VCore fixed vs offset - Geringe Verbrauchsunterschiede

[Lurtz]

Ich habe bei den Recherchen zu meinen OC-Versuchen des Öfteren gelesen, dass es bei einem Sandy-Bridge-Prozessor im idle nur geringe einstellige Wattunterschiede im Stromverbrauch zwischen VCore fixed und VCore offset gibt.
Kann mir das jemand als technischen Laien nachvollziehbar erklären? Ich dachte die VCore drückt bereits aus, wie viel Strom tatsächlich "fließt", also weshalb besteht da kaum ein Unterschied ob im idle jetzt nur 1.2V oder 1.25V anliegen?


Wie ist das eigentlich bei Boostkarten der Radeon 7000er-Serie? Dort liegt im Gegensatz zu den nicht-Boostkarten AFAIK auch immer die volle VCore an, dennoch unterscheidet sich der Verbrauch nicht wesentlich, gilt dort das gleiche Prinzip?

[gnahr]

im idle takten sich moderne prozessoren runter. (speedstep, eist,...)
dabei wird auch die spannung auf niedrigere werte abgesenkt.
dies funktioniert aber nur bei per offset-verstellten werten. (sprich +-x mV ausgehend von der VID, der default-nennspannung dieser einen cpu)
sollte die spannung fixed sein, ist sie auch im idle weiterhin fixed.
sprich der prozessor taktet sich bei maximalspannung runter, was geringfügig mehr verbraucht als bei einer angemessen gesenkten spannung.

[Lurtz]

Also zum Großteil sorgt nur das Runtertakten für den Unterschied im Verbrauch von idle zu load?

[gnahr]

jein.
(bzw. radio eriwan-edition: ja, aber...)

eine spannungssenkung senkt den verbrauch wesentlich stärker als eine taktsenkung. gerade unter last siehst du 200mV sofort im verbrauch.
aber du kannst den takt eben viel stärker senken, als die spannung. vor allem kannst du den takt schneller senken als die spannung.

von 4ghz auf 800mhz ist kein problem. (faktor 5)
von 1,3v auf 0,8v ist auch möglich, aber eben nicht mal ne änderung um den faktor 2.

[Lurtz]

Ok, das mit dem Faktor der Änderung macht es mir etwas besser begreiflich, denke ich.

Bin auch wieder auf das Thema gekommen, weil jemand eine Zeit lang ständig meinte, die Boostkarten von AMD würden so viel mehr Strom im idle verbrauchen, da sie die Spannung nicht mehr absenken. Bis ich dann den Artikel hier auf der Hauptseite gesehen habe, wo der Verbrauch von Boostkarten im idle nicht signifikant höher gemessen wurde.

[gnahr]

faustformel: spannungsänderungen wirken sich quadratisch aus, der takt linear.

das müssen aber brutal übertaktete modelle sein, wenn sie keine spannungsgesenkten idle-stufen mehr bieten. klar verwenden die weltrekordler lieber fixed weil jede kleine schwankung ein grenzwertig stabiles system ausnocken kann, aber sowas verkauft doch keine marke in serie. zu unpraktisch in anbetracht der lauten/schlechten kühllösungen auf den karten.

habs nur grob von nvidias boost2.0 im sinn, aber die bieten doch sowohl takt als auch spannung als offset-übertaktung an weil der boost eben so dynamisch die karte ausreizen soll und eben manchmal mit ner stufe weniger spannung mehr takt in der situation drinnen sein kann, weil man nicht unendlich temperatur stabil halten kann.

[Affinator]

Machen wir es doch formal:

Der Energieverbrauch E einer Schaltung ergibt sich aus (ich verzichte jetzt mal auf Einheiten und son akademisches Gedöns):

E = a * C * f * V * V

a = Aktivität der Schaltung (Prozent der Transistoren, die ihren Zustand wechseln)
C = spezifische Kapazität der Schaltung (also die Kapazität, die bei 100% Aktivität umgeladen werden müsste), konstant
f = Frequenz der Schaltung
V = Spannung der Schaltung


Die großen Einsparnisse im Idle resultieren aus drei Änderungen:
1. Frequenz wird heruntergefahren -> lineare Einsparung
2. Spannung wird heruntergefahren -> quadratische Einsparung
3. Aktivität der Schaltung ist viel niedriger (teilweise können ja durch Clock- und Powergating ganze Bereiche abgeschaltet werden) -> lineare Einsparung, aber sehr großer Faktor zwischen Last und Idle


Ich hoffe das ist verständlich.

PS: Wenn man es genau nimmt, gibt die Gleichung nur den dynamischen Verbrauch an. Dazu kommen noch die Leckströme, die also nochmal gesondert betrachtet werden müssen.

[gnahr]

PS: Wenn man es genau nimmt
... ist das auch nur ne faustformel. machen wir es nicht komplizierter, das ergebniss kommt dadurch der realität auch nur geringfügig näher als mit der oben geschriebenen abstraktion. ;)

[Affinator]

Wenn man es genau nimmt, ist das keine Faustformel. Damit lässt sich der tatsächliche dynamische Verbrauch einer Schaltung bestimmen...

Wenn man es genauer will, kann man nur die Faktoren genauer bestimmen und weiter aufdröseln. Aber effektiv und technisch ist das oben geschriebene korrekt.

[gnahr]

unter der annahme, dass sich die spezifische kapazität nicht ändert über unterschiedliche parameter, die aktivität ein 1dimensionaler faktor ist, ...
da ist mehr als genug interpoliert. ;)
aber ja, sie basiert auf der richtigen idee als faustformel.

[Gast]

Afaik macht die Spannung im Idle nicht mehr allzuviel aus, weil große Teile des Chips "schlafen gelegt" werden.

[Affinator]

Was meinst du mit Änderung der Kapazität? Mir sind da keine nennenswerte Effekte bekannt, die im Betrieb die Kapazität der Materialien ändern könnten.

Ebenso die Dimension der Aktivität? Der prozentuale Anteil der schaltenden Transistoren während eines Taktes kann doch nur ein linearer ein-dimensionaler Faktor sein? Dass die Aktivität jeden Takt stark schwanken kann, ist klar.