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Intel Alder Lake Test: When motherboard settings affect the power consumption and temperature of the CPU | Practice

Are you still amazed about the so different power consumption values at the different launch reviews of Intel’s Alder Lake? In the meantime I have the data of a second motherboard model and I could hardly find any deviations to my measurements. The second board is an MSI MAG Z690 Carbon Wifi, which positions itself one price and performance tier lower. The starting point for today’s article, however, is the question of how such possible deviations can occur in the first place.

And this is where it gets interesting. After studying various reviews and changing several BIOS settings (which, by the way, also affect each other), I actually found that there can be several factors that can affect the VCCIA (i.e. what is displayed as Vcore in most tools). If I can write about a well-cooled CPU in my own tests and thus a slightly lower power consumption and others can’t, then in the end actually only the used substructure remains as the cause of the differences. And that’s why today we’re going to (have to) look at voltage regulation and generation, and also look at a couple of experiments that are highly interesting.

The voltage transformers: Switching Regulators

Now it becomes a bit theoretical, but unfortunately I can’t spare you that for a better understanding. But don’t worry, I’ll try to simplify this a bit. Since the primary concern is power efficiency and power supply capability, I will limit myself to this one type of regulator. The most common type of switching regulator in current IA designs is the so-called step down converter. To plan the power supply for an IA design, a motherboard manufacturer must first clarify the intended use and support modes.

In fact, if ACPI power states are to be supported, then some power rails must be on all the time. In addition, if a number of processor versions are to be supported for compatibility reasons, then the voltage regulator must support a wider than normal load range to cover everything.

The CPU core voltage has special requirements that go beyond the normal load range. In most cases, the core voltage of the Intel CPU relies on a so-called load line to specify the regulation and tolerance. This load line defines a slope of the voltage with respect to the current required by the controller. The slope is linear and is usually 2 milliohms. When the CPU is idle, the power requirement is low, but as the CPU load increases, the power requirement increases. However, the required current of the CPU is inherently very dynamic because it changes constantly between the two limits.

I will now describe on the following pages how the measured differences can come about and, above all, how affected users can help themselves. My own experiments with the so called AC/DC Loadline, the LLC (Load Line Calibration), the SVID Offset and the VF curve can surely help to understand the system better and to adjust the motherboard settings to the actual CPU quality. Because I don’t just want to explain, I want to maybe help.

These findings are not new and these mechanisms existed long before Alder Lake, but I am tired (I readily admit) of having to justify myself all the time. However, much of what I describe today has not yet reached the masses because many shy away from theory as a basis for practical optimization. But don’t worry, I’ve broken it down to the point where it doesn’t leave anyone out in the cold. I promise!

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Martin Gut

Urgestein

5,612 Kommentare 2,208 Likes

"Die Werte sind in 1/100 Ohm angegeben. Beispiel: 0,8 mOhm ergäben in unserem Bild also einen Wert von 80."

Ein kleiner Fehler auf Seite 2: "1/100 mOhm"

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Megaone

Urgestein

543 Kommentare 430 Likes

Top Artikel. Wo list man sowas, ausser bei Igor!

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Igor Wallossek

Format©

7,023 Kommentare 11,495 Likes

Gefixt. The day after... 40-jähriges Klassentreffen und danach so einen Aufsatz :D

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C
CKBVB

Mitglied

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@Icarus: Muss ja sticheln, aber scheinbar kann auch Intel gut was sparen, ohne Geschwindigkeit zu verlieren 🦆und weg :cool:

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IICARUS

Veteran

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Du bist mir ein Spaßvogel... :ROFLMAO:

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z
zerbich

Neuling

4 Kommentare 0 Likes

Ja, das wäre toll... ich bin am überlegen den 8700k gegen den 12700k zu tauschen.. aber das hier übersteigt mein Wissen xD

Beim 8700k, weiß ich gab es auch diesen "Sweetspot" von 4,8 GHz, wo sogar mit niedriger Spannung als default funktioniert.

So etwas hätte ich gerne wieder. (y)

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RX480

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1,003 Kommentare 517 Likes

UL sollte sich mal Irgendwas zur "realen" TDP-Anzeige überlegen!?
... und die Temp wäre auch net ganz verkehrt
nice CPU Score, kann als Laie aber net beurteilen wieviel bei dem user davon durch den extremen [email protected] kommt

So bleibt der UL-Plot 6,[email protected] nur ein feuchter Wunschtraum.
... schien mir einen Schnappschuss wert

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P
Phoenixxl

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92 Kommentare 59 Likes

Wenn du gerade dabei bist:
Seite 2. Graph steht oben "Watt - less is better). Das sollten °C sein.
Und auf Seite 1 im Vorwort steht "einen einen".

On Topic:
Es ist schon ganz schön übel, wie sehr man sich mittlerweile um seine CPU kümmern muss, um keinen Murks zu machen.
Bei Ryzen hat mich Core Performance Boost in den Wahnsinn getrieben und hier ist wohl auch viel Optimierungs- bzw. Handlungsbedarf im BIOS.

Wenn schon deine Leser ins Schlingern kommen, dann ist das für die breite Masse kein gutes Zeichen.
Zumal sich dort keiner um das BIOS kümmern wird.
Man darf gespannt sein wie die Hersteller von Komplettsystemen die CPUs konfigurieren werden: Effizient, Laut, volle "Performance"...
Vllt kommt ja einer der Mainboard-Hersteller auf die Idee bei den GPUs abzukupfern und DUAL-BIOS mit Silent und Performance zu bringen.

Ich war nach den ersten Tests jedenfalls ziemlich verwirrt, weil das Ergebnis hier doch ziemlich anders war, als auf anderen Seiten.
Da musste man erstmal schauen, was die seltsames getestet haben XD

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Tronado

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Das ist wohl kein Vergleich zum Einstellaufwand bei AMD, wenn man beim 12xxx das PL1 + PL2 z.B. auf 125W einstellt, ist schon alles geregelt und man muss nie wieder ins BIOS. Samstagabend 300W und 98°C im Cinebench, jetzt 70°C bei 185/145W bei kaum gesunkenen Punkten.

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z
zerbich

Neuling

4 Kommentare 0 Likes

Sieht in dem Bericht alles andere als einfach aus 😅

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Tronado

Urgestein

1,092 Kommentare 433 Likes

Schau mal, Temps nach 15 Minuten CPU-Z Stresstest mit Begrenzung auf 145W.
Mit Werkseinstellungen 300W und throtteln bei 90-100°C.
Im Multicore 130 Punkte weniger (10890 zu 11020), im Singlecore gleichgeblieben. Warum sollte man noch etwas an den Feineinstellungen ändern?

View image at the forums

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P
Phoenixxl

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92 Kommentare 59 Likes

Auf wie viele Punkte kommst du mit 300W beim Cinebench? R20?
Danke :)

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Tronado

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1,092 Kommentare 433 Likes

27549 waren das, Singlecore 2009, aber in R23
Mit dem PL-Limit noch 25000 Multicore, Singlecore bleibt gleich..

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Phoenixxl

Mitglied

92 Kommentare 59 Likes

R23 müsste ich Mal gucken was bei meinem Ryzen rauskommt. Habe da nur Zahlen für R20.
Da komme ich mit OC Multicore auf etwa 12.000. dabei verbraucht er dann 240W.

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DrWandel

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47 Kommentare 43 Likes

Ich frage mich wieviele Anwender tatsächlich ins BIOS gehen und da Einstellungen ändern; ist es nicht eher so, dass die breite Masse MB, BIOS und CPU nehmen wie sie sind?

Ich bin selbst Elektroingenieur und habe durchaus eine Ahnung worum es da geht und von den Zusammenhängen, aber im BIOS habe ich mich im wesentlichen um Bootreihenfolge und Lüfterkurven gekümmert. Es kommt ja auch noch dazu, dass man bei einigen Tuning-Optionen ggf. die Garantie verliert, was jetzt bei meinem System, was schon über vier Jahre alt ist, kein Problem ist.

Ich denke aber schon dass es ganz wichtig ist wie sich eine System 'out of the box' verhält, ohne irgendein Tuning. Es ist absolut lobenswert wenn sich Igor die Mühe gibt ein paar Guidelines zusammenzustellen, so dass auch technisch nicht so versierte Leser ihr System verbessern können, keine Frage. Nichtsdestoweniger ist es gar nicht gut wenn eine neue CPU mit Werkseinstellung zumindest in einigen Szenarien unnötig ein grosser Schluckspecht ist und fast so viel Strom zieht wie der Vorgänger, und ich hoffe dass sich dieses Bild noch weiter klären wird.

Seit über zwanzig Jahren verwende ich in meinen PCs ausschliesslich AMD-CPUs, und mein Zweitgerät, an dem auch die Kinder viel arbeiten und spielen (okay, vor allem Browserspiele) hat eine AMD A10 und läuft, mit Bildschirm, bei deutlich unter 100W. Aus meiner Sicht gibt es da noch viel Potential, und ich hoffe, dass - auch im Sinne der Umwelt - zukünftige Produkte und Tests auf Energieeffizienz (absolut und Watt pro FPS) noch mehr Wert als bisher legen werden (wobei man sehen muss ob die Kunden/Käufer das honorieren). Für mich wäre aktuell ein Ryzen 5600X erste Wahl, wenn ich jetzt ein neues System bräuchte (die GPU-Wahl wäre allerdings echt ein Problem).

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About the author

Igor Wallossek

Editor-in-chief and name-giver of igor'sLAB as the content successor of Tom's Hardware Germany, whose license was returned in June 2019 in order to better meet the qualitative demands of web content and challenges of new media such as YouTube with its own channel.

Computer nerd since 1983, audio freak since 1979 and pretty much open to anything with a plug or battery for over 50 years.

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