TDP von super oc CPUs

[ruyven_macaran]

Nein, die Faustformel stimmt schon, weil sich die Leistung über einem konstanten Widerstand quadratisch zur Spannung verhält,

In der von mir bemängelten Formel
...(vOC²:vNormal)...
tut sie das doch aber eben nicht. Dieser Formel zu Folge steigt die Verlustleistung linear mit der Spannung (vOC:vNormal) und zusätzlich einmal um die Spannung selbst (*vOC), sobald man übertaktet. Das ist nicht nur physikalisch schwachsinnig (übertaktete CPUs mit <1V OC-Spannung würden weniger verbrauchen, als ohne OC), schon ein einfacher Blick auf die resultierende Einheit ("V*W") sollte klarstellen, dass es falsch ist.
Für einen quadratischen Anstieg muss mit dem Quadrat sowohl der End- als auch Ausgangsspannung rechnen
...(vOC²:vNormal²)...
wie in der von mir vorgeschlagenen korrigierten Version.

Außerdem wäre auch zu klären, ob sich die TDP auf Tcasemax oder auf TJunctionmax, bzw.: TTrottle bezieht, was ja im Fall für eine Kernbezugstemperatur von 100°C schon mal bei 55°C Kerntemperatur etwa den Faktor 0,84 für P0 bedeutet, wenn mann nun nochmal von 10% weniger Leistungsaufnahme als die TPD im Grundzustand bei der Bezugstemperatur der TDP ausgeht, kommt man schon auf einen Faktor von etwas mehr als 0,75.

Äh: Korrektur für unterschiedliche Temperatur immer mit der absoluten berechnen. 55°C und 100°C machen einen Unterschied von gerade einmal 7%. Und natürlich ist die TDP in Bezug zur Tcase max. zu setzen. Beide Werte existieren ausschließlich als Angabe für Kühlerhersteller. Deren Produkte müssen von einer Fläche mit Tcase max. eine Wärmeleistung in Höhe der TDP abführen können. Ein Bezug auf Tjunctionmax wäre -mangels Möglichkeit, diese zu messen- sowieso nicht sehr hilfreich.

Ps: Ich ja noch vergessen takt = linear , spannung aber zum Quadrat.
Also passt des nicht wirklich

Und davon abgesehen unterscheidet sich deine Rechnung auch nur in der Aufführung (Dreisatz statt zusammenhängende Formel) von der weiter oben genannten:

5500Mhz / 22.073 * 1.65v = 411.135W
<=> 5500MHz*1,65v/411.135W = 22.0873

5500MHz*1,65v/TDPoc = 22.0873
^ 3300Mhz : 130w / 1.15v = 22.073

=> 5500MHz*1,65v/411.135W = 3300Mhz : 130w / 1.15v
<=> 5500MHz/3300MHz * 1,65V/1,15V * 130W = 411,135W
oder
TaktOC/TaktNormal * Voc/Vnormal * TDPnormal = TDPoc

 

[General Quicksilver]

In der von mir bemängelten Formel
...(vOC²:vNormal)...
tut sie das doch aber eben nicht. Dieser Formel zu Folge steigt die Verlustleistung linear mit der Spannung (vOC:vNormal) und zusätzlich einmal um die Spannung selbst (*vOC), sobald man übertaktet. Das ist nicht nur physikalisch schwachsinnig (übertaktete CPUs mit <1V OC-Spannung würden weniger verbrauchen, als ohne OC), schon ein einfacher Blick auf die resultierende Einheit ("V*W") sollte klarstellen, dass es falsch ist.
Für einen quadratischen Anstieg muss mit dem Quadrat sowohl der End- als auch Ausgangsspannung rechnen
...(vOC²:vNormal²)...
wie in der von mir vorgeschlagenen korrigierten Version.



Äh: Korrektur für unterschiedliche Temperatur immer mit der absoluten berechnen. 55°C und 100°C machen einen Unterschied von gerade einmal 7%. Und natürlich ist die TDP in Bezug zur Tcase max. zu setzen. Beide Werte existieren ausschließlich als Angabe für Kühlerhersteller. Deren Produkte müssen von einer Fläche mit Tcase max. eine Wärmeleistung in Höhe der TDP abführen können. Ein Bezug auf Tjunctionmax wäre -mangels Möglichkeit, diese zu messen- sowieso nicht sehr hilfreich.

Ja, ich hatte immer die ausgeklammerte Formel (U1/U0)^2 im Kopf und habe mich auf diese bezogen, welche äquivalent zu V1^2/V0^2 ist, war da irgendwie falsch.

Der Temperaturunterschied in Kelvin (Delta T) geht in die Formel ein, da ists egal, wie du diesen Berechnest, da 100-55 = 45 ; 373,15-328,15 = 45 ist, wichtig ist nur, das T1 von T0 abgezogen wird.

Korekterweise müsste der Faktor durch die Temperaturkoeffizienten Alpha, Beta, ... ersetzt werden, die lineare Faktoren darstellen, da diese aber sowieso nicht ohne weiteres bei einer CPU bestimmbar sind, die Vereinfachung. Unberücksichtigt bleibt an dieser Stelle sowieso die Spannungsveränderlichkeit der Feldeffekttransistoren, da diese bei höherer Gatespannung eine bessere Leitfähigkeit aufweisen, als bei niedrigerer Gatespannung, was aber im durchgesteuerten Zustand vernachlässigt werden kann, weil die anderen Faktoren in dem verwendeten Spannungsbereich da eh größer sind.

Wieso wäre ein Bezug auf TJunction nicht sinnvoll? Die maximale Verlustleistung entsteht durch die Temperaturabhängigkeit der CPU an der Trottleschwelle, also jenem Punkt, der die maximale Temperatur mit vollem Takt darstellt. Der Wert für TJunction liegt ja höher als Tcasemax, wobei aber Tcasemax auch im normalbetrieb ein gutes Stück von der realen TJunction entfernt liegt. Wobei aber TJunction > Tcore > Tcasemax gelten sollte. Die Frage wäre nun aber worauf sich die TDP bezieht, wenn sie sich auf Tcasemax bezieht, liegt Tcore (ja, die Sperrichschichttemperatur ist nicht sinnvoll für die Betrachtungen, da die dann bei jedem Transistor betrachtet werden müsste, daher Tcore) ja noch ein gewisses Stück darüber, wodurch sich die Bezugstemperatur nach oben verschiebt.

Was gegebenfalls eventuell auch noch eine untergeordnete Rolle spielen könnte wäre die Versorgungsspannung selbst. Wenn diese viele Spikes aufweist, welche bis zur eigentlichen CPU nicht volständig geglättet werden können, verheizt die CPU die Energie in den Spiks ohne daraus nutzen zu ziehen (bei einer ordentlichen CPU-Spannungsversorgung sollte das eh kein Problem sein; wäre eh nur von Bedeutung wenn das bei jedem Schaltvorgang der DC/DC-Wandler auftritt).

 

[Ossiracer]

Also iwie treiben wir hier im dunkeln da kein normaler CPU über 400W @5,5GHz braucht... Inner Schule sind wir auf ca 560W fürn Q9400@4,5GHz + GTX470@sli... (Einsatzmöglichkeiten von stickstoff... u.a. zum benchen)

 

[ruyven_macaran]

Wieso wäre ein Bezug auf TJunction nicht sinnvoll?

Weil Tjunction eine Unbekannte ist und man sich somit nicht auf sie beziehen kann

Die Frage wäre nun aber worauf sich die TDP bezieht, wenn sie sich auf Tcasemax bezieht

Wie gesagt: Tcase max und TDP bilden ein Wertepaar der Spezifikation. Tcase max gibt aber nicht die Temperatur wieder, bei der die CPU throttelt und die TDP gibt nicht an, welche Wärme sie dabei freisetzt. Bezug zueinander ist also gegeben, Bezug zu bekannten/messbaren Betriebsparametern aber nicht.
Man kann sie als Notbehelf nehmen, wenn nichts besseres zur Verfügung steht, aber 20% Fehlertolleranz pro Wert würde einplanen.

(Imho ist das aber sowieso alles brotloses Geschwafel, solange man den Uncorebereich nicht quantifiziert hat. Der Verbraucht schließlich auch einiges an Strom, wird aber nicht bzw. nicht in gleichem Maße übertaktet)

 

[General Quicksilver]

Weil Tjunction eine Unbekannte ist und man sich somit nicht auf sie beziehen kann



Wie gesagt: Tcase max und TDP bilden ein Wertepaar der Spezifikation. Tcase max gibt aber nicht die Temperatur wieder, bei der die CPU throttelt und die TDP gibt nicht an, welche Wärme sie dabei freisetzt. Bezug zueinander ist also gegeben, Bezug zu bekannten/messbaren Betriebsparametern aber nicht.
Man kann sie als Notbehelf nehmen, wenn nichts besseres zur Verfügung steht, aber 20% Fehlertolleranz pro Wert würde einplanen.

(Imho ist das aber sowieso alles brotloses Geschwafel, solange man den Uncorebereich nicht quantifiziert hat. Der Verbraucht schließlich auch einiges an Strom, wird aber nicht bzw. nicht in gleichem Maße übertaktet)

Das Problem ist, das der interne Wärmewiderstand vom Messpunkt des Tcase Sensors (also Mitte vom Headspreader) bis zum Die unbekannt ist, sonst könnte man ja die Differenztemperatur auf Grund der TDP feststellen (zumindest theoretich) und hätte somit einen Wert für Tcore. Somit könnte man zumindest einen Korrekturfaktor für die Temperatur bestimmen.

Für die Leistungsaufnahme mit dem Uncore müsste man den Core cund den Uncore getrennt betrachten und am Ende die Werte wieder addieren. Das Problem ist hier aber wieder wie sich die TDP auf beide Verteilt. Indirekt könnte man, wenn auch ungenau, das Verhältnis bestimmen, in dem man die Veränderund der Leistungaufnahme des Systems zwischen Leerlauf und (fast) ausschließlicher Core - Last (eventuell z.B. mit Core Demage erzeugbar) mit der Veränderung Leerlauf - (fast) ausschließliche Uncore - Last bestmmt. Problem bei der Sache ist aber, das sowohl der Core, wie auch der Uncore in beiden Szenarien nicht völlig inaktiv sind. Ein weiterer Ungenauigkeitsfaktor bei den Messungen ist der nicht konstante Wirkungsgrad des Netzteils und der Schaltwandler auf dem Mainboard für die verschiedenen Lastzustände. Erschwärend kommt auch noch die verschiedenen Wandler für die verschiedenen Spannungen selbst hinzu, so kann der Core z.B.: mit 24 Phasen versorgt werden, der Uncore hingegen wird aber nur mit 3 Phasen versorgt (Folge z.B.: unterschiedlich gut geglätte Spannungen). Auf Grund des so gewonnenen Verhältnis (DetaP bei Core / Delta P bei Uncore) kann man grob die Verteilung der Leistungsaufnahme auf beide bestimmen. Nun könnte man durch diese Werte einen DeltP - Wert für Vollast bei beiden bestimmen und versuchen, diesen mittels eines Programms welches beide Teile auslastet, diesen Wert zu bestätigen. Problem sind wieder die auftretenden Ungenauigkeiten. Jedenfalls kann man so, zumindest theoretich den TDP - Anteil für den Uncore sowie für den Core (= der Rest der TDP) ausrechnen und nun diesen Wert jeweils als P0 in die nicht temperaturkorrigierte Faustformel einsetzen. Die Ergebnisse der beiden Formeln würden dann addiert werden und die Summe anschließend temperaturkorrigiert. Das Problem am ganzen Aufbau wäre nur, das das Endergebnis wohl so ungenau werden würde, das du die Verlustleistung auch einfach schätzen kannst.

Es dürfte wohl genauer werden wenn du z.B.: den Temperaturunterschied der Wassertemperatur einer nur CPU - Kühlung zur Umgebungstemperatur mit einer simulierten, aber genau bestimmbaren Last (z.B.: auf den CPU - Kühler aufgebrachten Power MOSFET, der mit einem Labornetzgerät versorgt wird, bei verschiedenen Verlustleistungen bestimmst und daraus eine Kennlinie zeichnest. nun würde diese Wasserkühlung auf der CPU angebracht und die bei Vollast sich einpendelnde Delta Temperatur bestimmt. nun könnte man aus der Kennlinie den entsprechenden Wert der Simulierten Last ablesen und hätte dann in etwa die Verlustleistung der CPU, natürlich ohne die Wärmemenge, die das Mainboard abführt. Gegebenenfalls könnte man ja den Power MOSFET in einen "CPU - Dummy" eibauen, damit dieser ebenfalls die Kühlung durch das Mainboard erfährt, das Problem wäre aber hier wieder, das die anderen Komponenten des Mainboards im ausgeschalteten Zustand nicht gegenhreizen, wodurch wieder Heizelemente auf dem Mainboard angebracht werden müssten. Alternativ müsste man das Mainboard auf die Temperatur des Kühlkörpers beheizen, damit dieses keine Wärme aufnimmt oder abgibt.
Um nun aber eine Brauchbare Aussage zu bekommen muss die Delta Temperatur aber sehr genau bestimmt werden, weil 1°C unter Umständen schon wieder mehrewre Watt Leistungsaufnahme ausmachen. Theoretisch ließe sich aber mit diesem Aufbau die tatsächliche Verlustleistung de CPU recht genau bestimmen, praktisch würde das aber bei weiten den Rahmen sprengen und sehr kostenintensiv bei dennoch auftretenden Ungenauigkeiten sein.

 

[ruyven_macaran]

Das Problem ist, das der interne Wärmewiderstand vom Messpunkt des Tcase Sensors (also Mitte vom Headspreader) bis zum Die unbekannt ist, sonst könnte man ja die Differenztemperatur auf Grund der TDP feststellen (zumindest theoretich) und hätte somit einen Wert für Tcore. Somit könnte man zumindest einen Korrekturfaktor für die Temperatur bestimmen.

Der würde einem aber auch nur dann etwas nutzen, wenn man einen Sensor für Tcase in den DIE eingefügt hat

Für die Leistungsaufnahme mit dem Uncore müsste man den Core cund den Uncore getrennt betrachten und am Ende die Werte wieder addieren. Das Problem ist hier aber wieder wie sich die TDP auf beide Verteilt. Indirekt könnte man, wenn auch ungenau, das Verhältnis bestimmen, in dem man die Veränderund der Leistungaufnahme des Systems zwischen Leerlauf und (fast) ausschließlicher Core - Last (eventuell z.B. mit Core Demage erzeugbar) mit der Veränderung Leerlauf - (fast) ausschließliche Uncore - Last bestmmt.

Wird schwierig. Auch CoreDamage passt afaik nicht komplett in den L2 Cache, dazu kommt das Betriebssystem und Energiesparmechanismen z.B. Speichercontroller bringen zusätzliche Unklarheit.
Wesentlich einfach (=praktisch möglich) dürfte es sein, die entsprechenden Zuleitungen sepperat zu vermessen - mir wäre nur niemand bekannt, der das schon für eine Reihe von CPUs unter unterschiedlichen Last- und OC-Zuständen gemacht hat. Wenn man die entsprechenden Stromstärken handhaben kann (und viel lötet) könnte man das auch hinter den Wandlern machen, so dass weitere Verfälschungen entfallen.

Das Problem am ganzen Aufbau wäre nur, das das Endergebnis wohl so ungenau werden würde, das du die Verlustleistung auch einfach schätzen kannst.

Nunja - zumindest für eine CPU hast du dann genau Messwerte (aber auch kein Bedarf an weiteren Berechnungen mehr )

Es dürfte wohl genauer werden wenn du z.B.: den Temperaturunterschied der Wassertemperatur einer nur CPU - Kühlung zur Umgebungstemperatur mit einer simulierten, aber genau bestimmbaren Last (z.B.: auf den CPU - Kühler aufgebrachten Power MOSFET, der mit einem Labornetzgerät versorgt wird, bei verschiedenen Verlustleistungen bestimmst und daraus eine Kennlinie zeichnest. nun würde diese Wasserkühlung auf der CPU angebracht und die bei Vollast sich einpendelnde Delta Temperatur bestimmt. nun könnte man aus der Kennlinie den entsprechenden Wert der Simulierten Last ablesen und hätte dann in etwa die Verlustleistung der CPU, natürlich ohne die Wärmemenge, die das Mainboard abführt.

Und ohne Wärmeleistung, die der Dummy auf anderem Wege abführt...

Vor allen Dingen hast auch wieder nur einen Wert - es geht aber um die Beschreibung der Verbrauchsänderung bei OC. Dafür müsstest du extrem präzise messen.
So oder so:
Die Anforderungen an eine "einfache Faustformel zu abschätzen der Verlustleistung" erfüllt es nicht so ganz. Da muss man einfach feststellen, dass es eine derartige für extremes OC nicht gibt -> soll doch einfach jeder selber messen

 

[General Quicksilver]

Der würde einem aber auch nur dann etwas nutzen, wenn man einen Sensor für Tcase in den DIE eingefügt hat



Wird schwierig. Auch CoreDamage passt afaik nicht komplett in den L2 Cache, dazu kommt das Betriebssystem und Energiesparmechanismen z.B. Speichercontroller bringen zusätzliche Unklarheit.
Wesentlich einfach (=praktisch möglich) dürfte es sein, die entsprechenden Zuleitungen sepperat zu vermessen - mir wäre nur niemand bekannt, der das schon für eine Reihe von CPUs unter unterschiedlichen Last- und OC-Zuständen gemacht hat. Wenn man die entsprechenden Stromstärken handhaben kann (und viel lötet) könnte man das auch hinter den Wandlern machen, so dass weitere Verfälschungen entfallen.



Nunja - zumindest für eine CPU hast du dann genau Messwerte (aber auch kein Bedarf an weiteren Berechnungen mehr )



Und ohne Wärmeleistung, die der Dummy auf anderem Wege abführt...

Vor allen Dingen hast auch wieder nur einen Wert - es geht aber um die Beschreibung der Verbrauchsänderung bei OC. Dafür müsstest du extrem präzise messen.
So oder so:
Die Anforderungen an eine "einfache Faustformel zu abschätzen der Verlustleistung" erfüllt es nicht so ganz. Da muss man einfach feststellen, dass es eine derartige für extremes OC nicht gibt -> soll doch einfach jeder selber messen

Den Sensor für Tcase brauchst du dann nicht mehr, weil wenn der spezifizierte Wärmewiderstand bekannt wäre, könnte man auf Grund der TDP und von Tcasemax den Temperaturwert für Tcore bei Tcasemax ausechnen, also z.B. die TDP liegt bei 130W, der Wärmewiderstand bei 0,031 K/W, Tcasemax bei 70°C ergibt sich der spezifizierte Tcore bei Tcasemax zu 70°C + (130W * 0,01W/K) = 74,03°C = ~ 74°C für Tcore bei Tcasemax.

Das Problem bei der direkten Strommessung ist, das das nicht so ohne weiterses möglich ist, da wenn du den Laststromkreis zur CPU auftennst, hast du einen nicht unerheblich hohen Spannungsfall über das Amperemeter, der dann dazu führt, das an der CPU eine zu geringe Spannung anliegt, bzw. fügst du in den Schaltwandlerkreis eine zusätzliche in Reihe liegende Induktivität (Messleitungen) ein, was dann auch direkt auf das Vehalten des Wandlers Einfluss nehmen kann, spich wenns ganz schlecht läuft fängt der gute an zu schwingen und geht nach kurzer Zeit kaputt. Außerdem besteht ebenfalls noch das Problem, das das verwendete Amperemeter den Effektivwert des fließenden Stomes bilden kann, denn dieser dürfte neben dem Gleichspannungsanteil auch einen gewissen hochfrequenten Brummspannungsanteil (= Restwelligkeit = AC-Anteil, vermutlich deieckförmig) aufweisen. --> Direkte Stommessung ist da nicht zu empfehlen. Besser wäre da dann schon eine indirekte Strommessung über die Leiterbahnwiedestände (z.B. zwischen induktivität und Kondensator), das Poblem ist dann nur wieder, das diese hochgenau bestimmt werden müssen, da das, wenn überhaupt nur paar Miliohm sein dürften. Dann muss von diesen Leiterbahnen auch noch die Tempeatur bestimmt werden, um im Betieb den Leiterbahnwiderstand korrigieren zu können. Dann musst du nur noch den Spannungsabfall über die jeweilige Leitebahn messen und durch deren Widerstand teilen um den fließenden Stom zu erhalten. Dies muss dann für jegliche Phase jeder für die CPU zur Verfügung gestelleten Spannung durchgeführt werden. Das Poblem ist nun aber wieder, dass das Messinstrument die geinge abfallende Spannung in auseichender Genauigkeit messen können muss, und dabei auch die hochfequenten Anteile in den ausgegebenen Spannungswert mit einbezieht. Dann musst du noch die jeweiligen CPU - Spannungen messen (natürlich wieder mit HF - Anteil) und mit den jeweiligen Strömen multiplizieren. Das Problem bei der Sache ist dann nur, du brachst A eine Anwendung, die die CPU komplett auslastet und du müsstest theoetisch alle Messwerte zum selben Zeitpunkt aufnehmen um Ungenauigkeiten zuverringern.

Mit Hilfe dieses Aufbauis könnte man nun relativ exakt die vom CPU aufgenommene Leistung bestimmen. Nun kann man die Kennlinien von der CPU erstellen, dabei muss man aber beachten, das immer nur eine Größe verändert wird. Anschließend kann man ja testen ob sich die Faktoren wie in den Kennlinien (welche ja dann Faktoren angeben würden) im Zusammenspiel verhalten.

Wenn der Dummy im beheizten Mobo mit beheizter Zuleitung (PCB-Temp = KühlkörperTemp = Zuleitungstemp) eingebaut ist, sollte da eigentlich niegendwo Wärme ungewollt abgefüht werden. Als Messschaltung sollte eine 4 - Leitermessung vewendet werden um denn Zuleitungsfehler zu korigieren.
Die Bestimmung der Kühlebodendeltatempeatur ist wohl besser geeignet als die Wassertemperatur, da die Messung schon um ein paar Unsicherheitfaktoren veringert würde. Hochgenau müssen die Messungen trotzdem sein...

Der Sinn der Messung liegt darin, den Wert P0 recht genau zu bestimmen und diesen dann bei der Fomel einzusetzen. Außerdem kann man die gemsessnen Faktoren mit den berechneten Faktoren bei eine goßen Anzahl von CPUs vergleichen und gegbenenfalls einen Korrekturfaktor in die Faustformel einbingen, weil der Sinn der ganzen Überlegung ist es ja, eine halbwegs brauchbare "Faustfomel" zusammenzubasteln...

 

[ruyven_macaran]

Klingt plausibel.

Ich würde aber vorschlagen, bald mit den Vorbereitungen für Ivy Bridge zu beginnen, damit ein fehlerbereinigter Messaufbau und ein repräsentativer Datensatz zur Verfügung steht, bevor niemand mehr Interesse an den Kernen hat