Sicher übertakten. Was sich lohnt, und wovon man die Finger lassen sollte. Prozessoren. Die Devise: Nicht übertreiben!

Transkript

1 Prozessoren Sicher übertakten Was sich lohnt, und wovon man die Finger lassen sollte Übertakten ist kein Hexenwerk: Hier ein wenig den FSB erhöhen, dort die Spannung, schon läuft der Prozessor auf einer höheren Taktfrequenz als vom Hersteller vorgesehen. Nicht selten werden allerdings Gefahren unterschätzt: Bei einer zu hohen Spannung gerät die Verlustleistung des Prozessors außer Kontrolle, aber auch andere Komponenten im Rechner, wie das Mainboard oder das Netzteil, können bei unglücklichen Settings schneller Schaden nehmen, als dem Anwender lieb sein kann. Wir überprüfen, welche Einstellungen überhaupt sinnvoll sind und für welche es sich lohnt, die teure Hardware zu riskieren. von D.Bode Da sitzt nun also der neue Wunschprozessor im Sockel, aber das System ist immer noch nicht schnell genug: Gründe für ein Übertakten des Systems gibt es viele, beispielsweise der Leistungsbedarf einiger Killerapplikationen wie dem Videoschnitt, der puren Rekordjagd oder dem Übertakten des Systems, damit das neue Lieblingsspiel noch halbwegs flüssig läuft. Im Gegensatz zu älteren Mainboards unterstützt mittlerweile jedes günstige Einsteigerboard das Übertakten per FSB, viele bieten auch Spannungserhöhungen im Bios an. Wem nicht klar ist, was er dort verändert, sollte lieber die Finger davon lassen: Ein schlecht gekühlter Prozessor kann mit zu hoher Spannung überhitzen, die Überhitzung führt letztendlich entweder zu einer kürzeren Lebensdauer oder im schlechtesten Fall sogar zum sofortigen Tod des Prozessors. In diversen Übertaktungsartikeln haben wir bereits beschrieben, wie man einen Prozessor übertaktet: FSB oder Multiplikator werden angehoben, wenn der Prozessor nicht mehr stabil arbeitet, hilft eine höhere Spannung. 8 - Hardwareluxx - 4/2007 In diesem Artikel widmen wir uns aber nun dem Sinn oder Unsinn des Übertaktens: Welche Einstellungen kann man getrost auf dem Standardwert belassen, welche Einstellungen bieten hingegen eine deutliche Performancesteigerung? In diversen Tests haben wir zudem versucht herauszufinden, wann das Übertakten für den Anwender zu einer teuren Erfahrung werden kann, wenn die Hardware gefährdet wird. Die Garantie Die Garantie erlischt in jedem Fall: Der Prozessorhersteller validiert seine Produkte für eine bestimmte Frequenz mit einer bestimmten Spannung. Hierbei beachtet der Hersteller nicht nur die Abwärme, die innerhalb der Spezifikation bleiben muss, sondern auch Aspekte wie die Haltbarkeit und Lebensdauer der Siliziumchips. Wie jegliches elektrisches Material, altern auch Prozessoren bei höheren Temperaturen schneller. Deshalb ist der Prozessorhersteller bemüht, beim Design des Prozessors ein optimales Verhältnis zwischen CPU-Takt, Spannung und Lebensdauer zu finden. Bei einem Mobilprozessor wird dabei eher die Leistungsaufnahme im Vordergrund stehen, bei einem Serverprozessor eher die Rohperformance. Der Anwender kann sich diese Validierung nun zu Nutze machen: Viele Prozessoren bieten die Möglichkeit, weit über der vom Hersteller vorgesehenen Frequenz zu arbeiten. Allerdings sollte klar sein, dass dies nicht im Sinne des Herstellers ist, denn durch Variieren der Spannung und des Taktes kann die Lebensdauer leiden. Deshalb obliegt das Risiko beim Übertakten dem Anwender: Eine durch Übertaktung zerstörte CPU wird kein Prozessorhersteller austauschen und gegen eine neue ersetzen. Wer übertaktet, sollte demnach sehr vorsichtig vorgehen - und immer im Hinterkopf behalten, dass die teure - eventuell mehrere hundert Euro teure - CPU unter Umständen nicht mehr lange halten könnte. Gefährdet sind allerdings nicht nur der Prozessor, sondern auch andere Komponenten im System: Wird beispielsweise durch eine starke CPU-Übertaktung das Netzteil überlastet, könnte durch einen Netzteilschaden auch die Grafikkarte oder das Mainboard in Mitleidenschaft gezogen werden. Die Devise: Nicht übertreiben! Beachtet man einige Grundregeln, kann beim Overclocking trotz weiter vorhandenem Risiko wenig schiefgehen: Wer die Temperaturen der Komponenten im Blick behält und gar nicht oder nur mäßig an den Spannungen verstellt, wird sich länger an seinem schnelleren Rechner erfreuen können, als wagemutige User. Wer sich mit seinem moderaten Übertaktungserfolg zufrieden gibt und nicht ans Limit geht, wird meistens auch von einem Defekt verschont. Wichtigstes Tool eines Übertakters ist deshalb auch der Mainboardmonitor zum Überwachen der verschiedenen Temperaturen und die Vernunft, zum einen nicht extrem zu übertakten, zum anderen aber auch zu Standardeinstellungen zurückzukehren, wenn die Leistung gerade einmal nicht benötigt wird.

2 Gefährlich: Sämtliche Komponenten eines Systems können durch Überhitzung in Mitleidenschaft genommen werden, insbesondere der Prozessor. Durch hohe Spannungen steigt auch die Leistungsaufnahme extrem an und stellt hohe Herausforderungen an das Netzteil. Prozessoren Teufel 2.1-Power: 300 Watt für ipod und Multimedia! Das spart nicht nur Strom, sondern verlängert auch die Lebenszeit der Komponenten. Prozessor-Empfehlungen Zum Übertakten sind aktuell die Core2-Modelle besonders geeignet: Selbst mit den kleineren Modellen erreicht man gute Taktraten. Welche Taktraten in der Regel möglich sind, haben wir in der unten stehenden Tabelle aufgelistet: Nach unseren Erfahrungen und Beobachtungen wird für einen Takt von mehr als 3,0 GHz eine leichte Spannungserhöhung nötig, ab 3,6 GHz muss man sich um die Kühlung größere Gedanken machen und eine Wasserkühlung einsetzen. Taktraten von über 4 GHz sind nur sehr selten und nur mit bereits im Standardbetrieb hochgetakteten Modellen (Xeon DP 3060/3070, Core2 Duo E6600, Core2 Extreme X6800) zu erreichen, meistens ist dann auch eine noch extremere Kühlung (Vapochill) oder sogar nur ein kurzfristiger Betrieb durch Kühlung mit Trockeneis oder LN2 möglich. Zu beachten ist, dass aufgrund der Abwärme und der Anzahl der Kerne Dual-Core-Prozessoren in der Regel etwas höher getaktet werden können, als Quad-Core- Prozessoren: Während mit etwas Glück bei einem X6800 mit einer Wasserkühlung 4,0 GHz möglich sind, ist dieser Takt bei einem QX6700 eine richtige Herausforderung. In der Regel ist Quad-Core- Overclocking also deutlich schwieriger zu realisieren. Ein guter Tipp zum Übertakten ist zum einen der E4300 als kleinster Core2-Prozessor. 3,0 GHz lassen sich mit einer etwas erhöhten Spannung (z.b. 1,4 V) und guter Luftkühlung erreichen. Wer etwas mehr Takt erreichen und auch 4 MB L2-Cache verwenden möchte, liegt mit dem E6600 richtig. Mainboard-Empfehlungen In diversen Mainboard-Tests haben wir die Eignung zum Overclocking feststellen können: Empfehlenswert ist zur Zeit der P965-Chipsatz, wenn ein extrem hoher Front-Side- Bus verwendet werden soll, weiterhin eignet sich der Chipsatz auch zum Übertakten von Quad-Core- Prozessoren. NVIDIAs nforce Taktpotential aktueller Intel Core2-Prozessoren Multiplikator FSB 680i SLI und 650i SLI ist hingegen eher für Anwender zu empfehlen, die auch ein SLI-System einsetzen möchten und den Core2 Duo übertakten. In Verbindung mit dem Core2 Quad konnten wir keinen hohen FSB einstellen. Empfehlenswert sind beispielsweise Mainboards wie das ASUS P5B-E Plus aus unserem letzten Test, welches ohne große Spannungserhöhung der Northbridge über 500 MHz FSB erreichte. Ein noch höherer FSB ist Glückssache: Die meisten Mainboards erreichen zwischen 400 und 500 MHz. Aus diesem Grund haben wir in der unten stehenden Tabelle diesen Bereich separat gekennzeichnet: Wer in diese Taktregionen vorstoßen will, muss auch ein qualitativ hochwertiges Mainboard besitzen. Viele Mainboards bieten dabei nicht nur Spannungsveränderungen für den Prozessor an, sondern auch für die Northbridge und den FSB des Prozessors. Diese beiden Spannungen können helfen, das System auch bei einem hohen FSB zu stabilisieren. Die Spannungswerte für I/O-Geräte oder die Southbridge sowie die MHz 1600 MHz 1866 MHz 2133 MHz 2400 MHz 2666 MHz 2933 MHz 3200 MHz 300 MHz 1800 MHz 2100 MHz 2400 MHz 2700 MHz 3000 MHz 3300 MHz 3600 MHz 333 MHz 2000 MHz 2333 MHz 2666 MHz 3000 MHz 3333 MHz 3666 MHz 4000 MHz Komplettpreis nur 279, TEUFEL MOTIV 2 die 2.1-Referenz > Premium-Sound für ipod und Multimedia-Anwendungen > 2.1-Design-Lautsprecherset mit High- End-Satelliten > Vollaktives System mit 300 Watt Musikleistung > Multimedia-Klang in Referenzqualität > Subwoofer mit 250-mm-Neodym- Tieftöner und Bassreflexsystem > 3 Cinch-Vorverstärker-Eingänge > Inklusive Fernbedienung INKLUSIVE iteufel DOCK! SFT, 04/2007: Testsieger, Note: 1,3, Exzellenter Klang, Kauftipp! GAME ZOOM, 03/2007: Bestes 2.1 Lautsprechersystem am Markt Referenz! Gold Award! Allround-PC.de, 02/2007: Das Klangbild ist einfach sensationell, Empfehlung Teschke, 01/2007: Der Konkurrenz eindeutig überlegen! Top-Award Case Umbau.de, 01/2007: Stereo-Referenz und Platin-Award! AREA DVD, 01/2007: Überdurchschnittlich hochwertig! Überragend 366 MHz 2200 MHz 2566 MHz 2933 MHz 3300 MHz 3666 MHz 4033 MHz 4400 MHz 400 MHz 2400 MHz 2800 MHz 3200 MHz 3600 MHz 4000 MHz 4400 MHz 4800 MHz 433 MHz 2600 MHz 3033 MHz 3466 MHz 3900 MHz 4300 MHz 4733 MHz 5200 MHz 466 MHz 2800 MHz 3266 MHz 3733 MHz 4200 MHz 4666 MHz 5133 MHz 5600 MHz 500 MHz 3000 MHz 3500 MHz 4000 MHz 4500 MHz 5000 MHz 5500 MHz 6000 MHz 533 MHz 3200 MHz 3733 MHz 4266 MHz 4800 MHz 5333 MHz 5866 MHz 6400 MHz Die ganze L autsprecher-welt für Heimkino Multimedia HiF i Erklärung Mit guter Luftkühlung zu erreichen Mit Luftkühlung und gutem Mainboard Mit Wasserkühlung und Spannungserhöhung Mit leistungsfähiger Kompressorkühlung Mit LN2-Kühlung kurzfristig praktisch nicht zu erreichen Hardwareluxx - 4/ Lautsprecher Teufel GmbH Bülowstr Berlin Telefon (030)

3 Prozessoren Was bringt ein hoher FSB? Durch einen hohen Prozessortakt erreicht man eine hohe Performance, aber auch durch einen höheren FSB kann die Leistung eines Systems gesteigert werden. In welcher Form sich eine Erhöhung des FSBs auf die Leistung auswirkt, haben wir getestet, indem wir den Takt des Dual-Core- Prozessors auf 3,2 GHz festgesetzt haben, aber den FSB variiert haben. Ermittelt wurden folgende Ergebnisse: Speicherbandbreite (Sisoft Sandra 2007) Settings mit DDR FSB: 266 MHz, Multiplikator: FSB: 291 MHz, Multiplikator: FSB: 320 MHz, Multiplikator: FSB: 356 MHz, Multiplikator: FSB: 400 MHz, Multiplikator: Performance in MB/s Gesamtperformance (Index aus Cinebench, Quake4, 3DMark06) Settings mit DDR FSB: 266 MHz, Multiplikator: 12 1,00 FSB: 291 MHz, Multiplikator: 11 1,00 FSB: 320 MHz, Multiplikator: 10 1,01 FSB: 356 MHz, Multiplikator: 9 1,01 FSB: 400 MHz, Multiplikator: 8 0,99 Performanceindex Wie man sehen kann, steigt die Leistung zwar minimal an, allerdings trotz extrem höherer Speicherbandbreite nur unterdurchschnittlich. Dies liegt daran, dass zum einen die Timings des Chipsatzes durch den Mainboardhersteller bei einem höheren Takt entschärft werden, um diesen noch stabil liefern zu können, zum anderen aber auch der Speichertakt eine große Rolle spielt. Um dies zu demonstrieren, haben wir die oberen Ergebnisse mit DDR statt DDR2-800 und identischen Timings wiederholt: Speicherbandbreite (Sisoft Sandra 2007) Settings mit DDR FSB: 266 MHz, Multiplikator: FSB: 291 MHz, Multiplikator: FSB: 320 MHz, Multiplikator: FSB: 356 MHz, Multiplikator: FSB: 400 MHz, Multiplikator: Performance in MB/s Gesamtperformance (Index aus Cinebench, Quake4, 3DMark06) Settings mit DDR FSB: 266 MHz, Multiplikator: 12 1,00 FSB: 291 MHz, Multiplikator: 11 1,01 FSB: 320 MHz, Multiplikator: 10 1,01 FSB: 356 MHz, Multiplikator: 9 1,02 FSB: 400 MHz, Multiplikator: 8 0,98 Performanceindex Ein höherer FSB bringt also gerade dann mehr Performance, wenn auch der Speichertakt erhöht werden kann. Jedoch liefern viele Mainboards (z.b. P965, i975x) gerade bei einem erhöhten FSB keinen stabilen Betrieb mehr mit Taktraten über 1000 MHz für den Speicher. Das im Test verwendete ASUS Striker Extreme hatte hiermit keine Probleme, auch lässt sich hier ohne Rücksicht auf den FSB ein Speichertakt von 1066 MHz fest einstellen. Allerdings bricht auch hier die Performance ab 400 MHz FSB ein. Sieht es mit einem Quad-Core-Prozessor anders aus? Auch hier haben wir die selben Benchmarks durchgeführt. Während sich die Speicherbandbreite kaum ändert, erhielten wir folgende Resultate in den Benchmarks: Gesamtperformance (Index aus Cinebench, Quake4, 3DMark06) Settings mit DDR FSB: 266 MHz, Multiplikator: 12 1,00 FSB: 291 MHz, Multiplikator: 11 1,01 FSB: 320 MHz, Multiplikator: 10 1,02 FSB: 356 MHz, Multiplikator: 9 1, ,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1, ,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 Performanceindex 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 Ein Quad-Core-Prozessor profitiert zwar minimal mehr von einem höheren FSB, insgesamt fallen die Unterschiede aber auch hier kaum auf. Unterschiede: Im Voltage-Monitor lassen sich die tatsächlichen Spannungen ablesen, die teilweise von den Settings deutlich abweichen. Spannungen für die Anbindung der North- und Southbridge kann man in der Regel auf einem Standardwert belassen. Nicht vernachlässigen sollte man den Speichertakt, denn in Zusammenarbeit mit dem FSB verändert sich auch dieser. Ein Blick auf die Spannung und Frequenz der Speichermodule kann helfen, um ihn als Fehlerquelle auszuschließen. Speichermodulen sollte man nicht mehr als 2,4 V Spannung zuführen, wobei auch hier die Temperatur bereits im Blick gehalten werden muss. Notfalls hilft ein Lüfter über den Speichermodulen, um Frischluft zuzuführen. Die Kühlung In vielen Foren ist oft die Frage zu lesen, wie heiß der Core2 Duo werden darf. In vielen Datenblättern findet man dabei den Wert Thermal Specification. Für den Core2 Quad Q6600 ist dieser Wert auf 62,2 C festgelegt. Er beschreibt jedoch nur die zulässige maximale Temperatur in der Mitte des Headspreaders (sog. Tcase), nicht aber die Kerntemperatur des Prozessors (Tjunction). Diese zeigen die meisten Tools an, sie liegt z.b. laut CoreTemp bei Core2-Quad- Prozessoren bei ca. 100 C, bei Core2-Duo-Prozessoren um 85 C. Sicher ist man mit dem folgenden Trick: Man nehme einen tendenziell fürs Overclocking nicht geeigneten Kühlkörper wie den Intel-Boxed-Kühler, prüfe mit diesem die Temperatur unter Last. Anschließend wechselt man zu einem fürs Overclocking gut geeigneten Kühler, wie einem der Testsieger aus dem letzten Heft und übertaktet dann den Prozessor, bis die Temperatur des schlechteren Kühlers erreicht ist. Im Bios sollte auf jeden Fall der Thermal Monitor 2 als Schutzfunktion aktiviert sein. Wenn dieser aktiv ist, kontrolliert Tcontrol die Temperatur des Prozessors und taktet ihn herunter, wenn der Prozessor zu warm wird. Zusätzlich wird die Spannung abgesenkt, um die Abwärme zu minimieren. Der Prozessor gibt den Befehl über das PROCHOT#-Signal ans Mainboard weiter. Diese Sicherheitsfunktion bietet aber nur bis zu einer gewissen Grenze einen wirksamen Schutz gegen das Überhitzen. Gerade wenn die Spannung zu hoch ist, ist die Spannungsabsenkung über den Thermal Monitor 2 oftmals nicht groß genug, um die Temperatur in sichere Bereiche zu senken. Dann droht dem Prozessor der Hitzetod. Durch den Einsatz von guter Wärmeleitpaste können ein paar Grad Temperatur weniger erreicht werden, wichtig ist hier jedoch, dass der Heatspreader des Prozessors hauchdünn bedeckt ist, um keine isolierende Wirkung entstehen zu lassen. Einstellungssache Häufig laufen Prozessoren mit einer leicht erhöhten Spannung bereits auf deutlich höheren Frequenzen. Möchte man hingegen noch weiter übertakten, sind überproportionale Spannungssteigerungen notwendig, um noch ein paar MHz mehr Prozessortakt zu erreichen. In unseren Tests zeigte ein Core2 Extreme QX6700 beispielsweise ein sehr gutes Übertaktungsverhalten bis 3,6 GHz bei 1,45 V Spannung, für 200 MHz mehr waren schon 1,55 V, für glatte 4 GHz sogar 1,75 V Spannung nötig. Hier ist es sinnvoll, sich nicht dem maximal möglichen, stabilen Takt zu nähern, sondern bei einer Frequenz von 3,6 bis 3,8 GHz zu bleiben. Auch beim FSB muss nicht bis ans Limit gegangen werden. Wie unsere Tests in diesem Artikel zeigen, macht es eher Sinn, den Speichertakt zusammen mit dem FSB auf ein akzeptables Niveau 10 - Hardwareluxx - 4/2007

4 Prozessoren Skalierung von Core2-CPUs Der Leistungsgewinn, den man durch die Takterhöhung erhält, steigt nicht linear an: Der Grund ist in den restlichen Komponenten des Systems zu suchen, die nicht im selben Maße übertaktet werden. Gerade Spiele profitieren nur dann von einem höheren Prozessortakt, wenn das Spiel nicht die Grafikkarte stark belastet, sondern die CPU. In der folgenden Übersicht haben wir anhand von den vier Applikationen SuperPi, Cinebench (stark CPU-lastig), sowie Quake4 (niedrige Auflösung, stark CPU-lastig) und 3DMark 2006 (stark GPU-lastig) aufgelistet, um welchen Prozentsatz sich die Performance bei jedem Multiplikatorschritt (266 MHz) im QuadCore- und Dual-Core-Betrieb verändert. Leistungszuwachs pro 266-MHz-Schritt - Dual-Core Taktfrequenz 1600 MHz CPU-Takt Massive Kühlung: Wer höhere Spannungen einstellen möchte, sollte auch an eine Wasserkühlung denken - sogar für die Northbridge. zu erhöhen. Wenn die Chipsatzoder Speicherspannung massiv erhöht werden muss, um noch einen stabilen Betrieb zu gewährleisten, sollte man auch hier lieber einen höheren Multiplikator wählen und einen niedrigeren FSB einstellen. Einige Mainboards zeigen dabei sogar den Effekt, dass die Chipsatztimings alle 50 MHz entschärft werden, um noch einen höheren Takt liefern zu können: Dann bringt eine weitere Erhöhung des FSBs aus leistungstechnischer Sicht nichts mehr. In zwei kleinen Tests prüften wir auch die Abwärme, die durch Erhöhung der Spannung bei Chipsätzen und Speicher entstehen. Während die Spannungserhöhung beim nforce 680i SLI knapp 12 Watt von 1,2 auf 1,55 V beträgt, schlägt die Zunahme des Verbrauchs bei zwei Speichermodulen mit 9 Watt zu Buche, wenn die Spannung von 2,1 auf 2,4 V erhöht wird. Zwar sind diese gemessenen Unterschiede im Vergleich zur Leistungsaufnahme der CPU oder einer Grafikkarte gering, bei schlechter Kühlung wirken sich allerdings auch 10 Watt negativ auf die Lebensdauer eines Mainboards oder eines Speicherriegels aus. Der Leistungsgewinn Den größten Leistungsgewinn erhält man natürlich über eine Steigerung der CPU-Taktfrequenz. Besitzt man einen Prozessor mit offenem Multiplikator (Core2-Extreme-Modelle), lässt sich mit einer Anhebung desselben die Frequenz sehr einfach steigern. Als positiver Begleiteffekt ist nur die CPU-Spannung anzuheben, da am FSB oder Speichertakt keine Veränderungen vorgenommen werden. Die meisten Anwender werden hingegen einen Prozessor mit einem festen Multiplikator einsetzen, der nur nach unten hin offen ist (z.b. bei einem Core2 Duo E6700 von x10 bis x6). Dann bleibt nur der Weg, den FSB anzuheben. In der Taktpotential-Tabelle kann man allerdings erkennen, dass mit ca. 400 MHz FSB schon hervorragende Taktsteigerungen zu erreichen sind, mit einem Core2 Duo E6700 wird bereits die 4-GHzGrenze überschritten. Erst im Anschluss macht es Sinn, sich einem höheren FSB durch Absenken des Multiplikators und weiteres Anheben des FSB-Taktes zu widmen. Auch ein Übertakten des Speichers ist erst dann sinnvoll. Generell wird man allerdings z.b. durch das Übertakten der Grafikkarte einen größeren Leistungsschub bekommen. In Zahlen ausgedrückt bleibt Overclocking trotz Risiko die beste Möglichkeit, mit einer Einsteigeroder Mittelklasse-CPU die Leistungswerte aktueller Topmodelle zu erreichen - oder mit den aktuellen Topmodellen den einen oder anderen Benchmarkrekord aufzustellen. Leistungszuwachs pro 266 MHz MHz - Steigerung: 16,6% 13,4 % 2133 MHz - Steigerung: 14,3% 11,9 % 2400 MHz - Steigerung: 12,5% 9,7 % 2666 MHz - Steigerung: 11,1% 7,4 % 2933 MHz - Steigerung: 10,0% 6,1 % 3200 MHz - Steigerung: 9,1% 5,9 % 3466 MHz - Steigerung: 8,3% 4,8 % 3733 MHz - Steigerung: 7,7% 4,0 % 4000 MHz - Steigerung: 7,1% 3,9 % Leistungszuwachs pro 266-MHz-Schritt - Quad-Core Taktfrequenz 1600 MHz CPU-Takt 1866 MHz - Steigerung: 16,6% Leistungszuwachs pro 266 MHz 13,2 % 2133 MHz - Steigerung: 14,3% 11,2 % 2400 MHz - Steigerung: 12,5% 10,0 % 2666 MHz - Steigerung: 11,1% 6,9 % 2933 MHz - Steigerung: 10,0% 6,4 % 3200 MHz - Steigerung: 9,1% 5,0 % 3466 MHz - Steigerung: 8,3% 4,8 % 3733 MHz - Steigerung: 7,7% 3,8 % 4000 MHz - Steigerung: 7,1% 3,4 % Zwei Effekte sind deutlich zu erkennen: Bei der Steigerung der Taktfrequenz in den unteren Taktregionen erreicht die Core2-Architektur fast eine komplette Umsetzung der Taktsteigerung in Performance: Bei 16,6%iger Taktsteigerung wird eine 13,4 bzw. 13,2%ige Steigerung der Leistung erreicht - das entspricht einer Effizienz von etwa 80%. In den höheren Taktbereichen hingegen wird nur noch eine 50%ige Effizienz erreicht. Beim Vergleich Quad-Core vs. Dual-Core wird sichtbar, dass der Quad-Core-Prozessor zwar minimal schlechter skaliert, sich die Werte aber trotz im Vergleich suboptimalerer Anbindung über den FSB kaum unterscheiden. Dies spricht gegen ein monolithisches Design, welches gerade bei der Skalierung über mehrere Kerne Vorteile haben sollte. Der E4300- BSEL-Mod Auf einigen Mainboards lässt sich bei einem Core2-Duo-Prozessor mit 800 MHz FSB (E4300 und E4400) nur ein maximaler FSB von 265 MHz (1060 MHz) einstellen. Über den BSEL-Mod lässt sich dies umgehen. Zwei Pins auf der Rückseite des Prozessors müssen mit Silberleitlack geschlossen werden. Wie es geht, zeigt der Luxxlink Hardwareluxx - 4/

5 Prozessoren Leistungsaufnahme als Problem Wenn ein Prozessor auf höherer Taktfrequenz laufen soll und nicht mehr stabil ist, hilft die Erhöhung der Spannung. Allerdings wirkt sich dies quadratisch auf die Leistungsaufnahme des Systems aus, da gilt: Power = C * V² * f + Leakage C ist hierbei eine Konstante, die für jeden Prozessor einzigartig ist. Ersichtlich ist jedoch aus dieser Formel, dass sich die Spannung (V) quadratisch auf den Gesamtverbrauch auswirkt und auch die Frequenz (f) einen Einfluss besitzt. Zudem nimmt bei aktuellen Prozessoren auch die Leakage bei einer höheren Spannung zu, so dass bei einer Erhöhung der Spannung sehr vorsichtig vorgegangen werden muss. Um zu demonstrieren, welche Abwärme entsteht, haben wir die Stromaufnahme eines Dual- und Quad-Core-Prozessors bei 2,66 GHz mit unterschiedlichen Spannungen dargestellt. Eingesetzt wurden beide Prozessoren in einem SLI-System mit zwei GeForce 8800 GTX, als Anwendung kam Cinebench 2003 zum Einsatz: Stromaufnahme Dual-Core 1,0 V Spannung 302,1 315,1 1,1 V Spannung 311,6 320,4 1,2 V Spannung 318,6 329,4 1,3 V Spannung 324,6 339,0 1,4 V Spannung 333,1 349,4 1,5 V Spannung 346,0 366,4 1,6 V Spannung 370,9 394,3 1,7 V Spannung 391,0 413,9 1,8 V Spannung 433,0 466,9 Stromaufnahme Quad-Core 1,0 V Spannung 301,7 334,0 1,1 V Spannung 309,3 347,5 1,2 V Spannung 316,0 362,3 1,3 V Spannung 336,0 382,0 1,4 V Spannung 342,5 413,4 1,5 V Spannung 362,1 447,3 1,6 V Spannung 391,3 494,3 1,7 V Spannung 424,7 547,3 1,8 V Spannung 486,3 635, Nicht verwunderlich ist, dass gerade der Quad-Core aufgrund seiner doppelten Anzahl an Prozessorkernen unter Last und mit hoher Spannung extrem viel verbraucht. Da hier nur 2D-Last getestet wurde, ist der erreichte Wert von 635 Watt komplett der CPU zuzurechnen. Im Vergleich zum Verbrauch mit 1,0 V im Idle-Betrieb genehmigt sich die CPU also fast 335 Watt mehr. Geht man von einer Netzteil-Effizienz von 80% aus, muss die Kühlung also ungefähr 270 Watt Wärme abführen. Dies war in unseren Tests nur noch mit einer Wasserkühlung und einem Titan-Durchlaufkühler zu erreichen. Für den dauerhaften Betrieb ist eine Spannung über 1,5 V nicht zu empfehlen: In der Grafik lässt sich gut ablesen, dass mit Spannungen über 1,5 V die Leistungsaufnahme exponentiell zunimmt. Empfehlenswert sind beim Übertakten Spannungen von 1,4 bis 1,5 V mit Luftkühlung, Spannungen bis 1,6 V sollten nur mit Wasserkühlungen oder Extremkühlungen eingestellt werden. Auch darf bei diesen Spannungen nicht vergessen werden, dass die feinen Siliziumstrukturen im Chip nicht für derart hohe Spannungen designed wurden - so waren Northwood-Prozessoren dafür bekannt, dass die Prozessoren durch Elektromigration oft durchbrannten. Nicht vergessen werden dürfen auch die Herausforderungen an das Netzteil. Werden im nichtübertakteten Zustand bei einem Quad-Core- System mit SLI ca. 400 Watt verbraucht, sind es im übertakteten Zustand über 600 Watt (siehe Netzteiltest). Wenn dann auch noch die Grafikkarten übertaktet werden, kann ein Netzteil durchaus an seine Grenzen gebracht werden, wenn es nicht für die hohe Leistung ausgelegt ist. Insbesondere die unnormale Last auf der 12-V-Leitung des Mainboards macht sich hier als Netzteil-Killer bemerkbar. Auch eine Erhöhung der Taktfrequenz führt zu einer höheren Leistungsaufnahme, allerdings nicht mit derart bedenklichen Auswirkungen. In den unteren beiden Grafiken haben wir die Leistungsaufnahme im Idle- und Lastbetrieb bei 1,5 V Spannung aufgelistet: Stromaufnahme Dual-Core 1600 MHz CPU-Takt 365,6 381, MHz CPU-Takt 371,6 390, MHz CPU-Takt , MHz CPU-Takt 380,7 401, MHz CPU-Takt 380,7 405, MHz CPU-Takt 383,1 411, MHz CPU-Takt , MHz CPU-Takt , MHz CPU-Takt 400,3 429,1 Stromaufnahme Quad-Core 1600 MHz CPU-Takt 397,5 458, MHz CPU-Takt 397,9 472, MHz CPU-Takt 398,2 487, MHz CPU-Takt 398,7 495, MHz CPU-Takt 399,5 503, MHz CPU-Takt 401,2 510, MHz CPU-Takt 402,8 521, MHz CPU-Takt 404,3 530, MHz CPU-Takt 404,3 540,6 Ein derart starker Anstieg wie bei der Erhöhung der Spannung ist hier nicht ersichtlich, allerdings steigt auch hier der Verbrauch deutlich an. Bei Intels Core2 Extreme QX6700 konnten wir zwischen 1,6 und 3,73 GHz einen Anstieg von immerhin 80 Watt feststellen. Dies erklärt auch, warum Übertakten ohne Spannungserhöhung eigentlich recht unbedenklich ist: Durch die nur geringfügig höhere Abwärme wird der Prozessor nur etwas wärmer, diese zusätzliche Wärme können die meisten Kühlkörper ohne Probleme aufnehmen und auch der Thermal Monitor 2 funktioniert hier bei zu hoher Wärme zuverlässig. Beim Übertakten muss man allerdings nicht nur die Leistungsaufnahme des Prozessors im Blick behalten. Oftmals ist für einen hohen FSB auch eine Erhöhung der Chipsatzspannung nötig. Wir haben die Leistungsaufnahme des nforce 680i SLI bei verschiedenen Spannungen festgehalten: Stromaufnahme nforce 680i SLI-Chipsatz 1,20 V Spannung 333, ,25 V Spannung ,4 1,30 V Spannung 337, ,35 V Spannung 339,5 393,5 1,40 V Spannung ,5 1,45 V Spannung 342,2 395,6 1,50 V Spannung 343, ,55 V Spannung 344,5 404, Auch hier messen wir einen geringen Anstieg der Leistungsaufnahme, allerdings hält diese sich mit ca. 10 Watt in Grenzen. Interessant ist der Umstand, dass wir in der Auto -Einstellung beim ASUS Striker Extreme Werte messen konnten, die auf dem Niveau der Spannung bei 1,55 V lagen - ASUS fährt bei Standardeinstellungen also den Chipsatz bereits mit deutlich erhöhter Spannung. Werte über 1,6 V konnten nicht eingestellt werden, es ist aber anzunehmen, dass die Abwärme sich auch hier deutlich erhöht. Ähnlich niedrige, aber für die getesteten Bauteile bedenkliche Anstiege der Abwärme, konnten wir bei der Speicherspannung und der CPU-FSB-Spannung feststellen. Ein Speicherpärchen (2x 1 GB DDR2-800) verbraucht beispielsweise 9,5 Watt mehr, wenn die Spannung von 2,1 auf 2,4 V angehoben wird Hardwareluxx - 4/2007

6