Forum: PC Hard- und Software Leistungsaufnahme und Verlustleistung von integrierten Schaltkreisen


von Soundso S. (maschinenbauer)


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Hallo Forum,

Ich habe eine sehr allgemeine und ja schon fast amateurhafte Frage: Es 
gibt in Computerforen immer wieder Diskussionen, was denn eine 
TDP/Verlustleistung ist. Es wird immer wieder behauptet, Verlustleistung 
sei nicht LEistungsaufnahme. Ich studiere Maschinenbau und habe mit 
Elektrotechnik/Elektronik praktisch nichts zu tun (ok 2 Semester elektr. 
Maschinen und Anlagen bzw Grundlagen der E-Technik habe ich gehabt).

Jedenfalls verstehe ich nicht, was denn da außer der Verlustleistung 
übrig bleibt. Wenn ein Prozessor zB 100W aufnimmt, dann werden  diese 
100W entsprechend in Wärme umgesetzt, da wird doch nichts bewegt oder 
beleuchtet. Okay, vielleicht erzeugt ein winziger Teil der Energie etwas 
Lichtenergie (glühende Transistoren?), aber das ist ja wohl vollkommen 
vernachlässigbar.

Also behaupte ich, bei integrierten Schaltkreisen gilt Leistungsaufnahme 
= Verlustleistung/Wärmeenergie. Aus dem Grund gibt es ja auch keinen 
typischen Wirkungsgrad in % bei ICs. Stattdessen nutzt man die Einheit 
Rechenleistung pro Watt, also FLOPS/Watt als Effzienzangabe.
Es gibt da aber jemanden, der behauptet, eine CPU könne zB 200W 
aufnehmen, aber nur 160W in Wärme umwandeln, dass da was "recycelt" 
werde, dass Verlustleistung nur durch Leckströme innerhalb der CPU und 
irgendwelche elektromagnetischen Felder erzeugt wird... Für mich klingt 
das ehrlich gesagt vollkommen lächerlich. Wie kann denn da irgendwas 
wieder eingespeist werden? Bei den schnellen Spannungsänderungen 
teilweise in Mikrosekundenbereich?
Aber wie gesagt, ich bin kein Experte auf dem Gebiet, daher frage ich 
euch.

von Georg (Gast)


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Soundso Soundsoweiter schrieb:
> Also behaupte ich, bei integrierten Schaltkreisen gilt Leistungsaufnahme
> = Verlustleistung/Wärmeenergie

Soundso Soundsoweiter schrieb:
> Für mich klingt
> das ehrlich gesagt vollkommen lächerlich

So einfach wie sich klein Fritzchen das vorstellt ist die Elektronik 
halt nicht. Ein Audioverstärker kann z.B. 5 W aufnehmen, davon aber 4 W 
an die Lautsprecher abgeben, was ist daran bitte lächerlich? Deiner 
Meinung nach haben also alle ICs 0 % Wirkungsgrad, und die Hersteller 
die 90 % für Schaltregler angeben lügen alle? So ein Verständnis ist 
selbst für einen Maschinenbauer ärmlich.

Georg

von Icke ®. (49636b65)


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Georg schrieb:
> Ein Audioverstärker kann z.B. 5 W aufnehmen, davon aber 4 W
> an die Lautsprecher abgeben, was ist daran bitte lächerlich?

Schlechter Vergleich. Der Audioverstärker ist explizit dafür gebaut, die 
Leistung an die Lautsprecher abzugeben. Eine CPU muß aber keine Leistung 
irgendwohin abgeben, außer eine winzige Menge, um Daten- und 
Adreßleitungen zu schalten. In der Tat wird fast die gesamte 
aufgenommene Leistung in Wärme umgewandelt. Eine ideale CPU hätte 
theoretisch eine Leitsungsaufnahme gegen Null. Aber die Physik läßt das 
nicht zu und die Schaltflanken haben nur eine endlich große Steilheit, 
sodaß beim Umschalten immer einen kurzen Moment beide Transistoren 
leiten und dadurch Verlustleistung erzeugen, die als Wärme nach außen 
abgegeben wird.

von Georg (Gast)


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Icke ®. schrieb:
> Schlechter Vergleich.

Wieso? Hast du das nicht gelesen:

Soundso Soundsoweiter schrieb:
> Also behaupte ich, bei integrierten Schaltkreisen gilt Leistungsaufnahme
> = Verlustleistung/Wärmeenergie

Ihr behauptet also beide, ICs würden ausser Wärme keine Leistung 
abgeben, ausgenommen möglicherweise* die vielen die eben doch Leistung 
abgeben. Damit kann man den ersten Preis in Tautologie gewinnen, aber 
kein Verständnis von elektronischen Schaltungen.

*Soundso behauptet aber, ALLE ICs.

Niemand bestreitet, dass es auch elektronische Bauteile gibt, die die 
gesamte Leistung als Wärme wieder abgeben, z.B. Widerstände. Aber auch 
das ist eine totale Trivialität.

Georg

von (prx) A. K. (prx)


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Icke ®. schrieb:
> außer eine winzige Menge, um Daten- und
> Adreßleitungen zu schalten.

Ich könnte mir vorstellen, dass dies bei CPUs mit 4 Speicherkanälen und 
ein paar QPIs bei Volllast nicht mehr ganz so winzig ist.

von (prx) A. K. (prx)


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Georg schrieb:
> Ihr behauptet also beide, ICs würden ausser Wärme keine Leistung
> abgeben, ausgenommen möglicherweise* die vielen die eben doch Leistung
> abgeben.

Das ist jene Form der Rechnung, in der der Einfachheit halber Pi auch 
mal mit 3 angesetzt werden kann, ohne dass sich an der Auslegung eines 
Gerätes viel ändert.

Wer Erbsen zählen will, der kann sie einzeln durchzählen oder wiegen. 
Letzteres ist weniger genau aber dank Zeitersparnis oft billiger.

: Bearbeitet durch User
von Icke ®. (49636b65)


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Georg schrieb:
> Hast du das nicht gelesen:

Nicht richtig, sorry dafür.

> Ihr behauptet also beide, ICs würden ausser Wärme keine Leistung
> abgeben, ausgenommen möglicherweise* die vielen die eben doch Leistung
> abgeben.

Nein, ich bezog mich explizit auf CPUs. Die Abgabe von Leistung an 
andere Baulemente ist dort kein erwünschter Vorgang.

von Icke ®. (49636b65)


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A. K. schrieb:
> Ich könnte mir vorstellen, dass dies bei CPUs mit 4 Speicherkanälen und
> ein paar QPIs bei Volllast nicht mehr ganz so winzig ist.

Präziser ausgedrückt, im Verhältnis zur Gesamtverlustleistung eher 
unbedeutend.

von Soundso S. (maschinenbauer)


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Oh ein Oberschlaumeier meldet sich also als erter. Wie wärs denn, statt 
beleidigend zu werden, wenn du beim Thema bleibst? Wir sind hier im 
Abschnitt PC Hard- und Software.
Ich habe übrigens nicht behaupten wollen, alle ICs verhalten sich so, es 
geht um CPUs und GPUs. Und da seh ich das nach wie vor so, dass 
praktisch die gesamte aufgenommene Energie in Wärme umgewandelt wird.

: Bearbeitet durch User
von Georg (Gast)


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Soundso Soundsoweiter schrieb:
> Ich habe übrigens nicht behaupten wollen, alle ICs verhalten sich so

Und warum behauptest du's dann? Bevor du anderen Beleidigungen vorwirfst 
(du meinst sicher so etwas wie Oberschlaumeier), solltest du vielleicht 
deine eigenen Postings noch mal lesen, anstatt einfach zu behaupten, du 
hättest das ja nicht geschrieben. Das lässt sich mit ein wenig nach oben 
scrollen ja leicht widerlegen.

Aber es ist sicher sinnlos, mit jemandem zu diskutieren, dem Elektronik 
"vollkommen lächerlich" vorkommt.

Georg

von (prx) A. K. (prx)


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Georg schrieb:
> solltest du vielleicht deine eigenen Postings noch mal lesen,

Und du seine, denn...

> Aber es ist sicher sinnlos, mit jemandem zu diskutieren, dem Elektronik
> "vollkommen lächerlich" vorkommt.

...das hat er nicht geschrieben. Viemehr kommt ihm das magische Recyling 
lächerlich vor.

von MaWin (Gast)


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Soundso Soundsoweiter schrieb:
> was denn eine TDP/Verlustleistung ist. Es wird immer wieder
> behauptet, Verlustleistung sei nicht LEistungsaufnahme

Verlustleistung IST gleich der Leistungsaufnahme, weil der Strom der 
über die Anschlüsse nach draussen fliesst, bei einer CPU 
vernachlässigbar ist (nicht jedoch bei anderen, meist einfacheren Chips, 
ein Operationsverstärker kann schon 10 mal mehr Leistung audnehmen als 
er an Verlustleistung hat, weil er den grössten Teil des Strom nach 
aussen weiterleitet).

TDP = Thermal Design Power = Maximale Verluste, die der Chip haben darf 
damit er nicht zu heiss wird, bei wie vorgesehen im Design gebauter 
Kühlung (bei Wasserkühlung wäre also mehr erlaubt).

Die Leistungsaufnahme darf natürlich kleiner sein als die TDP, aber über 
längere Zeit nicht grösser, nur in kurzen Momenten die kürzer sind als 
die Wärmeträgheit (die dann durch Momente mit niedrigere 
Leistungsaufnahme ausgeglichen werden müssen). Normalerweise ist die 
Leistungsaufnahme VIEL kleiner als die TDP, denn unter der lebt die CPU 
(auslegungsgemäss) nur 5 Jahre.

Soundso Soundsoweiter schrieb:
> Es gibt da aber jemanden, der behauptet, eine CPU könne zB 200W
> aufnehmen, aber nur 160W in Wärme umwandeln,

Unsinn.

> dass da was "recycelt"
> werde, dass Verlustleistung nur durch Leckströme innerhalb der CPU und
> irgendwelche elektromagnetischen Felder erzeugt wird...

Wenn Stromaufnahme recakelt wird, spricht man von Blindtsrom, und
der trägt tatsächlich nicht zu den Watt bei die etwas verheizt.

Im Wechselstomnetz gibt es so etwas, 200VA bei nur 160W.

Auch eine CPU nimmt bei einem Schaltvorgang mehr Strom auf, den sie im 
nächsten Schaltvorgang "recykelt". Da man aber die Stromaufnahme nicht 
in so kleinen Abstaänden von Pikosekunden misst, ergibt sich ein 
Mittelwert in WATT, also echter verbratener Leistung.

von (prx) A. K. (prx)


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MaWin schrieb:
> Da man aber die Stromaufnahme nicht
> in so kleinen Abstaänden von Pikosekunden misst, ergibt sich ein
> Mittelwert in WATT, also echter verbratener Leistung.

Wär auch nicht so einfach zu messen. Denn wenn man als CPU das 
betrachtet, was man nach dem Kauf in der Hand hält, dann hat man schon 
ein paar Ebenen von Kondensatoren zwischen sich und den Transistoren. 
Onchip und im Gehäuse. Die den Verbrauch bereits mitteln.

: Bearbeitet durch User
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