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如何超頻又省電,以主流不貴的CPU為前提?

找到一個資料來補充
Tom's 硬體 > 文章與評比 > 超頻:雙核 Vs. 四核 CPU
主題:

核心電壓總覽
http://www.tomshardware.tw/1398,review-1398-18.html

Tom's 硬體 wrote:
…我們是以平均使用率的腳本來做為計算基礎,也就是電腦每天運作八小時。我們的量測數字代表整部系統的功耗,包括電源供應器、繪圖卡與音效卡,以及硬碟與 DVD-ROM。由於我們只在意處理器的功耗,所以在量測時,繪圖卡都是置於閒置狀態。
若是每天使用八小時負載狀態,Core 2 Duo E6750 每年會花掉你 176 美元的電費。若是超頻到極限,所需電費會多花你 31 美元。
Intel Core 2 Quad Q6600 的電費則高出許多。較之其雙核兄弟,它每年多吃掉 29 美元,總計 205 美元。極限超頻則會進一步提高成本,增加你的公共事業 (電力公司) 帳單 62 美元,總計 266 美元。
...(恕刪)


請注意:「電腦每天運作八小時。我們的量測數字代表整部系統的功耗,包括電源供應器、繪圖卡與音效卡,以及硬碟與 DVD-ROM。由於我們只在意處理器的功耗,所以在量測時,繪圖卡都是置於閒置狀態。」

Core 2 Duo E6750超頻到極限,2.66G超到3.6G一年要多31 美元。

如果2年升級一次,2.66G的CPU+超頻電費總值小於3.6G的CPU,那就值得買了,反之則反,其他的CPU也可以類推………給沒時間往前翻的網友,這應該也是本文要探討的重點之一
85/1.2/1.4 test:http://forum.xitek.com/showthread.php?threadid=528818
其實這個情況還要加入高級 CPU 的對比...

例如 E7200 跟 E7300 的原本功耗差距
然後把 E7200 超成 E7300 之後的功耗是否與 E7300 一致或更多, 更少 ... etc

從這個基準下去分, 應該會很清楚你在追求些什麼.

這是一個有趣的主題, 剛好我手上有"變電家"與E5200的系統
順手來試一下超頻與降壓, 跟大家分享:

CPU: Intel E5200
DIMM: DDR2-800 2GB x1
M/B: Gigabyte GA-73PVM-S2H

外頻: 200x4= 800MHz (預設值)
頻率: 2.5GHz (全速; x12.5) / 1.2GHz (閒置; x6)
電壓: 1.184V / 1.104V (預設值; CPU-Z所測)
耗電量: 74W / 48W
效能: 19471 MIPS / 17856 MFLOPS

外頻: 200x4= 800MHz (預設值降電壓)
頻率: 2.5GHz / 1.2GHz
電壓: 1.056V / 1.056V (BIOS設定為 1.1V; CPU-Z所測)
耗電量: 65W / 48W
效能: 19440 MIPS / 17860 MFLOPS

外頻: 280x4= 1120MHz (預設電壓超頻)
頻率: 3.5GHz / 1.68GHz
電壓: 1.184V / 1.104V (預設值)
耗電量: 85W / 49W
效能: 27237 MIPS / 24942 MFLOPS

很可惜, 我的E5200超頻後, 降電壓會無法開進Windows XP
所以沒辦法既要馬兒跑(超頻), 又要馬兒不吃草(降壓)

至於CPU全速的耗電量與效能的數據, 則是跑Sandra 2009的CPU Benchmark而來
證明即使降電壓, E5200 (2.5GHz) 該有的效能還是有的!

或許從節能省碳的觀點來看, 我的E5200應該降電壓來跑喔!
(只是還沒試過24hr燒機, 說不定長時間跑下來也是不穩)

其實我印象中, 那些所謂"移動型"與"省電型"的處理器, 就是選體質好且降壓跑沒問題的來賣...
所以如果我的E5200可以降到0.9V來跑..那CPU耗電量恐怕就不輸給筆記型電腦的囉!
(但如果要像筆記型電腦一樣省電, 則HDD與其他週邊零件都要換才有可能!)
enm wrote:
其實這個情況還要加入...(恕刪)


wolfox wrote:
這是一個有趣的主題,.CPU: Intel E5200
DIMM: DDR2-800 2GB x1
M/B: Gigabyte GA-73PVM-S2H

外頻: 200x4= 800MHz (預設值)
頻率: 2.5GHz (全速; x12.5) / 1.2GHz (閒置; x6)
電壓: 1.184V / 1.104V (預設值; CPU-Z所測)
耗電量: 74W / 48W
效能: 19471 MIPS / 17856 MFLOPS

外頻: 200x4= 800MHz (預設值降電壓)
頻率: 2.5GHz / 1.2GHz
電壓: 1.056V / 1.056V (BIOS設定為 1.1V; CPU-Z所測)
耗電量: 65W / 48W
效能: 19440 MIPS / 17860 MFLOPS

外頻: 280x4= 1120MHz (預設電壓超頻)
頻率: 3.5GHz / 1.68GHz
電壓: 1.184V / 1.104V (預設值)
耗電量: 85W / 49W
效能: 27237 MIPS / 24942 MFLOPS..(恕刪)


感謝wolfox兄的測試,我探討這個問題有很多因素,錢不是最大的因素,電腦的整體耗能是我考慮的重點之一。

在我過去的概念中,cpu是電腦高熱的來源,以前買的cpu不是很高級,但風扇就要弄個全銅才行,後來電腦一直出問題,又發現psu問題很大,以前的cpu又沒鐵殼保護,拆換之間隨便就弄到缺角,損失真的很慘重

這次討論,讓我考慮電腦的真正耗能,看那些測瓦數的網站,有3個hd就增加100w的,也有只增加10w的,很亂

未來,我會考慮改變我以往的用法,以前我都不汰舊換新,老hd繼續用,現在我寧可弄兩個1.5tb的hd,出掉一堆小的,DVD燒錄機用USB TO IDE來轉,有必要再通電使用….,反正就是盡量瘦身,一來不必買更大瓦數的PSU,二來減少耗電

看wolfox兄的測試有以下看法:
1.似乎在待機時,CPU電壓對耗能沒有影響或不大
2.負載時,與降壓跑比,差了0.048V,未超頻降壓跑差了9W,超頻,降壓跑比超頻差了20W

看測試的結論是:超頻不止電壓增加,電流應該也增加了不少,如果以預設電壓超頻與預設電壓不超頻比,增加的電流就是增加瓦數消耗的原因了。


不過,雖然wolfox兄說「很可惜, 我的E5200超頻後, 降電壓會無法開進Windows XP」,wolfox兄有沒有試過,若以1.056V來跑,E5200最高能增加多少頻率呢?即使是0.2~0.3G也可以,因為,這可以論證我這個「超頻降電壓省電」命題的真偽

我的E1400@2G MHZ最低也只能降到1.136V左右,但1.136V還可以超到2.28 MHZ,換句話說,如果我的假設「同電壓下,頻率越高,電流也越大」為真,那我降電壓超頻就未必省電了
(當然也有可能是因為超頻,其他元件更耗電導致整體耗能增加)
(這個比較是以E1400@2G@1.136V 比 E1400@2.28G@1.136V的耗能)

************

wolfox兄說『其實我印象中, 那些所謂"移動型"與"省電型"的處理器, 就是選體質好且降壓跑沒問題的來賣』,我同意這看法。

未來有時間我會詳測每顆HD的耗電,也看看CPU超頻前後的耗電,最大的希望就是解除自己心裏的疑惑,然後在下一台搞清楚自己所要的配備,呵呵
85/1.2/1.4 test:http://forum.xitek.com/showthread.php?threadid=528818
呵呵! qqying23 大大提供了我一個很好的思考方向!
所以我來補數據了...

外頻: 233x4= 933MHz (降電壓超頻)
頻率: 2.913GHz / 1.398GHz
電壓: 1.040V / 1.056V (BIOS設定為 1.1V; CPU-Z所測)
耗電量: 69W / 48W (其實會在47-48W間跳動)
效能: 22669 MIPS / 20769 MFLOPS

果然可以達到高效能(2.5GHz->2.9GHz)又更省電(74W->69W)的效果呢!

關於電壓的部份, 其實CPU-Z測到的數據是會跳動的
所以我猜M/B真的是根據BIOS設定, 供給1.1V的電壓
但當CPU工作頻率升高時(負載增加), 所自然產生的壓降(1.040或1.056V)?
而我猜這也就是為何一般超頻時, 都要加電壓才能讓CPU穩定的工作

其實Intel的EIST在運作時, 全速運轉(x12.5)的工作電壓也是會自動比閒置時(x6)拉高一些
只是我的M/B在BIOS手動設定電壓後, 卻變成只能鎖死在1.1V(不管x12.5或x6)

對了, 關於CPU消耗功率的公式, 可以參考下面"維基百科"的資料
SpeedStep

也就是 CPU的 "消耗功率" 與 "輸入電壓"的平方 或 "工作頻率" 成正比
所以大致上可以解釋 qqying23 大大的想法是沒錯的!

但你可能也會覺得奇怪, 為什麼我的CPU在不同頻率閒置時的功率卻都差不多?
我自己的解釋是, 現代的CPU都會支援各種不同的C-State, 如C1, C1E, C2, C3...
當CPU閒置時, 將會自動進入這些省電狀態 (Halt或把Clock停掉)
所以會造成在閒置時的耗電看起來都差不多...
wolfox wrote:
呵呵! qqying..
外頻: 233x4= 933MHz (降電壓超頻)
頻率: 2.913GHz / 1.398GHz
電壓: 1.040V / 1.056V (BIOS設定為 1.1V; CPU-Z所測)
耗電量: 69W / 48W (其實會在47-48W間跳動)
效能: 22669 MIPS / 20769 MFLOPS

果然可以達到高效能(2.5GHz->2.9GHz)又更省電(74W->69W)的效果呢!.(恕刪)


謝謝wolfox兄的測試,有了這數據就更完整了

我整理資料如下:

以e5200來說,不超頻(2.5G MHZ)可以降到1.056V為穩定(常規為1.104V),滿載65w,待機48w,以同樣1.056V,可以超頻到2.913GHz,滿載69w,待機48w,其中差距4W

假設24小時不關機,以滿載差距來算
4W*24HR*365/1000*5元/度=175.2
一整年不關機都滿載會多花175.2的電費

我手邊有一價目表,E5200為2150元,E5300(2.6G)為2550元,E6300(2.8G)為2700元,僅以時脈來論,設有A、B、C三人,分別玩上述三個CPU,A以1.056V超頻到2.913GHz,B與C不超頻,兩年內不換機,A這種玩法的CP值是比較高的

現在唯一的問題是,同為45nm製程的E5200、E5300、E6300滿載時,耗能差距有多大…但我想應該是差不多。

總之,我的意見是,cpu可以在比預設電壓還低的狀況下運作,而且,在那個電壓下可以做出比原始頻率高的超頻

(2.913-2.5)/2.5=16.52%
(2.28-2.0)/2=14%

超頻幅度大概在15%上下,不過,這是這兩顆的個案

這種玩法的好處在於,如果玩家並非裝好cpu後就不管,而是有試著看cpu最低電壓能跑的極限並使用它,就可以獲得更高的效能

而且,我個人認為這樣玩,cpu不會因為加電壓而更容易老化與變熱

以上是我看了wolfox兄測試的心得

**********



我為什麼這麼晚睡,是因為突然發現死雞牌的hd原來有很多問題,我的2顆都中標了,總算在它病發前防患未然……,以前我從不逛01的電腦區的,今天無意中救了自己電腦的資料,真是不幸中的大幸
85/1.2/1.4 test:http://forum.xitek.com/showthread.php?threadid=528818
那是因為維基上的資料並不完全.



真正如 CPU 等電子零件的電耗
應該是要由兩大部份構成的.

也就是動態功耗與靜態功耗


完整且正確的式子應該是底下

By P = C x V^2 x f + I x V ( or + V^2 / R )

( if f = MHz , P = mW )



略為解釋一下各代數的意義



等號左邊的 P 為功耗 , 單位 W

加號的前半段式子, 是動態功耗
C 為電路負載, 又或稱等效電容容量, 簡單講是一個常規系數
以同一架構下的核心來講, CPU 的該值應該是一個固定值
例如 C2D E7200 與 C2D E7300 的 C 值應該一致
V^2 為電壓的平方, F 為 CPU 等電子零件的運作頻率

加號的後半段, 是靜態功耗
其中 I 為電流, V 為電壓, 這個部份乘出來算是一個值
靜態功耗在電壓與電流變動時也會發生改變
另一種計算方式為括號內的式子
其內容為 電壓平方 除以 等效電阻 R



我大學生涯混很兇, 幾乎啥都沒學好
電學知識也非常淺, 只約略知道這部份

以你們討論為什麼待機部份大家的功耗都一致來講
可以這麼解釋 :

由於靜態功耗的由來是來自於電晶體的漏電現象
因此這邊會是一個變動較小但是存在的基本功耗

所以, 待機時, 電耗差距可能沒有表現出來

而為什麼降低電壓或者頻率, 可以同時降低電耗
從上面的式子可以看出
也是樓上 wolfox 提到的

CPU的 "消耗功率" 與 "輸入電壓"的平方 或 "工作頻率" 成正比

所以 CPU 要省電, 除了降低頻率
降低電壓消費是更容易的手段
但這也牽涉到需要更好的 K閘材料才能做出超低電壓下即可切換 0 與 1 的電晶體
所以往後低電壓 CPU 開發的難度會越來越高 -- 快低不下去了. XD



不過, 這牽涉到的問題很多.

我昨晚也用變電家約略玩了一下手上的配備 :

測試平台 :

Intel Core 2 Duo E6750 @ 2.66GHz ( 1333FSB , 4MB L2 Cache, 6x ~ 8x Raito )

Foxconn ELA ( P45 + ICH 10R )

全設備 (含螢幕及中華電信小烏規, 檯燈... etc , 因為我把變電家架在牆壁插座上) :

-------- a. 2.66 GHz , 1.250v Model -----

cpu ready : 219W

cpu Full : 250W


-------- b. 2.66 GHz , 1.200v Model -----

cpu ready : 214W

cpu Full : 240W (1.187v)


-------- c. 2.16 GHz , 1.200v Model , DDR2 in 318MHz (736)-----

cpu ready : 205W

cpu Full : 230W (1.187v)



單純的看電壓與頻率變化.

從 266 超到 333 , 全速下要多吃掉的電, 跟從 1.250V 降到 1.200V 省掉的電幾乎差不多.
(ELA 的 BIOS 不能設定降壓, 只能在OS下使用超頻軟體FOXONE, 只能開到 1.200V , 無法更下調)

不過待機時的差距就滿明顯的.



但是好玩的事情是, CPU 溫度在這過程中只降一度, 根本上沒差...


enm wrote:
那是因為維基上的資料..
真正如 CPU 等電子零件的電耗
應該是要由兩大部份構成的.

也就是動態功耗與靜態功耗


完整且正確的式子應該是底下

By P = C x V^2 x f + I x V ( or + V^2 / R )

( if f = MHz , P = mW )...

...
測試平台 :

Intel Core 2 Duo E6750 @ 2.66GHz ( 1333FSB , 4MB L2 Cache, 6x ~ 8x Raito )

Foxconn ELA ( P45 + ICH 10R )

全設備 (含螢幕及中華電信小烏規, 檯燈... etc , 因為我把變電家架在牆壁插座上) :

-------- a. 2.66 GHz , 1.250v Model -----

cpu ready : 219W

cpu Full : 250W


-------- b. 2.66 GHz , 1.200v Model -----

cpu ready : 214W

cpu Full : 240W (1.187v)


-------- c. 2.16 GHz , 1.200v Model , DDR2 in 318MHz (736)-----

cpu ready : 205W

cpu Full : 230W (1.187v)
.....(恕刪)


我現在家裡室溫30度(家裡沒冷氣),cpu1#36度,cpu2#34度,主機版38度,這溫度我算滿意

不過,我超頻後與超頻前的溫度差在滿載時大概差距有2度,也不是很多

電學概念是我高中的,所以我也沒辦法說太多,我只會用P=IV、V=IR幾個公式囉,我之所以會有一些假設是因為EVEREST Ultimate EditionV5.02.1750會顯示CPU的電流與功耗,降壓同電壓時超頻與未超頻,EVEREST Ultimate Edition給的電流與功耗都一樣,所以我才有以上假設

說實在還是要整體測試比較準

enm兄的測試與解說配合wolfox兄的測試,我是否可說買較高頻的CPU來降頻跑有可能比較有經濟效益?(若配合上較低階的CPU降壓超頻的可能性較低的話...)

由於各版子可調電壓差距很多,也就沒辦法橫向比較了,呵呵…不過,這些還是要更精確的測試,但以兩位的測試應該可以歸納出一些特性了,呵呵

以下是我剛測的溫度,原廠風扇,但我這是拆機版裝風扇換來的…以前坐在電腦旁就像火爐



85/1.2/1.4 test:http://forum.xitek.com/showthread.php?threadid=528818
其實 FOX ONE 也不是很穩定的東西

如果先設定從 333 降至 266 , 雖然是可過關
回頭再把他升速, 就當機了.



如果這種技術更完善一點
不止給使用者能在 OS 下設固定倍頻 (例如定在最低)
讓使用者在有必要時手動打開倍頻鎖, 自動調整效能
不用, 看網頁時就自己鎖在最低不要跳動 (這是重點, 太多情況 CPU 根本就不會乖乖 6x 跑, 就算你只是在打字)
好玩一點的乾脆降頻, 把 FSB 從 1333 一路降回 800
要用時再手動變速拉回來...
我想這應該會有全新的賣點才是.

不過鴻海 ELA 最低只能把 E6750 G0 降到 250 左右
再降下去就會當機了...

電壓也沒辦法再降...
剛剛又加了一點,這顆壓低電壓大概可以2.35g穩跑



另外發現,一顆cpu加壓或降壓穩跑的極限頻率相近---cpu最多能跑的頻率是固定的,但倍頻與外頻的組合可以互換,例如

335*7=235*10

既然同電壓下,cpu功率與頻率正相關,待機時cpu頻率越低越好,那我就改成235*10跑好了



85/1.2/1.4 test:http://forum.xitek.com/showthread.php?threadid=528818
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