CPU-Undervolting: Effizienz-Tuning für den Core i7-5820K - so geht's [Test der Woche]
Fast jeder Prozessor verfügt über Spielraum für Overclocking, aber auch für Undervolting. Im Idealfall liegt stets nur genau die Spannung an, die der Prozessor benötigt. Die Haswell-E-CPU Core i7-5820K ist hierbei keine Ausnahme. PC Games Hardware zeigt auf, was bei Undervolting zu beachten ist, welche Effekte die Änderungen haben und wie sich das Ganze sinnvoll mit Overclocking kombinieren lässt.
Beim Core i7-5820K für den Sockel 2011-v3 handelt es sich um den günstigsten Core-i7-Chip mit sechs Kernen. Am Beispiel des Haswell-E-Prozessors erläutern wir die Grundlagen für erfolgreiches CPU-Undervolting. Beachten Sie, dass abhängig von der Prozessorarchitektur und dem Mainboard bestimmte Funktionen im BIOS-Menü nicht zur Verfügung stehen oder einen anderen Namen tragen. Falls Sie sich für das Thema Undervolting interessieren, legen wir Ihnen die PCGH-Ausgabe 09/2015 ans Herz. Dort werden neben dem Core i7-5820K auch die Prozessoren i7-4770K, i7-3770K, i7-2600K und FX-8350 sowie DDR4-RAM behandelt. Außerdem zeigen wir dort auf, was Undervolting bei den Radeon-Grafikkarten R9 390X, R9 290, R9 280 und den Geforce-Modellen GTX 980 Ti, GTX 970 und GTX 770 bringt.
Alles auf Standard
Bevor man CPU-Undervolting betreibt, sollte man sich die Standardkonfiguration genau ansehen. Die anliegenden Taktfrequenzen und Spannungen, die Kerntemperaturen sowie die Leistungsaufnahme und Leistungsdaten des Systems sind die Parameter, an denen sich erfolgreiche Undervolting-Maßnahmen und auf Effizienz ausgerichtetes Tuning messen lassen müssen. Nach dem Laden der "Optimized Defaults" im UEFI-Menü des Asus Rampage V Extreme lassen wir das System im Windows-Betrieb einpendeln. Nach kurzer Zeit ist eine Leistungsaufnahme von 79 Watt bei 1,2 GHz und 0,79 Volt Kernspannung erreicht. Bei Auslastung aller vier Kerne durch x264 HD registrieren wir 177 Watt bei 3,6 GHz und 1,14 Volt. Der Turbo-Takt liegt damit bereits etwas höher als von Intel vorgesehen; bei vielen Mainboards wird standardmäßig der Multiplikator für den höchsten Singlecore-Turbo auch bei Auslastung aller vorhandener Kerne angelegt. Falls der Prozessortakt auch nach einer längeren Ruhephase nicht gesenkt wird, sollten Sie die Energieoptionen von Windows prüfen: Falls der Energiesparplan auf "Höchstleistung" steht, ändern Sie ihn auf "Ausbalanciert (empfohlen)".
Fixe Spannung
Nun loten wir aus, wie stark die Kernspannung abgesenkt werden kann, bis es zu Instabilität kommt. Dafür setzen wir die Kernspannung im "Manual Mode" ausgehend von 1,14 Volt schrittweise herab. Unser Chip benötigt mindestens 1,06 Volt, sonst drohen Bluescreens. Die Absenkung führt zu einer um 13 Watt verringerten Leistungsaufnahme - allerdings nur unter Last, denn im "Manual Mode" liegt die gewählte Kernspannung durchgehend an. Im Leerlauf benötigt unser System daher 3 Watt mehr.
Es wird dynamisch
Dies lässt sich durch die Veränderung der Kernspannung anhand eines Offset-Werts verhindern. Mit ihm lässt sich durch die Wahl des Vorzeichens "-" oder "+" bestimmen, ob ein bestimmter Betrag von der im Leerlauf und unter Last anliegenden Standardspannung abgezogen oder hinzugefügt werden soll. Unser i7-5820K läuft ohne Optimierung unter Last mit 1,14 Volt, tatsächlich erforderlich sind aber nur 1,06 Volt. Diese Differenz, also "-0,080 Volt" ist der passende Offset-Wert. Im Leerlauf liegen nun lediglich 0,71 Volt bei 1,2 GHz an, das System gibt sich mit 78 Watt zufrieden. Unter Last verzeichnen wir wie zuvor niedrige 1,06 Volt.
Volle Flexibilität
Das ist gegenüber der Standardkonfiguration zwar ein Fortschritt, aber noch nicht optimal: Ob im Leerlauf eine niedrigere Kernspannung als 0,71 Volt ausreicht, können wir nicht austesten. Bei einer stärkeren Absenkung fällt nämlich die Kernspannung im Lastbetrieb unter das erforderliche Minimum. Abhilfe schafft die von Asus "Adaptive Mode" getaufte Möglichkeit, die Kernspannung für den Leerlauf- und Lastbetrieb unabhängig voneinander zu justieren. Es handelt sich um einen Offset-Modus, der um die Option "Additional Turbo Mode CPU Core Voltage" erweitert wurde. Hier können wir ähnlich wie im "Manual Mode" die Kernspannung eintragen, die unter Last anliegen soll. Der wichtige Unterschied besteht aber darin, dass die Spannung wie im Offset-Modus im Leerlauf gesenkt wird und der eingetragene Offset mit dem unter Last gewünschten Wert verrechnet wird. Wichtig: Der "Adaptive Mode" greift nur, wenn der Last-Takt einer Turbo-Stufe entspricht, die über dem Basistakt liegt - im Falle des i7-5820K also über 3,3 GHz.
Der "Adaptive Mode" ist damit besonders für Overclocking interessant, denn so lässt sich eine niedrige Leerlaufspannung mit einer erhöhten Lastspannung kombinieren. Beispiel: Für die PCGH-Konfiguration nutzen wir einen Offset von -0,110 Volt. Mit der resultierenden Minimalspannung (0,68 Volt) erreichen wir den Bestwert im Leerlauf, nämlich 77 Watt. Die "Additional Turbo Mode CPU Core Voltage" setzen wir auf 1,240 Volt. So liegen unter Last rechnerisch 1,130 Volt (effektiv rund 1,14 Volt) an, was für stabile 3,9 GHz ausreicht. Die Leistungsaufnahme liegt mit 183 Watt zwar 6 Watt über der Ausgangsbasis, die Energieffizienz ist aber höher; schließlich ist aufgrund der zusätzlichen 300 MHz auch die Rechenleistung gestiegen. (Tipp: Auf Asus-Mainboards sollte die Funktion "Multicore Enhancement" im UEFI-Menü deaktiviert werden. Sie erhöht im "Adaptive Mode" die Leistungsaufnahme im Leerlauf ohne ersichtlichen Vorteil.)
Tipps zum Austesten
Auf Stabilität testen lässt sich ein Prozessor auf die Schnelle zum Beispiel mit Cinebench R15, gründlicher mit Prime95 - mehr dazu im Special zum Austesten der CPU-Stabilität. Falls Ihr System so konfiguriert ist, dass bei Teillast, also etwa der Auslastung nur eines Kerns, ein besonders hoher Turbo-Takt anliegt, sollten Sie Testprogramme zusätzlich auch so konfigurieren, dass Voll- und Teillast vorliegt; sonst drohen in der Praxis Abstürze. Die minimale Leerlaufspannung lässt sich naturgemäß nicht mit einem Stabilitätstest ausloten. Eine relativ gute Möglichkeit besteht allerdings darin, während des Austesten möglichst viele Lastwechsel vorzunehmen; denn hierbei kommt es nach unserer Erfahrung am ehesten zu einem Absturz. Falls Sie einen Absturz im Alltag verkraften, können Sie bei Nutzung des "Adaptive Mode" die Leerlaufspannung auch erst einmal auf dem Standardwert belassen und schrittweise nach ein paar absturzfreien Tagen um 0,010 Volt absenken. So loten Sie das Minimum ohne großen Zeitaufwand praktisch nebenbei aus.
kann ich das Video Tutorial CPU-Undervolting | Strom sparen beim Core i7-5820K 1:1 für meinen i7-5930k übernehmen ? Klar, Spannungen werden wohl leicht andere sein, möchte 3900Mhz " fahren " mit den gering möglichsten Spannungen .
Mein Board ist ein Asus X99 E-WS mit aktuellen Bios/UEFI
Wäre toll, wenn mir evtl. da jemand sonst Schritt für Schritt erklärt z.B.
" Fang an indem du das machst, dann dieses , und dann jenes "
Ich hol den Thread mal aus der Senke
Habe anhand der Anleitung mal ein Undervolting auf einem Testsystem gemacht. Zwar nur auf einem simplen Haswell-2-Kern-Pentium, aber ist ja auch nur zum Test gewesen. Ich konnte auch einiges an Spannung runtergehen, allerdings habe ich da eine Frage, auf die in dem Video nicht eingegangen wird.
Aber erst mal von vorne:
Ich habe, so wie im Tutorial gezeigt, das Maximum ausgelotet, bis ich den Wert gefunden hatte, wo er 8 Stunden ohne Probleme in Prime95 (SmallFFTs 1344-1344-Setting) lief und ich dann abgebrochen habe. Man könnte jetzt "grob" sagen, dass er stabil war.
Allerdings ist er sofort kollabiert, als ich FurMark angeschmissen habe. Die iGPU will ja auch versorgt werden. Wohl gemerkt, es war keine dedizierte Grafikkarte verbaut, nur die CPU selbst. Also würde es ja heißen, dass er nicht stabil war, wenn die iGPU gefordert wurde. Also musste ich wieder mit den Volt etwas hoch, bis ich einen Wert gefunden hatte, wo auch FurMark stabil lief. Soweit, so gut.... so stabil.
Nun bin ich noch einen Schritt weiter gegangen... Prime95 und FurMark gleichzeitig.... und er ist kollabiert. Also wieder so lange mit der Volt hoch, bis es lief. Letztendlich hatte ich dann einen Wert, wo beide Programme stabil über einen Zeitraum von 6 Stunden liefen (und ich dann selbst abgebrochen hatte).
Jetzt meine Frage:
Ab wann genau gilt eine CPU beim Undervolting als "stable"? Das kommt doch immer auf die Art an, mit der sie genutzt wird, oder?
Würde doch heißen, wenn ich die iGPU nicht brauche, weil ich eine dedizierte Grafikkarte habe, dann reicht es, wenn ich die niedrigsten Kernspannung finde, die mit Prime95 stabil läuft? Also somit "Game-stable", bezogen auf dedizierte GraKa?
Thema ist zwar schon älter aber : ich wollte Danke sagen , ich habe diese Additional Voltage nie verstanden . Nachdem ich das Video gesehen habe ist mir so einiges klar geworden
Ich fahre nun nicht mehr im Offset + 0.119v sondern Adaptiv -0.100 und Add + 1.31 = 1.21 volt @ 4500 mhz und 0.688v @ 1200 mhz läuft top.
das gleiche teste ich gerade beim cache der mit anstatt 3000 jetzt mit 3600 laufen soll.
5820k
Rampage V
Besten Dank
Also ich muss sagen, ich mach das zum ersten Mal und bin wirklich viel am Testen.
Was ich aber gerne wissen würde ist, meine Core-Voltage in CPU-Z ist im Leerlauf bei 0,727 und unter Volllast mit Cinebench R15 bei 0,997, sprich jetzt schon deutlich unter dem Wert, bei dem das PCGH Setup nach dem Undervolting-Test. (Bei mir ist alles auf Default)
Kann ich an dieser Stelle trotzdem einfach weitermachen und versuchen das Undervolting noch weiter auszureizen, oder ist die CPU so schon von Haus aus effizient? (bei meiner)
Danke für die Antwort im Voraus.
Gruß