Low Voltage-chips: hoogwerkers op laagspanning

Bang per Watt

Behalve prestaties pur sang, zijn ook andere processoreigenschappen gewenst in sommige omgevingen. Het energieverbruik en de daarmee verbonden warmteafgifte vormen op den duur hindernissen in blade clusters. De geleverde prestatie en het opgenomen vermogen moeten dan in balans zijn. Om te kijken hoe het daarmee zit met de performance/Watt-verhouding zijn de scores berekend per aantal Watts dat de processor verbruikt rond het Thermal Design Point.

SPECint base2k/TDP Watt

	SPECint base2k/TDP Watt
	Opteron 140 EE	31,6
	Opteron 146 HE	23,4
	Itanium 2 LV Fanwood 1,2GHz*	17,5
	Pentium 4 EE 3,2GHz	17,0
	Xeon 3,2GHz 2M	16,7
	Itanium 2 LV Deerfield 1GHz	15,9
	Opteron 148	15,8
	Athlon 64 FX-51	15,5
	Pentium 4 3,4GHz	14,9
	Xeon 3,2GHz 1M	14,8
	Opteron 146	14,3
	Pentium 4 E 3GHz	14,3
	Pentium 4 E 2,8GHz	13,5
	Pentium 4 E 3,2GHz	13,4
	Itanium 2 6M 1,5GHz	12,4

* Nog niet leverbaar (verwacht tweede helft 2004). Geschatte score

Nu worden er rollen omgedraaid; de Itanium 2 Madison smelt door het ijs en laat zien per afgegeven Watt de laagste integerresultaten te behalen. De Opteron HE en EE steken hier met kop en schouders boven de rest uit en met name de 140 EE laat zien op welke eigenschap hij vooral geconstrueerd is: zuinigheid. De Itanium 2 LV Fanwood zal het straks met een eervolle derde plaats moeten doen.

SPECfp base2k/TDP Watt

	SPECfp base2k/TDP Watt
	Opteron 140 EE	33,7
	Itanium 2 LV Fanwood 1,2GHz*	28,3
	Itanium 2 LV Deerfield 1GHz	26,6
	Opteron 146 HE	23,7
	Itanium 2 6M 1,5GHz	19,8
	Opteron 148	16,9
	Pentium 4 EE 3,2GHz	16,3
	Pentium 4 E 3GHz	15,5
	Athlon 64 FX-51	15,4
	Pentium 4 E 2,8GHz	14,9
	Pentium 4 3,4GHz	14,6
	Opteron 146	14,5
	Xeon 3,2GHz 2M	14,5
	Pentium 4 E 3,2GHz	14,0
	Xeon 3,2GHz 1M	13,0

* Nog niet leverbaar (verwacht tweede helft 2004). Geschatte score

Ook hier geeft de zuinigheid van de Opteron 140 EE de doorslag. Door hun sterke SPECfp/resultaat, gecombineerd met bescheiden vermogenopnames, eindigen de LV Fanwood en LV Deerfield hier op respectievelijk de tweede en derde plaats. De Opteron 146HE en Itanium 2 6M 1,5GHz volgen op gepaste afstand.

Conclusie

Op basis van de vorige SPEC-scores heeft Intel in absolute zin de prestatiekroon in handen op enkelvoudig processorniveau. MP-systemen is een ander verhaal. De Opteron 148 wint nooit maar eindigt wel steeds op een fraaie derde plek en toont zich net als de Pentium 4 EE een goede allrounder. De hoge opgenomen vermogens van sommige Intel-processors laten een barrière zien waar Intel met de Netburst-architectuur en de hoge kloksnelheden als eerste tegenaan lijkt te lopen. Dat geldt ook voor de 130W van een laaggeklokte Itanium 2 Madison en de 89W TDP's van de andere AMD64 procesors. Duidelijk is ook dat Intel best wel efficiënte chips kan maken, zoals Deerfield, Fanwood en in feite de Pentium M (Banias/Dothan) in notebooks ook al laten zien. Intel zal er voorlopig een hele kluif aan hebben om op basis van cijfers en prijzen de Opteron HE- en EE-modellen in de blade servermarkt van zich af te houden, zou je denken. Het efficiënte K8-ontwerp met SOI/techniek werpt zijn vruchten af. Intel zit niet stil ondertussen; ook zij werken aan andere materialen voor procédees. Inmiddels schijnt Intel er van doordrongen te zijn dat er alternatieven nodig zijn voor de Pentium 4-architectuur. Dat is echter een aardig thema voor een volgende keer.

Reacties (36)

Het is verfrissend om te zien dat energieverbruik nu een belangrijke factor is in de reviews van processoren. De Bang per Watt grafiek is zeer verhelderend. Bravo.

Het zou alleen informatief zijn als de richtprijzen genoemd werden. 20% meer performance of minder energieverbruik wordt een stuk minder aantrekkelijk als de processor drie keer zo duur is. Een Bang per Buck grafiek zou deze review perfect maken.

En als we dat combineren dan is een Bang per Buck Watt, of op zijn hollands Knal per Euro Watt, de beste benchmark

Ik maak een (slecht) grapje, maar misschien is het idee niet eens zo gek.

Is er in die Bang per Watt ook rekening gehouden met het gehele systeem? Als je dit nl alleen op basis van de processor berekent dan vergeet je dus de vaste overhead Watt's van een moederbord, voeding en koeling (al zal dat laatste waarschijnlijk ook minder verbruiken als de processor minder verbruikt). Dan zou je dus ergens tussen die 2 grafieken in komen te zitten en kan de itanium het met FP mischien weer winnen, ook is het wel eens interresant om te weten hoe het dan zit met multiprocessor systemen omdat je dan weer bespaart op de net genoemde overhead.

De processor haalt zijn "watts" uit de voeding en niet rechtstreeks uit het stopcontact, dus dat argument valt weg. Wat de voeding verbruikt daar zitten de "processor-watts" al bij.

Niet helemaal waar natuurlijk

Stel je hebt een systeem met een processor die 200W verbruikt en de rest van het systeem gebruikt 100W

Nu stop je er een processor in die dezelfde prestaties levert maar slechts 100W verbruikt.

Bang per watt voor de processor verdubbelt maar de bang per watt voor het systeem stijgt maar met 50%.

Dit kan dus inderdaad een andere ranglijst opleveren dan als je puur naar de processor kijkt.

Eehm zover ik weet werkt een voeding van computer voornamelijk met transformators om de eerste spanningsverlaging te doorvoeren. Pin = Puit in een ideale transformator. zal wel wat verlies zijn niet veel. Maar een voeding zal nooit altijd 300watt trekken als het systeem maar 50 verbruikt. De gegeven waardes van een voeding zijn altijd MAXIMALE waardes.

En op PuzzleSolver te reageren, de overige hardware is zowel gelijk. (zelfde ram, hdd, mobo zijn ook nagenoeg identiek, gpu ligt ook welke je kiest). Hier wordt gewoon gekeken hoe zuinig de cpu's zijn. Zo kan je ook een grafiek maken hoe zuinig gpu's zijn.

Ieder systeem kan weer net iets anders zijn lijkt me. Het gaat hier alleen om de processor zelf.

De Bang per Watt grafiek is zeer verhelderend. Bravo.

Eigenlijk moet je dan wel kijken naar het vermogen van het complete systeem. Bovendien moet je ook kijken naar het opgenomen vermogen en niet naar het TDP (maximaal opgenomen vermogen).

Maar TDP is geen maximum, maar het typisch verbruikt vermogen. Laat ik het anders zeggen, daar wordt het meestal voor gebruikt. Zoals je leest in mijn post verderop, heb je niet 1 TDP.

Maar waarop baseer jij nu precies dat het TDP van AMD bij de normale voltages, stroomsterkte en klokfrequentie van de processor een andere is dan die van Intel voor dezelfde situatie? Dat AMD nog een paar lagere TDP's opgeeft voor de C'n'Q situaties telt hier niet mee. Dat AMD niet differentieert per processor is hun probleem in feite. Intel geeft cvoor sommige verschillend geklokte processors ook dezelfde TDPs op, voor sommig speedgrades weer een andere. Misschien kan AMD wel niet altijd lagere TDP's garanderen binnen een serie, omdat misschien niet iedere processor zich exact hetzelfde gedraagt in thermisch opzicht. Intel gaat zelfs zover naar het schijnt om iedere Prescott een uniek afgestelde temp-circuit mee te geven, blijkbaar ook omdat het per proc verschil kan zitten in z'n mogelijkheden.

AMD geeft geen TDP, AMD geeft een MAXIMAAL vermogen (89 W) voor de hele lijn van CPU's (Opteron en Athlon64), meer dan die 89 watt zal je cpu dus NOOIT gebruik(mits hij nite overclockt is)

En er kan idd in iedere core verschil zitten, ik geloof dat de cores in het midden van de wafer over het algemeen het beste zijn. Daarom kunnen bepaalde cpu's al HE of EE verkocht worden omdat ze zo weinig stroom vreten, of hoger geclockt worden terwijl ze toch onder die 89 W blijven (en hetzelfde geld natuurlijk voor intel)

Nou ja zeg. Even om de informatie te corrigiëren. 89 Watt voor AMD64-processoren is NIET hét TDP, maar het maximum verbruik van een HELE serie. Een 2,4 GHz AMD64-processor zal daarom ongeveer maximaal 89 Watt verbruiken, omdat dat waarschijnlijk de laatste van de serie is. AMD noemt dit "Max Thermal Power".

Zie ook deze post van -EaS-.

edit:


Als je in het document van AMD kijkt, dan zie je dat "TDP" voor verschillende statussen geldt. Dus je kunt niet alle TDP's met elkaar vergelijken. Oftewel zeggen dat een processor een TDP heeft is niet echt relevant. Je moet eigenlijk aangeven wat voor soort TDP.

Max Thermal Power is dus hetzelfde als Max P-State TDP.

Bedankt voor de link Cookie!

Wat ik me nu dus afvraag is, welke TDP hebben jullie bij de Intel-processoren genomen?

Wat ik me nu dus afvraag is, welke TDP hebben jullie bij de Intel-processoren genomen?

Gezien de waardes zijn dat natuurlijk geen lagere 'states' zoals bij de andere TDP's van Athlon. Als er een TDP wordt opgegeven dan gaat het normaliter om een situatie waarin de porocessor maximaal presteert, maar dan op een niveau die hij lang kan volhouden. Daarboven zit dus nog een echte maximaal vermogen (zie tabel), maar dat is niet voor langere duur geschikt. Bij AMD zie je meerdere TDP's opgegeven, omdat door Cool 'n` Quiet de processorclock omlaag geschakeld wordt; bij die twee lagere clocks horen dus weer lagere TDP's. maar dat zijn natuurlijk niet de TDP's die we hier opnemen om te vergelijken met de TDP's van andere processors die op volle clocksnelheid werken.

Gezien de waardes zijn dat natuurlijk geen lagere 'states' zoals bij de andere TDP's van Athlon.

Hoe dan ook, bij de Intel-processoren is een ander soort TDP gebruikt, simpelweg omdat ik daar bij verschillende Intel processoren andere TDP-waardes zie, bij AMD is het allemaal 89 Watt behalve de HE- en EE-processoren. Dat de waarde van het TDP in dezelfde serie allemaal gelijk is, is logisch, want we hebben het hier over het maximale verbruik in de serie, niet per processor. Intel doet het anders, dat kun ook zien in de tabel, bij Intel zie je andere waardes in dezelfde serie, voorbeeld:

Pentium 4 EE - 3,4GHz - 102,9-?W
Pentium 4 EE - 3,2GHz - 92,1-?W

Duidelijk toch? Je kunt gewoon de Max P-State TDP van AMD gewoon niet vergelijken met die TDP daar van Intel.

En hier het argument dat "Bang per Watt" geen zin heeft als men de Max P-State TDP van AMD64-processoren neemt:

De Max P-State TDP (oftewel Max Thermal Power) is vanaf de Opteron x40 tot en met de Opteron x48, 89 Watt. Ga je dan daarmee aan de slag om de "Bang per Watt" uit te rekenen, dan weet je van te voren al dat de Opteron x48 de meeste "Bang per Watt" geeft en kun je zonder testen concluderen dat de Opteron x50 nóg meer Bang per Watt geeft. Je kunt dit effect ook duidelijk in de laatste grafiek zien, de Opteron 148 doet het een stuk beter dan Opteron 146. Dit ligt in realiteit natuurlijk veel dichterbij elkaar. Deze manier van rekenen is dus onzin. En al helemaal als je die resultaten gaat vergelijken met Intel-processoren waarvoor dan weer een ander soort TDP wordt gebruikt.

Wat je bijvoorbeeld graag wil weten is: gaat de "Bang per Watt" achteruit of vooruit als ik de kloksnelheid verhoog? En hoe is dit vergeleken met Intel-processoren?

Op zich zou het niet zo een probleem moeten zijn om het verbruik te meten door een apparaatje te plaatsen tussen stekker en stopcontact.

Dat doen ze op Silentpcreview.com ook.

Precies, dan kom je dichter bij de realiteit. Klein nadeel is dat het dan ook uitmaakt wat voor hardware je voor de rest gebruikt en dat deze zelfde hardware niet altijd met verschillende soorten processoren werken.

Op RAM en Mobo na zal daar niet veel verschil in zitten, denk ik.

Het geeft in ieder geval een stuk betere data dan het gebruik maken van door de fabrikant geleverde specificaties gebaseerd op verschillende/onduidelijke definities van stroomverbruik.

Aan vergelijking in de huidige vorm heb je niet echt veel.

Intel geeft voor iedere cpu een Typical vermogen > verbruik/warmte bij normaal gebruik van de cpu,

terwijl AMD een maximum waarde opgeeft, zoals al eerder gezegd: voor een groot aantal producten (bv. alle opterons of alle athlon 64's)

Eigenlijk is de bang per watt tabel dus niet helemaal eerlijk en zou het opgenomen vermogen gemeten moeten worden ipv dat men uitgaat van de door de fabrikant gegeven informatie.

Precies, daarom vind ik dat ook slechts een klein nadeel.

Eerst zeg je dat TDP het typische (gemiddelde) is, en dan het max van een serie.
Daar klopt toch iets niet?

Precies wat ik zeg, er zijn verschillende "meningen" over wat het nou precies is...

http://www.amd.com/us-en/assets/content_type/white_papers_and_tech_doc s/30430.pdf

waarom hebben ze eigenlijk niet de 248 gebruikt die presteert toch veel beter
als je dan toch de itanium gebruikt die verschrikkelijk duur is kan je zelfs een 848 gebruiken

De 148, 248 en 848 presteren allemaal hetzelfde. Het enige verschil is de opstelling waarin je ze gebruikt.

Ik denk dat hij een dual 248 systeem bedoelt..

dacht het niet heb het eens ergens gelezen
maar ik ben er niet zeker van

Zie jij ergens 248 of 848 scores bij Spec.org dan?

juist daarom die opmerking é

Die SPECint en SPECfp scores zijn een leuke test voor de processor ansich, maar in combi met zijn environment (mobo en mem) dan wordt het ineens een ander verhaal qua performance statestieken.
Wel leuk is die vergelijking om naar de 'Bang per Watt' te komen. Wie had ooit gedacht dat AMD processors zouden leveren die op die stats als beste uit de bus zouden komen

De SPEC benchmarks bestaan uit Fortran en C programma's waarbij gekeken wordt hoe lang de machine erover doet. Hierbij is geheugenbandbreedte zeer zeker wel van belang, dus het is *wel* een combo van cpu, mem en mobo.

Ik vraag me af wat er nou echt veranderd is aan het ontwerp van de low-voltage chips.

Ik neem aan dat het iets te maken moet hebben met de transistoren en hun lek-stroom?

Zouden Low Voltage-chips niet gewoon geselecteerde goede cores zijn - uit het normale productieproces - die eigenlijk (op de normale werkspanning) op een hogere clocksnelheid zouden kunnen lopen? Dan zijn het in feite ondergeclockte processoren.

Met de snelste processor uit de reeks haal je nog de spraakherkenning die wij doen, en een mens verbruikt minder dan 100 watt (en voor z'n denkprocessen nog veel minder). Er valt nog veel te verbeteren.

Wat doet het plaatje van een hoogspanningsmast hierbij?

Voor de compleetheid was het misschien mooi geweest om, voor de CPU's die L3 cache hebben, ook hun hoeveelheid L2 cache erbij te zetten...

Hoewel begrijpelijk, blijf ik het toch jammer vinden dat de PPC970 niet wordt meegenomen. De 90 nm versie die in de nieuwe Xserve zit levert goede prestatie tegen weinig vermogen, ik ben erg benieuwd waar die in dit rijtje zou komen te staan.