Tatsächliche CPU-Leistungsaufnahme unter Last?

[hikaru]

Hallo,

TDPs moderner CPUs sind ja Schall und Rauch. Eine maßgeschneiderte Hardwareplanung (Kühler/Gehäuse) anhand der CPU-TDP ist jedenfalls nicht mehr sinnvoll machbar, wenn man nicht hinterher an der Leistungsaufnahme der CPU schrauben will.
Daher würden mich Messwerte interessieren. Mir geht es hier ausdrücklich um die CPU, nicht um das Gesamtsystem.

s-tui gibt als root ausgeführt eine "Package Power" in Watt aus, die mir basierend auf meinen eigenen Messungen verschiedener Systeme (inklusive Vergleich mit der Gesamtsystemleistung ab Steckdose) realistisch erscheint.
Ich habe also für die Desktop-CPUs auf die ich Zugriff habe sowohl ohne Last ("idle") als auch unter synthetischer Volllast (mprime [1] Small-FFT-Test) mit s-tui die Package Power gemessen und kam zu folgenden Ergebnissen:

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			TDP	idle	mprime
Intel Core i7-2700k*	95W	6W***	120W
Intel Celeron G1840**	53W	5W	14W
Intel Core i3-4330	54W	3W	52W
AMD Ryzen 5 2600	65W	15W	80W

*) von 3,5 auf 4,2GHz übertaktet, ohne explizite Spannungserhöhung
**) Kernspannung etwas reduziert. So oder so wird die TDP aber nicht annähernd ausgeschöpft.
***) Hier standen zunächst 10W, aber da lief noch eine VM im Hintergrund.

Mich würden eure Messungen interessieren, insbesondere von neueren Desktop-CPUs ab Intel Sockel 1200 bzw. AMD AM4.

s-tui bietet eine Integration von stress/stress-ng an, die natürlich einfacher anzuwenden wäre als mprime, welches extra heruntergeladen und gesondert gestartet werden muss. Allerdings habe ich die Beobachtung gemacht, dass in Sachen Leistungsaufnahme (und damit Abwärme) Nichts an mprime heranreicht.
Zum Vergleich: Der i3-4330 verbrauchte unter stress-ng nur 29W, statt der 52W unter mprime.


[1] https://www.mersenne.org/download/

[MSfree]

Prime:

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			TDP	idle	mprime	Freq
Intel Core i5-10400	65W	1.5W	65W	3.3GHz

Ich habe allerdings die Package Power im UEFI-Setup auf 65W begrenzt, was, wie man an den Meßwerten sieht, auch eingehalten wird. Ohne diese Begrenzung darf die CPU so weit ich weiß, an die 150W für 30 Sekunden ziehen und würde bis 4.3GHz takten.

[thunder11]

Naja - Meiner ist auch nicht mehr das Gewünschte. Sockel LGA1151.
Angegeben ist die Package-Power (s-tui).

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s-tui-stresss:   4,7 /4,6 GHz
mprime:          4,9 /4,6 GHz

Die ersten Werte vor dem Slash sind ca. 10 - 20 sec.

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			TDP	         idle	     s-tui-stress      mprime
Intel Core i9-9900	65W	 	1,5 W          130/64 W        190/64 W

Soweit ich mich erinnern kann, hab ich bei mir im BIOS Nichts begrenzt. Müsste mal nachsehen, ist schon zu lange her.

[hikaru]

Ich habe allerdings die Package Power im UEFI-Setup auf 65W begrenzt, was, wie man an den Meßwerten sieht, auch eingehalten wird.

Schön, dass man sich wenigstens darauf verlassen kann! Gab es da nur die 65W als Stufe (wegen TDP), oder kann man die Package Power auch feingranularerer einstellen?
Mein i3 steckt z.B. in einem Mini-ITX-Gehäuse (In Win BQ656), wo die gut 50W schon das Maximum darstellen, wenn ich den Lüfter auf erträglicher Drehzahl halten will - was aber, wie ich vermute, eher eine Limitierung des nicht verlöteten IHS der CPU, als des Kühlers (Alpenföhn Black Ridge) ist.

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s-tui-stresss:   4,7 /4,6 GHz
mprime:          4,9 /4,6 GHz

Hast du eine Erklärung dafür, warum die CPU unter mprime zunächst höher taktet als unter stress? Ich hätte es ja wenn, dann eher andersrum erwartet, wegen der höheren Last die mprime erzeugt.

Die ersten Werte vor dem Slash sind ca. 10 - 20 sec.

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			TDP	         idle	     s-tui-stress      mprime
Intel Core i9-9900	65W	 	1,5 W          130/64 W        190/64 W

Wenn du sagst "ca. 10 - 20 sec", heißt das, es hat unter dem einem Lasttest länger gedauert, bis die Leistungsaufnahme sank, als beim Anderen?
Das würde dafür sprechen, dass die Dauer temperaturabhängig ist, bis der CPU-Kühler (welcher?) thermisch gesättigt ist und die CPU-Temperatur einen Schwellwert überschreitet. Wenn die Zeit bei beiden gleich wäre, dann würde das für ein fixes Timeout sprechen.
Ich meine gelesen zu haben, dass Intel und AMD hier verschiedene Strategien fahren.

[MSfree]

Gab es da nur die 65W als Stufe (wegen TDP), oder kann man die Package Power auch feingranularerer einstellen?

Das kann man sehr feingranuliert einstellen, ich glaube, es waren 0.1W-Schritte. Die 65W habe ich gewählt, weil es der TDP entspricht.

[thunder11]

Hast du eine Erklärung dafür, warum die CPU unter mprime zunächst höher taktet als unter stress? Ich hätte es ja wenn, dann eher andersrum erwartet, wegen der höheren Last die mprime erzeugt.

Na ja- Package-Power geht ja bei mprime auch um einiges höher als bei stress (190 W / 130 W). Hatte schon den Kopf eingezogen und eine Explosion erwartet
Wie genau der Mechanismus bei Intel ist kann ich nicht genau sagen (muss mal bei Gelegenheit im BIOS forschen)
Was ich beobachtet hatte: Die Temperatur geht erst mal ganz schön hoch (75 -78 °C), eh dann die Kühlung anspringt (Radiator auf 1475 rpm / Umwälzpumpe auf 6553 rpm) Normal ist da so 450 / 4800 rpm.

Nachdem die Wasserkühlung (Raijintek Orcus RGB Rainbow 140mm ) hochgefahren ist, geht die Temp wieder auf ~56°C zurück und bleibt da, aber die CPU- Frequenz auch zurück auf 4,6 GHz.
Das ganze spielt sich in einem Bereich von 10 - 20 Sekunden ab.

[hikaru]

Na ja- Package-Power geht ja bei mprime auch um einiges höher als bei stress (190 W / 130 W).

Aber dann müsste doch wenn überhaupt, der Takt unter mprime geringer sein, um die Leistungsaufnahme im Budget zu halten.

Was ich beobachtet hatte: Die Temperatur geht erst mal ganz schön hoch (75 -78 °C), eh dann die Kühlung anspringt (Radiator auf 1475 rpm / Umwälzpumpe auf 6553 rpm) Normal ist da so 450 / 4800 rpm.

Sinnig wäre, wenn bei einzelnen Lastspitzen zunächst nur die Pumpe anspringt um das heiße Wasser sofort zum Radiator zu bringen. Der Lüfter springt dann etwas später an, um den nun thermisch gesättigten Radiator zu kühlen.
Um das sinnvoll umzusetzen bräuchte man aber einen zweiten Temperatursensor im Radiator, oder zumindest einen Algorithmus, der das Wasservolumen im System und die Radiatorengröße kennt, um schlau raten zu können.

Nachdem die Wasserkühlung (Raijintek Orcus RGB Rainbow 140mm ) hochgefahren ist, geht die Temp wieder auf ~56°C zurück und bleibt da, aber die CPU- Frequenz auch zurück auf 4,6 GHz.

Ist ja auch kein Wunder. Jetzt liegen ja nur noch 65W an.

halb-OT:
Falls hier jemand mitliest um die idle-Verbräuche zu vergleichen: AMDs Package Power enthält bei den "großen" CPUs wohl nur einen Teil der tatsächlichen Leistung. Das "Infinity Fabric" ist wohl seinerseits recht hungrig, taucht aber in der Package Power nicht auf, was dazu führt, dass man zwar in Software einen geringen idle-Verbrauch "misst", dieser aber im Widerspruch zu einem vergleichsweise hohen extern gemessenen Gesamtsystemverbrauch steht. [1][2] Zum auslesen des tatsächlichen CPU-idle-Verbrauchs soll sich "Ryzen SMU" [3] eignen.
Bei APUs mit integrierter Grafik (und vermutlich kleineren CPUs mit nur einem CCD/CCX?) soll das Problem nicht bestehen.

[1] https://hattedsquirrel.net/2021/02/ryze ... for-linux/
[2] https://hattedsquirrel.net/2020/12/powe ... us-part-2/
[3] https://gitlab.com/leogx9r/ryzen_smu

[ingo2]

Wollte auch meinen Beitrag leisten für den i5-12400 Alder Lake.

Leider liefert mir s-tui keine Power-Werte in dem Shuttle XPC slim DH610.

Unter Volllast mit "stress" laufen alle Kerne mit 3,5GHz und die CPU-Temperatur liegt bei 69-70°C.
Die Raumtemperatur ist 23°C und die beiden Lüfter haben noch Drehzahl-Reserven - das Gerät ist ja bis 50°C "operating temperature" spezifiziert. Die CPU-Leistung ist im UEFI-BIOS auf 65W gedeckelt, einstellen oder auslesen kann ich da nichts.

Bei nur Last auf 1 oder 2 Kernen takten diese auf bis zu 4,4GHz hoch.

Im idle-Betrieb (Desktop) nimmt der komplette PC mit DP-Monitor, GBit-LAN und 6 USB-Devices etwa 8,5W auf.

Mehr kann ich leider nicht liefern - es sie denn, jemand weiss wie aus ich dem BIOS die Power-Werte und evtl. auch Lüfter-Drehzahl auslesen kann

Ingo

[hikaru]

Leider liefert mir s-tui keine Power-Werte in dem Shuttle XPC slim DH610.

Hast du es mit root-Rechten ausgeführt?

[ingo2]

Hast du es mit root-Rechten ausgeführt?

Sorry, hab' ich nicht dran gedacht

So jetzt gibt's auch Werte dazu:

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idle (leerer XFCE4-Desktop)	package	3,3 - 3,8W	core  0,5W
s-tui stress			package	58,8W		core  53W

[hikaru]

Unter Volllast mit "stress" laufen alle Kerne mit 3,5GHz und die CPU-Temperatur liegt bei 69-70°C.
Die Raumtemperatur ist 23°C und die beiden Lüfter haben noch Drehzahl-Reserven - das Gerät ist ja bis 50°C "operating temperature" spezifiziert. Die CPU-Leistung ist im UEFI-BIOS auf 65W gedeckelt, einstellen oder auslesen kann ich da nichts.

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s-tui stress			package	58,8W		core  53W

Ich habe gerade nochmal den i7-2700k mit stress-ng getestet und kam auf 80W. Mittele ich das mit den stress-ng/mprime-Ergebnissen des i3-4330, dann scheint stress-ng rund 60% dessen an Last zu erzeugen, was mprime erzeugt.
Der i5-12400 sollte also ohne TDP-Limit unter mprime ca. 100W verbrauchen, wenn der stress-ng-Test ihn noch nicht ins Limit gebracht hat (was der Verbrauch nahelegen würde, wenn auch knapp). Das wiederum könnte etwa zu MSfrees Aussage passen, dass der i5-10400 ohne Limit 150W unter mprime ziehen würde, wenn man berücksichtigt, dass dazwischen ein Process-Shrink von 14 auf 10nm stattfand.

[thunder11]

Im idle-Betrieb (Desktop) nimmt der komplette PC mit DP-Monitor, GBit-LAN und 6 USB-Devices etwa 8,5W auf.

8,5 Watt halte ich aber für sehr, sehr sportlich.
Bei einer Package-Power von- sagen wir 3,5 W blieben da ja für Monitor / USB- Geräte gerade mal 5 W.
Habe wenige Monitore gefunden die weniger als 12 Watt verbrauchen.
Mein "Ensemble" : Hängt an einer Messdose von AVM (FRITZ!DECT 200):
das wären :
Yamaha A-S1000 / TEAC UD-H01 / Monitor iiyama ProLite XB3288UHSU-B1 (31 Zoll / und meine KIste

Verbrauch, solange ich nicht hikaru's Versuchungen folge oder aus meiner Sicht sinnlose Video- Berechnungen anstelle: Konstant zwischen 110 und 130 Watt.

[ingo2]

8,5 Watt halte ich aber für sehr, sehr sportlich.
Bei einer Package-Power von- sagen wir 3,5 W blieben da ja für Monitor / USB- Geräte gerade mal 5 W.

Die 8,5 Watt braucht der PC gemessen am Eingang des 19V/120W Netzteils - also ohne Verbrauch das Monitors selbst. Der Monitorausgang des PC's braucht bei der intergrierten iGPU "UHD 730" aber auch etwas Leistung vom PC und die ist natürlich inbegriffen.

[hikaru]

Bisher haben wir nur die CPU belastet. Bei einer CPU mit integrierter Grafik (IGP/APU) könnte man aber zusätzlich noch den Grafikteil belasten. Ich habe das gerade mit dem i3-4330 und glmark2-x11 durchexerziert.
glmark2 rendert verschiedene "Szenen". Diese Szenen sind unterschiedlich anspruchsvoll. Mit glmark2 allein verbraucht die CPU je nach Szene zwischen 15 und 25W. Mit mprime und glmark2 zusammen komme ich im Extremfall (Szene: "terrain") auf 68W Package Power. Auch die alten CPUs übertreten also in gewissen Szenarien ihre TDP, selbst ohne Übertaktung.

(Falls jemand weiß, wie man in glmark2 gezielt eine Szene aufrufen kann, wäre ich über einen Hinweis dankbar. Bisher muss ich immer ein paar Minuten warten, bis "terrain" an der Reihe ist, und mich dann beeilen, in der Zeit s-tui abzulesen.)