Untertaktung - Underclocking
Untertakten , auch bekannt als Heruntertakten , ist das Ändern der Timing-Einstellungen eines Computers oder einer elektronischen Schaltung, um mit einer niedrigeren Taktrate als angegeben zu laufen . Die Untertaktung wird verwendet, um den Stromverbrauch eines Computers zu reduzieren, die Akkulaufzeit zu verlängern, die Wärmeabgabe zu reduzieren und kann auch die Stabilität und Kompatibilität des Systems erhöhen . Die Untertaktung kann werkseitig implementiert werden, viele Computer und Komponenten können jedoch vom Endbenutzer untertaktet werden.
Typen
CPU-Untertaktung
Für Mikroprozessoren, ist der Zweck der Regel die Notwendigkeit zu verringern Wärmeableitungsvorrichtungen oder verringern den elektrischen Stromverbrauch . Dies kann die Systemstabilität in Umgebungen mit hoher Hitze erhöhen oder es einem System ermöglichen, mit einem geringeren Luftstrom (und daher leiseren ) Lüfter oder ganz ohne Lüfter zu laufen . So kann beispielsweise ein Pentium-4-Prozessor, der normalerweise mit 3,4 GHz getaktet ist, auf 2 GHz „untertaktet“ und dann sicher mit reduzierten Lüfterdrehzahlen betrieben werden. Dies geht immer auf Kosten einer gewissen Systemleistung. Die proportionale Leistungsreduzierung ist jedoch in der Regel geringer als die proportionale Reduzierung der Taktrate, da die Leistung oft durch andere Engpässe begrenzt wird: Festplatte , GPU , Festplattencontroller , Internet , Netzwerk usw. Untertaktung bezieht sich auf Änderungen des Timings einer Synchron Stromkreis, um den Energiebedarf eines Geräts zu senken. Bewusstes Untertakten beinhaltet die Begrenzung der Prozessorgeschwindigkeit, was sich auf die Betriebsgeschwindigkeit auswirken kann, aber je nach anderer Hardware und gewünschter Verwendung ein Gerät merklich weniger leistungsfähig machen kann oder auch nicht.
Viele Computer und andere Geräte ermöglichen eine Untertaktung. Hersteller fügen aus vielen Gründen Underclocking-Optionen hinzu. Untertaktung kann bei übermäßiger Hitzeentwicklung helfen, da eine geringere Leistung nicht so viel Wärme im Gerät erzeugt. Es kann auch die Energiemenge senken, die zum Betrieb des Geräts benötigt wird. Laptops und andere batteriebetriebene Geräte haben oft Untertaktungseinstellungen, damit Batterien länger halten, ohne aufgeladen zu werden.
Neben der Bereitstellung von Underclocking-Funktionen können Hersteller die Leistungsfähigkeit einer Maschine einschränken, um sie effizienter zu machen. Computermodelle mit reduziertem Befehlssatz (RISC) können Herstellern helfen, Geräte zu bauen, die mit weniger Strom arbeiten.
Grafikkarten
Untertakten kann auch auf den GPUs von Grafikkartenprozessoren durchgeführt werden, normalerweise mit dem Ziel, die Wärmeabgabe zu reduzieren. So ist es beispielsweise möglich, eine GPU bei alltäglichen Aufgaben (zB Surfen im Internet und Textverarbeitung) auf niedrigere Taktraten einzustellen , wodurch die Karte bei niedrigeren Temperaturen und damit niedrigeren, leiseren Lüfterdrehzahlen betrieben werden kann. Für grafikintensivere Anwendungen wie Spiele kann die GPU dann übertaktet werden. Das Untertakten einer GPU reduziert die Leistung, aber dieser Rückgang wird sich wahrscheinlich nur bei grafikintensiven Anwendungen bemerkbar machen.
Untertaktung des Arbeitsspeichers
Neuerer und schnellerer Arbeitsspeicher kann untertaktet werden, um zu älteren Systemen zu passen, als kostengünstige Möglichkeit, seltenen oder eingestellten Speicher zu ersetzen. Dies kann auch erforderlich sein, wenn bei höheren Einstellungen Stabilitätsprobleme auftreten, insbesondere bei einem PC mit mehreren Speichermodulen unterschiedlicher Taktrate. Wenn Sie einen PC-Prozessor untertakten und den Taktfaktor oder Multiplikator (das Verhältnis zwischen Prozessor- und Speichertaktgeschwindigkeit) nicht ändern, wird auch der Speicher untertaktet.
Wenn benutzt
Dynamische Frequenzskalierung (automatische Untertaktung) ist bei Laptop-Computern sehr verbreitet und hat sich auch bei Desktop-Computern durchgesetzt. Bei Laptops wird der Prozessor normalerweise automatisch untertaktet, wenn der Computer mit Batterien betrieben wird. Die meisten modernen Notebook- und Desktop-Prozessoren (die Stromsparschemata wie AMDs Cool'n'Quiet und PowerNow! verwenden ) untertakten sich bei geringer Prozessorlast automatisch selbst, wenn das Maschinen-BIOS und das Betriebssystem dies unterstützen. Intel hat diese Methode auch bei zahlreichen Prozessoren durch eine Funktion namens SpeedStep verwendet . SpeedStep erschien zuerst auf Chips wie dem Core 2 Duo und selektiven Pentium-Modellen und wurde später zu einem Standard in mittleren bis High-End-Core-i3-, i5- und i7-Modellen.
Einige Prozessoren untertakten automatisch als Abwehrmaßnahme, um eine Überhitzung zu vermeiden, die dauerhafte Schäden verursachen könnte. Wenn ein solcher Prozessor ein Temperaturniveau erreicht, das für einen sicheren Betrieb als zu hoch erachtet wird, wird der Temperaturregelkreis aktiviert und verringert automatisch den Takt und die CPU-Kernspannung, bis die Temperatur auf ein sicheres Niveau zurückgekehrt ist. In einer richtig gekühlten Umgebung sollte dieser Mechanismus selten (wenn überhaupt) ausgelöst werden.
Es gibt mehrere verschiedene Underclocking-Wettbewerbe, die im Format den Overclocking- Wettbewerben ähneln , außer dass das Ziel darin besteht, den Computer mit der niedrigsten Taktrate im Gegensatz zum höchsten Computer zu haben.
Vorteile
- Reduzierter Stromverbrauch, insbesondere in Kombination mit Unterspannung (dh Reduzierung der Spannung der Komponente unter den Nennwert). Durch das Untertakten eines Athlon XP 1700+-Prozessors von 1466 auf 1000 MHz und die Reduzierung der Kernspannung von 1,75 auf 1,15 V reduzierte ein Computerbenutzer beispielsweise den Stromverbrauch von 64,0 auf 21,6 W, d % weniger Leistung. Gleiches gilt für neuere Prozessoren: Wenn eine Single-Core-Intel-CPU 20 % untertaktet war, sank die Leistung des PCs nur um 13 % bei einer Leistungsreduzierung von 49 %.
Im Allgemeinen beträgt der Stromverbrauch einer CPU mit einer Kapazität C , die bei der Frequenz f und der Spannung V läuft, ungefähr
- Reduzierte Wärmeentwicklung, die exakt proportional zum Stromverbrauch ist.
- Weniger Lärm, da die Kühlgebläse verlangsamt oder sogar eliminiert werden können. Die Effizienz eines Kühlgebläses ist proportional zu seiner Drehzahl, aber mit zunehmender Lautstärke steigt auch das Geräusch.
- Längere Hardwarelebensdauer.
- Erhöhte Stabilität.
- Erhöhte Akkulaufzeit.
- Bessere Kompatibilität mit alten Anwendungen.
- Korrekte Leistung von sehr alten Computerspielen, die vom CPU-Timing abhängig waren.
In der Praxis
Linux
Der Linux-Kernel unterstützt die CPU-Frequenzmodulation. In unterstützten Prozessoren gibt die Verwendung von cpufreq für den Zugriff auf diese Funktion dem Systemadministrator eine variable Kontrolle über die Taktrate der CPU . Der Kernel enthält standardmäßig fünf Governors: Conservative, Ondemand, Performance, Powersave und Userspace. Die Regler Conservative und Ondemand passen die Taktrate je nach CPU-Last an, jedoch jeweils mit unterschiedlichen Algorithmen. Der Ondemand-Regler springt bei CPU-Last auf die maximale Frequenz und verringert die Frequenz bei CPU-Leerlauf schrittweise, während der konservative Regler die Frequenz bei CPU-Last schrittweise erhöht und bei CPU-Leerlauf auf die niedrigste Frequenz springt. Die Regler Performance, Powersave und Userspace setzen die Taktrate statisch: Performance auf die höchste verfügbare, Powersave auf die niedrigste verfügbare und Userspace auf eine vom Benutzer festgelegte und kontrollierte Frequenz.
Fenster
Die Untertaktung kann manuell im BIOS oder mit Windows- Anwendungen oder dynamisch mit Funktionen wie Intels SpeedStep oder AMDs Cool'n'Quiet erfolgen . Unter Windows 7 und 10 kann die Untertaktung in den "erweiterten" Einstellungen eines Energieverwaltungsplans eingestellt werden.
Asus Eee-PC
Frühere Modelle des Asus Eee PC verwendeten einen 900 MHz Intel Celeron M Prozessor, der auf 630 MHz untertaktet wurde.
Mac OS X
Eine Untertaktung kann im EFI durchgeführt werden.
Smartphones und PDAs
Die meisten Smartphones und PDAs wie das Motorola Droid , Palm Pre und Apple iPhone verwenden die Untertaktung eines leistungsstärkeren Prozessors anstelle der vollen Taktung eines weniger leistungsstarken Prozessors, um die Akkulaufzeit zu maximieren. Die Entwickler solcher Mobilgeräte stellen oft fest, dass ein langsamerer Prozessor eine schlechtere Akkulaufzeit bietet als ein leistungsstärkerer Prozessor bei niedrigerer Taktrate . Sie wählen einen Prozessor anhand der Leistung pro Watt des Prozessors aus.
Leistung
Die Leistung einer untertakteten Maschine ist oft besser als erwartet. Bei normaler Desktop-Nutzung wird selten die volle Leistung der CPU benötigt. Selbst wenn das System ausgelastet ist, wird normalerweise viel Zeit damit verbracht, auf Daten vom Speicher, der Festplatte oder anderen Geräten zu warten. Solche Geräte kommunizieren mit der CPU über einen Bus, der mit einer viel geringeren Bandbreite arbeitet. Im Allgemeinen gilt: Je niedriger der CPU-Multiplikator (und damit die Taktrate einer CPU) ist, desto näher liegt ihre Leistung an der des Busses und desto weniger Zeit wird sie warten müssen.