schalter ist und auch die beschalteten externen Gatter durch ihre Kapazitäten "Strom verbrauchen".
So kann angenommen werden, dass: je mehr in gleicher Zeit geschaltet wird, desto höher der Energieverbrauch und damit auch die unerwünschte Erwärmung. Also, je höher die Taktrate, desto wärmer, aber auch, je mehr Transistoren, desto wärmer. Deshalb sind RISC CPU deutlich kühler (und meist trotzdem deutlich schneller).

In deinem Fall hast du keine Wahl hinsichtlich der Taktung getroffen und hast keine Wahl, was die Anzahl der Transistoren anbelangt, die CPU ist ja die gleiche. Durch Senkung der Speisespannung verminderst du die Verlustenergie dramatisch. Das gilt allgemein und ist auch der Grund, weshalb heute keine 5V mehr in einer CPU genutzt werden. Dazu sind die einfach zu schnell geworden.
Es stimmt aber auch durchaus, dass trotzdem ein geisser Schaltstrom fließen muss und trotz niederer Leistung, kann es sein, dass dieser Strom größer werden muss, damit noch alles funktioniert und dies kann sogar zu einer Schädigung der einzelnen Transistoren führen. Dies ist auch ein Hintergrund, weshalb bei Übertaktung die Spannung hoch gesetzt wird, nicht herunter, was ja eigentlich sinnvoller wäre.

Im übrigen hat niemand davon gesprochen, welche Spannung denn da herab oder herauf gesetzt wird: es gibt nämlich eine ganze Reihe unterschiedlicher Spannungen in einem PC. Da ist die BUS-Spannung, womit die Signale auf dem Bus zwischen den Chipsätzen, der CPU und den Speichern ausgetauscht werden. Dann gibt es die Core-Spannung, die Spannung, mit der in der CPU gerechnet wird und es gibt die Speicher-Spannung (den Namen habe ich vergessen), womit der L2 Cache Speicher versorgt ist. Was da in diesem Beispiel gezeigt wurde, ist sicherlich die Core-Spannung. Diese wird noch in der CPU umgesetzt, damit die Kommunikation mit externen Komponenten funktionieren kann. Dabei wäre ich sehr kritisch, was die Messfunktionen des Bios bei dieser Spannung anbelangt.

Letztendlich wird dir nur der Langzeit-Versuch zeigen, was sich bewährt. Angaben von Herstellern wirst du dazu nicht bekommen. Bleibt nur, darauf hinzuweisen, dass kein CISC-Prozessor so gebaut ist, dass er nicht warm wird. Nimm eine RISC-CPU und du bekommst, was du brauchst!

Zitat

Originally posted by pit234a
Es stimmt aber auch durchaus, dass trotzdem ein geisser Schaltstrom fließen muss und trotz niederer Leistung, kann es sein, dass dieser Strom größer werden muss, damit noch alles funktioniert und dies kann sogar zu einer Schädigung der einzelnen Transistoren führen.

das ist ja wohl quatsch.

wieso?

Zitat

Originally posted by pit234a
wieso?

weil die stroeme kleiner werden, wenn du die spannung reduzierst... und damit kann kein transistor durchbrennen.

da bist du dir sicher? dass die Ströme kleiner werden, wenn die Spannung reduziert wird

Es ist, wie schon erklärt, kein linearer Widerstand um den es hier geht.
Ich sehe das so: um ein bit zu setzen, ist eine gewisse Arbeit erforderlich, es muss eine gewisse Mindestleistung erbracht werden. Fehlt die Spannung, brauche ich mehr Strom, um die gleiche Leistung zu erreichen.
Dies ist natürlich nicht beliebig erweiterbar, es funktioniert eh nur innerhalb sehr schmaler Grenzen. Wird die Schaltspannung zu niedrig, kann vielleicht gar kein Strom mehr fließen, es wird nichts mehr durchgeschaltet.

So, nun will ich meinen Quark auch mal dazugeben.
Erstmal zu pit234a: Grundsätzlich sinkt bei verringerung der CPU-Spannung auch der aufgenommene Strom, kannste glauben ;-).

Der Grund, ab wann eine CPU nicht mehr richtig arbeitet, liegt in der geforderten minimalsten Flankensteilheit der Impulse. Diese Flankensteilheit wird einmal durch die Frequenz, durch die Spannung und durch das Layout (Kapazitäten/Induktivitäten der "Verdrahtung") beeinflusst. Dabei wird,ganz grob gesagt, die Flankensteilheit schlechter bei höherer Frequenz, niedriger Spannung und längeren Leiterzügen (und höherer Temperatur). Die Spannung kann man nicht beliebig erhöhen, da auch die umgesetzte Leistung ansteigt. Die "Verdrahtung", also das Chip-Layout, kann man nur verringern, indem man die Chips kleiner baut (kann keiner von uns). Allerdings geht auch das Layout des Motherboards mit ein, da z.B. für die Verbindungen zum RAM gleiches gilt. So kommt es, das auf einem Board eine CPU mehr, auf einem anderen Board weniger übertaktet werden kann. Will ich also Strom sparen, setzte ich die Frequenz herunter. Schon dadurch, dass weniger Schaltvorgänge pro Zeiteinheit erfolgen, verringert sich die Stromaufnahme. Wird gleichzeitig noch die Spannung abgesenkt, ist der Stromsparmechanismus perfekt. Ein bloses Spannung absenken verringert bei gleichbleibendem Takt die Flankensteilheit, was zu Fehlfunktionen in der CPU führt, spätestens jedoch, wenn sich die Umgebungstemperatur erhöht und damit auch die CPU-Temperatur steigt.

Gruß digi11

Zitat

Original von digi11
So, nun will ich meinen Quark auch mal dazugeben.
Erstmal zu pit234a: Grundsätzlich sinkt bei verringerung der CPU-Spannung auch der aufgenommene Strom, kannste glauben ;-).

Der Grund, ab wann eine CPU nicht mehr richtig arbeitet, liegt in der geforderten minimalsten Flankensteilheit der Impulse. Diese Flankensteilheit wird einmal durch die Frequenz, durch die Spannung und durch das Layout (Kapazitäten/Induktivitäten der "Verdrahtung") beeinflusst. Dabei wird,ganz grob gesagt, die Flankensteilheit schlechter bei höherer Frequenz, niedriger Spannung und längeren Leiterzügen (und höherer Temperatur). Die Spannung kann man nicht beliebig erhöhen, da auch die umgesetzte Leistung ansteigt. Die "Verdrahtung", also das Chip-Layout, kann man nur verringern, indem man die Chips kleiner baut (kann keiner von uns). Allerdings geht auch das Layout des Motherboards mit ein, da z.B. für die Verbindungen zum RAM gleiches gilt. So kommt es, das auf einem Board eine CPU mehr, auf einem anderen Board weniger übertaktet werden kann. Will ich also Strom sparen, setzte ich die Frequenz herunter. Schon dadurch, dass weniger Schaltvorgänge pro Zeiteinheit erfolgen, verringert sich die Stromaufnahme. Wird gleichzeitig noch die Spannung abgesenkt, ist der Stromsparmechanismus perfekt. Ein bloses Spannung absenken verringert bei gleichbleibendem Takt die Flankensteilheit, was zu Fehlfunktionen in der CPU führt, spätestens jedoch, wenn sich die Umgebungstemperatur erhöht und damit auch die CPU-Temperatur steigt.

Gruß digi11

glaube ich dir auch.
grundsätzlich sagst du nichts anderes, als was ich auch sagte.
Willst du bei niedrigerer Spannung eine steilere Flanke erreichen, muss der Strom aber größer werden. Das geht nicht so einfach, deshalb kommt es halt irgendwann zu Fehlern.
Transistoren, die größere Ströme schalten können, müssen dicker gebaut werden und nehmen mehr Platz weg. Das führt zu den bekannten, von dir geschilderten Problemen.
Deshalb ist das für die Prozessor-Hersteller immer eine Suche nach einem möglichst guten Kompromiss.
Es ist zwar schon eine Weile her, seit ich das alles mal lernte, doch haben die RAMs nicht eine eigene Spannung und hängen über einen separaten Buss an der CPU?
Die sind doch nicht mit der Core-Spannung versorgt, oder?
Es muss also die Spannung auch umgesetzt werden und zwar wohl doch innerhalb der CPU und hier kann ebenfalls die Verlustleistung größer werden, wenn die Core-Spannung runtergeht.

Dass die Leistungsaufnahme bei niedrigerer Spannung zurückgeht, habe ich auch geschrieben, ich glaube, ich verwendete den Begriff dramatisch.

Zitat

Original von mmcfly
Das verringern der Spannung vermindert den Stromverbrauch und somit hast du weniger Stromrechnung! Da der Prozessor nicht so heiß wird ist es auf jeden Fall nicht schädlich, im Gegenteil er hält theoretisch länger...

durch weniger strom wird der widerstand grösser und somit die cpu wärmer

heheh...

"durch weniger strom wird der widerstand grösser und somit die cpu wärmer"

der ist leider eine Baugröße...., und höchstens von der Temperatur abhängig
Ist so, nach den Regeln der Physik

du nimmst ihm ja nicht nur volt (spannung) sondern auch ampere (strom) (zusammen heisst das im volksmund strom)

Zitat

Original von tomdulix
hi,

so ich nochmal:

also trotz geringerer spannung (nicht strom!) wird die cpu weniger warm (gemessen mit thermometer und mit diversen programmen) und das war mein ziel! nicht der stromspareffekt!

solange der pc stabil läuft was unter vollast der fall ist, bin ich zufrieden.

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so soll es auch sein!

Hallo,

sofern wir jetzt mal den Messwerten von Tomdulix glauben, das die CPU weniger warm wird ist das doch schon ein beweis dafür das sie weniger Elektrische Leistung verbrät, denn alle elektrische fast alle Leistung die in ein Computersystem hineungeht wird letztendlich zu wärme, das bischenlicht und Schall das Monitor und Boxen abgeben ist energetisch wohl zu vernachlässigen und wird spätestens wenn es im Raum auf irgend eine nicht reflektirenede Oberfläche trifft auch zu wärme.
Kurz und gut weniger Wärme kann nur weniger Leistung bedeuten und damit auch weniger Strom.
Und mit den Transistoren in einem Digitalen System verhält es sich volgendermassen: sie sind entweder Durchgeschaltet oder nicht, sind sie durchggeschaltet hängt der Strom nur von der Spannung und der Bauform (und grösse) des Transistors ab und kann nicht durch die Ansteuerung erhöt werden. Das fuert dazu das, wie oben schon beschrieben, zu niedrige Spannung höchstens dazu führen kann das ein Transistor in einer gegebenen Zeit (abhängig von der Frequenz, die ja nicht verändert wurde) nicht genug Ladung(=Strom*Zeit) übertragen kann um ein bit sauber zu übertragen, es kommt zu Bitfehlern möglicherweise Datenfehlern und letztendlich Systemabstürzen, aber nicht zur Zerstörung der Bauelemente.
Obes jetzt für einen ungestörten Betrieb reicht hängt von verschiedenen Faktoren wie Motherboard, Temperatur und Bauteiltoleranzen ab und die vom Hersteller anggegebene Versorgungsspannung muss immer im schlechtesten Fall für den eine CPU spezifiziert ist noch einen sicheren Betrieb gewährleisten, da aber in fast allen Fällen diese schlechtesten anzunehmenden Bedingungen nicht gegeben sind ist es immer möglich durch eigenen Experimente die Versorgungsspannung nach unten zu optimieren ohne etwas kaputt zu machen.
Im Endeffekt ist das ähnlich wie mit dem Übertakten, das ist auch möglich obwohl es in der Spezifikation nicht vorgresehen ist sondern nur im Einzelfall für andere Bedingungen vorgehalten Sicherheitsreserven für diese Zwecke (Spannungsabsenkung oder Übertaktung) geziehlt zu nutzen.

Zitat

Originally posted by chriwi
Hallo,

sofern wir jetzt mal den Messwerten von Tomdulix glauben, das die CPU weniger warm wird ist das doch schon ein beweis dafür das sie weniger Elektrische Leistung verbrät, denn alle elektrische fast alle Leistung die in ein Computersystem hineungeht wird letztendlich zu wärme, das bischenlicht und Schall das Monitor und Boxen abgeben ist energetisch wohl zu vernachlässigen und wird spätestens wenn es im Raum auf irgend eine nicht reflektirenede Oberfläche trifft auch zu wärme.
Kurz und gut weniger Wärme kann nur weniger Leistung bedeuten und damit auch weniger Strom.
Und mit den Transistoren in einem Digitalen System verhält es sich volgendermassen: sie sind entweder Durchgeschaltet oder nicht, sind sie durchggeschaltet hängt der Strom nur von der Spannung und der Bauform (und grösse) des Transistors ab und kann nicht durch die Ansteuerung erhöt werden. Das fuert dazu das, wie oben schon beschrieben, zu niedrige Spannung höchstens dazu führen kann das ein Transistor in einer gegebenen Zeit (abhängig von der Frequenz, die ja nicht verändert wurde) nicht genug Ladung(=Strom*Zeit) übertragen kann um ein bit sauber zu übertragen, es kommt zu Bitfehlern möglicherweise Datenfehlern und letztendlich Systemabstürzen, aber nicht zur Zerstörung der Bauelemente.
Obes jetzt für einen ungestörten Betrieb reicht hängt von verschiedenen Faktoren wie Motherboard, Temperatur und Bauteiltoleranzen ab und die vom Hersteller anggegebene Versorgungsspannung muss immer im schlechtesten Fall für den eine CPU spezifiziert ist noch einen sicheren Betrieb gewährleisten, da aber in fast allen Fällen diese schlechtesten anzunehmenden Bedingungen nicht gegeben sind ist es immer möglich durch eigenen Experimente die Versorgungsspannung nach unten zu optimieren ohne etwas kaputt zu machen.
Im Endeffekt ist das ähnlich wie mit dem Übertakten, das ist auch möglich obwohl es in der Spezifikation nicht vorgresehen ist sondern nur im Einzelfall für andere Bedingungen vorgehalten Sicherheitsreserven für diese Zwecke (Spannungsabsenkung oder Übertaktung) geziehlt zu nutzen.

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genau so ist es.
niedrige spannung fuehrt zu niedrigerem strom (weil der innenwiderstand der transistoren gleich bleibt) und damit geringerer verlustleistung und damit geringerer waerme.
und wenn die transistoren noch schnell genug schalten, dann is alles in butter und nichts kann kaputt gehen.
wie ja auch experimentell bewiesen.
und wenn die transistoren nicht mehr schnell genug schalten, dann kann man durch reduktion der frequenz die niedrigere spannung kompensieren.
das funktioniert natuerlich nur in gewissen bereichen, denn ab einer gewissen spannung funktionieren die on-chip speicher unabhaengig von der frequenz ueberhaupt nicht mehr.