Wieso gibt es einen Sweetspot?

[testnutzer]

Hallo,

ich hoffe, dass ich hier im richtigen Unterforum bin.

Ich habe häufiger von einem sogenannten Sweetspot gelesen. Wieso gibt es eigentlich bei technischer Hardware einen Sweetspot?

Klar, desto mehr Spannung/Stromstärke man der Komponente gibt, desto mehr Strom wird verbraucht. Aber wieso steigt die ganze Angelegenheit quadratisch oder teilweise sogar exponentiell und nicht linear?


Und dann hätte ich noch eine kurze Frage: Effizienztechnisch lohnt es sich sicherlich, in der Nähe vom Sweetspot zu sein. Wie sieht es eigentlich mit der Haltbarkeit aus? Halten Komponenten dadurch auch länger?


Dankeschön und viele Grüße
testnutzer

 

[Sweetangel1988]

Hallo,

Ich nutze *Sweetspot* für zb. Netzteile und das hat mehrere Gründe.

Mal als Beispiel das Bequiet Straight Power 11 750 Watt, das ist für mich persönlich nen *Sweetspot* netzteil, eher gesagt die Wattzahl bzw. Lautstärke und Preis.

1. Ist kaum teurer als das 650 Watt Netzteil (ca 12 Euro)
2. Ist über 20 Euro günstiger als das 850 Watt Netzteil
3. Laut Datenblatt von Bequiet selbst, ist es von der Lautstärke her noch leiser im vergleich zu 850 Watt +.
4. Es bietet genug reservern, wenn man jetzt zb Normale Grafikkarten im SLI laufen lassen würde , also zb ne GTX 1070 . (bei ner vega reichts nicht). Nungut es hängt auch davon ab ob man Overclocked oder nicht, dementsprechend frisst die hardware mehr strom.
5. Auch genug reserven zwecks Overclocken bzw ggf. Kompontentausch die mehr Strom fressen beste beispiel VEGA 64 oder ne GTX 2080 ti liegt bei ca 250 Watt genau wie die 1080 Ti.
6. Hängt von den Komponenten ab , aber ich persönlich holle mir immer nen etwas größeres Netzteil auch wenn 1-2 Nummern Kleiner reichen würde. Habs nicht gerne , wenn die Lüfter bzw. die Komponten zu hoch ausgelastet sind. Wenn zb. nen System unter volllast 500 Watt fressen würde und du hättest nen 550 Watt netzteil ,ist mir nicht geheuer.
Effizenz ist mir eigendlich beim Netzteil eher Egal.Solange es mindestens Silber oder besser noch Gold Zertifizierung hat.

Jeder hat eigene Gründe , warum nen Komponent für ihn/ihr nen Sweetspot ist.

 

[Holt]

testnutzer, beziehst Du dies auf den Takt einer CPU oder aus was? Bei dem Takt der CPU liegt es an den Eigenschaften von Halbleitern, die brauchen eine gewisse Spannung um arbeiten zu können und können mit mehr Spannung schneller schalten, wobei aber auch höhere Ströme fließen und dies ist eben nicht linear.

 

[testnutzer]

Eigentlich bezog sich die Frage auf Recheneinheiten bzw. auf Chips im Allgemeinen.

Genau. Aber woran liegt es denn genau? Wieso ist die Beziehung nicht linear?


Bei den Kernzahlen gibt es ja auch eine lineare Korrelation. Mehr Kerne, mehr Leistung +mehr Leistungsaufnahme (so lange die Software darauf optimiert ist). Wieso klappt das Ganze nicht beim Takt?

 

[mastergamer]

Wieso willst du nur 8-10h am Tag arbeiten und lässt dich erst mit der Androhung/Durchführung von mechanischer "Überzeugungsarbeit" zu 12+ Stunden überreden?

Ein einfaches "wollen sie nicht 16h am Tag arbeiten?" scheint bei dir wohl auch nicht zu reichen?

 

[fdsonne]

Bei den Kernzahlen gibt es ja auch eine lineare Korrelation. Mehr Kerne, mehr Leistung +mehr Leistungsaufnahme (so lange die Software darauf optimiert ist). Wieso klappt das Ganze nicht beim Takt?

Es klappt doch beim Takt... Der Takt geht analog der Core Anzahl idR 1:1 in die Leistungsaufnahme wie auch Leistungssteigerung ein.

Was du meinst ist die Spannung. Die Spannung lässt idR die Leistungsaufnahme ca. im Quadrat ansteigen und bringt (ohne ein einziges MHz mehr Takt) absolut Null mehr Leistung.
Die Erklärung, warum ein Sweetspot existiert, sollte sich damit doch recht einfach ableiten lassen?

Achso, vielleicht sei einfach noch dazu erwähnt, dass eine gewisse Spannung notwendig ist, damit die Transistoren überhaupt mit dem und dem Takt schalten. Mehr Takt heist idR mehr notwendige Spannung. Weniger Takt aber nicht automatisch, weniger anliegende Spannung.

 

[Holzmann]

Bei den Kernzahlen gibt es ja auch eine lineare Korrelation. Mehr Kerne, mehr Leistung +mehr Leistungsaufnahme (so lange die Software darauf optimiert ist). Wieso klappt das Ganze nicht beim Takt?

Weil der Takt von der Spannung abhängt, maximaler Takt mit möglichst wenig Spannung = Sweetspot.

 

[testnutzer]

Eine lustige Interpretation und eigentlich beschreibst du deinen persönlichen Sweetspot beim Preis/Leistungsverhältnis. Der TE meinte wohl eher die Hardwareleistung und den Stromverbrauch.
Für mich ist AMD's Ryzen ein super Sweetspot Beispiel weil man sieht, dass die X Modelle weit über diesem liegen und unverhältnismäßig viel mehr Strom für wenig mehr Leistung verbrauchen:

Anhang anzeigen 444128

Genau. Das sit die Frage. Wieso skaliert nicht die "Taktung" genauso gut wie die Anzahl der Kerne.

Ryzen 2700X vs 2700 im Cinebench: 17% Unterschied, absolut 264 Punktedifferenz

Ryzen 2700X vs 2700 Leistungsaufnahme im Cinebench: 57% Unterschied, absolut 71 Wattdifferenz

 

[fdsonne]

Genau. Das sit die Frage. Wieso skaliert nicht die "Taktung" genauso gut wie die Anzahl der Kerne.

Weil dem 2700X einfach mehr Leistungsaufnahme am Mainboard zugestanden wird und dazu auch die anliegende Spannung unter Last wahrscheinlich ein Stück weit höher ist. Das führt zu absolut mehr Leistungsaufnahme bei (bedingt durch bisschen mehr Takt) eben nur bisschen mehr absolute MT-Leistung.

 

[testnutzer]

Es klappt doch beim Takt... Der Takt geht analog der Core Anzahl idR 1:1 in die Leistungsaufnahme wie auch Leistungssteigerung ein.

Was du meinst ist die Spannung. Die Spannung lässt idR die Leistungsaufnahme ca. im Quadrat ansteigen und bringt (ohne ein einziges MHz mehr Takt) absolut Null mehr Leistung.
Die Erklärung, warum ein Sweetspot existiert, sollte sich damit doch recht einfach ableiten lassen?

Achso, vielleicht sei einfach noch dazu erwähnt, dass eine gewisse Spannung notwendig ist, damit die Transistoren überhaupt mit dem und dem Takt schalten. Mehr Takt heist idR mehr notwendige Spannung. Weniger Takt aber nicht automatisch, weniger anliegende Spannung.

Ok, nochmal zum Verständnis:

Das Problem liegt also darin, dass die Spannung und Takt kein lineares Verhältnis haben.

Und da die Spannung den Stromverbrauch quadratisch ansteigen lässt, führt das automatisch zu einem Sweetspot.

Und woran liegt es? Also technisch gesehen? An der Morphologie der Transistoren? Oder an physikalischen Gesetzen?

Danke

- - - Updated - - -

Weil dem 2700X einfach mehr Leistungsaufnahme am Mainboard zugestanden wird und dazu auch die anliegende Spannung unter Last wahrscheinlich ein Stück weit höher ist. Das führt zu absolut mehr Leistungsaufnahme bei (bedingt durch bisschen mehr Takt) eben nur bisschen mehr absolute MT-Leistung.

Aber braucht der Ryzen 2700X auch nicht mehr Spannung für die höheren Taktraten? Oder haben einfach die Mainboarhersteller etwas "versemmelt" und der Ryzen 2700X und der 2700 sind ähnlich effizient?

Danke

 

[Holt]

Für die Ermittlung des Sweetspots, sei es beim Takt (Effizienz), der Anzahl der Kerne oder dem Preis, sollte man immer das Gesamtsystem beachten, denn es gibt neben der CPU ja auch noch andere Verbraucher und dann verschiebt sich der Sweetspot eben schnell zu einer CPU die vielleicht alleine betrachtet gar nicht die effizienteste ist, aber wegen ihrer besseren Performance die Aufgabe schneller erledigt und daher zu einen geringeren Verbrauch des Gesamtsystems in der Zeit führt. Außerdem ist der Sweetspot ja auch nicht alles, man möchte ja auch meist ein schnelles System, gerade als Heimanwender der vor dem Rechner sitzt.

 

[fdsonne]

@testnutzer
Nein, ein Sweetspot ist der Punkt an dem das Verhältnis zwischen anliegender Spannung und anliegendem Takt optimal effizient ist. Mehr Takt benötigt oberhalb des Sweetspots unverhältnismäßig viel Spannung und lässt damit die Energieaufnahme unverhältnismäßig stark steigen. Und weniger Takt würde unverhältnismäßig wenig Spannung sparen, sodass weniger Takt eben unverhältnismäßig weniger Energieaufnahme bedeutet. Der Punkt an dem sich diese beiden Ansätze kreuzen ist der Sweetspot.

Wäre das alles 1:1, würde es keinen Sweetspot geben. Dazu kommt, Transistoren benötigen eine gewisse Mindestspannung um überhaupt zu funktionieren. Man kann also nicht endlos mit dem Takt runtergehen und damit endlos die Spannung verringern. Irgendwann funktioniert das nicht mehr - weniger Takt würde dann einfach nicht mehr wirklich Leistungsaufnahme sparen. Und obenraus ist das umgedreht exakt identisch. Oben kannst du irgendwann nicht mehr mehr Takt mit mehr Spannung erkaufen - mehr Spannung steigert dann nur noch die Leistungsaufnahme ohne mehr Leistung zu generieren.

PS: und um dich noch weiter zu verwirren - auch die Temperatur spielt an dieser Stelle mit rein. Weil höhere Temperatur mehr Energieaufnahme bedeutet und dabei gleichzeitig die Effizienz drückt. Es gibt also auch eine Art Sweetspot was die Kühlung angeht.

Aber braucht der Ryzen 2700X auch nicht mehr Spannung für die höheren Taktraten? Oder haben einfach die Mainboarhersteller etwas "versemmelt" und der Ryzen 2700X und der 2700 sind ähnlich effizient?

Schwer zu sagen. Kein DIE ist gleich - es kann Fälle geben, wo ein 2700X mit weniger Spannung den 2700 Takt macht, als der 2700 selbst. Oder auch Fälle da ein 2700 mit weniger Spannung den 2700X Takt als eben dieser selbst.
Sieh das mal nicht alles so absolut. Das ist eher eine Art Sweetspot Bereich. Also von Bisschen über dem Optimum bis bisschen unter dem Optimum. Um so höher die Taktraten dann ausfallen, um so mehr Spannung wird man da drauf geben müssen um das auch lauffähig zu halten. Pauschal braucht also ein 2700X durchaus mehr Spannung - ob das praktisch für jeden existierenden DIE am Markt gilt, ist wie gesagt fraglich.

Für die Ermittlung des Sweetspots, sei es beim Takt (Effizienz), der Anzahl der Kerne oder dem Preis, sollte man immer das Gesamtsystem beachten, denn es gibt neben der CPU ja auch noch andere Verbraucher ...

Im konkreten Fall ist das aber eher kontraproduktiv. Andere Verbraucher oder Komponenten abseits der zu bewertenden ändern ja nichts am Verhältnis zwischen der Recheneinheit und seiner Energieaufnahme/Leistungsabgabe.
Als Beispiel - was interessiert das Gesamtsystem, wenn du für 10MHz mehr da übertrieben mehr mit der Spannung rauf musst?

 

[Holt]

Wegen 10MHz mehr übertrieben mehr Spannung ist ja nun kein typisches Beispiel, vielleicht für eine CPU die schon bis zu Kotzgrenze übertaktet ist, aber dann sollte die Effizienz sowieso egal sein. Ich bleibe dabei das es nicht viel bringt nur auf die Effizienz der CPU zu schauen, bezahlen muss man am Ende den Strom der aus der Steckdose gezogen wird und nicht nur den Teil davon der von der CPU in Wärme umgewandelt wird.

 

[fdsonne]

Dem stimme ich zu, wenn es um Leistungsaufnahme geht - das Beispiel sollte aber eher aufzeigen, dass es eben auch viele Fälle gibt wo es sinnig ist, Sweetspots abseits der Leistungsaufnahme oder sagen wir bspw. dem Gesamtsystempreis zu berücksichtigen.

Das triffts generell halt überall, wo nicht weitere Komponenten einen der beiden Faktoren selbst beeinflussen. Die GPU Kosten oder Energieaufnahme interessieren beim Sweetspot aus Takt und Spannung der CPU einfach gar nicht (bspw.) Da brauch es auch kein Blick auf das Gesamtsystem - es ändert nichts am Verhältnis zwischen Takt und Spannung der CPU. Ob das dort eingestellte am Ende dann im Gesamtsystem noch einen nennenswerten Einfluss hat - da stimme ich dir uneingeschränkt zu - steht auf einem völlig anderen Blatt. Einzeln eine Komponente auf P/L oder Performance pro Watt zu trimmen bringt nix, wenn im Gesamtsystem eine andere Komponente das zunichte macht. Den Prozessor mit unnötig Spannung zu "quälen" für 10MHz mehr im Beispiel bringt aber genau so nix...

 

[BF2-Gamer]

Sweetspot@Hardware@Theorie = Maximale Leistung bei minimalen Energieeinsatz
Sweetspot@Hardware@Praxis = Maximale Leistung bei der Rest ist mir Scheißegal

 

[Holzmann]

Sweetspot für das gesamte System

Wirklich beeinflussen kann der User das doch nur bei CPU und GPU und das getrennt von einander, oder nicht?

Es gibt auch per Definition keinen eindeutigen Sweetspot, so ist er immer ein günstiges Verhältnis zwischen Takt und Spannung.

Und um die Frage des TE zu beantworten: Es gibt keine Studien darüber, ob zb eine CPU in einem definierten Sweetspot Verhältnis länger hält, was man aber sagen kann ist, je geringer die Spannung ist, desto länger hält die Hardware, egal ob CPU oder GPU.

- - - Updated - - -

Sweetspot@Hardware@Praxis = Maximale Leistung bei der Rest ist mir Scheißegal

Nein

 

[Holt]

Der Sweetspot ist für Heimanwender relativ egal, der will meistens die beste Leistung zu dem Preis (und Stromverbrauch) den er sich noch leisten kann / will und dies bei unterschiedlichen Aufgaben. Das Thema Sweetspot spielt eher eine Rolle wenn es um die Auslegung der HW auf eine konkrete Aufgabe geht, denn bei unterschiedlichen Aufgaben verschieben sich die Anforderungen und damit auch der Sweetspot. Für Heimanwender wäre dies vielleicht Mining (macht das noch jemand?), denn da kann man einmal gut bestimmten welche Geschwindigkeit man bei welchem Takt mit welcher Einstellung erzielt und welcher Stromverbrauch damit verbunden ist. Läuft das Minung auf der GPU, so kann man bei den üblicherweise mit vielen GPU bestückten Minern dann auch die Leistungsaufnahme des restlichen Systems fast ignorieren und es skaliert auch noch gut über viele GPUs.

 

[mastergamer]

Sweetspot@Hardware@Praxis = Maximale Leistung bei der Rest ist mir Scheißegal

Jo

Ist immer lustig was man hier so dazu liest

Für Heimanwender wäre dies vielleicht Mining (macht das noch jemand?), denn da kann man einmal gut bestimmten welche Geschwindigkeit man bei welchem Takt mit welcher Einstellung erzielt und welcher Stromverbrauch damit verbunden ist.

Naja, da ist eig. nur der Gewinn relevant. Da kann also auch schon mal der doppelte Stromverbrauch für 50% mehr Leistung in Kauf genommen werden.

 

[fdsonne]

Deswegen ist es ja ein Bereich, der als Sweetspot gilt. Aussagen wie maximale Leistung beim Rest mir scheiß egal sind halt auch völlig an der Realität vorbei. Maximale Leistung beim Rest mir scheiß egal = LN2 mit Dauer 6GHz+ auf der CPU. Stabilität für den Hintern, praktikabel auch nicht aber maximale Leistung...

Man sollte schon klar sehen, dass maximale Leistung nicht = maximale Leistung von der Wortbedeutung ist. Deswegen würde ich es einen Sweetspot Bereich schimpfen. Der User legt meist fest, wie weit er bereit ist zu gehen. Manche nehmen 100% Verbrauch für 50% mehr Leistung billigend in Kauf. Andere auch 200% mehr Verbrauch für 20% mehr Leistung. Aber das letzte bisschen, was es IMMER gibt zur Angabe "maximale Leistung" nimmt effektiv keiner in Kauf... Und damit kann die Aussage also auch nicht stimmen

 

[BF2-Gamer]

Sweetspot@Hardware@Theorie = Maximale Leistung bei minimalen Energieeinsatz

Sweetspot@Hardware@Praxis = Maximale Leistung bei der Rest ist mir Scheißegal

Erkennt hier wirklich niemand meine Ironie?

 

[Poddy]

Schon lustig wie hier gleich wieder die laberfreudigen Beitragsjäger erscheinen, um den Thread zu kapern - für ihre eigene Diskussion.
Im Note 1 erreichen, beim Thema "verfehlt > setzen 6", sind sie aber gut.

@testnutzer
Ja, das alles hat natürlich physikalische Gründe. Und jemand der sich in Elektrodynamik, Physik und Schaltungseletronik gut genug auskennt, könnte dir das sicher in 30-60 Minuten anschaulich verdeutlichen. Da musst du aber in speziellen Foren nachfragen, wo sich laberfreudige Zeitgenossen normalerweise nicht wohlfühlen.

Das Ganze ist ziemlich komplex, da man es mit einem System zu tun hat und die Begutachtung eines einzelnen Transistors ist nur eine Annäherung.

Ich für meinen Teil sage:
Ich kann dir da nicht wirklich weiterhelfen, da zuviel nicht weiß und schon einiges Vergessen habe (Studium). Bevor ich hier falsche Sachen sage......

 

[Elmario]

Eigentlich bezog sich die Frage auf Recheneinheiten bzw. auf Chips im Allgemeinen.

Genau. Aber woran liegt es denn genau? Wieso ist die Beziehung nicht linear?


..

Ganz allgemein liegt das daran, dass bei Technik im HighEnd grundsätzlich überlinearer Aufwand betrieben werden muss.
Ein (IMHO) leicht nachvollziehbares Beispiel dafür ist z.B. Funk.
Man kann sich die Funkwellen in die benötigte Richtung als Zweidimensionale Fläche vorstellen, die entlang der dritten (auf einen zukommenden) Achse projiziert wird. (Also sozusagen als ein annäherndes Rechteckt, das auf dich als Empfänger zugeflogen kommt. Dieses Rechteck wird nun mit zunehmender Entfernung aber immer größer, und zwar sowohl in der Höhe, als auch der Breite. Die Fläche auf der man das Signal empfangen kann wird also mit zunehmender Entfernung größer. Dabei verkleinert sich natürlich die pro Quadratzentimeter empfangbare Sendeleistung. Deshalb braucht man um die doppelte Entfernung zu überbrücken die vierfache Leistung.

Das liegt daran, dass man auf Grund der Physik ungewünschte Nebeneffekte hat, wie im konkreten Fall z.B. das horizontale und vertikale Ausbreiten des Sendekegels, obwohl man den Empfang ja eigentlich nur genau an der kleinen Stelle braucht, an der die Empfangsantenne liegt. Um dies zu vermeiden gibt es wiederum Richtantennen, mit denen man versucht den bestrahlten Bereich möglichst zu verkleinern, um keine Leistung in der Fläche zu verlieren. So kann man die "ungewünschten" Eigenschaften der Physik teilweise kompensieren, aber es bedeutet eben wieder ein Mehr an Entwicklungs und Konstruktionsaufwand.
Andere Beispiele für bei Technik übliche Probleme sind z.B. Erwärmung von Teilen, Leckströme, oder auch Elektromigration. Davon sind so ziemlich alle Teile in heutigen PCs stark betroffen.

 

[Holt]

mastergamer, wenn man für nur 50% mehr Leistung die doppelten Stromkosten hinnimmt, dann muss man den Rest über die Abschreibung der HW Kosten reinholen, sonst wird der Gewinn nicht höher sondern eben geringer ausfallen.

 

[testnutzer]

Ganz allgemein liegt das daran, dass bei Technik im HighEnd grundsätzlich überlinearer Aufwand betrieben werden muss.
Ein (IMHO) leicht nachvollziehbares Beispiel dafür ist z.B. Funk.
Man kann sich die Funkwellen in die benötigte Richtung als Zweidimensionale Fläche vorstellen, die entlang der dritten (auf einen zukommenden) Achse projiziert wird. (Also sozusagen als ein annäherndes Rechteckt, das auf dich als Empfänger zugeflogen kommt. Dieses Rechteck wird nun mit zunehmender Entfernung aber immer größer, und zwar sowohl in der Höhe, als auch der Breite. Die Fläche auf der man das Signal empfangen kann wird also mit zunehmender Entfernung größer. Dabei verkleinert sich natürlich die pro Quadratzentimeter empfangbare Sendeleistung. Deshalb braucht man um die doppelte Entfernung zu überbrücken die vierfache Leistung.

Das liegt daran, dass man auf Grund der Physik ungewünschte Nebeneffekte hat, wie im konkreten Fall z.B. das horizontale und vertikale Ausbreiten des Sendekegels, obwohl man den Empfang ja eigentlich nur genau an der kleinen Stelle braucht, an der die Empfangsantenne liegt. Um dies zu vermeiden gibt es wiederum Richtantennen, mit denen man versucht den bestrahlten Bereich möglichst zu verkleinern, um keine Leistung in der Fläche zu verlieren. So kann man die "ungewünschten" Eigenschaften der Physik teilweise kompensieren, aber es bedeutet eben wieder ein Mehr an Entwicklungs und Konstruktionsaufwand.
Andere Beispiele für bei Technik übliche Probleme sind z.B. Erwärmung von Teilen, Leckströme, oder auch Elektromigration. Davon sind so ziemlich alle Teile in heutigen PCs stark betroffen.

Dankeschön für die Ausführungen.

Ab was für einen Effizienzunterschied würdet ihr euch für das Produkt B statt A entscheiden? Sind 50-100 Watt Mehrverbrauch bei gleicher Leistung schon zu "ineffizient"?

 

[mastergamer]

Wieso versuchst du eig. immer andere für dich entscheiden zu lassen?

"Mag ich lieber grün oder rot? Wie seht ihr das?"

"Soll ich lieber zu Fuß gehen oder Rad fahren, was würdet ihr machen?"

"Nadine oder Eva, welche macht mich glücklicher?"


Was versprichst du dir davon?

 

[Elmario]

Dankeschön für die Ausführungen.

Ab was für einen Effizienzunterschied würdet ihr euch für das Produkt B statt A entscheiden? Sind 50-100 Watt Mehrverbrauch bei gleicher Leistung schon zu "ineffizient"?

Die Sache ist da komplexer. Z.B. ist der Anwendungsbereich ein Kriterium. Ist es ein Server, ein Gaming-PC, ein mobiel genutztes Notebook, ein Workstation-Notebook usw. Je nachdem gelten andere Bedingungen.

 

[Kalorean]

Ab was für einen Effizienzunterschied würdet ihr euch für das Produkt B statt A entscheiden?

13,37 %.

Sind 50-100 Watt Mehrverbrauch bei gleicher Leistung schon zu "ineffizient"?

Wer soll das bitte für dich beantworten, ob das 'zu' ineffizient ist und bezogen auf was? In Bezug auf das Gesamtsystem? Eine Einzelkomponente? Den Monatsverbrauch?


Definitiv kann ich dir nur eines sagen: IN Anbetracht des Mehrverbrauchs bei gleicher Leistung zumindest mal 50-100 Watt weniger EFFIZIENT.

 

[testnutzer]

Ok, danke

Es kommt also auf die Komponenten und auf den Anwendungszweck an. Danke