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Die Intel T - Prozessoren - Stromsparwunder oder überschätzt ?

Die Intel T - Prozessoren - Stromsparwunder oder überschätzt ?

In unseren NAS-Selbstbauanleitungen verwenden wir meist CPUs von Intel. Diese gibt es häufig auch in einer TDP-reduzierten Variante. Diese Modelle sind mit einem angehängten T in der Produktbezeichnung zu erkennen, z.B. Intel Core i3-4160T, der statt 3,6GHz und 54W TDP einen reduzierten Takt von 3,1GHz bei einer TDP von nur 35W bietet.

Wir empfehlen meist die normale Version der Prozessoren und nicht die T-Variante. Wir möchten euch hier kurz erklären warum wir die normalen Versionen empfehlen und wo es Sinn macht zu der taktreduzierten T-Variante zu greifen.



Was bedeutet TDP eigentlich ?

TDP steht für Thermal Design Power und beschreibt eine Leistungsklasse, in die der Prozessor eingeordnet wird. Diese Leistungsklasse beschreibt allerdings nicht die Rechenleistung des Prozessors, sondern seine Leistungsaufnahme (also den Energieverbrauch).

Nach dieser Angabe muss dann die Kühlung und die Stromversorgung des Computers ausgelegt werden. Bei einer geringeren TDP muss also nur ein kleinerer Kühler und ggf. auch nur ein kleines Netzteil eingebaut werden. Gerade in kleinen Gehäusen kann dies Sinn machen, auch in mobilen Geräten ist dies interessant.



Leistung pro Watt

Bleiben wir bei meinem Beispiel des Intel Core i3-4160 (2x 3,6GHz, 54W TDP) und Intel Core i3-4160T (2x 3,1GHz, 35W TDP), fällt auf, dass die T-Variante wohl deutlich effizienter sein müsste (3600 MHz / 54W) 67 MHz pro Watt des normalen Prozessors stehen immerhin gegen (3100 MHz / 35W) 89 MHz pro Watt der T-Variante. In Wirklichkeit basieren beide CPUs auf der gleichen Architektur (in meinem Beispiel Haswell Refresh, 22nm). Beide verfügen über 2 Kerne, Hyperthreading und 3MB Cache.

Wie kann es also sein, dass die T-Variante trotz identischer Technik deutlich effizienter arbeitet ? Gar nicht. Die TDP spiegelt nämlich nicht die reale Leistungsaufnahme wieder, sondern dient wie oben beschrieben nur dazu die Kühlung und Stromversorgung ausreichend zu dimensionieren. Da es immens viel Geld kosten würde für jede CPU (alleine Intel hat aktuell rund 300 CPUs im Angebot) eine eigene Kühllösung zu entwickeln, werden die Prozessoren in TDP-Klassen eingeordnet.

So kann es passieren, dass ein deutlich schnellerer Prozessor mit einer höheren realen Leistungsaufnahme trotzdem noch in die gleiche TDP-Klasse fällt wie ein langsamerer und sparsamerer Prozessor. Die TDP sagt also nichts über die reale Leistungsaufnahme aus, sie dient nur der groben Einschätzung. Trotzdem kann man an einer sehr hohen TDP einen Prozessor mit hoher Leistungsaufnahme erkennen.

Das Leistung-pro-Watt Verhältnis kann sich auch innerhalb einer CPU-Architektur verändern, etwa wenn mehr Prozessorkerne zur Verfügung stehen oder zusätzliche Features wie Hyperthreading. Zudem kommt es auf die anstehenden Rechenaufgaben an. Ein Prozessor mit AES-Ni (hardwarebeschleunigtes Ver- oder Entschlüsseln von Daten) wird eine um den Faktor 5-10 bessere Effizienz beim Verschlüsseln von Daten aufweisen als ein Prozessor der gleichen Architektur, dem dieses Feature fehlt.



Reduzierter Takt = Längere Berechnungszeit und gleiche Gesamtleistungsaufnahme

Prozessoren innerhalb der gleichen Architektur mit den gleichen Merkmalen (Kerne, Featureset) sind also pro Takt gleich effizient. Man spricht hier von IPC was für Instructions per Cycle steht und die Anweisungen pro Takt beschreibt, die ein Prozessor abarbeiten kann.

Ein Prozessor mit 1000 MHz braucht doppelt so lange für eine Anweisungskette wie ein Prozessor der gleichen Architektur und 2000 MHz. Dabei beträgt die Leistungsaufnahme pro Sekunde des Prozessor mit 1000 MHz verglichen mit dem 2000 MHz Prozessor nur die Hälfte, auf die komplette Abarbeitungszeit der Anweisungskette bezogen ist der Energieverbrauch aber identisch, da der 2000 MHz Prozessor die Anweisungskette deutlich schneller abgearbeitet hat.

Dieser kann nun bereits in den sehr effizienten Idle Modus zurückkehren, in dem der Takt und damit die Leistungsaufnahme des Prozessors sehr stark reduziert werden, während der 1000 MHz Prozessor noch immer bei maximalen Takt operieren muss um die restlichen 50% der Anweisung abzuarbeiten.


Die Intel T - Prozessoren - Stromsparwunder oder überschätzt ?


Zwar stimmt es, dass Prozessoren mit höherem Takt etwas an Effizienz verlieren, da hier die CPU-Spannung deutlich erhöht werden muss. In sofern wären Prozessoren mit geringerem Takt wirklich etwas effizienter, allerdings darf man nicht die anderen Komponenten wie das Mainboard, die Grafikkarte oder das Netzteil vergessen, die dann auch länger "arbeiten" müssen. Am Ende gleicht sich dies meist ziemlich genau aus. Ausnahme sind stark übertaktete Prozessoren, hier leidet die Effizienz meist merklich.

In unserem Benchmark-Vergleich des i3-4160 vs i3-4160T könnt ihr euch selbst ausrechnen, dass die Leistung pro Takt absolut identisch ausfällt: Der um 14% reduzierte Takt resultiert in einer um 14% verringerten Leistung.



T-Variante ist weniger flexibel

Während man mit fast jedem Mainboard den Prozessor heruntertakten und so die T-Variante simulieren kann, ist eine Erhöhung der maximalen Taktfrequenz nicht immer möglich. Man kann aus jeder normalen Variante selbst eine T-Variante machen, indem man den maximal erlaubten Multiplikator über das Mainboard (Bios) begrenzt. Sinn macht dies aus den oben genannten Gründen eigentlich nicht.

In einem NAS macht eine ausreichend starke CPU Sinn, denn Hauptverbraucher sind in einem NAS die Festplatten. Je länger ein Vorgang aufgrund einer reduzierten CPU Taktfrequenz dauert, desto länger können auch die Festplatten nicht in einen verbrauchsoptimierten Modus zurück wechseln.



Fazit

Ich hoffe wir konnten euch verständlich erklären, dass die T-Varianten kein Hexenwerk sind und in Wirklichkeit eine identische Effizienz besitzen wie die normalen Varianten. Eine T-Variante lohnt sich meist nur, wenn der Anschaffungspreis deutlich günstiger als die normale Variante ist oder ihr eure Kühllösung oder Stromversorgung kleiner dimensionieren müsst.



7 Kommentare

Von Thomas am 19.12.2015
Besucher

@Stefan

Also leise sollte sie schon sein - lt. Amazon Rezensionen ist die MSI Probox es auch. Da ich das Teil für die Spracherkennung Dragon Naturally Speaking brauche (keine Spiele, jedoch Filme streamen) läuft das Teil auch nie unter Last - außer beim Booten. Lt. MSI wäre aber das Booten selbst mit Undervolting einer 84 W CPU dauerhaft ein Problem wg. Schäden (Spannungswandler?). Es geht also weniger um Hitze, als vermutlich um das Board (keine Ahnung welche Teile hier tangiert sind). DNS läuft perfekt mit CPU´s mit 6 - 8 MB Cache. Notebooks sind hier viel zu teuer. Suche also etwas Kleines mit möglichst viel Cache so bis max. 500,-. Notebook CPU´s bringen da max 4 MB Cache mit. Der Liebe Dollar Kurs machts halt gerade teuer.

Von Stefan am 19.12.2015
Technikaffe.de Team

1884 Beiträge
@Thomas: Die MSI ProBox 23 ist ja recht klein, daher wird es wirklich schwierig dort eine große CPU einzubauen. Funktionieren wird dies zwar aber Du musst damit rechnen das die Box dann ziemlich laut wird. Wenn dir die Lautstärke nicht so wichtig ist: der kleinste i5 für den Sockel 1150 ist der Intel Core i5-4430. Auch dieser hat laut Intel 84W TDP. Die PicoPSU wird wohl damit zurechtkommen, ob die Kühllösung aber ausreichend ist weiß ich nicht. Eventuell lohnt sich in diesem Fall wirklich eine T/S CPU wie z.B. der Intel Core i5-4670T oder der Intel Core i7-4790S.

Von Thomas am 19.12.2015
Besucher

Tolle Seite - klasse Beitrag - mein Kompliment.

Ich interessiere mich für die MSI ProBox 23 mit 120W Pico PSU (habt ihr dazu Erfahrungen?), die max 65 W TDP vorgibt. Einige betreiben die Kiste auch mit 84W CPU´s. Der Hersteller rät natürlich davon ab, da beim Booten auf Dauer Schäden entstehen können. Wie bringe ich denn nun in Erfahrung, welcher i5 mit 84W noch im unteren Tolleranzbereich liegt (Richtung 65W) und somit problemlos verwendbar wäre?

Danke

Von Robert am 12.04.2015
Besucher

Es gibt ja (leider) noch viele weitere angehängte Produktbezeichnungen bei den Intel-Core-i-Prozessoren, die bei der richtigen Produktauswahl oft viel Verwirrung stiften. Neben der T-Serie gibt es auch noch die "U", "TE", "S", "P", "K" und "R". Siehe: http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_der_Intel-Core-i-Prozessoren.

Und dann gibt es aber auch unterschiedliche "Buchstabenanhängsel" bei den Desktop- und Mobilprozessoren:

Direkt an die Modellnummer können ein oder zwei Großbuchstaben angehängt sein.
E – Ein „E“ kann allein oder in Kombination („TE“, „UE“, „ME“, „LE“, „QE“ oder „EQ“) angehängt sein und steht immer für embedded.
X – Ein „X“ oder in Kombination („XM“ oder „MX“) steht für extreme, also Prozessoren mit nach oben offenem Multiplikator (nur bei i7 vorhanden).

im Desktopsegment:
K – Prozessoren mit einem „K“ an die Modellnummer angehängt haben einen nach oben offenen Taktmultiplikator (nur bei i5 und i7 vorhanden).
S oder T – Hier handelt es sich um Desktop-CPUs mit gesenktem („S“, low power) oder stark gesenktem („T“,ultra low power) Thermal Design Power (TDP).
P – Hier handelt es sich um Desktop-CPUs die ohne integrierte Grafikeinheit ausgeliefert werden.

im Notebooksegment:
LM oder UM – Hier handelt es sich um Mobile-CPUs mit gesenktem („LM“, low power) oder stark gesenktem („UM“,ultra low power) Thermal Design Power (TDP). Ab der Core-i-2000M-Serie fallen die Kürzel „LM“ und „UM“ aber wieder weg, so dass man nur über das Studieren des Datenblattes etwas über die TDP in Erfahrung bringen kann.
U oder Y – Ab der Core-i-3000-Serie werden Notebookprozessoren mit abgesenkter Spannung und einer TDP von weniger als 17 bis 18 Watt mit dem Buchstaben „U“ (low power) und weniger als 13 Watt mit „Y“ (ultra low power) gekennzeichnet.
QM – Bei mobilen Quadcores wird ein „QM“ für „Quadcore Mobile“ angehängt.
M – Bei den mobilen Dual-Cores wird lediglich ein „M“ für „Mobile“ angehängt.

QUELLE: http://de.wikipedia.org/wiki/Intel-Core-i-Serie

Von Skanda am 28.03.2015
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Danke für den Artikel. Ich bin gerade dabei mir Komponenten für ein weiteres NAS zusammenzustellen und dein Artikel hat mich jetzt dazu bewogen mein bisherige CPU Wahl zu überdenken. Es sollte ursprünglich ein T-Modell werden, aber ich tendiere jetzt doch eher zur normalen Variante.

Von andy am 28.03.2015
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Ich finde es auch gut. Ein dickes Lob von mir :)
Danke nochmal und macht weiter so

Von Reflexion am 28.03.2015
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Sehr schön dass Ihr zu der "T"Thematik nochmal genauer erläutert und erklärt habt. :)

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Über den Autor
Stefan ist 33 Jahre alt, wohnt bei Hamburg und arbeitet als IT-Administrator in einer japanischen Firma. Stefan ist eines der drei Gründungsmitglieder von Technikaffe und schreibt seit April 2013 rund um die Themen Server, Netzwerk und Programmierung.