WATT? Was Sie über Prozessorleistung wissen sollten

Die Welt der Prozessoren ist der Welt der Autos sehr ähnlich. Die Leute rufen nach mehr POWER und kaufen die neuesten und größten ohne nachzudenken. Mehr Geschwindigkeit! Mehr Pferdestärken! Koste es, was es wolle! Mit Autos, die oft damit enden, dass Sie einen großen Geldschein in der Hand halten oder in einem Graben stecken bleiben, wenn Sie am Ende zu viel des Autos haben. Mit Prozessoren ist es so ziemlich das Gleiche: Sie können mit mehr “Power” enden als Sie benötigen: Einem Prozessor, der ein Vermögen kostet und den der Käufer bereut.

Insbesondere wenn es um Prozessoren mit hoher Leistung und beeindruckenden Kennwerten geht, gibt es eine Schlüsselzahl, auf die Sie achten sollten, vor allem bei industriellen und Embedded-Anwendungen: die Wattzahl. Was hat Watt damit zu tun? Sie haben die Angaben im System gesehen – 35 W, 65 W, 90 W, usw. Hier ist das, was Sie wissen müssen.

Leistung vs Leistung

Zunächst einmal müssen wir verstehen, dass Leistung in der Computerwelt in zweierlei Hinsicht genutzt wird. Leistung wird oft als die Gesamtverarbeitungsleistung, z. B. in Ghz, bezeichnet. Ebenso wichtig ist jedoch der Stromverbrauch. Diese zweite Bedeutung wird in Watt ausgedrückt.

Mehr Watt ist nicht besser oder schlechter – es ist nur die Menge an Leistung, die benötigt wird, um den Prozessor mit voller Kapazität zu betreiben. Je höher die Zahl jedoch ist, desto höher treibt das Ihre Stromrechnung und desto mehr Wärme wird erzeugt. Prozessoren, die Aufgaben mit einer höheren Geschwindigkeit ausführen, benötigen naturgemäß mehr Leistung, aber immer mehr optimieren ihre Energieeffizienz. Um auf die Analogie mit dem Auto zurückzukommen: Es ist wie bei Motoren, die mit weniger Kraftstoff auskommen.

Effizienz und Verlässlichkeit sind die Könige des Industrie- und Produktionszentrums.

Während im Verbraucherbereich ein Wettrüsten der Verarbeitungsleistung stattfindet, liegt der Schwerpunkt in der industriellen und verarbeitenden Industrie auf Verlässlichkeit und Effizienz. Ein industrielles Steuerungssystem für eine 10 Jahre alte Millionen-Dollar-Maschine, die auf einer Linie läuft, benötigt nicht die für den Betrieb des neuesten Ego-Shooters notwendige Rechenleistung. Stattdessen braucht es gerade genug Saft, um die Linie der Steuerungssoftware den ganzen Tag lang, jeden Tag ohne Ausfall und zu den geringstmöglichen Kosten laufen zu lassen. Alles darüber hinaus ist Verschwendung, alles darunter ist ein Desaster.

In Bezug auf die Kapitalrendite (ROI) reduzieren Prozessoren mit niedrigem Stromverbrauch auf Industrie-Motherboards die Ausfallzeiten und erhöhen die Lebensdauer. Warum? Weil Hondas länger laufen als Hummer.

Niedrige Wattzahlen sind auch der Unterschied zwischen dem Geld auf der Bank und den Rechnungen an das Energieversorgungsunternehmen. Wie viel? Schauen wir einmal nach.

Grün ist das neue Schwarz

Einfach nur zu sagen, dass Geld gespart werden kann oder dass es Geld gibt, das Sie vielleicht verschwenden, reicht nicht aus. Lassen Sie uns ein paar Zahlen betrachten. Ich habe drei Prozessoren ausgewählt, jeder mit sehr unterschiedlichen Leistungswerten. Die Gleichung zur Berechnung des Stromverbrauchs lautet (A/1000)*B*24*365, wobei A für die Wattleistung und B für die Stromkosten steht. In den Vereinigten Staaten betragen die durchschnittlichen Kosten für eine Kilowattstunde etwa 10 Cent (EIA). Obwohl das zwischen den Regionen variiert, werde ich es als Grundlage verwenden. Mal sehen, wie das ausgeht.

1 – 65 W

Gleichung: (65/1000)*.10*24*365

65 W bewegt sich an der äußeren Grenze dessen, was man als „industriell“ bezeichnen könnte, aber es ist keineswegs die obere Schwelle. 90 W sind in Verbraucher-Boards nicht ungewöhnlich. Mit einer Leistung von 65 W ist dies die größte Leistung in dieser Gruppe. Bei 0,065 Kilowatt pro Stunde (kWh) kommt man auf etwa 16 Cent pro Tag und im Laufe eines Jahres sind das 58 Dollar.

2 – 35W

Gleichung: (35/1000)*.10*24*365

Die 35 W sind näher an einer “durchschnittlichen” industriellen Leistung. Bei 0,035 kWh. rechnen wir mit etwa 8 Cent pro Tag und 30 Dollar pro Jahr.

3 – 14W

Gleichung: (14/1000)*.10*24*365

Dieser letzte ist eine sehr energiesparender, der nur 14 W verbraucht. Das sind 0,014 kWh., also fast 3 Cent pro Tag und jährliche Kosten von etwa 12 Dollar.

Das ist die maximale Auslastung, 24 Stunden am Tag, 7 Tage die Woche, 365 Tage im Jahr. Eine nicht ungewöhnliche Nutzung in einer Produktionshalle, die in Dreischicht arbeitet, in einem digitalen Kiosk, der Tag und Nacht in Betrieb ist, in einer Ferndatenerfassungsstation, die seismische Aktivitäten überwacht und ähnliches. Einige industrielle Verwendungen können diese Zahlen aufgrund ihrer Nutzung wahrscheinlich senken, aber da wir uns auf den schweren industriellen und fertigungstechnischen Einsatz konzentrieren, werden wir uns für eine maximale Nutzung entscheiden.

Wenn Sie 50 Systeme mit 65 W-Prozessoren betreiben und von einem Lebenszyklus von 5 Jahren ausgehen, sind das nach dieser Rechnung 14.500 US-Dollar. 50 der 14 W über die gleiche Zeit machen 3000 Dollar. Das sind 11.500 Dollar, die schlicht und einfach verschwendet werden.

Weniger Hitze ist viel kühler

Es gibt eine ziemlich komplizierte Gleichung, die die genaue Menge an Wärme herleitet, die von Prozessoren erzeugt wird (Erfahren Sie mehr), aber die kurze Version lautet: Watt erzeugen Wärme. Das bedeutet, dass eine Art Kühlung stattfinden muss, damit die Platine nicht schmilzt, und je mehr getan werden muss, um die Wärme abzuführen, desto komplexer wird es.

Prozessoren werden oft mit Kühlkörpern gekühlt. Dabei handelt es sich um Stücke aus wärmeleitenden Materialien wie Aluminium und Kupfer, die so geformt sind, dass sie die Oberfläche maximieren, die Wärme so über mehr Raum verteilen und sie in den Umgebungsbereich ableiten. Aus diesem Grund haben viele lüfterlose Systeme Lamellen oder Rippen, da die Gehäuse selbst massive Kühlkörper sind.

Je leistungsfähiger der Prozessor ist, desto schwieriger ist es jedoch für passive Methoden, mitzuhalten. Ab einem bestimmten Punkt wird ein lüfterloses Gehäuse nicht mehr ausreichen und es muss eines verwendet werden, das einen Lüfter zur Kühlung unterstützt. Während diese einen Bruchteil der Leistung zur Verbrauchsgleichung hinzufügen – selbst ein großer Lüfter trägt nur etwa 2 W (oder 1,75 Dollar pro Jahr) bei –  ist die größere Problematik die Auswirkung auf die Systemzuverlässigkeit.

Wir haben darüber gesprochen, dass der Lüfter die Achillesferse des PCs ist und es ist nie zutreffender als hier. Wenn man einen Lüfter hat, hat man einen Angriffspunkt. Wenn Sie einen Lüfter haben, brauchen Sie einen Ort, an den die Luft entweichen kann. Das erfordert Lüftungsöffnungen, die Ihr System für Umweltfaktoren wie Staub und Ablagerungen öffnen können. Wenn Sie einen Lüfter haben, müssen Sie das Gehäuse so viel größer bauen, um Raum für den Lüfter und das größere Netzteil zu schaffen.

Wenn Sie jedoch einen Prozessor mit geringer Leistung haben, benötigen Sie keinen Lüfter mehr. Problem gelöst.

Was Sie daraus mitnehmen sollten

Auf lange Sicht können Sie durch die Wahl des richtigen Prozessors Geld sparen, indem Sie einen übermäßigen Stromverbrauch vermeiden. Faktoren wie die richtige Geschwindigkeit, der Preis und der Lebenszyklus spielen bei Ihrer Entscheidung eine