Haswell: Taktfrequenz, Throttling, Temperatur,…

[smutbert]

Hallo Leute,

mein neuerdings rein passiv gekühlter PC hat mich mit seinem Verhalten sehr überrascht, weswegen ich einige Fragen habe, auf die ich nur sehr spärliche und meinem Eindruck nach auch nur wenig verläßliche Informationen gefunden habe.

Es geht um ein Intel DH87RL mit einem i7-4770T mit nominell 2,5 GHz Takt (Turbo 3,7 GHz) und 45 Watt TDP auf dem Debian GNU/Linux läuft, aber letzteres soll hier keine große Rolle spielen. Jedenfalls ist mir der PC bei sommerlicher Hitze und vielen Stunden nahezu durchgehend 100%iger CPU-Last "ausgegangen" — die Power-LED hat weitergeleuchtet, aber der Bildschirm ist einfach ausgegangen. Ausschalten (kein Reset-Taster) war mit viersekündigen Drücken des Powertasters möglich, aber danach ließ sich der PC nicht einschalten (Evtl. wegen der zu hohen Temperatur? Passt das Verhalten zur temperaturbedingten Notabschaltung?).

• Meine erste Frage betrifft das Throttling: Eigentlich sollte es doch üblich sein, dass die CPU vorher zwischendurch ein paar Takte Pause macht um abzukühlen, damit sie sich erst gar nicht abschalten muss, oder?
  (Das hat aber nicht stattgefunden, erstens hätte ich es wohl daran gemerkt, dass die Performance eingebrochen wäre und zweitens gibt der Linuxkernel meiner Erfahrung von eines Sandybridge-Rechners nach, Meldungen aus. Beides ist nicht passiert, aber im BIOS habe ich auch keine Option gefunden, die Throttling deaktivieren würde.)
• Die CPU sollte doch, wenn alle 4 realen bzw. 8 logischen Rechenkerne etwas zu tun haben gar nicht über 2,5 GHz ansteigen, oder? Ich habe meine CPU aber durchaus ertappt, dass sie zwischendurch voll ausgelastet war und alle Kerne mit 3,1 GHz gelaufen sind.
  Ich dachte die Taktfrequenz soll nur über 2,5 GHz ansteigen, wenn nur einer/wenige Kerne etwas zu tun haben um die Performance von single-threaded Programmen zu steigern?
• Die Temperatur gibt mir auch Rätsel auf: Die maximale Temperatur Tcase ist mit 71,45°C angegeben, aber ich dachte die Kerntemperatur darf deutlich darüber liegen? Gibt es hier Anhaltspunkte ab welcher Kerntemperatur, also der Temperatur, die ich mit den diversen Tools auslesen kann, Throttling eintritt/eintreten sollte und ab wann man mit der Notabschaltung rechnen muss?
• Lässt sich Throttling (de)aktivieren und wenn ja wo: im UEFI/BIOS-Setup, mit irgendwelchen Tools oder sogar beiden?

lg smutbert

 

[TARDIS]

Im Bios von meinem B85 Board gibt es eine Einstellung:

CPU Thermal Throttling: Enable CPU internal thermal control mechanisms to keep the CPU from overheating.

Die sollte standardmäßig aber aktiviert sein, denke ich.

Aber eine CPU - selbst wenn sie nur 45W TDP hat - dürfte sich nur schwer rein passiv kühlen lassen, wenn sie über Stunden mit 100% Vollast läuft. Es sei denn du hast einen sehr speziellen Passivkühler, wie diese riesigen NoFan CR-95C Teile - und selbst die brauchen meines Wissens einen Luftzug von Gehäuselüftern.

Ich würde eher auf eine leise Gehäusekühlung mit ein paar BeQuiet Silent Wings 2 setzen (unhörbar @ 5V) und die CPU-/Grakalüfter semipassiv laufen lassen (sofern deren Lüftersteuerungen das her geben).

 

[john201050]

Der Turbo kann durchaus auch auf allen Kernen "anspringen". Dann natürlich nicht mit dem maximalen Turbo-Takt. Aber über dem normalen Takt.

z.B. 3,3GHz normal, 4-Kern Turbo: 3,5GHz, 2-Kern Turbo: 3,6GHz, 1 Kern-Turbo: 3,8GHz.
Natürlich nur solange Temperatur usw. das hergeben.

45W halte ich übrigens ebenfalls für nur schwer komplett passiv kühlbar. Erst recht im Sommer.

 

[Holt]

Auch passive CPU Kühler brauchen einen bestimmten Luftstrom, bei passiv gekühlter Enterprise HW wird das in der Regel auch angegeben und durch die Art der Lüftung in den Gehäuse sichergestellt. Wirklich passiv ohne jeden Lüfter sind 45W in einem normalen PC Gehäuse nur durch Konvektion überhaupt nicht wegzukühlen. Dazu kommt, dass die CPU beim Grundtakt oder nocht leicht darüber wirklich nur 45W oder weniger aufnimmt, bei Ausnutzung des Turbotaktes aber viel mehr und dann eben entsprechend schnell war wird und die Frequenz runterfahren oder gat throtteln muss.

Die S und T CPUs in einem Desktop einzubauen um sie die Lüfter zu sparen und damit deren Geräusche, ist totaler Unsinn und lohnt sich vorne und hinten nicht, die sind für die Leistung die sie dann real erbringen können zu teuer. Die Kiste ist auch nicht wirklich sparsamer weil die CPU dann länger braucht ihre Aufgabe zu erledigen, also auch bis sie wieder Idle ist. Außerdem braucht so eine CPU bei gleichem Takt und gleicher Last wie eine normale auch ungefähr genauso viel Leistung. Die geringe TDP wird nur vom geringen Basistakt ermöglicht und bedeutet auch nur, dass diese CPU über längere Zeit bei entsprechender Kühlung von 45W auch nur etwa 45W aufnehmen wird, nicht dass sie nie mehr nimmt.

Die Zeiten wo eine TDP eine Rückschluss auf eine reale Leistungaufnahme erlaubt hat, sind lange vorbei und heutige CPUs mit ihren flexiblen Takt und dem Throtteling sind geschlossene Regelsysteme. Früher waren die CPUs wie Heizplatten, die haben immer die Leistung verbrate und die musste auch weggekühlt werden und gelang das nicht, brannte die CPU durch. Dann haben die CPUs angefangen sich durch Abschalten vor Überhitzung zu schützen. Heute regeln die brutal runter, wenn es sein muss auf wenige MHz, das habe ich mal bei einem Notebook erlebt bei dem der Lüfter des Kühler kaputt war, laut HWInfo ging die CPU bei Überschreiten von so 102 bis 103°C auf bis zu 8MHz runter und bei Word zu tippen war die in Zeiten von Akustikkoppelern, man tippe und so jede Sekunde kam ein Buchstabe. Da konnte man auch mal sehen, wie Windows die Fenster zeichnet, so richtig in Zeitlupe Elememt für Element Aber ausgeschaltet hat sie sich nicht.

 

[G3cko]

8MHz? Das wird ein Auslesefehler gewesen sein. Bei 102°C wird die höchste Stufe des Throttling gegriffen haben, bei welcher über 80% aller Taktzyklen ausgelassen werden.

 

[sweetchuck]

Hallo Leute,

mein neuerdings rein passiv gekühlter PC hat mich mit seinem Verhalten sehr überrascht, weswegen ich einige Fragen habe, auf die ich nur sehr spärliche und meinem Eindruck nach auch nur wenig verläßliche Informationen gefunden habe.

Es geht um ein Intel DH87RL mit einem i7-4770T mit nominell 2,5 GHz Takt (Turbo 3,7 GHz) und 45 Watt TDP auf dem Debian GNU/Linux läuft, aber letzteres soll hier keine große Rolle spielen. Jedenfalls ist mir der PC bei sommerlicher Hitze und vielen Stunden nahezu durchgehend 100%iger CPU-Last "ausgegangen" — die Power-LED hat weitergeleuchtet, aber der Bildschirm ist einfach ausgegangen. Ausschalten (kein Reset-Taster) war mit viersekündigen Drücken des Powertasters möglich, aber danach ließ sich der PC nicht einschalten (Evtl. wegen der zu hohen Temperatur? Passt das Verhalten zur temperaturbedingten Notabschaltung?).

• Meine erste Frage betrifft das Throttling: Eigentlich sollte es doch üblich sein, dass die CPU vorher zwischendurch ein paar Takte Pause macht um abzukühlen, damit sie sich erst gar nicht abschalten muss, oder?
  (Das hat aber nicht stattgefunden, erstens hätte ich es wohl daran gemerkt, dass die Performance eingebrochen wäre und zweitens gibt der Linuxkernel meiner Erfahrung von eines Sandybridge-Rechners nach, Meldungen aus. Beides ist nicht passiert, aber im BIOS habe ich auch keine Option gefunden, die Throttling deaktivieren würde.)
• Die CPU sollte doch, wenn alle 4 realen bzw. 8 logischen Rechenkerne etwas zu tun haben gar nicht über 2,5 GHz ansteigen, oder? Ich habe meine CPU aber durchaus ertappt, dass sie zwischendurch voll ausgelastet war und alle Kerne mit 3,1 GHz gelaufen sind.
  Ich dachte die Taktfrequenz soll nur über 2,5 GHz ansteigen, wenn nur einer/wenige Kerne etwas zu tun haben um die Performance von single-threaded Programmen zu steigern?
• Die Temperatur gibt mir auch Rätsel auf: Die maximale Temperatur Tcase ist mit 71,45°C angegeben, aber ich dachte die Kerntemperatur darf deutlich darüber liegen? Gibt es hier Anhaltspunkte ab welcher Kerntemperatur, also der Temperatur, die ich mit den diversen Tools auslesen kann, Throttling eintritt/eintreten sollte und ab wann man mit der Notabschaltung rechnen muss?
• Lässt sich Throttling (de)aktivieren und wenn ja wo: im UEFI/BIOS-Setup, mit irgendwelchen Tools oder sogar beiden?

lg smutbert

Habe mal ne Weile ein DH87RL mit nem Celeron unter Linux passiv laufen lassen (Boxed-Kühler, Lüfterkabel ausgesteckt), merkte dann aber, daß man mit ner externen NTFS-Platte doch schnell auf CPU-Maximallast kommt. Die CPU an sich hat das zwar locker weggesteckt, fing halt nur bei 105° an zu throtteln, aber machte brav weiter. Da der Kühler aber mit der Wärmelast nicht fertig wurde, wurde ein größerer Teil der entstehenden Wärme über das Mainboard abgeleitet - das war mir dann zu heikel und ich habe den Lüfter wieder angesteckt. Ausgegangen ist er aber nicht.

Temperaturbedingte Abschaltungen hatte ich mit nem anderen Rechner schonmal. Auch dieser ließ sich dann nicht gleich wieder einschalten, man mußte erst ne Weile warten, bis er sich wieder abgekühlt hatte.

Die CPU hat ein mehrstufiges System, um mit Überhitzung fertig zu werden. In der ersten Reihe steht die Lüftersteuerung. Abhängig vom CPU-Modell kommt bei ca. 100° das Throttling (Reduzierung der Taktrate und Überspringen von Takten), was unter normalen Umweltbedingungen definitiv ausreicht, um die Temperatur nicht weiter ansteigen zu lassen. Um die Abschaltung (grob geschätzt zwischen 120 und 150°, hatte mal was dazu gelesen, weiß den genauen Wert aber nicht mehr) zu erreichen, mußt du die CPU schon in nen Backofen oder so stecken. Andere Komponenten (Mainboard, Netzteil) können jedoch nicht einfach runtertakten, hier würde ich eher nach dem Ausfallgrund suchen.

Das CPU-Throttling ist nicht steuerbar, sondern fest in der CPU verdrahtet.

 

[smutbert]

Danke vielmals.

Das Gehäuse ist für passive Kühlung gebaut und leitet die Abwärme der CPU mit Heatpipes zu den als Kühlkörpern ausgeformten Gehäusewänden und soll bei optimalen Bedingungen (die bei mir aber nicht vorliegen) sogar mit CPUs mit bis zu 95 Watt TDP funktionieren. Lüfter lassen sich keine einbauen, aber ich habe das Gehäuse auch schon offen betrieben - das hat an den Temperaturen kaum etwas geändert.

Die Temperaturen habe ich aber eigentlich gar nicht allzu besorgniserregend empfunden. Ein bißchen habe ich die Temperaturen vor dem Absturz im Blick behalten und die Kerntemperaturen lagen kurz davor, wie gesagt bereits nach stundenlanger Volllast, bei ungefähr 80°C. Selbst wenn die Temperatur aus irgendeinem Grund um 10°C in die Höhe geschossen wäre. wäre das euren Aussagen nach für Throttling wohl noch etwas zu niedrig und natürlich erst recht für die Notabschaltung.

Das würde zwar erklären wieso meine CPU sich nicht gedrosselt hat, wirft aber die Frage auf, was sonst noch die Ursache gewesen sein könnte.

• dedizierte Grafikkarte ist keine vorhanden
• die Temperatur des Arbeitsspeichers kann ich nicht auslesen, scheint mir aber als Ursache kaum in Frage zu kommen
• die beiden SSDs bleiben unauffällig und wenn man diesen Artikel ernst nimmt, sogar eher zu kühl (40°C)
• die Temperatur des Chipsatzes (PCH) ist auf höchstens ~75°C angestiegen, was ja auch noch lange nicht kritisch sein sollte

Die ausgelesenen Temperaturen stimmen übrigens mit den im BIOS angezeigten Werten überein, soweit ich das überprüfen kann, sollten also stimmen. Dann werde ich also auch das Netzteil etwas im Auge behalten…

Die Art es Absturzes/Abschaltens kommt mir etwas merkwürdig vor:

Wie gesagt wurde aus heiterem Himmel der Bildschirm schwarz und mangels Resettaster konnte ich den PC nur mehr durch viersekündiges Drücken des Ein-/Ausschalters oder durch das Trennen vom Netz ausschalten. Beim nächsten Einschaltversuch blieb der Bildschirm wieder schwarz und ich konnte den Rechner wieder durch nur langes Drücken oder Trennen vom Netz ausschalten.
Wenn das Netzteil abschaltet hätte ich eigentlich erwartet, dass der Strom komplett weg ist und auch die Power-LED ausgeht und nicht mehr angeht, bis das Netzteil abgekühlt ist und bei einer Überhitzung irgendeiner anderen Komponente hätte ich gedacht, dass sie schnell genug abkühlt, dass sich der Rechner nach wenigen Minuten wieder normal einschalten lässt.

Habt ihr noch Vorschläge wie ich dem auf den Grund gehen könnte?
So heiß, wie zu der Zeit als es passiert ist, ist das Wetter momentan nicht und mit prime95 bin ich nach einer Stunde je nach Test bei ~70-75°C Kerntemperatur angelangt, die Temperatur scheint nicht mehr nennenswert zu steigen und Fehler sind bis jetzt auch keine aufgetreten.

 

[smutbert]

Eine für mich vollkommen neue Erkenntnis gibt es, auch mit Hilfe eines Threads zu dem Thema, den ich im debianforum eröffnet habe:

Die CPUs mit T hinten throtteln schon bei niedrigerer Temperatur und zwar nämlich offensichtlich bei 85°C [1]. Wenn ich also weiterhin davon ausgehe, dass es die CPU ist die abschaltet (und das tue ich), wundere ich mich nur noch, warum sie das knapp vor oder ungefähr bei der Temperatur tut, bei der sie eigentlich erst anfangen sollte zu throtteln. Jedes Mal, wenn ich aufgepasst habe, war jedenfalls der heißeste Kern ungefähr bei oder sogar knapp unter 80°C.

[1] Passiver Thin MiniITX mit max. Leistung - ComputerBase Forum

 

[chrisdash]

Glaube eigentlich nicht, dass das die CPU war, die abgeschaltet hat. Speicherbausteine sind ja oft ziemlich empfindlich, was Temperaturen angeht und bei dir verteilt sich die Wärme halt schön vom Sockel aus übers Mainboard. Im Sommer um so mehr.

 

[Andregee]

Das können auch die Spawas gewesen sein.

 

[Holt]

Ob Abschalten oder throtteln ist meines Wissens eine Frage des BIOS, aber wie gesagt geht wirklich rein passiv bei einer CPU mit 45W TDP gar nicht und so eine T ist für Heimanwender bei normalen Desktops totaler Unsinn.

 

[smutbert]

Im BIOS gibt es dazu keine Einstellungen - zumindest keine die ich also solche erkennen würde, trotz Lektüre des BIOS Glossars von Intel und nach allem was ich gelesen habe, sollte Throttling standardmäßig auf jeden Fall aktiviert sein und sich in manchen BIOSsen deaktivieren lassen. Dass diese CPU nicht unbedingt eine vernünftige Wahl ist, war mir bereits vorher klar.


Angenommen das System würde wegen der Spannungswandler oder des Speichers stehenbleiben, dann hätte ich eigentlich gedacht, dass es sich trotzdem gleich wieder starten ließe. Einerseits weil (glaube ich) keines von beiden eine ernstzunehmende Temperaturüberwachung hat und zweitens beide recht schnell abkühlen müssten…
…aber ich seh schon, ich werde wohl für bessere Kühlung von Speicher und Spannungswandlern sorgen müssen und dann noch einmal versuchen einen Absturz zu provozieren, um sicher sein zu können.

 

[john201050]

Ein Laserthermometer wäre auch eine Möglichkeit.
Vielleicht kennst du je jemanden, der dir eines leiht. Sind eigentlich günstig, die Dinger.

 

[smutbert]

Habe niemanden mit einem Laserthermometer gefunden, aber dafür habe ich noch etwas anderes versucht:

Den 4770T habe ich bei ansonsten unverändertem System testweise gegen einen i3 4130 mit sogar 9 Watt höherer TDP (54 W) getauscht und den habe ich mit prime nicht einmal auf 70°C gebracht. Er ist also um 10° kühler geblieben, obwohl er als normaler Haswell ohne T wohl sogar ~10°C mehr aushalten sollte ohne zu throtteln oder sich abzuschalten.

Damit habe ich es also aufgegeben diesen i7 in diesem Gehäuse komplett passiv kühlen zu wollen.

Danke für eure Hilfe.

 

[Stullen Andi]

Eine für mich vollkommen neue Erkenntnis gibt es, auch mit Hilfe eines Threads zu dem Thema, den ich im debianforum eröffnet habe:

Die CPUs mit T hinten throtteln schon bei niedrigerer Temperatur und zwar nämlich offensichtlich bei 85°C [1]. Wenn ich also weiterhin davon ausgehe, dass es die CPU ist die abschaltet (und das tue ich), wundere ich mich nur noch, warum sie das knapp vor oder ungefähr bei der Temperatur tut, bei der sie eigentlich erst anfangen sollte zu throtteln. Jedes Mal, wenn ich aufgepasst habe, war jedenfalls der heißeste Kern ungefähr bei oder sogar knapp unter 80°C...

Wie warm die CPU wirklich ist zeigt dir ja keine Software. Die Werte werden errechnet und nicht ausgelesen.

 

[smutbert]

Diese Werte bleiben so oder so wohl die genauesten Messungen, die mir zur Verfügung stehen und die Ungenauigkeit mag erklären, dass die CPU ein paar °C früher abschaltet als ich damit gerechnet habe, aber das Throttling vor dem Abschalten vermisse ich immer noch…

Das Thema ist für mich aber ohnehin erledigt, erstens weil ich die komplett passive Kühlung des i7 aufgegeben habe und zweitens weil die Hitzewelle vorbei ist und mein heißester Kern des i3 bei leichter Last und komplett passiver Kühlung momentan bei 29 °C liegt.

 

[BenGun_]

Darf ich fragen warum rein Passiv?

 

[smutbert]

Aber natürlich darfst du:

Mit der semipassiv gekühlten CPU, einem sehr leisen 120mm Gehäuselüfter und einem sehr leisen aktiv gekühlten Netzteil war mein PC zwar bereits sehr leise und wenn es sonst nicht absolut ruhig war, eigentlich sogar so gut wie unhörbar, aber ich wollte ihn endgültig unhörbar machen und außerdem gefällt mir die Idee eines Computers ohne jegliche mechanische Teile sehr gut und das habe ich nachdem ich das optische Laufwerk nur mehr alle heiligen Zeiten verwendet habe und keine Festplatte mehr im Rechner war in greifbarer Nähe gesehen. Es ist sich ja auch nur ein Haar nicht ausgegangen...

 

[BenGun_]

Hm komplett passiv dann wohl eher mit nem kleinen i5 oder i3.
Bin auch sehr Geräusch empfindlich, deswegen bin ich seit Anbegin der Wasserkühlzeit für PC´s dabei.
Höre meinen PC nur wenn es abends ist und kein Geräusch mehr von draußen kommt und alle schlafen.
Bin damit zu frieden und das beste er hat noch ordentlich Leistung.
Vielleicht einfach mal eine gut dimensionierte Wasserkühlung probieren?!?

 

[smutbert]

Eigentlich kann ich mir nicht vorstellen, dass eine Pumpe merkbar leiser als meine Luftkühlung ist und wie gesagt geht es auch um meinen Spleen alle mechanischen Teile zu verbannen und das steht einer Pumpe doch sehr entgegen ☺