Schwerpunkt H-IT-ZE: Mit Undervolting Stromverbrauch, Lärm und Hitze reduzieren
Prozessoren und Grafikkarten nehmen mit gezielten Optimierungen weniger Leistung auf und laufen dadurch effizienter.
(Bild: c't)
Steigen die Temperaturen von Prozessoren beziehungsweise Grafikchips zu stark an, verringern diese als Schutzmaßnahme die Taktfrequenzen oder schalten sich gar komplett ab. Eine verringerte Bildrate in 3D-Spielen, längere Ladezeiten in Anwendungen oder Black-Screens sind die Folge. Wie Sie mit moderatem Aufwand mögliche Probleme beheben oder solchen vorbeugen, zeigen wir im aktuellen Themenschwerpunkt H-IT-ZE auf.
Die Sommerhitze kommt immer, irgendwann. Spätestens, wenn man im Homeoffice sitzt, wünscht man sich IT-Equipment, das das Arbeitszimmer möglichst wenig aufheizt, und Lüfter, die nicht dauerhaft auf Hochtouren laufen und die Konzentration behindern. Mit dem Absenken der Spannung (Undervolting) kann dieser Wunsch in Erfüllung gehen.
Desktop-PCs und Notebooks setzen ihre elektrische Leistungsaufnahme zum allergrößten Teil in Wärme um. Die Spanne dabei ist groß und reicht von weniger als fünf Watt bei Notebooks im Leerlauf bis hin zu mehreren hundert Watt bei opulent ausgestatteten Gaming-PCs unter Volllast. Der Betrieb mit abgesenkter Spannung – das Undervolting – hilft, die Abwärme zu reduzieren, Lärm zu vermeiden und kann aufs Jahr gesehen sogar ein paar Euro Stromkosten sparen.
Wo Undervolting hilft
Viele optimierte Business-Rechner, die den größten Teil des Tages nur auf eine Nutzereingabe warten oder alle paar Minuten E-Mails abrufen, kommen mit wenigen Watt aus, auch Notebooks sind meistens sehr sparsam. Das Potenzial durch Undervolting ist bei ihnen eher gering. Wenn im Homeoffice aber der Familien-PC rackert oder die Gaming-Kiste vom Nachwuchs schuftet, fällt oft deutlich mehr Abwärme an. Denn in Familien-PCs arbeiten häufig ältere Bauteile ohne ausgeklügelte Stromsparfunktionen, in Gaming-Rechnern wiederum besonders leistungsfähige Komponenten, die viel Strom verbraten. Das gilt besonders dann, wenn der PC produktiv genutzt wird und tatsächlich dauerhaft unter hoher Last arbeiten muss – wie etwa beim Video-Transcoding oder beim 3D-Rendering, aber ebenso beim Spielen. Damit kann auch ein einzelner PC ein kleineres Arbeitszimmer merklich aufheizen.
Die Wärme erzeugt aber noch weitere Probleme. Damit sie sich nicht staut, durchlüften Gebläse den PC oder das Notebook und halten die Komponenten im unkritischen Temperaturbereich. Je mehr Wärme, desto schneller drehen die Ventilatoren und desto lauter und nervtötender wird das Betriebsgeräusch. Zu allem Überfluss kommt noch hinzu, dass gerade im Sommer eine eventuell laufende Klimaanlage diese Abwärme zusätzlich loswerden muss – und man dadurch doppelte Stromkosten für diesen Posten hat. Betreiber von Supercomputern können ein Lied davon singen.
Optimierung mit angepassten Spannungen
Abhilfe ist bei vielen PCs und einigen Notebooks nur eine BIOS-Einstellung oder ein paar Klicks in einem Treiber oder Hilfsprogramm entfernt. Die meisten CPUs und Grafikchips laufen mit einer höheren Kernspannung als nötig, weil die Hersteller damit sicherstellen wollen, dass alle Chips die versprochenen Taktfrequenzen erreichen – auch die durch Fertigungsstreuung bedingt schwächeren. Leider hat man nicht bei allen PCs Zugriff auf das BIOS oder kann in diesem die gewünschten Einstellungen setzen.
Auch wenn Undervolting eigentlich die PC-Komponenten eher schont, ist es strenggenommen dennoch ein Betrieb außerhalb der Spezifikation, sodass theoretisch sogar die Garantie verfällt. Zudem sind in der Experimentierphase zum Ausloten der maximalen Spannungsreduktion Abstürze an der Tagesordnung. Arbeiten Sie also beim Undervolting besonders anfangs nicht ohne Sicherheitsnetz und doppelten Boden – sprich: Machen Sie unbedingt ein Backup Ihrer Daten, am besten ein komplettes Image der Festplatte oder SSD, oder nutzen Sie für Ihre Experimente einen separaten Datenträger.
Generell sind die Hauptprozessoren mit ihrer nominellen Leistungsaufnahme von 35 bis über 200 Watt ein guter Ansatzpunkt fürs Undervolting, doch in Spiele- PCs mit gehobener Ausstattung kann sich auch ein Blick auf die Grafikkarte lohnen.
