wie funktioniert das ein prozessor bei gleicher leistung weniger watt braucht

[baronvonvestholm]

ich wollte fragen wie das funktioniert das ein phenom 2 mit 4x 3,4ghz 125w braucht und ein 3770 77w?

 

[HardlineAMD]

Bessere Fertigung, also kleinere Strukturbreite, weniger VCore, alles in allem eben das was INTEL ausmacht. Technologischer Vorsprung von etwa zwei Jahren, wenn nicht sogar mehr.

 

[Chaos Commander]

Grundsätzlich kann man nicht einfach "aus weniger mehr machen". --> Energieerhaltungssatz
Das heißt, mann kann keinen Motor mit 2 Watt antreiben, der dann über einen Generator 10 Watt erzeugt, sich dadurch selbst mit Strom versorgt und noch was übrig bleibt.
Deshalb funktioniert auch ein perpetuum Mobile nicht.

Bei dem, was du meinst, spielet v.a. die Energieeffizienz und auch Voltzahl eine Rolle.
Durch die geringere Strukturbreite braucht der i7 z.b. deutlich weniger Spannung, um z.b. 4 Ghz stabil zu betreiben (teilweise < 1V).

Hab das aber nur so nebenbei in Physik aufgeschnappt (9. & 10. Klasse). Ich denke, einige Leute hier weisen da wesentlich mehr Fachkompetenz auf
Außerdem sind 3,4 Ghz nicht gleich 3,4 Ghz und daher oft recht unterschiedlich "schnell".

 

[Devil Ag]

Die Prozessoren sind einfach unterschiedlich aufgebaut. Andere Fertigungstechniken (je kleiner ein Transistor umso weniger Energie braucht er zum Schalten), andere Architektur,.... einfach ein anderes Konzept.
Ist wie bei den Motoren in den Autos, brauchen auch immer weniger Energie bei mehr Leistung.

 

[Undertaker 1]

Grundsätzlich kann man nicht einfach "aus weniger mehr machen". --> Energieerhaltungssatz

Der ist an dieser Stelle allerdings ohne Bedeutung, da "Rechenleistung" keine Energie im physikalischen Sinn darstellt. In der Theorie könnte eine beliebig sparsame CPU eine beliebig hohe Geschwindigkeit erreichen. Die entscheidenden Einflussfaktoren wurden ja bereits genannt: Fertigungsprozess, Architektur und einzelne Parameter wie Spannung oder Takt.

 

[oese]

Informationsverarbeitung benötigt Energie, da Informationsverarbeitung als entropiereduzierender Prozess energetisch verstanden werden kann. Um dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik zu genügen, dass eine Zustandsänderung eines physikalischen Systems immer mit einer Entropieerhöhung einhergeht, muss der Verlust an Entropie durch die Erzeugung von Ordnung (Information) mit einem Gewinn an Unordnung durch die Dissipation von Wärme aus Strom ausgeglichen werden.

Daher ist Informationsverarbeitung nicht ohne Energiebedarf und der Erzeugung hochentropischer Wärme aus niedrigentropischem Strom machbar.

Technisch kann diese Grunderfordernis jedoch in Abhängigkeit der genannten Prozessparameter und des genutzten Verfahrens stark reduziert werden (Röhren -> Transistoren -> Integrierte Schaltkreise mit immer kleinerer Strukturbreite, Reduzierung von Leckströmen, Reduzierung von Elektromigration, Erhöhung des Innenwiderstands -> Quantencomputer). Ein Ende der Steigerung der Energieeffizienz bei der Informationsverarbeitung ist derzeit nicht in Sicht. Es wird jedoch grundsätzlich immer ein Energieumsatz benötigt werden.

 

[Mick_Foley]

Bevor wir hier jetzt ins Physik-Studium abrutschen, unterschiedliche Hersteller mit unterschiedlichen Lösungsansätzen für CPU-Spezifische Problemstellungen führen zu sowas. Das ist in fasst jedem Produzierenden Gewerbe so, egal ob TVs oder Fenster, überall gibt es unterschiedliche Lösungsansätze um ein Produkt herzustellen.

 

[gasouwre]

Hängt davon ab wie hier Leistung definiert wird... nach Amdahl, FLOPs, MIPs etz. Neben der Fertigung gibt es natürlich auch den Vorschprung der Architekturverbesserung (der zum einen dann auch die Fertigung bestimmt), wie kürzere Pipes, effizienteres paralleles Abarbeiten der Instruktionen usw.... die Antwort zu der Frage ist sehr vielfältig.

 

[CyLord]

Ein paar Gründe wurden genannt. Die Güte der Fertigungstechnik spielt auch eine gewichtige Rolle. Wie niedrig kann ich die Spannung ansetzen, bis es zu ersten Schaltfehlern mit den Transistoren kommt. Wie viel Takte werden für die Ausführung des Befehls notwendig sein.

 

[gasouwre]

Die Takte für die Ausführung werden nicht durch die Fertigung sondern durch die Architektur bestimmt.

 

[Frozen Plasma]

Stell dir mal vor, dass du einen Steinhaufen von A nach B bewegen musst.
Früher hat das bestenfalls ein echt starker Mann gemacht Ein schwacher brauchte länger.
Irgendwann erfand einer das Rad und baute eine Schubkarre. Danach schaffte der schwache Mann die Arbeit schneller als der Stärkste ohne diese Technologie.

Im Prinzip hast Du bei den CPUs usw. nichts anderes. Befehle werden anders verarbeitet (siehe die ganzen Befehlssätze MMX, SSE4A usw usf.), dann kommt hinzu, dass mit anderen Materialien gearbeitet wird oder die "Leitungen" dichter beieinander liegen können (da auch neue Materialien verwendet wurden und keine Leckströme auftreten) und so nicht so viel Energie "in die Luft" verballert wird.....

Ähnlich: Glühbirne und LED.
Beide können (!) quasi das gleiche Licht (vgl. Leistung als Licht) machen, aber die Glühbirne wird knallheiss (verbrät mehr Watt)....Die Hitze ist keine Licht- oder Rechenleistung und damit für diese Fälle ineffizient....

 

[yashirobi]

der vergleich hinkt etwas. die arbeit ist in beiden fällen die gleiche.

bei den neuen prozessoren sind die steine kleiner/leichter und relevant ist nicht das gewicht sondern die anzahl

 

[Frozen Plasma]

nicht immer wird alles in kleinere einheiten zerlegt....

 

[yashirobi]

ich habe deine steine mit transistoren assoziiert. und die werden immer kleiner.
dadurch lassen sie sich mit weniger leistung schalten, was zu besserer performance führt.

 

[CyLord]

Die Takte für die Ausführung werden nicht durch die Fertigung sondern durch die Architektur bestimmt.

Er hat nach nichts Speziellem gefragt. Da muss man alles in Waagschale werfen. Und ich schrieb auch nichts, dass das was mit der Fertigung zu tun hat.

 

[Lockdown44]

Befehlssätze für vorteilhaftes Rechnen. Beispiel : der Prozessor kann 96x97 so ausrechnen wie ein normaler 1t klässler.

Also 96+96+96.... und das 97 mal.

Klar in der 3ten lernt man dann das malnehmen auf dem Papier.

Aber Mann kann es auch anders im Kopf rechnen. Man nehme die beiden Zahlen die zu 100 fehlen. Also 4 und 3. Multipliziert ergeben Sie 12. Wenn man Sie addiert und von 100 abzieht gibt das 93. Und die lösung lautet : 9312


Und so setzen die Entwickler dem Prozessor solche Rechenvorteile ein. Dadurch kann er pro Takt zwar nicht mehr berechnen, aber mehr in weniger takten.

Sicher gibts noch andere tuning Möglichkeiten. Aber das ist eine davon


Also : wenn die cpu ihre Arbeit mit weniger takten (energie) erledigen kann braucht Sie bei gleichem Output (leistung) weniger Energie.

Zumindest ist das meine Theorie xP

 

[durst99]

Die Tri-Gate Mosfets die bei den 22nm Ivys eingesetzt wurden sind dabei auch recht ausschlaggebend.
Statt den Leitungskanal breiter zu machen ging man in die Höhe mit Drain-Source.
So ergeben sich drei Inversionskanäle durch das umliegende Gate ... also mehr freie Ladungsträger ( = mehr Strom ) durch den größeren Kanal bei gleicher Spannung als bei einem herkömmlichen planaren Mosfet.
Auch die Leckströme haben sie dadurch reduziert ... also die Verlustleistung.