Prozessor Undervolten?

"Hab vor einiger zeit mal durch OC und „elektromigration“ einen Atlon XP (Barton) 2500+ @ 3400+ (sprich 2,3Ghz) gegrillt. Dieser lief mit standart Vcore.
"

woher willst du wissen, dass das die ursache war, mit nem mikroskop nachgeschaut????


und auch wenn es so war, vielleciht war deine CPU einfach ne montags CPU.

Also moderates Übertakten beeinflusst dei Lebensdauer der CPU nicht sonderlich, zumal nach 5 Jahren die CPU eh nix mehr wert ist, da wär es auch kaum noch schlimm wenn sie kaputt geht.

ALso würde das ganze nicht soo ernst nehmen mit der elektronenmigration.

Und nein, wenn die spannung herabgesetzt wird, zieht die CPU nicht mehr strom, sondern weniger. Wird auch weniger heiß.
WÜrde sie mehr strom ziehen, weil du die spannung herabgesetzt könnte sie nicht kälter werden, weil Leistung= Spannung * Stromstärke.
Is doch ganz einfach.

@ Rach78
Also mein Athlon XP 2500+ hatte standart Takt 1,8Ghz lief aber mit 2,3 Ghz dies sind 500Mhz bzw 27% mehr welches relative viel war für damalige verhältnisse. Dann war der Prozessor auch super gekühl wegen der benutzung einer Wasserkühlung. Aber nach 2 Jahren dienst hat er von heut auf morgen einfach aufgegeben. An die Schlauen hier, was soll es den gewesen sein. Ich denke halt das es so war wie geschildert. Aber egal.

Nun zum jetzigen System, also vorne weg das Ohmsche Gesetz und Ko ist mir bekannt und grade deswegen fragte ich nach. Denn Leistung verpufft nicht einfach. Damit will ich sagen, dass die Leistung des Prozessors die gleiche bleibt (hinweis DualPrime lief die ganze Nacht), jedoch wenn dem so ist und die Leistung gleich bleibt dann muss doch bei senkung der Spannung der Strom steigen!

Du sagst selbst P = U*I

Annahme: P = 65W
U = 1,325V

daraus folgt: I = P/U = 65W/1,325V = ~49A

Neue Annahme:
P = 65W
U = 1,05V
daraus folgt: I =65W/1,05V = ~62A

Dies würde doch Folgen haben.
Falls dem nicht so ist dann schildere genau was und wie es abläuft!

Aber wenn die Leistung nicht gleich bleibt dann gebe ich mich geschlagen und sag nun schon danke. Also will aufgeklärt werden.


@Avaka

Mir ist schon klar dass das Wasser im Reserator nicht warm werden darf. Falls dies passieren würde würde ich dem System ja mehr Wärme Energie zuführen als der Reserator abführen kann. Welches aussagen würde dass die Kühlung falsch dimensioniert ist. Die Kühlung ist aber so wie sie bei mir in Betrieb ist nicht überlastet. Nach einer Nacht DualPrime lag die Temperatur bei Maximalen 29°C. Wenn die Prozessoren Idle sind komme ich auf 21 grad an der CPU. Jedoch danke ich dir für deinen Hinweis.

Und klar ist der Reserator Schrott wenn er überlastet wird.
Ich seh dem aber nichts desto trotz locker entgegen, wenn der nach 3 Tagen dauer betrieb net heisgeworden ist tut ers auch nicht nach vier.

Mfg Spitfire

Also so wie ich das sehe bleibt ja die Stromstärke (bei gleicher Taktrate) gleich. Die Verlustleistung ändert sich jedoch wenn du die Spannung anhebst oder senkst.

Auch wenn der C2D die 65W im Betrieb nicht erreicht können wir ja mal mit deinem Beispiel rechnen.

65W/1,325V = ca. 49A

bei 1,050V wäre es dann

49A * 1,050V = 51,45W

d.h. wenn er bei gleicher Taktrate mit weniger Spannung stabil läuft kann man Energie und damit Abwärme sparen. Wenn die Spannung allerdings gleich bleibt und du die Taktrate veränderst, verändert sich die Abwärme ja auch, somit skaliert die Taktrate anscheinend mit der Stromstärke. :?:

Mhhh ... hoffentlich schreibt gleich noch wer der sich auskennt ... ich will auch aufgeklärt werden

Lieben Gruß
Tatti

im übrigen kann man einen e6400 @ 3,2 ghz gut mit dem reservator kühlen (mach ich bei mir daheim z.B.)
man darf eben nur keine graka's in den kreislauf einbauen!

die wakü ist von der kühlleistung nicht der bringer aber wie schon gesagt dafür eben passiv :!:

zur stromstärke:

die stromstärke erhöht sich imho nicht wenn man die spannung anhebt! dafür sorgen die spannungswandler! (glaub ich )

die verlustleistung reduziert sich jedoch (die formeln dazu sind ja schon gepostet) und dadurch wirds weniger warm!

was auf jeden fall noch eine rolle spielt ist die temperatur! je höher die temperatur je geringer ist der widerstand
da U = R * I steigt also die stromstärke je höher die temperatur ist! darum dropen die c2d auch unter last von alleine
und das ist imho auch der grund warum übertaktete prozessoren oftmals kaputt gehen bzw. schneller kaputt gehen (schlechte kühlung)

dieser punkt spricht auch dafür, dass die stromstärke nicht steigt bei niedrigerer spannung, denn sonst würde der Vdrop beim c2d unter last ja keinen sinn machen :!:

bleibt allerdings die frage wieso ein prozessor bei gleicher spannung wärmer wird sobald er mit höherem takt arbeitet :?

Die Schnelligkeit der Elektronen hängt doch aber auch von der Temperatur ab oder!? ^^ ich denk mal außerdem müssen die Transistoren ja öffter schalten bei nem höheren Takt, dadurch könnte auch noch extra Hitze entstehen ...

Ist aber auch glaub ich ein wenig gewagt wenn man keine integrierten Schaltkreise designt sich mit einem bissl verblasstem Abitur-Physik-Halbwissen aus dem Fenster zu lehnen und darüber zu philosophieren wie sich 291 Mio Transistoren auf nem Fingernagel in mehreren Schichten übereinander verhalten. Da brauch man wohl mehr als unsere 2 zusammengewürfelten Formeln, sonst könnte ja jeder ohne Stress CPUs bauen :?: :!:

Lieben Gruß
Tatti

können elektronen überhaupt schneller und langsamer fließen?

Ich glaube eher nicht

also in einem stück kupferdraht mal angenommen.

Die Fermi-Geschwindigkeit ist nur eine andere Darstellung für die Fermi-Energie. Beide folgern aus quantenstatistischen Betrachtungen der freien Elektronen (Elektronengas). Man darf sie nicht mit einer klassischen Geschwindigkeit (wie lange brauch etwas von a nach b) gleichsetzen. Die Layouts der Prozessoren sind inzwischen so klein das Quantenmechanische Effekte eine Rolle spielen. Die Elektronenmigration ist nichts anderes als ein Tunnelprozess. Das Problem ist das an Stellen an denen oft getunnelt wird ein leitender Kanal entstehen kann, was zu Kurzschlüssen und letztendlich zum Ausfall des Prozessors führt.
Aber nichts desto trotz gelten für den Prozessor als "Schwarzer Kasten" mit einen Widerstand die Ohmschen Gesetze.

mhh ist denn nen C2D wirklich soviel sparsammer, bzw das ganze system letztendlich, lese oft von 150watt im leerlauf?

Nunja, mit meinem P4 3Ghz, 2GB Ram, 3HDDs, Tv Karte, 2 optische laufwerke, 4 gehäuselüfter, radeon 9600pro komm ich auch ca. 110Watt im leerlauf....

@Avaka, mhhhhhhhhhhm

sobald die spannung gesenkt wird sinken die Ampere, den strom kann man nicht auf wunsch erhöhen der ergibt sich aus spannung und widerstand.

weniger spannung bei mehr strom geht nur bei senkung des Widerstandes.

Bei Halbleitern sinkt der widerstand bei erwärmung ich glaube allerdings das ein kühlerer Transistor schneller schaltet. Und deswegen so stark gekühlt wird.

mh, also als angehender Elektrotechniker erlaube ich mir jetzt mal ein wenig mitzudiskutieren.
@biaaas: der Widerstand der CPU muss mit steigender Frequenz sinken, da die Leistungsaufnahme ja erfahrungsgemäß größer wird (mehr Abwärme) und die Spannung aber gleich bleibt, muss der Strom durch höhere Frequenzer steigen. Und der Strom kann eben nur steigen, wenn der Widerstand sinkt.
@Avaka: Bei deiner Milchmädchenrechnung machst du den Fehler die Rechenleistung in Abhängigkeit der Spannung und des Stromes zu setzen. Die Rechenleistung hängt aber ausschließlich von der Taktfrequenz ab (und von der Logik mit der der Prozessor arbeitet). Die Spannung mit der ein Prozessor arbeitet ist eigentlich nur ein notwendiges Übel um die Signale 1 und 0 darstellen zu können. Die Verlustleistung eines Prozessors hingegen hängt von Spannung und Frequenz ab (und durch den oben genannten Zusammenhang zwischen Frequenz und Widerstand auch vom Strom). Beim Design eines Prozessors wird grundsätzlich versucht die nötige Spannung und den daraus resultierenden Strom möglichst gering zu halten, jedoch benötigt man eben eine gewisse Spannung um überhaupt die Zustände 1 und 0 auseinander halten zu können.
Hoffe ich konnte etwas zur Klärung betragen.

Das ist so auch nicht richtig. In einer CMOS-Schaltung gibts verschiedene Ströme:

1. Leckströme hängen nur von der Spannung und von fertigungstechnologischen Dingen (wie Strukturbreite) ab. Evtl. auch leicht von der Temperatur, wobei ich nicht weiß, wie stark deren Einfluss bei nicht-metallischen Leitern ist.
Das ist der einzige Punkt, bei dem das Ohmsche Gesetz so einfach greift.

2. Umladeströme entstehen, wenn tatsächlich geschaltet wird. Jeder Transistor besitzt eine Kapazität am Gate, die aufgeladen werden muss, damit ein leitender Kanal entsteht bzw. abgebaut wird. Bei Schaltvorgängen werden manche Gates entladen, damit andere geladen werden können. Dabei fließt natürlich Strom vom einen Transistor zum anderen, und den nennt man Umladestrom. Je höher die CPU getaktet wird, desto häufiger wird geschaltet, desto mehr Umladestrom fließt also. Der Umladestrom während eines Schaltvorganges steigt aber nicht!

3. Kurzschlussströme entstehen in einer idealisierten CMOS-Schaltung eigentlich gar nicht. Idealisiert bedeutet, dass ein Transistor in null Zeit zwischen leitend und sperrend wechseln kann. Das ist nicht möglich, darum fließen beim Schalten immer auch kurzzeitig Kurzschlussströme. Wieder: Je häufiger man schaltet, desto mehr Kurzschlussstrom fließt.

Die Verlustleistung setzt sich also aus 3 Komponenten zusammen:

P = Pu + Pk + Pl, wobei bei Pu und Pl heute dominierend sind.

Verlustleistung durch Umladeströme:
Pu = 1/2 * Frequenz * Spannung^2 * Aktivität * Kapazität

Verlustleistung durch Kurzschlussströme:
Pk = Frequenz * Spannung * Aktivität * bewegte Ladung

Verlustleistung durch Leckströme:
Pl = Spannung * Leckstrom

Aktivität, Kapazität und bewegte Ladung hab ich hier nur vereinfachend so hingeschrieben, für eine gesamte CPU kann man das nicht mal eben so angeben, sondern muss das auf Gatterebene berechnen.

Wenn du die Versorgungsspannung reduzierst, sinkt die Verlustleistung also in jedem der 3 Bestandteile. Besonders Pu wird deutlich geringer, da die Spannung hier quadratisch eingeht. Wenn Spitfire die Spannung also um 20% reduzieren kann, sinkt Pu um 36%. Wohlgemerkt, nicht die gesamte Verlustleistung sinkt um 36%, sondern der Beitrag durch Umladeströme.

Wenn wir als Abschätzung mal die Kurzschlussströme ignorieren und behaupten, P setzt sich zu gleichen Teilen aus Pu und Pl zusammen (keine Ahnung wie realistisch das ist, afaik ist Pu immer noch stärker zu gewichten als Pl, aber egal), dann bedeutet eine Reduzierung der Spannung um 20%:

P_neu = 0.8^2 * Pu_alt + 0.8 * Pl_alt = 0.8^2 * 0.5 * P_alt + 0.8 * 0.5 * P_alt = 0.72 * P_alt

Die Verlustleistung sinkt also um 28%.

Außerdem sieht man an der Gleichung für Pu, dass die Verlustleistung auf Grund von Umladeströmen proportional zur Taktfrequenz ist.

@Spitfire: Das hab ich mich schon öfter gefragt: Wenn man ständig liest, dass man manche E6600 ohne Spannungserhöhung auf ~ 3,5 GHz bringen kann, bedeutet das dann auch, dass er mit weniger Spannung bei 2,4 GHz laufen kann? Sehr interessant zu sehen, dass das scheinbar gut funktioniert. Manch einer ist vielleicht mehr an einem sparsamen, kühlen und leisen System bei trotzdem sehr guter Leistung interessiert, als in OC-Wahn zu verfallen.
Solltest du irgendwann Stabilitätsprobleme bekommen, berichte hier bitte davon.

Doch, genau das ist falsch. Du sagst, da die Leistungsaufnahme bei steigender Frequenz steigt und die Spannung konstant bleibt, muss der Strom steigen und damit der Widerstand sinken. Das ist eine Folgerung aus dem Ohmschen Gesetz, das aber hier aber nicht anwendbar ist, da bei CMOS die meiste Zeit überhaupt kein Strom fließt (außer Leckströmen, die aber wiederum gar nichts mit der Frequenz zu tun haben).

Nein, du hast vielleicht einfach nicht alles gelesen.

Also nochmal als Kurzfassung: Bei einem Schaltvorgang fließen Ströme zwischen einzelnen Gates (Umladeströme). Wenn du nun die Taktfrequenz erhöhst, fließen diese Ströme natürlich öfter, und darum steigt auch die Verlustleistung. An der Stärke der Umladeströme hat sich aber nichts geändert - warum sollte es auch!

Wenn die Schaltung im stabilen Zustand ist und der Ausgang ausgewertet werden kann, fließt bei CMOS überhaupt kein Strom mehr (außer Leckstrom, aber den ignoriere ich jetzt wieder, da er frequenzunabhängig ist).
Darum kannst du P = U*I und U = R*I nur in dem kurzen Zeitraum anwenden, in dem die Gatekapazitäten umgeladen werden - also für einen Schaltvorgang. Und die Verlustleistung für einen Schaltvorgang ist logischerweise unabhängig von der Taktfrequenz.

Von der Stärke der Umladeströme habe ich ja auch nicht gesprochen. Aber betrachten wir den Prozessor mal als eine Black-Box. Wir wissen nicht was in seinem Inneren abläuft (müssen wir auch nicht), sondern nur, dass er Wärme abgibt. Wärme ist Energie, genauso wie elektrischer Strom. Wir wissen also ein Prozessor gibt Energie ab. Wie wird ihm diese Energie zugeführt? Genau, über den elektrischen Strom der in ihn hinein fließt. Wenn man ihn nun übertaktet gibt er mehr Wärme ab, also mehr Energie. Daraus folgt unmittelbar, dass mehr Strom in ihn hinein fließen MUSS, da die zusätzliche Energie ja nicht im Prozessor erzeugt werden kann (es sei denn man erhitzt ihn so stark, dass die Kernfusion einsetzt ). Das ist eine ganz einfache Energiebilanz, was an Energie rauskommt, muss irgendwo auch wieder rein, das einer der wichtigsten Grundsätze der Physik, den du in deiner Erklärung völlig ausser acht lässt. Wenn du mir das nicht glaubst, dann erklär mir doch bitte woher die zusätzliche Energie kommen soll? Irgendeine Kraft muss ja die Umladeströme erzeugen. Auch wenn diese sich nicht erhöhen, so finden diese Umladevorgänge doch in einer gewissen Zeitspanne häufiger statt als bei Standarttakt. Das heisst, man benötigt in dieser Zeitspanne mehr Kraft als bei Standardtakt und Kaft mal Zeit ist Energie.

Jedes elektronische Bauelement (egal ob aktiv oder passiv) hat einen Widerstand! Der Widerstand ist nämlich nur das Verhältnis zwischen angelegter Spannung und resultierenden Strom. Liegt an dem Prozessor eine Spannung von 1V an und entsteht dadurch ein Strom von 1A, dann hat der Prozessor einen Widerstand von 1ohm. Folglich nimmt er 1W Leistung auf. Das ist definitiv so!

Natürlich! Stimmt auch so.

Ach noch was. Lies mal bitte hier: CPU-Verlustleistung
zur Erläuterung:

Sieh mal einer an, Wikipedia sagt auch, dass der Prozessor eine Widerstand hat ;-)

Und Wikipedia meint auch, dass Prozessoren mit schnellerem Takt mehr Strom brauchen.

Und hier noch ein Beleg von THG, dass man die Verlustleistung eines Prozessors über P=U*I berechnen kann: THG

Der Artikel ist zwar von 2004, aber die physikalischen Gesetze haben sich seit dem nicht verändert ;-)