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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wofür brauche ich bei Elektronik eigentlich die ganze Leistung ?


Autor: Neugierig (Gast)
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Keine Ahnung warum,

aber wenn ich den PC hier am Tisch, die Platine mit dem µC und auch 
sonst die gnaze Elektronik so ansehe, die hauptsächlich aus 
Mikrocontrollern / -prozessoren ohne mechanische oder Lichemittierende 
Aktoren besteht, dann stellt sich mir eine Frage:

Wofür braucht zum Beispiel die CPU hier im PC (Eine Atom 330 auf einem 
ITX) im Leerlauf eine Leistung von 5 Watt ??

Ist es so anstrengend Bits und Bytes zu lesen und schreiben ? Wofür 
fließt der ganze Strom im PC der die Wärmeleistung erzeugt (Hier sind es 
85 Watt bei 12 / 5 Volt und Vollast)?

Alles kann ja nicht für Leckströme fließen, da muß ja noch ein Teil für 
Rechnungen fließen ?

Macht mich mal schau, wo der ganze Strom bei Prozessor, RAM, GPU und 
Chipset hinfließt. Ich habe bisher dafür noch keine Erklärung gefunden.

Der Neugierige

Autor: Gaast (Gast)
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Der Strom fließt in den Nullleiter und von dort zurück in's Kraftwerk.

Autor: naja (Gast)
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Neugierig schrieb:
> Macht mich mal schau, wo der ganze Strom bei Prozessor, RAM, GPU und
> Chipset hinfließt.

Der Prozessor ist trotzdem am arbeiten (Betriebssystem) und braucht auch 
den RAM, es wird auf Befehle von den Eingabegeräten gewartet (die 
deshalb nicht stromlos sind), die Graka gibt ständig ein Bild aus und 
die Kommunikation der Daten läuft über den Chipsatz der alles 
miteinander verknüppert.

Also Leerlauf heißt nicht, daß es nix zu tun gibt für den Rechner.

Fürs Energiesparen gibt es dann eine Möglichkeit, die nennt sich 
ausschalten.

Autor: naja (Gast)
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Gaast schrieb:
> Der Strom fließt in den Nullleiter und von dort zurück in's Kraftwerk.

Müssten die da nicht eigentlich was zahlen dafür, daß man denen Energie 
liefert?

:D

Autor: Tom Ekman (tkon)
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>> Der Strom fließt in den Nullleiter und von dort zurück in's Kraftwerk.

>Müssten die da nicht eigentlich was zahlen dafür, daß man denen Energie
>liefert?

Nein, die Elektronen muss man zurück geben, da ist Pfand drauf.

:DD

Autor: Thomas R. (tinman) Benutzerseite
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naja schrieb:
> Gaast schrieb:
>> Der Strom fließt in den Nullleiter und von dort zurück in's Kraftwerk.
>
> Müssten die da nicht eigentlich was zahlen dafür, daß man denen Energie
> liefert?
>


nein, weil du es nicht nachweisen kannst wie viel energie zurückfloß, 
die stromzähler hängen nciht am nullleiter - und du darfst kein 
nicht-zugelassenes zähelr (so ein der am nullleiter hängen könnte) 
benutzen.

Daher, pech gehabt.

Autor: oldmax (Gast)
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Hi
Also, wenn's denn ein Stromzähler wäre, bräuchte ich nix zu bezahlen, 
weil ja jeder weiß, das der Strom im Stromkreis überall gleich ist. 
Also, was über die Phase reinkommt geht auch über den Null wieder raus. 
Wo ich mir nicht ganz sicher bin, ist die Spannung. Da kann beim E-Werk 
ntürlich der Wert höher liegen, aber das interessiert mich ja nicht, 
weil der "Stromzähler" bei mir angeschlossen ist und ich mit der 
Spannung nix mache. So hab ich mich ja auch oft genug gefragt, warum ich 
vom Energieversorger noch immer ne Rechnung bekomme.... Vielleicht ist 
das auch der Grund, warum nicht mehr das heimische E-Werk der Versorger 
ist, sondern irgendso ein Rechnungsbüro. Möglicherweise gab's da mal 
Zweifel und um auf Nummer sicher zu gehen, hat man die Geschäftsform 
geändert.
Mit einem nicht ganz ernst zu nehmenden Beitrag einen schönen Gruß
oldmax

Autor: s.z. (Gast)
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in Prozessoren sind millionen von Transistoren verbaut und die werden 
extrem oft geschaltet.
jeder schaltvorgang bedeutet aufwenden von ladung oder eben den verlust 
von ladung (irgendwie werden die 0en und 1en ja gespeichert)
auch wenn ein schaltvorgang nur sehr sehr wenig energieverbrauch 
bedeutet ... multipliziert mit mehreren millionen transistoren, die das 
milliardenmal in einer sekunde machen, werden daraus beim Atomprozessor 
halt auch 5 Watt.

Autor: Flo (Gast)
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Da wir in ein Wechselstromnetz haben, fließen sowieso nicht allzuviele 
Elektronen zu uns (Driftgeschwindigkeit is zu klein), die drehen alle 10 
ms um.
:D

Autor: Sven Stefan (stepp64) Benutzerseite
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oldmax schrieb:
> Hi
> Also, wenn's denn ein Stromzähler wäre, bräuchte ich nix zu bezahlen,
> weil ja jeder weiß, das der Strom im Stromkreis überall gleich ist.
> Also, was über die Phase reinkommt geht auch über den Null wieder raus.
> Wo ich mir nicht ganz sicher bin, ist die Spannung. Da kann beim E-Werk
> ntürlich der Wert höher liegen, aber das interessiert mich ja nicht,
> weil der "Stromzähler" bei mir angeschlossen ist und ich mit der
> Spannung nix mache. So hab ich mich ja auch oft genug gefragt, warum ich
> vom Energieversorger noch immer ne Rechnung bekomme.... Vielleicht ist
> das auch der Grund, warum nicht mehr das heimische E-Werk der Versorger
> ist, sondern irgendso ein Rechnungsbüro. Möglicherweise gab's da mal
> Zweifel und um auf Nummer sicher zu gehen, hat man die Geschäftsform
> geändert.
> Mit einem nicht ganz ernst zu nehmenden Beitrag einen schönen Gruß
> oldmax

Natürlich machst du zu Hause etwas mit der Spannung: Du fällst sie. 
Daher auch der Name Spannungsabfall.

Da der Strom ja überall gleich bleibt, kann deine verbrauchte Leistung 
also nur aus dem Spannungsabfall herrühren. Du müsstest also nur sehen, 
wie du den ganzen Abfall in die Mülltonne bekommst. Dann bräuchtest du 
auch nix mehr an die E-Werke bezahlen, sondern halt nur noch an die 
Stadtreinigung...

:-)

Autor: thorstendb (Gast)
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> Also, was über die Phase reinkommt geht auch über den Null wieder raus.
Falsch!

Autor: thorstendb (Gast)
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Die Summe über L1, L2, L3 und N muss 0 sein. Null liegt im Sternpunkt, 
ist gesamt gesehen "aber" nicht der Rückleiter, sondern nur der Rückweg 
zum Stern.

Autor: elektronensparer (Gast)
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Mit den heutzutage erhältlichen Heizlüftern (PCs) erhöhen Sie die 
Stromabsatzrate der Versorger. Die PC-Hersteller haben einen Pakt mit 
der Energiewirtschaft geschlossen, dass die eineurofuchzig 
Stromsparelektronik nur in ein paar Laptops eingebaut werden dürfen. 
Deswegen läuft der Prozessor meist auf Volllast und macht nops anstatt 
einfach den Takt runterzuregeln. Der Spieleidiotismus macht dann den 
Rest.
Denn die meisten sagen immer noch: Eymanneyeybooooahhheygeil! Ich krieg 
da
ne gepflegte Antiperistaltik und bleib bei meinem P4-Laptop der im 
Leerlauf 10 W und unter Last keine 20 W verbraucht, deswegen auch nicht 
heiss wird und keine nervigen Lüftergeräusche macht. Die meisten anderen 
Laptops, die ich gemessen habe brauchen schon über 50W. Die meisten 
Tower über 100 W und mehr. 300 W kann da durchaus mal sein.

Autor: GefährlichesHalbwissen (Gast)
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oldmax schrieb:
> Wo ich mir nicht ganz sicher bin, ist die Spannung. Da kann beim E-Werk
> ntürlich der Wert höher liegen, aber das interessiert mich ja nicht,
> weil der "Stromzähler" bei mir angeschlossen ist und ich mit der
> Spannung nix mache. So hab ich mich ja auch oft genug gefragt, warum ich
> vom Energieversorger noch immer ne Rechnung bekomme.... Vielleicht ist
> das auch der Grund, warum nicht mehr das heimische E-Werk der Versorger
> ist, sondern irgendso ein Rechnungsbüro. Möglicherweise gab's da mal
> Zweifel und um auf Nummer sicher zu gehen, hat man die Geschäftsform
> geändert.

Nach der Spannung können die Rechnung nicht geschrieben werden, weil wir 
dann alle den selben Betrag hätten. Ich selbst (und die meisten meiner 
Freunde) verbrauchen ungefähr 230V. Und damit läuft entweder die 
Digitaluhr oder genauso die Elektroheizung. Ärmere Länder können sich 
nur 110V leisten.

Wir alle sollten vielmehr auf den Spannungsverbrauch achten! Dann hätte 
diese unselige, einseitige Diskussion um den Stromverbrauch endlich ein 
Ende. Die Welt ist eben nicht immer so einfach wie manch einer hier 
denkt.

Früher, als es noch Elektronenröhren gab, da war die Sache klar: durch 
den Brownschen Effekt wurden Elektronen emitiert und die blieben im 
vorderen Bereich der Röhre liegen und irgendwann war die voll und 
dewegen war die Lebensdauer auch begrenzt. Heute sind die wegen dieser 
Stromverschwendung verboten und die Elektronen müssen, wie vom Vorposter 
erwähnt wieder abgegenen werden. Da ist auch Umweltzeichen drauf aber 
das ist zu klein um es zu erkennen. RTL hat da mal drüber berichtet in 
einer Wissenschaftssendung. Ich guck immer RTL. Ihr auch?

Autor: Bleifuss (Gast)
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"Der Prozessor ist trotzdem am arbeiten (Betriebssystem) und braucht 
auch
den RAM"

Und dieser wiederum ist idR ein DRAM, der Refresh-Zyklen braucht.

Autor: Peter (Gast)
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> Ich krieg da ne gepflegte Antiperistaltik und bleib bei meinem
> P4-Laptop >der im Leerlauf 10 W und unter Last keine 20 W verbraucht,
Rate mal warum es keinen Nachfolger vom P4 gab. Diese hatten eine viel 
zu hohen stromverbaucht bei zu geringer Leistung.

Wenn du schon sparen willst, solltest solltest du auf ein Atom wechseln. 
Und nur weil ein Tower ein 300W Netzteil hat heist das nicht das er auch 
300W verbraucht. Klar braucht er meist mehr als 20W aber dafür habe ich 
auch mehr Rechenleistung die auch manchmal benötigt wird.

Autor: Klaus 2m5 (klaus2m5)
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Das mit dem Strom kann man direkt mit dem Kreislauf beim Menschen 
vergleichen. Beim Menschen wird das meiste Blut durchs Gehirn gepumpt. 
Also bekommt das Gehirn am meisten Sauerstoff und Kalorien. Allerdings 
fragt man sich bei vielen Menschen auch, warum deren Gehirn soviel 
Energie verbraucht.

Autor: Mike (Gast)
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Die Frage, wieviel Wärme ein Rechner erzeugt, und wieweit diese 
Verlustleistung reduziert werden kann, ist sehr interessant. Hier mal 
eine wissenschaftliche Arbeit dazu. Tatsächlich wird die Wärme nicht 
dadurch erzeugt, dass neue Information erzeugt wird, sondern sie wird 
frei, wenn Information vernichtet wird, also z.B. Speicherinhalte 
gelöscht werden.
Da Computer gewaltige Informationsvernichter sind (aus einer Unmenge von 
Information, die in den Rechner hineingesteckt wird, kommt nur sehr 
wenig Informatives am Ausgang wieder heraus), wird bei ihrem Betrieb 
auch immer Wärme frei.


Gruss
Mike

Autor: Bleifuss (Gast)
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"> Ich krieg da ne gepflegte Antiperistaltik und bleib bei meinem
> P4-Laptop >der im Leerlauf 10 W und unter Last keine 20 W verbraucht,
Rate mal warum es keinen Nachfolger vom P4 gab. Diese hatten eine viel
zu hohen stromverbaucht bei zu geringer Leistung."


Die TDP einiger P4s ist jenseits von 100 Watt!

Autor: GefährlichesHalbwissen (Gast)
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Mike schrieb:
> Die Frage, wieviel Wärme ein Rechner erzeugt, und wieweit diese
> Verlustleistung reduziert werden kann, ist sehr interessant. Hier mal
> eine wissenschaftliche Arbeit dazu. Tatsächlich wird die Wärme nicht
> dadurch erzeugt, dass neue Information erzeugt wird, sondern sie wird
> frei, wenn Information vernichtet wird, also z.B. Speicherinhalte
> gelöscht werden.

Da gibt es doch den berühmten Maxwellschen Dämon. Der sitzt an einer 
Klappe, beobachtet die vorbeiflitzenden Gasmolekühle und öffnet die 
Klappe immer dann, wenn zufällig ein schnelles Teilchen von links nach 
rechts fliegt. So werden auf der rechten Seite Druck und Temperatur 
erhöht.

Würde man einen solchen Dämon konstruieren können, wären alle 
Energiesorgen gelöst und der zweite Hauptsatz der Wärmelehre wäre ein 
Irrtum der Geschichte. Als Wohnungsheizung, könnte man dann z.B. ein 
Stück Maxwellsche Folie in eine Wandöffnung kleben und hätte frische 
Luft und Wärme für lau.

So weit ich mich erinnere hat es lange gebraucht die potentielle 
Existenz diese Dämons zu widerlegen und die Kernaussage des 
Gegenbeweises (von IBM-Wissenschaftlern?) war, das der Dämon für seine 
Entscheidung eine Information über das jeweils beobachtete Molekül 
speichern müsste. Und um diese Information wieder zu löschen, bräuchte 
er mehr Energie, als er gewinnen könnte.

Kann jemand das bestätigen oder genauer erklären?

Autor: Florian (Gast)
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http://de.wikipedia.org/wiki/Complementary_Metal_O...

"Da auf Widerstände in der CMOS-Technik im Gegensatz zur NMOS-Technik 
verzichtet werden kann, entsteht ein Vorteil: Der Strom (von der 
Versorgungsspannung zur Masse) fließt nur im Umschaltmoment. (Bei der 
NMOS-Realisierung besteht das Problem, dass sich im leitenden Zustand 
die starke Null (0) von unten gegenüber der schwachen Eins (H) von oben 
durchsetzen muss (vgl. IEEE 1164) und dadurch fortlaufend ein Strom von 
oben fließt, solange der Transistor leitend bleibt.) Die Stromaufnahme 
bzw. die Verlustleistung ist also – abgesehen vom wesentlich kleineren 
Kriechstrom – nur von der Umschalthäufigkeit (Taktfrequenz) und dem 
Störabstand abhängig. Aus diesem Grund werden die meisten digitalen ICs 
(Prozessoren, Arbeitsspeicher) zurzeit in dieser Technik hergestellt. 
Die Verlustleistung ist darüber hinaus linear von der Taktfrequenz und 
quadratisch vom Störabstand abhängig (siehe Grafik)."

-> je schneller desto Strom

Autor: Axel (Gast)
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Es gibt zwei Effekte, die zu den hohen Stromverbräuchen beitragen.

Zum einen kann man sich die Transistoren in den Bausteinen als eine 
riesige Menge Kondensatoren vorstellen, die permanent umgeladen werden. 
Je öfter die umgeladen werden (je höher der Takt ist) umso höher ist der 
Stromverbrauch.

Das kann man verbessern, indem man kleinere Strukturen nimmt, dadurch 
werden die Kondensatoren und somit die Kapazitäten kleiner. Dadurch, 
dass weniger Ladung umgeladen werden muss, wird die Schaltung ausserdem 
schneller. Allerdings wurde das weit überkompensiert, weil in modernen 
CPU weit mehr Transistoren drin sind.

Dummerweise führen kleinere Strukturen aber auch dazu, dass die 
Isolierschichten dünner werden und immer mehr Elektroden dadurch 
diffundieren können, die Leckströme steigen dramatisch an. So hat ein 
486 fast gar keinen Leckstrom, bei den aktuellen Prozessoren geht das in 
den mehrere Ampere Bereich, ist also schon relevant.

Das versucht man zu kompensieren, indem man die Spannung reduziert, 
dadurch wird der Baustein aber wieder langsamer. Es gibt auch 
verbesserte Isoierschichten auf den CPU, die haben dann aber wieder 
andere Nachteile, z. B. Kosten für zusätzliche Produktionsschritte.

Deswegen können gute Mainboards nicht nur die Frequenz der CPU 
kontrollieren, sondern reduzieren bei reduzierter Frequenz auch die 
Versorgungsspannung.

Gruss
Axel

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