Mythbusting: Schwankende Frequenzen, oder: Stromsparen für Dummies

Moin

Keep Cool!

Genau das tut nämlich auch Ihre CPU! Kühl bleiben und dabei sogar noch Strom sparen!

Achtung, Wissenschaft!

Und das funktioniert so:
Im sogenannten BIOS sind Einstellungen vorhanden, die Ihrer CPU erlauben, zu faulenzen, sofern es nichts zu tun gibt.
Mindestens 90% der Zeit lümmelt sich Ihre CPU nur so im PC herum, verbläst einige T€uros im Jahr und heizt sich auf, unnötigerweise natürlich. Daher haben die Ingenieure der Chiphersteller einige tolle Funktionen ausgedacht. Intel nennt diese Funktion Speedstep, AMD dagegen realitätsnäher Cool'n'Quiet, was soviel heißt wie "Kühl und leise". EIST von Intel bedeutet ausgeschrieben Enhanced Intel Speedstep Technology, also ein erweitertes Speedstep.
Dazu kommt, dass man für AMD einen Prozessortreiber braucht, den es bei AMD zum Download (XP/Server 2003, x86&x64) gibt.

Hat die CPU gerade nichts zu tun, wird sie langsamer. DAS IST GANZ NORMAL UND ERWÜNSCHENSSWERT! Im Falle einer Berechnungsflaute wird der Multiplikator heruntergesetzt, daraus resultiert eine niedrigere Frequenz, eben 2GHz anstatt 3GHz. Zusätzlich wird die Spannung verringert, das "Cool" aus AMDs Funktion: Weniger Spannung=Weniger Abwärme. Das "Quiet" kommt durch das "Cool" zustande, der CPU-Lüfter muss weniger leisten, dreht daher langsamer und wird dadurch ruhiger.
AMD geht da ziemlich dynamisch vor, und zwar in bis zu 32 Stufen, das heißt, es werden auch halbe und viertel Multiplikatoren verwendet (zB 6,25). Daher kann es vorkommen, dass die CPU bei geringer bis mittlerer Belastung irgendwo zwischen 1GHz und der vollen Leistung schwankt.

Genau das gleiche mit Kühle und Ruhe passiert beim Speedstep von Intel, doch können Intel Prozessoren keinen Multiplikator kleiner als 6 einstellen. AMD kommt immer auf 1GHz (manche Modelle auch auf 800MHz), während die "Ruhefrequenz" bei Intel, besonders bei übertakteten Prozessoren, deutlich darüber liegt.
Laut meines Wissensstandes funktioniert die dynamische Anpassung an die Last bei Intel nur mit Mobilprozessoren, Desktopprozessoren kennen nur Low'n'High.



Wo ist der Hebel dafür?
Aktiviert werden diese Funktionen vom Betriebssystem, unter XP in der Systemsteuerung unter Energieoptionen. Hier gibt es eine Auswahl an verschiedenen Voreinstellungen, unter anderen "Dauerbetrieb" und "Minimaler Energieverbrauch". Ersteres DEAKTIVIERT die Stromsparfunktion, bei AMD sowohl auch bei Intel. "Minimaler Energieverbrauch" AKTIVIERT den Stromsparmodus, wenn keine Arbeit für die CPU vorliegt. Die anderen Funktionen wie "Tragbar/Laptop" verhalten sich bei den beiden Plattformen teilweise unterschiedlich. Intel verhält sich hier etwas anders, als AMD und zwar wird die Frequenz in jeder Stufe heruntergesetzt, die Spannung allerdings nur in den unten genannten Modi.

Unter Vista kann man die einzelnen Stromsparmaßnahmen detaillierter bearbeiten, wenn man unter der jeweiligen Option (Ausbalanciert, Energiesparmodus, Höchstleistung) auf "Energiesparplan ändern" klickt. Nun kommt man zu den Bildschirmeinstellungen, doch darunter befindet sich nochmal ein Text, "Erweiterte Einergieeinstellungen ändern", darüber erhält man Zugriff auf die detaillierten Einstellungen für verschiedene Systeme, unter anderem eben der "Prozessorenergieverwaltung".
Unter diesem Punkt kann man zwei Werte verändern, "Minimaler Leistungszustand des Prozessors" sowie "Maximaler Leistungszustand des Prozessors", anzugeben sind die Werte in Prozentzahlen. Theoretisch kann man also seinen 2,4GHz Prozessor auf eine Höchstleistung von zum Beispiel 80% setzen. Das wären dann 1,92GHz.
Zum aktuellen Zeitpunkt, an dem ich das hier schreibe, funktioniert die Stromspareinstellung nur, wenn der "Minimale Leistungszustand" bei kleiner als 100% liegt (99%) und der "Maximale Leistungszustand" bei 100%. (Q6600, Vista Ultimate ohne SP1).

Man kann davon ausgehen, dass die Funktion bei Intel Mobilprozessoren, sowie bei allen AMD Prozessoren mehr Sinn macht und entsprechend der Prozentzahl feinere Abstimmungen ermöglicht.




Beispiel1:
Intel Q6600, Multiplikator: 9, Busfrequenz: 266MHz, 2,4GHz/Kern
Wird dem Prozessor nichts zu futtern gegeben, wird der Multiplikator im laufenden Betrieb auf 6 festgelegt, daraus werden effektiv 1,6GHz, auch die Spannung wird heruntergesetzt, sodass der Prozessor nicht mehr so viel Energie verpulvert.

Detaileinstellung in der Systemsteuerung
Die Frequenz verändert sich in jeder Einstellung ! Allerdings scheint es verschiedene "Schwellen" zu geben, ab wann sich der Prozessor wieder hochtaktet.
Windows XP SP2

• Desktop: Spannung gleich
• Tragbar/Laptop: Spannung verringert
• Präsentation: Spannung verringert
• Dauerbetrieb: Spannung gleich
• Minimaler Energieverbrauch: Spannung verringert
• Minimale Batteriebelastung: Spannung verringert

Windows Vista Ultimate

• Ausbalanciert: Frequenz und Spannung verringert, bei Last beides auf volle Leistung
• Energiesparmodus: Frequenz und Spannung verringert, bei Last gleichbleibend niedrig
• Höchstleistung: Frequenz und Spannung auf voller Leistung

Beispiel2:
AMD64 X2 4200+, Multiplikator: 11, Busfrequenz: 200MHz, 2,2GHz/Kern
Ebenso wird hier der Multiplikator heruntergesetzt, und zwar auf den Wert 5, das ergibt genau 1GHz. Hier wird ebenfalls die Spannung verringert, so dass weniger Hitze produziert wird und Strom gespart wird.

Detaileinstellung in der Systemsteuerung:

• Desktop: Volle Leistung, immer
• Tragbar/Laptop: Stromsparen, volle Leistung wenn nötig
• Präsentation: Stromsparen, volle Leistung wenn nötig
• Dauerbetrieb: Volle Leistung, immer
• Minimaler Energieverbrauch: Stromsparen, volle Leistung wenn nötig
• Minimale Batteriebelastung: Stromsparen, volle Leistung wenn nötig

Übrigens, Ihre ATI oder nVidia (nicht 8xxxer Serie) Grafikkarte macht das genauso, im Windows 2D-Betrieb werden Frequenz von GPU und RAM sowie die Spannung der GPU verringert. Alles im Sinne der Umwelt und Ihres Geldbeutels am Ende des Jahres, wenn Sie Ihre Nebenkostenrechnung bekommen

Nichts ist kaputt. Alles funktioniert, wie es soll. Auch haben viele Angst, dass diese Stromsparfunktionen ihre CPU zerstören könnten ... nun, es gibt dazu noch keine Studien, allerdings ist es warscheinlicher, dass die CPU durch Dauer-Vollgas und Ober- und Unterhitze mit Umluft eher den Geist aufgibt, als durch zwischenzeitliches herunterstufen der Leistung.

Also...
Immer schön kühl bleiben, so wie Ihre CPU

Kleiner Nachtrag:
Speedstep bei Intel funktioniert eigentlich immer, selbst wenn der Anwender absolute Höchstleistung eingestellt hat. Deswegen deaktivieren das ja ein paar ganz Oberschlaue direkt im BIOS. Außerdem ist nicht die Absenkung des Multiplikators, sondern eigentlich die damit vebundene mögliche Spannungsabsenkung die Ersparnis zuständig. Die ganze Charakteristika habe ich übrigens im Overclocking-Forum im VID-Sticky beschrieben - vor allem auch, warum man das nicht ausschalten sollte. Zugegebenermaßen schwere, theortische und staubtrockene Kost.

Für Newbies ist die hiesige Erklärung wirklich völlig ausreichend, weil diese Zielgruppe sich für Theorie eh nicht interessiert. Wer noch ein wenig technisches Geprolle über sich ergehen lassen kann und will. sowie sich für die Hintergründe der CPU-Spannungen, der liest einfach hier weiter:
http://www.tomshardware.com/de/for [...] e-wahrheit

Ansonsten guter Artikel, deshalb pinne ichs mal oben an. Vielleicht stolpert ja der eine oder andere drüber, BEVOR er seinen neuen Warum-ist-meine-CPU-plötzlich-langsam Thread aufmacht

Ich betreibe es unter Vista. Mit einem normalen Desktop-PC. Dem ist es absolut Wurst. Ich habe in meinem Artikel übrigens auch auf die Unterschiede zu den Notebook-CPUs hingewiesen. Die können das sogar fließend, also nicht nur minimaler / maximaler Multi

Danke für diesen Thread. Ich hoffe das erspart uns immer wieder das gleiche zu schreiben.

Moin

@Marcel_H
Ich werde gleich mal auf Vista wechseln, habs ja auf einer anderen HDD installiert. Ich war gestern Abend nur zu faul dazu, es kam grad so tolle Musik im Internetradio

So, Infos zu Vista nachgetragen.

@FormatC
Auch Infos aus deiner Antwort hinzugefügt.

Was zu beweisen wäre...

Moin

Mit der Menge, die ich hier getippt habe, könnte man warscheinlich 20 Frager bedienen *g* Aber hoffentlich reichts für den ganzen Rest, der irgendwann hier aufschlägt

Normalerweise zeigt die "Systemkarte" (XP SP2: Systemeigenschaften, Allgemein) auch den aktuellen Takt an, d.h. in der ersten Zeile den "Soll"-Wert, als welcher der Prozessor beworben und verkauft wird, und in der zweiten Zeile den aktuellen Takt sowie die Größe des Hauptarbeitsspeichers.

Ansonsten gibt es hier CoreTemp zum Download, das zeigt ebenfalls aktuelle Daten des Prozessors an. Eventuell muss einmal "F5" gedrückt werden, damit die Taktrate aktualisiert wird, VID und die Temperaturen werden automatisch aktualisiert.

Nicht den Nennwert... Bei mir (Vista Ultimate SP1) steht bei den Systemeigenschafen

Vista ist da ein bisschen doof uns liest den aktuellen FSB mit maximalem Multi aus. Meine CPU läuft aber nur auf 3,0 GHz. Also lass dich von Windows nicht ins Boxhorn jagen. CPUZ zeigt dir immer den aktuellen Takt an (ohne F5)

Hallo zusammen!

Vielleicht bin ich hier ja richtig.

Ich komme mit unten beschriebenem System bei aktuellen Spielen auf durchschnittlich 30 Frames weniger (!) als vergleichbare Systeme in Benchmarks. Alles erscheint zudem merkwürdig abgehackt. Dabei sind alle aktuellen Treiber und Patches drauf.

Wenn ich "AMD Power Monitor" und "AMD Clock" mitlaufen lasse, zeigt sich ein merkwürdiges Frequenz-Verhalten: Während unter Windows-Betrieb fast durchgängig 2700 Mhz oder knapp darunter angezeigt werden (Auslastung beider Kerne bei durschnittlich 3-4 Prozent), fällt der Wert bei Spielen auf bis zu 1000 Mhz. Der "AMD Power Monitor" springt dann im unregelmäßigen Sekundentakt zwischen 1000 und 2700 hin und her, die Auslastung erreicht bei 1000 nahezu immer 100 %. "AMD CLock" meldet dagegen springende Werte: 1000, 1425, 1550, ..., 2725. Das heftige Ruckeln und die miserable Framerate scheinen eindeutig an diesen unwillkürlichen Frequenzsprüngen zu liegen.

Woran kann das liegen? Handelt es sich um ein normales Verhalten oder ist die CPU defekt? Warum wird die Geschwindigkeit in Spielen überhaupt gedrosselt? Ich habe das merkwürdige Gefühl, dass umso anspruchsvoller die Szenerie ist, umso langsamer wird der Takt gewählt.

Cool`n Quiet ist deaktiviert, Energiesparoptionen aus.

Ich bin ziemlich ratlos und wäre dankbar für etwas Expertenhilfe...

Gruß, Mother

------------------------------
System:

AMD Athlon 64 x2 5200+ (2 x 2700 Mhz)
MSI K9N Neo V3
4 GB (2 x 2048 MB DDR2 800)
HD 3870 512 MB GDDR 4
Windows XP SP 3

Ich hatte auch mal ähnliche Probleme mit AMD CnQ.
Beim mir hat es geholfen, im BIOS CnQ zu aktivieren, den AMD CPU Treiber zu installieren und dann über die Energieoptionen (Desktop, Tragbar/Laptop) CnQ zu regeln.


Aber nochwas in eigener Sache (aber zum selben Thema):
Mittlerweile habe ich einen C2D E8400. Auf meinem Asus Board P5K-E kann ich EIST und C1E aktivieren.
Wenn beides aktiv ist, kann ich über die Energieoptionen (Windows XP) einstellen was ich will, die CPU bleibt im Idle immer heruntergetaktet und taktet sich nur bei Last hoch.
Wenn ich C1E deaktiviere und EIST aktiviert lasse, kann ich über die Energieoptionen (Desktop, Tragbar/Laptop) regeln, ob er immer auf Hochtouren läuft oder eben nur bei Last. Ich finde das so besser, wenn man das Verhalten der CPU in Windows beeinflussen kann, daher bevorzuge ich diese Einstellung .

Beim 3dmark06 ist mir jedoch aufgefallen, dass ich dadurch 1000 Punkte weniger hatte als vorher. Aber was mich am meisten erstaunt hat, war das die CPU-Punkte gleich geblieben sind und stattdessen die Grafikperformance schlechter war. Wenn ich die Energieoption auf Desktop stelle, hab ich wieder 1000 Punkte mehr.
Kann mir einer erklären waron das liegt?

Hier nochmal zur besseren Übersicht meine Einstellungen und Punkte:

TEST1:
C1E deaktiviert
EIST aktiviert
Energieoption Desktop
Punkte (ca.): SM2.0 -> 4500, SM3.0 -> 5500, CPU -> 2800, Summe -> 12800

TEST2:
C1E deaktiviert
EIST aktiviert
Energieoption Tragbar/Laptop
Punkte (ca.): SM2.0 -> 4000, SM3.0 -> 5000, CPU -> 2800, Summe -> 11800

TEST3:
C1E aktiviert
EIST aktiviert
Energieoption Desktop
Punkte (ca.): SM2.0 -> 4500, SM3.0 -> 5500, CPU -> 2800, Summe -> 12800

TEST4:
C1E aktiviert
EIST aktiviert
Energieoption Tragbar/Laptop
Punkte (ca.): SM2.0 -> 4500, SM3.0 -> 5500, CPU -> 2800, Summe -> 12800

Nein, wenn C1E aktiviert ist, habe ich keine 1000 Punkte weniger.
Nur wie in TEST2 beschrieben ist das aufgetreten. Auch reproduzierbar!

Jetzt wirds aber ganz kurios. Hatte bis jetzt zum Testen nur SP2 drauf, weil das bei meiner Windows XP Installations-CD schon mit drauf ist.
Hab jetzt SP3 installiert und TEST2 nochmal ausgeführt. Jetzt hab ich da auch 12800 Punkte.

Ich hab mal irgendwann von einem Dual Core Bug in Windows gelesen, muss mal suchen. Ah hier hab ich was gefunden:
http://www.heise.de/newsticker/Win [...] dung/65035

Ich glaub genau das ist/war das Problem. Hab jetzt nebenher auch TEST1 nochmal laufen lassen -> 12800 Punkte.

Ich habe nun nach Absprache mit DHAmokk hier ein bisschen aufgeräumt da leider das Ziel des Threads verloren gegangen wäre wenn die letzten paar Posts nicht entfernt worden wären.

MfG Marius

Eigentlich würde ich von mir behaupten, dass ich kein absoluter Dummie bin, was Hard-und Software angeht aber jetzt muss ich euch doch noch mal mit ein paar Fragen quälen.

Bisher hatte ich einen AMD X2 BE-2400 (1GHZ - 2,3GHZ, 45 Watt TDP) auf einem Asus M3A78-EM (AM2+, 780G). Auf der Plattform hat C'n'Q auch super funktioniert. Jetzt habe ich aber aufgerüstet. Das Board ist gleich geblieben aber ich hab jetzt den Phenom II 940 drauf. Dafür habe ich das neuste BIOS drauf gespielt, damit der Prozessor auch vom Board erkannt wird. Das hat auch ohne Probleme geklappt. Ich habe aber auf die Neuinstallation von Windows erstmal verzichtet, da ich dafür gerade keine Zeit habe und es auch so lief. Ich musste Windows nicht mal neu frei schalten, obwohl gleichzeitig mit der CPU auch die Grafikkarte gewechselt wurde.

Jetzt zu meinem Problem: C'n'Q funktioniert jetzt nicht mehr so richtig. Der Prozessor taktet sich brav runter auf 800 MHZ und auch die Spannung liegt dann nur noch bei 1 Volt. Wie erwünscht takten sich auch nur die einzelnen Cores hoch und es werden je nach Lastzustand auch die vollen 3 GHZ erreicht. Aber nicht stabil!! Der Takt schwankt... und das sogar so erheblich, dass vernünftigs zocken bzw. benchmarken nur dann möglich ist, wenn ich C'n'Q deaktiviere, weil sonst die FPS so stark schwanken. Ich habe mal den Cinebench und den 3DMark 06 laufen lassen und dabei zum einen die aktuellen Taktraten angeschaut als auch die Ergebnisse verglichen. Selbst beim Cinebench, der ja die CPU echt fordert, kam es zu Situationen, in denen der Phenom nur mit 800 MHZ lief und das über mehrere Sekunden. Wenn ich C'n'Q deaktivere geht der gesamte Benchmark viel schneller und die Punkte liegen auch dementsprechend höher.

Erstmal kann ich mich ja damit "über Wasser halten", indem ich jeweils vorm Zocken C'n'Q deaktivere und danach wieder einschalte. Aber nervig ist es trotzdem.

Wenn ihr einen guten Tipp habt, wie ich das Problem beheben kann, dann sagt mal bitte Bescheid. Ich werde sonst wohl doch Windows mal neu machen müssen. Evtl. steige ich dabei auch gleich auf Vista um. Mal gucken

War auch eine meiner Überlegungen. Ich werde mal schauen, was eine (hoffentlich) aktuellerer Treiber bringt.

Ich würde ja verstehen, wenn C'n'Q gar nicht funktioniert aber dass die CPU ständig in den Idle-Takt geht obwohl sie eigentlich zu 100% ausgelastet sein sollte...

Bringt denn der Dualcore Optimizer überhaupt bei Quadcores was? Der war doch eh nur für bestimmte Fälle gedacht, oder? Wahrscheinlich wirds einfach Vista und fertig

Der aktuelle CPU-Treiber von AMD hat nichts gebracht. Der Dualcoreoptimizer leider auch nicht... Wenn jetzt nicht jemand eine gute Idee hat, wie ich das Problem löse, muss ich ernsthaft über eine Neuinstallation von Windows nachdenken. An sich ist das ganze ja nicht schlimm, da ich ja manuell für Abhilfe sorgen kann. Aber richtig cool ists so auch nicht

Ich informier mich mal, wie ich den Energiemodus von Desktop auf Laptop und zurück per Batchdatei io.ä. stellen kann.

Edit: Desktopeigenschaften --> Bildschrimschoner --> Energieverwaltung --> Erweitert "Symbol in Taskleiste anzeigen" Das ist zumindest erstmal ein recht komfortabler Weg um die Energieoptionen umzustellen. Damit kann ich erstmal leben

Moin

Da sich hier ja einige bereits aktuellere Systeme zugelegt haben als Core2Duo/Quad und Athlon 64, würde ich gerne wissen, ob sich Änderungen ergeben haben mit Core i7/i5 und Phenom (II) um diese hier nachzutragen. Ihr habt nämlich einen Vorteil, denn ich habe in meinem Umfeld keinen einzigen AMD mehr und auch noch keinen Intel aus der i7/i5 Reihe (beinahe hätte ein Kunde einen genommen ^^ aber eben nur beinahe...).