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Detail-Test: Intel Core i9-11900K – Leistungsaufnahme und versteckte Lastspitzen – Warnung und Entwarnung fürs Netzteil

Dass Intels 11. Generation an der Spannungsversorgung nicht sonderlich zimperlich agieren, das wissen wir ja bereits seit meinem Launchartikel “Intel Core i9-11900K, Core i7-11700K, Core i5-11600K und Core i9-10900K gegen Zen3 – Last man standing in Silizium” ausführlich. Aber eben auch noch nicht detailliert genug, denn Eines konnte ich in der Kürze der Zeit ja gar nicht messen: die Wechselwirkungen zwischen CPU/Motherboard und Netzteil im kurzen Lastspitzenbereich, der in Bezug auf plötzliche Systemabschaltungen  hinterhältiger kaum sein könnte!

In einem weiteren Artikel “GeForce RTX 3090, RTX 3080 und RTX 3070 mit Core i9-10900K gegen 11x be quiet System Power 9, Pure Power 11, Straight Power 11 und Dark Power Pro 12” hatte ich ja auf den Intel Core i9-10900K, also das direkte Vorgänger-Modell gesetzt, um hier die Grenzen auszuloten. Das muss ich jetzt mit dem i9-11900K nicht noch einmal wiederholen, denn das wäre langweilig. Da aber be quiet! den ganzen Stapel an Netzteilen hier quasi “vergessen” hatte, kann ich beim Experimentieren erneut aus dem Vollen schöpfen und zudem viel gemeinere Szenarien durchtesten.

Die Testaufgabe, das Testsystem und die Lastszenarien

Ich messe diesmal hochauflösend an den Netzteilzuführungen in meinen beiden Testszenarien exakt das, was am Netzteil auch wirklich abgerufen wird. Und das kann durchaus eine Menge sein. Doch ist der Intel Core i9-11900K wirklich so gemeingefährlich, wie sein aktueller Ruf, oder muss man hier stärker differenzieren in “Kann schon mal passierten, falls” und “Das passiert immer”? Genau dieser Frage werde ich heute nachgehen und habe über eine nicht geringe Anzahl an Stunden die Szenarien durchgecheckt, um beim Urteil bloß keine Schnellschüsse zu riskieren. Das Equipment dazu habe ich unten noch einmal tabellarisch erfasst.

Doch was mute ich den Netzteilen heute zu?  Ich konzentriere mich auf den Core i9-11900K als maximale Gefahr dessen, was einem Netzteil an aktuellen Consumer-CPUs widerfahren kann. Die Vorgaben für die Grenzwerte und die damit verbundene Leistungsaufnahme samt Kühlung sind eine Sache für sich, die natürlich von der CPU-Performance bis hin zur Effizienz erstrecken und so einen Test maßgeblich beeinflussen. Man kann RKL-S mit Sicherheit auch effizienter betreiben als von Intel selbst gewollt, aber das ist heute nicht das Thema. Ich teste deshalb mit den Presets für den Boxed Kühler (125 Watt PL1, 251 W PL2, Tau = 56 Sekunden) und denen für den “Tower Kühler” (dahinter verstecken zu brutale 288 Watt für PL1 und PL2 ohne Tau).

Da diese Settings und die Verharmlosung im BIOS mit “Tower Air Cooler” durchaus mehr als höflich untertrieben dargestellt werden, darf man auch davon ausgehen, dass nicht wenige Nutzer über dieses Stöckchen springen werden. Doch wie viel sind 288 Watt im BIOS dann in der harten Realität und welche Folgen entstehen daraus für eine zweckmäßige Netzteilbemessung? Und weil es heißer wird, als es selbst eine 360er AiO-Kompaktwasserkühlung bewältigen könnte (den Tower-Kühler will ich wirklich gern mal sehen), muss es wieder der Chiller richten. Ich werde also auch die Standardeinstellung (Intel Default) gegen dieses Setting testen.

Die Last erzeuge ich einmal mit Cinebench R23, wobei es mir hier auch die reine Auslastung aller CPU-Kerne und die Folgen geht. Danach nutze ich Control (DX12) ohne DLSS als sehr Power-hungriges Spiel , um das Wechselspiel mit CPU und Grafikkarte auszuloten. Das wird sowohl in 720p mit voller CPU-Last, als auch in Ultra-HD mit voller Grafiklast geschehen. Dazu kommt zunächst eine werksübertaktete MSI Radeon RX 6900XT Gaming X Trio zum Einsatz, die bis zu 350 Watt ziehen kann (BIOS Setting), dies aber in den Lastspitzen natürlich locker übertrifft.

Und weil es nicht reicht, setze ich noch auf einen Durchlauf mit einer MSI GeForce RTX 3090 Suprim, deren Board-Power auf 420 Watt festgelegt wurde und… naja, das kennen wir schon. Es ist in den Spitzen deutlich mehr und schickt auch die RX 6900XT locker in die dunkle Ecke zum Weinen. Wir sehen also, dass es heute eher eine praktische Betrachtung ist, wo unsinnige Lastszenarien mal außen vorgelassen werden, denn Furmark und Prime95 spielt eh keiner und die Charakteristik der dabei entstehenden Spitzen ist eine völlig andere.

So gewappnet, habe ich mich ans Messen gemacht und war zunächst erstaunt, dass trotz der vermeintlich großen Watt-Zahlen fast alle Netzteile brav mitgespielt haben. So gesehen kann ich es jetzt schon spoilern (taktisch ungeschickt, ich weiß), dass der ganz große Knall bei meinen Testmustern ausbleiben wird, bis auf… Aber der Teufel steckt im Detail (sowie dem Maximalsetting aus älteren Tests) und will mutig und aufwändig herausgeprügelt werden. Es bleibt also spannend bis zum Schluss! Sprichwörtlich sogar, also keine Angst…

Insgesamt kann man die Leistungsaufnahme des Intel-Systems unabhängig von der genutzten Grafikkarte mit allen Komponenten einschließlich der gesamten angeschlossenen Peripherie und der ganzen Spannungswandlerverluste folgendermaßen ansetzen:

Components
Z590 Power Consumption
Gaming
56 Watts
Gaming OC 60 Watts
Torture
68 Watts
Torture OC / PL
73 Watts

Die verwendete Software setzt auf meinen eigenen Interpreter samt Auswertungssoftware sowie ein sehr umfangreiches und flexibles Excel-Sheet für die Berechnung der Leistungsaufnahme-Kurven and der von den Oszillographen gelieferten Werte. Denn mit normalen, eher langsamen Shunt-Messungen kommt man da nicht weiter. Die einzelnen Komponenten des Testsystems habe ich schnell noch einmal tabellarisch zusammengefasst:

Test System and Equipment
Hardware:
Intel Core i9-11900K
MSI MEG Z590 ACE
2x 16 GB GB Patriot Viper DDR4 4000 @DDR4 3733 (Gear 1)
1x 1 TB Corsair MP600
1x Seagate FastSSD Portable USB-C
Be Quiet! Dark Power Pro 12 1200 Watt
Cooling:
Alphacool Eiszeit 2000 Chiller
Alphacool Eisblock XPX Pro
Case:
Microcool Banchetto 101
Monitor: BenQ PD3220U
Power Consumption:
Oscilloscope-based system:
Non-contact direct current measurement on PCIe slot (riser card)
Non-contact direct current measurement at the external PCIe power supply
Direct voltage measurement at the respective connectors and at the power supply unit
2x Rohde & Schwarz HMO 3054, 500 MHz multichannel oscilloscope with memory function
4x Rohde & Schwarz HZO50, current clamp adapter (1 mA to 30 A, 100 KHz, DC)
4x Rohde & Schwarz HZ355, probe (10:1, 500 MHz)
1x Rohde & Schwarz HMC 8012, HiRes digital multimeter with memory function
Thermal Imager:
1x Optris PI640 + 2x Xi400 Thermal Imagers
Pix Connect Software
Type K Class 1 thermal sensors (up to 4 channels)
Acoustics:
NTI Audio M2211 (with calibration file)
Steinberg UR12 (with phantom power for the microphones)
Creative X7, Smaart v.7
Own anechoic chamber, 3.5 x 1.8 x 2.2 m (LxTxH)
Axial measurements, perpendicular to the centre of the sound source(s), measuring distance 50 cm
Noise emission in dBA (slow) as RTA measurement
Frequency spectrum as graphic
OS: Windows 10 Pro (all updates), Adrenalin 2020 Edition 21.3.1 WHQL

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Case39

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Danke für den Test. Noch ein Grund auf RKL zu verzichten. Hoffentlich bessert sich das mit Alder Lake.

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Freiheraus

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Holy moly, Intel landet mit Rocket Lake tatsächlich an der Spitze. Eine Spitzenleistung der Ingenieure, aber als Consumer muss man sich das (Netzteil) leisten können. Danke für die Messungen und indirekte Warnung.

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Zer0Strat

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Danke für den Test Igor. Hast du mal bitte entsprechende Kurven vom 10900K und 5900X als Vergleich?

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B
BloodReaver

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@Igor Wallossek Mich würden die Voltage Zahlen noch interessieren. Wie hoch waren die bei deinen Tests maximal - zudem hast du ABT jeweils aktiviert gehabt?

Ich nutze ja dasselbe MB. Im BIOS habe ich bis jetzt auch noch nicht viel geändert.

- Tower Cooler Profil
- XMP
- ABT aktiviert

Gestern ein Stündchen Control gespielt und kurz erschrocken als ich in HWinfo die max Voltage von ca. 1.5V gesehen habe.
Temperaturen sind soweit in Ordnung. Im Gaming wurde der Prozessor nie wärmer als 70/72 °C.

Ich nutze aber auch eine Aio AC Eisbaer Aurora 420mm :D

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M
Martin Gut

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"Das interessiert uns vor allem bei Multi-Rail-Lösungen, denn hier sind EPS und Motherboard ja als eine Schiene zusammen abgesichert."

Das ist nicht die übliche Belegung der Rails. Die 2. Rail wurde ursprünglich eingeführt, damit die CPU eine eigene, unabhängige Stromversorgung bekommt. Somit hängen an der ersten Rail das Mainboard und die Laufwerke. An der 2. hängt nur die CPU (4 oder 8-Pin). Diese Belegung wird bis heute von den meisten mir bekannten Netzteilen verwendet.

Man sieht die Belegung beispielsweise im Handbuch von BQ auf Seite 33.

Je nach dem ob 2 oder mehr Rail vorhanden sind, werden die PCIe-Stromstecker dann auch auf diese 2 Rails oder auf die zusätzlichen verteilt. Bei einem Dualrail ist das auch nicht unproblematisch, da dann die CPU-Schiene auch noch von der Grafikkarte belastet wird.

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z
zeutan

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Die Art des verzweiflten Handelns bei Intel erinnert mich sehr stark an die FX-9000-CPUs von AMD damals vor Zen. Lieber schlechte Schlagzeilen als gar keine? Wie haben wir den Kopf geschüttelt...

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Igor Wallossek

Format©

5,379 Kommentare 8,328 Likes

View image at the forums

Ryzen 9 5900X. Der 10900K ist zu alt, da fehlt mir die Zeit für den Umbau und die vielen Messungen. Die Kurve ist aber niedriger als bei der 11. Gen.

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Igor Wallossek

Format©

5,379 Kommentare 8,328 Likes

Ist im Text korrigiert. Ich hatte mich an einem älteren Design orientiert, das aber hier zumindest nicht in der Tabelle zur Debatte steht :)

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Igor Wallossek

Format©

5,379 Kommentare 8,328 Likes

ABT ist voll die Verarsche. In Cinebench habe ich Allcore 5.1 GHz, in Control nie. Nicht mal in 720p. Warum nicht? Da krebst alles bei max. 4.8 rum. 1.5 sind noch harmlos. Intel hat hier all-in. Wie lange sowas hält, keine Ahnung :D

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B
BloodReaver

Mitglied

27 Kommentare 7 Likes

Hmmm interessant. Ich müsste das bei mir mal nachprüfen aber ich glaub bei mir lagen in Control die 5.1 GHz Allcore an. Ich spiele alles auf Max inkl. Raytracing und DLSS bei einer 3840 x 1600 Auflösung. Vielleicht komme ich heute nochmals dazu es zu prüfen :)

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About the author

Igor Wallossek

Chefredakteur und Namensgeber von igor'sLAB als inhaltlichem Nachfolger von Tom's Hardware Deutschland, deren Lizenz im Juni 2019 zurückgegeben wurde, um den qualitativen Ansprüchen der Webinhalte und Herausforderungen der neuen Medien wie z.B. YouTube mit einem eigenen Kanal besser gerecht werden zu können.

Computer-Nerd seit 1983, Audio-Freak seit 1979 und seit über 50 Jahren so ziemlich offen für alles, was einen Stecker oder einen Akku hat.

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