10W core i3 systeem - de voorbereidingen

Door mux op maandag 13 december 2010 15:12 - Reacties (58)
Categorie: 10W Intel Core i3-systeem, Views: 17.431

Dit blog is het tweede in een serie over mijn 10W core i3-desktopsysteem

Deel 1 (teaser) - Deel 3 (de treinreis) - Deel 4 (undervolten en hardwaremods!)


Het lijkt erop alsof best veel mensen geinteresseerd zijn in hoe ik het voor elkaar heb gekregen om een core i3-systeem op 10W AC te laten lopen. In het algemeen zelfs zie ik overdadig veel mensen die interesse tonen in zuinigheid, efficiëntie en al dat soort goeds. Aan de andere kant zijn er bedroevend weinig mensen die er ook daadwerkelijk wat mee lijken te doen. In mijn ogen is de lat om te excelleren op dit vlak heel laag gelegd. Een deel van deze serie blogs (sorry mensen, het wordt weer een hoop leeswerk!) zal dus ook bestaan uit aanbevelingen en aansporingen om hier meer mee te doen! Zeker richting de mensen onder ons die niet vies zijn van de soldeerbout, want ook een moederbord is een prima object om met de soldeerbout te behandelen. Daar is niks engs aan.

Disclaimer: dit blog bevat oneindig veel tekst en weinig plaatjes. Geef vooral commentaar hoe ik dit soort blogs aantrekkelijker kan maken. Ik zit erover te denken om hier videoblogs van te maken.
Inhoud van dit blog
In dit deel krijgen jullie van top tot teen te horen waar het om draait in de wereld van zuinige computers. Ik begin met een uitleg op het niveau dat iedereen hier op tweakers uitzonderlijk goed begrijpt: de computeronderdelen. Daarna daal ik af in de wereld van vermogenselektronica en leg ik uit hoe de stroom in een computer wordt geconverteerd en verdeeld, en wat allerlei termen betekenen die hiermee te maken hebben. Het zijn geen onderwerpen waar je raketgeleerde voor hoeft te zijn (hoewel ik dat wel ben :+) maar het kan saai worden als je je hoofd er niet bij houdt - je bent gewaarschuwd. Op het einde vertel ik de echt sappige details van vermogensdistributie en -conversie.

Dit blog gaat niet over wat ik precies heb gedaan om op de 10W te komen! Dat komt later pas. Dit blog is wel van groot belang om te begrijpen wat ik heb gedaan, en om te begrijpen waarom een computer wel of niet zuinig is. Met deze blogserie in de hand moet het iedereen met wat inzicht lukken om mij na te doen met elk ander moederbord, of zelfs betere resultaten neer te zetten. Wie zal de eerste zijn die een quadcore-desktopsysteem bouwt die maar 10W idle verbruikt? Het is mogelijk!
Basic terminologie
Het is van groot belang om te begrijpen wat ik schrijf. Dit blog gaat over elektronica en ik weet uit de eerste hand dat het net als fotografie en audiofilie een gebied is waar mensen een hoop zeggen, maar slechts heel weinig begrijpen. Dit is geen flame, het is ook erg ondoorzichtige materie. Mijn missie is om het inzichtelijker te maken zodat meer mensen nuttige dingen op dit gebied kunnen doen zonder eerst een studie elektrotechniek te volgen.

Om te beginnen, in de natuurkunde bestaan er grootheden en eenheden. Een grootheid is een naam voor een fenomeen: lengte, volume, tijd. Een eenheid is een maat voor zo'n fenomeen: meters, liters, seconden. Waarom vertel ik dit? Nou, neem bijvoorbeeld de grootheid spanning (U) en zijn eenheid volts (V). In de overclockerswereld is het aan de orde van de dag om het over 'undervolten' en 'voltmods' te hebben. Maar je kunt een volt helemaal niet kleiner maken, noch modificeren! Je kunt de spanning lager maken en het convertercircuit modificeren! Dit is niet om te zeuren, maar als je het niet klinkend met me eens bent in deze redenering heb je waarschijnlijk nog niet helemaal begrepen wat het verschil tussen grootheden en eenheden is. En ik spreek overvloedig in termen van SI-grootheden en eenheden, dus als je in je hoofd de vertaling daarvan niet goed kunt maken is mijn blog moeilijk te volgen. Moving on.

Wat is elektriciteit? Geen existentiële vraag hoor; elektriciteit in de context van vermogenselektronica is een combinatie van spanning (U) in volts (V) en stroom (I) in ampères (A). Beiden moeten tegelijk niet nul zijn om vermogen te hebben, en het instantane vermogen (vermogen op één bepaald tijdstip) kun je berekenen als:

P = U * I

Wanneer de stroom periodiek van teken wisselt spreken we over AC (alternating current), wanneer de stroom altijd één kant op blijft lopen hebben we het over DC. Echter, dit is een woordenboekdefinitie. Wanneer ik het over AC heb zal ik altijd bedoelen: de stroom die uit het stopcontact komt (230V RMS AC), en wanneer ik het over DC heb zal ik het over een gelijkstroom in de computer hebben. Alles behalve de netspanning is DC in een computer. Overigens, een negatieve spanning (of stroom) die altijd negatief blijft is géén AC, iets is alleen AC als het periodiek positief en dan weer negatief wordt.

Vervolgens zal ik het vaak over converters hebben. Vermogensconversie is als je een bepaalde spanning in een andere spanning omvormt, of misschien een spanning in een vaste stroomsterkte, of... elke combinatie is mogelijk. In een computer zitten (bijna) alleen maar spanning-naar-spanningsconverters (dus die bijvoorbeeld 12V naar 3.3V omzetten).

Dan zijn er twee termen die langskomen: zuinigheid en efficiëntie. Die twee termen zijn niet hetzelfde! Zuinigheid betekent dat iets in absolute zin weinig verbruikt: een CPU die 10W verbruikt is zuiniger dan een CPU die 20W verbruikt. Efficiëntie betekent dat je zoveel mogelijk krijgt voor zo weinig mogelijk. Een converter waar 10W ingaat en maar 5W uitkomt is inefficient, eentje waar 9.9W uitkomt bij de zelfde input is efficiënt.

En dan nog wat afkortingen:
- PCB: printplaat
- Amps: ampères
- sap: stroom (als in het engelse juice)
- SMD: surface mounted device, oftewel een component dat niet in gaatjes maar op het oppervlak van een pcb wordt gemonteerd
- Vin, Vout, Iin, Vref, Vddr3, etc. Als een woord met een hoofdletter V of I begint en het ziet er niet bepaald uitspreekbaar uit, dan bedoel ik hier een grootheid mee. In het geval van een V bedoel ik er een spanning mee, en de letters erachter zeggen wat voor spanning het is. Vin betekent bijvoorbeed 'spanning in', oftewel ingangsspanning. Vddr3 betekent de spanning waarop m'n geheugen loopt (ddr3). De I staat voor stroom, de P staat voor vermogen en volgens mij gebruik ik weinig anders. Pin is dus bijvoorbeeld ingangsvermogen, en Iin = ingangsstroom.
- GND, 0V, return. Nullijn. GND staat voor het engelse Ground. Al deze termen zijn gelijk.
- dc/dc converter: schakelende converter. Ja, ik weet dat lineaire regulatoren ook dc/dc converters zijn, maar ik gebruik deze term exclusief voor het schakelende type.
Zuinige onderdelen
Zuinigheid is nutteloos als je apparaat niet doet wat hij moet doen. Functionaliteit is de reden waarom je een computer maakt. Maar binnen een gebruiksscenario kun je hem wel by design zo zuinig mogelijk maken. Hier leg ik uit hoe je daarbij te werk gaat.
Gebruiksscenario
Ik richt mij op idle-verbruik om een reden. Er zijn veel mensen die zeggen 'derp maar je kunt hem ook uitzetten dan kost het helemaal niks derrrrrrp'. Ja, natuurlijk is dat veruit de beste stategie, maar dat is niet de reden waarom ik me richt op een zo laag mogelijk idle-verbruik. Ik ga namelijk uit van het gebruiksscenario van een PC-desktop. De meeste PCs worden het grootste deel van de tijd - zelfs als je fervent gamer bent - gebruikt in een staat waarbij de CPU en GPU nauwelijks tot niet worden belast. Bovendien zijn bijna alle processoren tegenwoordig zó ontzettend snel dat ze hun taak heel snel kunnen afhandelen om vervolgens weer in idle te gaan zitten. Sterker nog, dit is een belangrijke ontwerpfilosofie bij processoren: rush to idle. Het maakt niet uit dat de CPU kortstondig wat meer verbruikt, zolang hij idle maar superzuinig is, want 99% van de tijd zit hij uit zijn neus te vreten.

Dit staat in sterk contrast tot een HPC-server die continu staat te stampen; in dat geval wil je juist een computer die zoveel mogelijk performance per watt geeft. Dit is een gebied dat ik niet bedien.
De CPU
De CPU-keuze is een hele moeilijke, want dit is het onderdeel waarvan mensen vaak psychologisch denken dat ze meer snelheid nodig hebben. Zelfs doorgewinterde systeembouwers - zelfs ik met al mijn focus op zuinigheid - zetten vaak veel te zware processoren in een systeem dat zodanig helemaal uit balans raakt. De reflex is moeilijk te bedwingen, maar ik zal een poging doen. Ik zeg niet dat je een CPU moet kiezen die zo licht mogelijk is, helemaal niet. Ik zeg dat je je ervan bewust moet zijn dat er hier veel te behalen valt.

Want nu kom ik even terug op het vorige kopje: rush to idle. Voor bijna alle desktopgebruik is een dualcore ruim voldoende, je kunt er zelfs uitstekend op gamen als je dat wilt. En dualcores zijn heel goed voor je stroomverbruik:
- Dualcores zijn meestal hoger geklokt dan niet al teveel duurdere quadcores, en kunnen dus bij de meestvoorkomende taken (single-threaded) de taak sneller afhandelen om weer in idle te komen
- Dualcores zijn tegenwoordig fysiek ontzettend kleine CPUs, met hoge yields en dus lage prijzen en klokken beter over dan hun meerkernige broertjes (betere voltage-frequency-grafieken en dus ook betere performance per watt)
- Dualcores zijn bovendien zuiniger in elk scenario.

Waarom heb ik het over overklokken? Nou, als je je spanning hetzelfde kunt houden maar de cpu op een hogere frequentie kunt laten lopen - of beter nog: op een lágere spanning sneller kunt - heb je meer performance per watt en kan de cpu sneller in idle. Overklokken voor zuinigheid, wie had dat gedacht?

Er is nog één ding dat ontzettend belangrijk is om in de gaten te houden als je een cpu koopt. Namelijk: koop een Intel Core i3 :+

Ik ben niet persé een Intel-fanboy, maar er zijn goede redenen om deze cpu te nemen. Dit is namelijk momenteel de CPU+IGP die veruit, *VERUIT* het zuinigste is in idle. Er zit een hele klap aan elektronica in dat ding die alles wat uit kan in de cpu ook daadwerkelijk uitzet in idle. En dit is geen marketingprietpraat. Mijn core i3, IGP en IMC bij elkaar verbruiken 1,46W in idle. Dat is werkelijk niks. Geen enkele andere processorserie kan dit momenteel nadoen; daarvoor moeten we wachten tot AMD in het voorjaar met hun Brazos, Llano, Zacate en verdere APUs komen.

En dit is the way of the future. Zoals ik al zei: rush to idle is momenteel echt een hot topic in microprocessorland. Het wordt overigens al jaren toegepast in smartphones. Over twee jaar zal elke processor die je kunt krijgen op 1W idle lopen, misschien zelfs minder.
Opslag
Ook hier hebben we te maken met psychologie die het meestal van de ratio wint. Mensen willen meer en meer opslag. Je wordt zelfs in het SSD-topic raar aangekeken als je genoegen neemt met een 30 of 40GB SSD in je computer. Maar ook hier is een trend en een duidelijke richting voor mensen die zuinig willen doen. En die trend is: Consolidatie van je storage en light clients.

Een harde schijf - zelfs de zuinigste schijf - doet minstens 4W in idle. Een leuke 7200RPM schijf doet eerder 6,5-8W idle. Mijn hele fucking computer doet 7W idle! Weg met die dingen. Harde schijven zijn dood.

Nou, ok, niet helemaal. SSDs zijn de ideale keuze voor PCs: ze zijn ongeëvenaard snel en stellen een computer in staat om veel minder tijd bezig te zijn met nutteloze dingen (opstarten van programma's, wachten op transfers) en veel meer tijd met niksdoen (idle) of daadwerkelijk nuttig werk doen. De HDD is altijd al de bottleneck in een computer geweest en deze wordt door een SSD effectief opgevangen. Bovendien zijn nagenoeg alle SSDs superzuinig.

De trend voor de toekomst is dan ook centrale opslag. Zoals ik al zei: consolidatie - samenvoegen - van mechanische opslag naar één centraal medium. Dit kan een NAS zijn (pure fileserver), een atom-computertje (nzb/torrent, misschien een lichte email/databaseserver én fileserver) of misschien zelfs in de toekomst een zware computer met vele virtuele machines die je vanaf terminals (en dus niet meer full-featured computers) kunt aanspreken. Hoewel dit laatste toekomstmuziek is, is een NAS of fileserver wel degelijk een geweldige optie om je idle- en totaalverbruik te minimaliseren. Het heeft meer voordelen; wanneer je eens een of twee computers erbij wilt zetten hoef je daar alleen een OS op te zetten, want zowel application data als userdata kun je gewoon centraal opslaan. Weinig set-up tijd en een goedkope, stille, snelle computer als gevolg. En het kan zelfs nog zuiniger (en in de meeste gevallen goedkoper!): cloud storage, storage as a service dus. Op dit moment is dit nog erg traag voor consumenten dus zou ik het niet aanraden, maar in de toekomst zal dit zeker realiteit worden. Naast dat het zuiniger en goedkoper is hoef je je dan namelijk ook geen zorgen meer te maken over backups.
Voeding
De echte zuinigheidsnerd zal er niet omheen komen; een echt zuinige computer moet een PicoPSU of vergelijkbare DC-DC converter hebben. Het zal vaker voorbij komen: voedingen hebben een efficiëntiecurve die steil afloopt naarmate de belasting lichter wordt. Een 400W 80 Plus Gold voeding - het beste dat je nu kunt krijgen - zal waarschijnlijk niet eens 50% efficiënt zijn als hij 7W moet leveren. En dat is het soort vermogens waar we over praten! Nu zul je zeggen: waarom neem je dan geen lichtere ATX-voeding? Nou, omdat die er niet zijn. Het lichtste dat je kunt krijgen is ongeveer 250W, en dat zijn geen Gold-voedingen (sterker nog, daar zitten bar weinig voedingen tussen die uberhaupt de 80% efficiëntie aantikken). Maar adapters kun je prima vinden in lagere vermogensklassen. Het nadeel van een adapter is dat er maar één spanning uit komt rollen, bijvoorbeeld 12V, en je computer heeft ook 5V en 3.3V nodig. De rol van een PicoPSU is om precies dat te doen. Eigenlijk doet hij helemaal niks anders. Schandalig dat ze daar 30 euro voor durven te vragen.

PicoPSUs bestaan in twee hoofdvarianten: 12V input (geel) en wide-input (rood en blauw, blauw is ook voor automotive). Zoals ik al eerder heb aangestipt: in principe wil je de gele variant. Daarna is er nog een psychologische keuze: welke zwaarte wil je? Nou, in principe kun je gewoon de lichtste nemen zolang je geen harde schijven gebruikt. Zoals je in de eerdergegeven link kunt lezen doet de picopsu niks anders dan 12V uit de adapter direct doorgeven (deze spanningslijn wordt veruit het zwaarste belast), en tussendoor ook nog wat 3.3 en 5V maken (lijnen die nauwelijks worden belast in een normale computer). Op zwaardere versies zijn die laatste twee lijnen iets zwaarder uitgevoerd - maar ook niet zo heel veel. Je hebt ze voor zuinige bouwsels niet nodig. De enige uitzondering hierop is dus een harde schijf: deze heeft tijdens het opstarten regelmatig 1,5-2A nodig uit de 5V-lijn. Wanneer je bijvoorbeeld 4 harde schijven in je systeem met PicoPSU hebt zitten loop je al tegen de limieten van de lichtste versie aan.

De adapter is de andere kant van het verhaal. Hier kom ik helemaal aan het einde op terug. In het algemeen kun je stellen: koop een zo licht mogelijke adapter, maar niet lichter!
Geheugen
Geheugen gebruikt geen snars. Koop wat je wilt.

(nee echt, sinds de komst van RAM power-down mode is het idle-verbruik van geheugen nihil. Denk 500mW - ja dat is een halve watt - voor high-performance crucial geheugen in idle)
Moederbord
Hier is het belangrijkste onderdeel van je bouw. Dit component bepaalt of je computer 40W of 10W idle doet. Ja, het moederbord is hetgene dat veruit het meeste verstookt. Waarom? Dat ga ik in het volgende hoofdstuk uitleggen!

Mijn koopadvies: Koop een MSI of Intel moederbord. Dit zijn de enige twee fabrikanten die steevast, consistent moederborden leveren met een focus op zuinigheid. Koop absoluut géén Gigabyte of Asus als je op zuinigheid uit bent; je zult van een koude kermis thuiskomen. Ik heb groot respect voor Asus, Gigabyte, Aopen, ASRock, Zotac en meer moederbordfabrikanten en op dagen dat ik features wil en niet veel geef om zuinigheid kies ik daar ook zeker eens voor. En soms maken ook zij zuinige bordjes: de Gigabyte GA-73PVM-S2H is een goed voorbeeld. Maar MSI en Intel zijn de enige veilige keuzes op dit gebied.
Overige
Er zijn nog wat dingen die ik wil aanstippen. Mensen die meer van mijn blogs lezen - en mijn forumposts - weten dat ik best een recalcitrant jochie kan zijn. Ik houd ervan om een nagenoeg vaststaand feit te nemen, dat helemaal om te draaien en zeggen dat dit waarheid is. Dat doe ik niet om de recalcitrantie hoor - dat doe ik (meestal) met prima wetenschappelijke achtergrond.

Anyways, hier nog eens zo'n punt: warmte. Ik vind dat een computer prima passief moet kunnen lopen. Een computer mag ook best warm worden - warmte is helemaal niet zo schadelijk als iedereen je doet geloven. Een computer kan in 99% van de gevallen prima passief lopen. 'Maar mux, als je gewoon één casefan in de kast stopt heb je tenminste wat circulatie en zit je veilig, dan kan je computer echt nooit oververhitten'.

Bullshit! Fanless willen we. Die fan verbruikt meer dan een watt hoor, zelfs als hij op z'n laagst draait. Nutteloos. Weg ermee. Een goed ontworpen mATX-systeem kan gemakkelijk 80W aan warmte lozen zonder enige vorm van actieve ventilatie. Mijn mini-ITX systeem kan gemakkelijk 45W lozen. Door de juiste componentkeuzes, systematisch testen en relevante tweaks uit te voeren kun jij dat ook!

En warmte is niet zo slecht, als het maar beperkt blijft tot onderdelen die het kunnen hebben. Je CPU bijvoorbeeld - die kan prima 75 graden zijn. Hij is zelfs gespecificeerd om 3 jaar lang onafgebroken op maximale snelheid te werken bij 75 graden.

Maar er zijn uitzonderingen; bijvoorbeeld VRMs, en dat is waar Gigabyte mij vaak tegenvalt. Wanneer je een fanless systeem maakt met een gigabyte-moederbord kun je er in 50% van de gevallen op aan dat je VRMs veel te heet worden en je systeem vroegtijdig zal overlijden. Ik weet niet precies wat ze doen, maar er gaat iets zodanig mis dat ze het voor elkaar krijgen de VRMs onder de belasting van een core i3 550 tot 110 graden (!!!) te laten opwarmen, terwijl mijn MSI-moederbord de 35 graden niet eens redt. Ja, in het geval van zo'n soort moederbord moet je wél echt een fan hebben. Dit soort dingen zijn met de juiste componentkeuze en goed meetwerk te voorkomen.
Wat doet een moederbord nou eigenlijk precies?
Een moederbord is een pcb die:
- de dataverbinding tussen je systeemcomponenten vormt
- de noodzakelijke spanningsconverters herbergt om de componenten van sap te voorzien
- de juiste mechanische afmetingen en plaatsing heeft

En niks meer. Dataverbindingen en het soort chips bepalen welke features je moederbord heeft. De mechanische afmetingen bepalen waar de componenten zitten. De spanningsconverters, dat is waar voor ons de winst zit. Er bestaan verschillende types, elk met hun voor- en nadelen.

Als je dacht dat een computer enkel 12V, 3.3V en 5V nodig had heb je het goed mis. De meeste componenten in je computer hebben één of meerdere verschillende spanningen nodig en allemaal zijn ze anders. Daar zijn verschillende redenen voor:
- Verbruik. Het verbruik van een chip schaalt ruwweg als:

P = C * f * U^2

Waarbij C een constante is die afhangt van het soort chip, f de frequentie en U de spanning. Met andere woorden: gegeven een frequentie en chip zal die chip 4 keer zoveel vermogen opnemen als hij op een 2 keer zo hoge spanning loopt. Een core i3 - normaal loopt deze op 1.2V onder belasting - verbruikt zo'n 32W onder load. Als je hem op 3.3V zou laten lopen zou hij 242W opnemen. Stel je voor wat een i7 980X zou verbruiken...
- Procédé (in de volksmond bekend als het aantal nm van de kleinste features op de chip, bijv. 32nm). Kleinere transistors kunnen minder spanning hebben voor ze stukgaan.
- Compatabiliteit. Apparaten op je moederbord moeten met elkaar praten, en dat doen ze door 1en en 0en te versturen. Maar eigenlijk versturen ze hoge en lage spanningen. Deze moeten ruwweg overeenkomen tussen de chips, anders begrijpen ze elkaar niet. Dit is bijvoorbeeld de functie van DDR Vref en CPU Vtt.

Elk apparaat heeft eigenlijk wel zijn eigen spanningsvoorziening. Anders gezegd: bijna niks op een moederbord loopt op 12V, 5V of 3.3V. Sterker nog, 99% van de reviewsites denkt dat het belangrijk is dat 12V precies 12.00V is. Bullshit, het kan geen enkel kwaad voor je computer als de 12V eigenlijk 9V is. Echt waar! Goed, meestal is het een teken dat je voeding aan het doodgaan is en een moederbord zal er dan ook voor zorgen dat hij uitschakelt als zoiets gebeurt, maar in principe is er helemaal niks op tegen. En nog mooier: voor veruit de meeste toepassingen maakt het niet eens uit hoeveel ruis er op de spanningslijnen zit. Ja, ik zeg nu dat alle tests die voeding-reviews doen in principe onzin zijn. Uitgezonderd efficiëntiemetingen. En die worden meestal helemaal verkeerd gedaan. Heerlijk, nietwaar?*

Op een moederbord lijken veel componenten te zitten maar in werkelijkheid is een moederbord een kinderlijk eenvoudig apparaat. Alle complexiteit van een computer zit in de chips zelf - geintegreerd. Het moederbord is eigenlijk niks anders dan een grote hoeveelheid draadjes om ze aan elkaar te knopen. Die hele kleine pukkeltjes die je op een moederbord ziet zitten - SMD weerstandjes en condensatortjes - zijn voor het grootste deel ontkoppeling en line termination. De rest van de componenten hebben enkel en alleen met power delivery te maken. Er zit heel weinig anders op een moederbord en voor iemand die in de materie zit is een moederbord dan ook heel gemakkelijk te 'lezen'. En voor jullie ook!


*er valt hier van alles op af te dingen, en op aanvraag kan ik daar nog wel een blog over maken, maar ik denk dat het uit dit blog al redelijk duidelijk zal worden waarom ik dit zeg
Vermogensconversie op een moederbord
Vermogensconversie is dus waar ik het over ga hebben. VRMs - voltage regulator modules, spanning-naar-spanning-converters, you get the point - bestaan in twee smaken: schakelende converters of lineaire converters. Beide soorten accepteren een variërende ingangsspanning (zolang de ingangsspanning maar hoger is dan de uitgangsspanning) en maken daar een vaste, lagere uitgangsspanning van**. Lineaire converters werken als volgt: stel dat de ingangsspanning 3.3V is en de uitgangsspanning 1.8V. Aan de uitgang wordt 1A stroom getrokken. Een lineaire converter zal dan de spanning die 'teveel' is in warmte omzetten: dat is dus (3.3-1.8)*1=1.5W. Met andere woorden, de ingangs- en uitgangsstroom is hetzelfde bij een lineaire converter, alleen de spanning wordt anders gemaakt. Dit is erg verliesgevend als je veel vermogen op de uitgang trekt. Er is weinig verschil in de werking van lineaire converters; sommige versies zoals de welbekende 78xx-serie hebben een minimaal verschil tussen uitgang en ingang nodig van ongeveer 1V. Andere versies hebben een veel kleiner verschil nodig, soms zelfs maar enkele tientallen millivolts. Deze laatste versies noemen we LDOs - voor Low DropOut. Hier zie je een lineaire converter in actie op een moederbord. Look at it fly!

Een lineaire converter - een 78L05 in dit geval.

Voor grotere vermogens hebben we schakelende converters. Deze doen hun best om nagenoeg alle ingaande vermogen om te zetten in uitgaand vermogen. De enige versie die we hier bespreken is de zogenaamde synchrone buck-converter. Deze bestaat uit een ingangscondensator, twee MOSFETs, een inductor en een uitgangscondensator. Hoe het precies werkt gaat er nu even niet op aan, het komt er in ieder geval op neer dat dit soort converters veel efficiënter zijn dan lineaire regulators en dus in principe de voorkeur hebben.

Lineaire en schakelende VRM

VRMs - zowel schakelend als lineair - bestaan in het groot en in het klein. Soms echter is het goedkoper of anderszins makkelijker voor een fabrikant om meerdere van dezelfde VRMs parallel te zetten en zodoende het maximum leverbaar vermogen groter te maken. We spreken dan van meerdere 'fasen'. Dit is natuurlijk welbekend in het geval van CPU-VRMs waar sommige fabrikanten wel 16 fasen parallel zetten. Dit is leuk als je ongelooflijk veel stroom wilt leveren, maar wanneer de CPU idle zit (en dus bijvoorbeeld maar 1W trekt) zijn al die stroomfasen voor niks aan. Elke fase heeft wat rustverbruik, en bij elkaar kan dat relatief aan het stroomverbruik van de CPU best veel zijn - denk in de orde van 500mW-1W per fase. Dit is dus ook wat men bedoelt met marketingnamen als 'MSI DrMOS' en 'Asus EPU' - daar worden chips gebruikt die automatisch overbodige VRM-fasen uitzetten bij lage CPU-belasting. Dit wil niet zeggen dat je automatisch met een zuinig moederbord te maken hebt als die dit aan boord heeft... Enkel zuiniger dan het mobo zou zijn zónder deze voorziening.

Een schakelende VRM, in dit geval de VRM die voor Vref zorgt.

**er bestaan uiteraard ook converters die een lagere ingangsspanning in een hogere uitgang converteren, maar daar heb ik het vandaag niet over
De MSI H55M-E33 en Morex DC power kit onder de loep
Nu zijn we klaar om eens een moederbord te gaan lezen. In dit geval het moederbord waarmee ik op de 10W ben uitgekomen - de MSI H55M-E33. De volledige hardwarespecs kun je vinden in mijn teaserblog. Dit moederbord heeft wel leuke specs enzo, maar wat zit er nou echt op. Ik bedoel: welke chips zorgen voor welke functionaliteit? As it turns out: dit is niet moeilijk om uit te vinden. Zoals met eigenlijk alle hardware kun je gewoon de code die op elke chip staat in google gooien, waarna je mooie datasheets krijgt waarop in groot detail beschreven staat hoe het ding werkt. Maar veel leuker nog: er staat meestal precies in welke spanning en hoeveel stroom elke chip slikt. En als je dan alle chips op het moederbord opzoekt en catalogiseert krijg je dit:

Power flowchart voor MSI H55M-E33

Een legenda:
- blokjes met een vaste lijn eromheen hebben iets met vermogensconversie te maken
- blokjes met een gestippelde lijn zijn chips die niets met vermogensconversie te maken hebben
- in elk converter-blokje staat of de spanningsconversie lineair of met een schakelende voeding (dc/dc) gebeurt

We zien hier een hoop gebeuren. Allereerst hebben we de netspanning. Deze wordt door een adapter (vele adapters zijn hier de revue gepasseerd, dus ik kan momenteel even geen specifiek model noemen) omgezet naar 12V DC. Dat gaat dan de PicoPSU in - of eigenlijk de Morex DC-DC converter (een Picopsu-knockoff). Deze maakt hier 5V, 3.3V en -12V van. De 5V wordt altijd gemaakt, ook als de computer uitstaat, om de 5Vsb (standby) spanningslijn te voeden. Wanneer het systeem opstart schakelt hij de 5V dc/dc converter ook door naar de 'normale' 5V lijn. Dezelfde chip die de 5V-VRM aanstuurt regelt ook dat er 3.3V wordt gemaakt zodra de computer aangaat. Een extra converter - een voor electronici herkenbare MC36063 - wordt ingezet om -12V te maken. Er zit een supply monitor op de chip, die zorgt dat de picopsu ook daadwerkelijk aangaat zodra je tegen de voeding zegt dat hij aan moet gaan, en hij checkt of alle spanningen een beetje aardig zijn. Tenslotte zit er een schakelaar op de picopsu die de 12V lijn doorschakelt.
5Vsb-lijn
Aan deze lijn zit een ACPI controller van Nuvoton vast, en deze chip kijkt of de spanning uit je voeding goed is en laat het systeem opstarten als je de powerknop indrukt. Er wordt dus zowel in de voeding als op het moederbord gecheckt of alles een beetje lekker werkt. Deze chip wordt gevoed door een lineaire converter, de uP7704, een run-of-the-mill LDO. Dit hele moederbord zit vol met Nuvoton en uPI chips, dus ik denk dat MSI een mooi contract heeft afgesloten met deze makers.

Verder zit er nog een 5V-naar-3.3V dc/dc converter op de 5Vsb lijn die de PCIe-sloten van prik voorziet. Dit is nodig om bijvoorbeeld wake-on-lan mogelijk te maken op een PCIe-kaart. De NIC (netwerkkaart) op dit moederbord is een RT8111DL, een crappy kutding dat niemand wil hebben. Ehm, en die zit dus ook op deze 3.3V-lijn.
5V-lijn
Op de 5V-lijn zit traditioneel altijd het geheugen. Althans, achter in dit geval een uPI uP6103 dc/dc converter. Dit is dan ook de grootste verbruiker, samen met een aantal andere noodzakelijke VRMs voor geheugen (namelijk: Vref en een Nuvoton high-speed line terminator-chip wat in feite ook een soort van LDO is). Voorts kunnen we twee 74HCwhatever chips vinden die de COM-poorten op dit moederbord bufferen. Wat betekent die zin? Wie weet...

Om de DVI- en HDMI-poorten te laten werken heb je level translators nodig, en deze vinden we in de vorm van een setje Parade PS8101 chips. Wat zijn level translators? Nou - dit slaat weer terug op die spanningscompatabiliteit: de IGP praat met andere chips op de Vtt-spanning (meestal net iets meer dan 1V), terwijl DVI en HDMI op 5V en 3.3V praten.

Als laatste vinden we - of eigenlijk: vinden we niet de USB controller. Waarschijnlijk zit deze in de CPU of PCH. In ieder geval is er een flink verschil in verbruik te merken zodra je een USB-apparaat insteekt, nog los van het verbruik van dat apparaat zelf. Ik verdenk dus de USB controller ervan om op de 5V of 3.3V lijn te zitten, maar waar weet ik niet.

Er is één peripheral in mijn computer die nog van 5V gebruik maakt, en dat is mijn SSD (Intel X25-V).
3.3V-lijn
Hier vinden we alle grootverbruikers afgezien van de CPU. Allereerst een JMicron parallelle poort-chip. Ik weet niet waarom, maar MSI vindt het blijkbaar nodig om dit soort legacy op deze bordjes te stoppen. Van mij had het niet gehoeven.

De Super I/O-chip zit ook op de 3.3V lijn. Voor degenen die dit niet weten: de Super I/O-chip implementeert allerlei 'overige' taken waar de PCH, IGP en CPU te belangrijk voor zijn :P. Bijvoorbeeld, in de Super I/O controller kun je PS/2 support vinden, en hierin zitten ook de ingangen voor temperatuur- en spanningssensoren. Er zitten COM-poorten in en nog een hele rits andere simpele functionaliteit. Het mooiste nog is dat - hoewel het een grote en veelomvattende chip is - hij maar ongeveer 250mW verbruikt.

Een chip die weinig tot de verbeelding spreekt is de ICS RS4105BL clock generator. Deze chip zorgt er min of meer voor dat alle (relevante) kloksignalen op het bord min of meer gelijk lopen.

En dan hebben we de PCH. Deze heeft 1.8, 1.05 en 3.3V nodig waarbij veruit de meeste stroom op de eerste twee lijnen wordt getrokken. Het mooiste hier is dat je bij Intel zelf kunt aankloppen om uit te vinden wat dit ding verbruikt - intel heeft bijzonder uitgebreide datasheets van hun hele platform online staan. Anyway, de 1.8 en 1.05V worden met een lineaire regulator uit de 3.3V-lijn getrokken. Dit wordt op een licht onorthodoxe manier gedaan: de electronici onder ons zullen zien dat ik er specifiek bij heb gezegd dat het MOSFETs zijn die de spanning reguleren. Een MOSFET op zichzelf kan dat niet, daar moet een controller aanhangen, en die is er ook: dat doet de Fintek Super I/O controller. Het doet er verder niets aan af dat dit in zijn eentje het meest verspillende deel van het moederbord is. De PCH trekt namelijk ongeveer 2,5A piek uit de 1.05V-lijn, wat betekent dat er onder belasting maar liefst 5W aan warmte wordt weggestookt om de chip van 2,5W aan elektriciteit te voorzien. Madness. Er worden daarom ook 2 van deze MOSFETs gebruikt: eentje is niet genoeg om zoveel warmte op te nemen zonder te oververhitten.
12V lijn
Traditioneel hangen de grootverbruikers allemaal aan de 12V-lijn en dat is hier ook zo. De CPU hangt via een 3-fase buck converter aan de 12V-lijn. De controller die hiervoor wordt gebruikt is een 3/4-phase buck controller, wat betekent dat deze controller automatisch één fase uitschakelt bij lage cpu-belasting. Echter, als je rondom de socket kijkt zie je maar 3 fasen zitten! That's right, het is weliswaar een 3/4-fase controller, maar hij werkt op dit bord als een 2/3-fase controller. Dat betekent: onder lichte belasting werken 2 fasen, en onder zware belasting 3.

De IGP hangt met een enkelfasige VRM aan 12V. Ook hangt de communicatiespanning van de CPU - Vtt - aan een dc/dc converter vanuit 12V. Als laatste vinden we nog een lineaire converter die 5V bakt voor de geluidschip.

Fans hangen ook aan 12V. Voor die mensen die fans gebruiken in hun computer.
Nawoord moederbord
Nu weten jullie dus precies hoe een moederbord zijn componenten van sap voorziet. Althans, hoe dít moederbord dat doet. Waarom zijn sommige moederborden dan zuiniger en anderen minder zuinig? Nou, er zijn moederborden die werkelijk volzitten met peripheral chips. Elke chip op zo'n moederbord moet extra prik krijgen. En dat terwijl die functionaliteit meestal al gewoon ingebakken zit in het platform. Zelfs op dit moederbord - een van de zuinigste in zijn klasse - zitten overbodige peripheral chips. De JMicron parallele poort-controller is overbodig, want de Fintek Super I/O heeft ook een parallelle poort aan boord. De Realtek 8111DL is overbodig want in de chipset zit ook al een NIC. Maar hier stopt het wel zo'n beetje - verder is alles wel zo'n beetje geintegreerd. Andere moederborden doen dat niet.

Hoopjes borden hebben een extra SATA-controller, extra USB(3)-poorten, wifi, etc. extra spul dat vaak met lineaire regulatoren van prik wordt voorzien. Voor elke watt die componenten op het moederbord verbruiken wordt over het algemeen meer dan een watt extra in warmte omgezet, zonder goede reden. Nouja, kosten. Want inductoren - essentieel voor buck-converters - zijn duur spul. En hetzelfde geldt voor de NIC: intel rekent extra voor het gebruik hiervan, en heeft meer externe componenten nodig, dus kiest MSI eieren voor zijn geld en plempt een extra chip ernaast. Maar, in MSI-stijl, kiezen ze dan wel de 8111DL waarbij de L voor low-power staat - in plaats van de populairdere RTL8111D. Lief, maar nog niet helemaal wat ik zou willen.

Iets dat ik met het schema ook impliciet (en nu expliciet) probeer uit te dragen is hoeveel conversiestappen er wel worden genomen in het moederbord. Kijk bijvoorbeeld naar het standbyverbruik: Eerst maakt de adapter 12V, daarna wordt er 5Vsb van gemaakt, waarna vervolgens zowel een lineaire als schakelende voeding 3.3V gaan maken voor verschillende apparaten op het bord. Vergeet ook niet de 78L05 die de PWM controller op de picopsu van prik voorziet. 3 conversielagen! En dit is nog een vrij knap uitgevoerd moederbord, er zijn er genoeg waar je zo ver kunt gaan als 6 conversiestappen van netspanning naar chip. Elke stap heeft zijn eigen efficiëntie, en het kan best zijn dat als je alles met elkaar vermenigvuldigt, dat de totale efficiëntie van netspanning naar chip maar 5 of 10% is. Zelfs met een 80 plus adapter of voeding.
Adapters en efficiëntie
Nu dat ik heb uitgelegd wat er allemaal op welke manier van prik wordt voorzien op een moederbord ga ik uitleggen hoe een adapter - en tegelijk een ATX-voeding - werkt. Een traditionele schakelende voeding is een zogenaamde forward converter - een arrangement van componenten die het mogelijk maakt om 230V naar 12V om te zetten waarbij input en output galvanisch gescheiden zijn en er dus nooit netspanning ergens op de uitgang kan komen te staan. Dat ziet er ruwweg zo uit:

Een forward converter - versimpeld

Het ziet eruit als een chaos maar als je er met je hoofd bij blijft is het vrij eenvoudig te begrijpen. Het begint met je AC netspanning. Deze wordt met de welbekende diodebrug omgezet naar DC. Vervolgens komt er een filter - dit bestaat meestal uit een component zoals je getekend ziet (common mode choke) en een hoeveelheid condensatoren die ik voor de grap heb weggelaten. De volgende stap is power factor correction (PFC), een techniek om op een 'nettere' manier stroom uit het stopcontact te trekken. Ik ga er niet al teveel op in, maar het komt erop neer: je power factor is een maat voor hoe netjes je stroom uit het net trekt. Doe je dat heel netjes, dan is de belasting optimaal en zijn de verliezen in het stroomnet, alsmede storende invloeden, minimaal. Doe je dat niet, dan heeft dat apparaat specifiek er meestal geen last van, maar de rest van het stroomnet wel. PFC is vooral belangrijk bij hogere vermogens (>75W), kleine vermogens hebben niet zoveel mogelijkheid om problemen te veroorzaken. Bij kleine vermogens zorgt PFC eigenlijk alleen voor extra verliezen en levert weinig extra op.

De volgende stap is een grote elco en het schakelende deel van de schakelende voeding. Door een transistor heel snel (~50kHz) aan en uit te schakelen wordt er een wisselende stroom veroorzaakt in een winding van een transformator, en ontstaat er een spanning aan de uitgang. Dit is wederom AC, dus moet worden gelijkgericht met een grote diode. Een condensator vlakt dit alles wat af en voilá, je hebt je uigangsspanning. De controller meet je uitgangsspanning en variëert waar nodig de manier waarop hij de transistor aan- en uitschakelt zodat de uitgang stabiel blijft. Hier is een plaatje van een gemiddelde adapter van binnen. Zo zien ze er bijna allemaal uit:

http://tweakers.net/ext/f/ARFyhQZNSDDzvoics7WJ5Ve4/full.png

In een ATX-voeding wordt precies hetzelfde gedaan, maar dan met meer secundaire windingen op de transformator zodat er meer spanningen kunnen worden gegenereerd.

Er is een probleem met deze aanpak. Het grootste probleem voor adapters is die uitgangsdiode. Deze diodes hebben een vrij hoge spanningsval (0.5V of meer). Wanneer er stroom wordt getrokken vertaalt zich dit direct in vermogensverlies, namelijk de spanningsval maal de stroom. Dit loopt vrij hoog op, en bij gemiddelde belasting gaat vaak ongeveer 10% van de energie verloren in de diode(s).

Een oplossing hiervoor is om de diodes te vervangen door MOSFETs. Dit zijn schakelaars die bijna geen spanningsval hebben als ze aan staan, maar ze moeten wel op een of andere manier correct worden aangezet. Dat betekent dus dat je het voordeel hebt van lagere verliezen, maar het nadeel van complexere aansturing. Deze techniek van diodes vervangen door MOSFETs heet: synchrone MOSFETs.

Nog een grote bron van verliezen is een deel van het circuit dat ik heb getekend maar nog niet uitgelegd. Onder de transformator zie je namelijk een derde winding zitten waar een diode onder zit. Dit is de zogenaamde reset-winding, een noodzakelijk onderdeel van een forward converter. In deze winding gaat elke keer dat er wordt geschakeld even stroom lopen om de magnetische kern van de transformator te 'resetten' - te ontdoen van overbodige magnetische energie. Dit is in principe gewoon verlies.

Dit kun je vermijden door de converter ietsjes anders aan te sturen, namelijk zodanig dat hij niet gereset hoeft te worden. Dit soort converters zijn zogenaamde (quasi)resonante forward converters. De enige fabrikanten waarvan ik weet dat ze quasiresonante adapters maken zijn Seasonic en Edac, en ik gebruik dus ook een Edac adapter in mijn bouwsel.

Er zijn ook ATX-voedingen die al deze technieken toepassen. Sterker nog, de Seasonic (he, die naam kennen we) X-400FL is niks anders dan een bovenmaatse quasiresonante adapter met synchrone MOSFETs die enkel 12V produceert. Vervolgens hebben ze, in de voeding zelf, een paar dc-dc converters gebouwd die 5V, -12V en 3.3V produceren. Precies hetzelfde dus als een adapter+picopsu, maar dan in het groot (namelijk 400W).
Conclusie
In dit blog heb ik ongelooflijk veel kennis uit de doeken gedaan die van toepassing is op de zuinigheid en efficiëntie van computers, waarbij ik specifiek heb stilgestaan bij moederborden en adapters. Voor de doorgewinterde elektronicus ben ik er vrij snel overheen gegaan en ben ik over wat dingen heen gestapt, maar om echt alles in het grootst mogelijke detail uit te leggen heb ik nog vééél meer blogruimte nodig. Ik denk niet dat er veel mensen zijn die dit blog überhaupt helemaal aandachtig door hebben gelezen, laat staan zo'n dissertatie. Wanneer jullie vinden dat iets nog niet goed genoeg is uitgelegd: reageer en gij zult beantwoord worden.

Ik heb zoveel verteld dat ik geen echte conclusie kan trekken. Dit is vooral een informatief blog voor mensen die benieuwd zijn hoe z'n computer nou echt werkt - vanuit het perspectief van vermogensdistributie. Ik ben voor zover ik weet de enige persoon die in zo'n diep detail het reverse engineeren van de inner workings van een moederbord uit de doeken heeft gedaan, maar ik zou graag horen van andere mensen die dit hebben gedaan. Ik denk dat dit blog ook overklokkers aanspreekt; spanningsvoorziening is immers een integraal onderdeel van het overklokken en weten waar je mee bezig zijn is de belangrijkste stap.

Het is niet moeilijk om erachter te komen hoe dit soort dingen werken, je moet alleen weten waar je mee bezig bent. In mijn volgende blog zal ik laten zien dat het bijna kinderlijk eenvoudig is, zodra je weet hoe alles werkt, om het moederbord naar je eigen wil te zetten. Sterker nog, als je kritisch naar mijn schema kijkt zul je waarschijnlijk al een paar gemakkelijke manieren zien om het verbruik terug te dringen. Maar neem je eigen moederbord ook eens onder de loep! Zoek eens wat nummertjes op, kijk eens met de multimeter welke spanningen er ronddwalen. It's fun!

Volgende: 10W i3 systeem - de treinreis 12-'10 10W i3 systeem - de treinreis
Volgende: Teaser: Core i3 desktopsysteem @ 10W idle... 12-'10 Teaser: Core i3 desktopsysteem @ 10W idle...

Reacties


Door Tweakers user Spetsnaz, maandag 13 december 2010 15:36

Disclaimer: dit blog bevat oneindig veel tekst en weinig plaatjes. Geef vooral commentaar hoe ik dit soort blogs aantrekkelijker kan maken. Ik zit erover te denken om hier videoblogs van te maken.
Op zich niks mis mee, het is oneindig veel beter dan wat bobwarley doet, ik moet er alleen even de tijd voor nemen om dit allemaal te lezen, videoblogs lijken me ook wel leuk, dat heb ik nog maar weinig gezien hier.

Ps. Als ik thuis kom ga ik alles lezen. :P

Door Tweakers user swtimmer, maandag 13 december 2010 15:47

Wie weet had je het beter kunnen publiceren in hapklare hoofdstukjes ipv een groot boek? Nu moet je er wel echt voor gaan zitten om te lezen (niet erg, hij is gestarred).

Door Tweakers user Spetsnaz, maandag 13 december 2010 16:03

Toch alles even gelezen, interessant en leerzaam! Heb je ook ervaring met losse videokaarten? Op zich zou een i3 systeem voor mij prima voldoen, vooral het passieve koelen spreekt mij erg aan. Ik overweeg zelfs om er 1 te bouwen alleen speel ik af en toe ook nog wel eens een spelletje, videokaarten zijn volgens mij wel energieverslinders helaas.

[Reactie gewijzigd op maandag 13 december 2010 16:06]


Door Tweakers user Harrstein, maandag 13 december 2010 16:07

dit is zeer conform naar mijn interesse.
kan niet wachten tot de volgende post
(komt mooi uit ben binnenkort bezig met maken van i3 systeempje).

en op wat swtimmer zegt.
het had gekund met hybrid crossfire/sli maar die techniek is in desktops aan een stille dood gestorven.

[Reactie gewijzigd op maandag 13 december 2010 16:09]


Door Tweakers user Dadona, maandag 13 december 2010 16:08

@Mito, kijk hier eens rond voor het verbruik van videochips.

Door Tweakers user mux, maandag 13 december 2010 16:16

@Harrstein: in de toekomst zal Optimus/PowerPlay ook voor desktops uitkomen en is het verbruik van discrete videokaarten geen issue meer. En zelfs nu al lopen zelfs de zwaarste videokaarten (denk HD6850) op <30W idle - heel acceptabel voor iets dat 250W onder load slurpt.

Persoonlijk heb ik erg weinig met discrete videokaarten. Ik denk ook dat dat niet de toekomst is.

Door Tweakers user Rhapsody, maandag 13 december 2010 16:17

Enorm interessant!!! Maar dat (compleet) doorlezen moet ik even ander keertje doen :P

[Reactie gewijzigd op maandag 13 december 2010 16:17]


Door Tweakers user ramonlambal, maandag 13 december 2010 16:19

net het hele verhaal even doorgelezen, super interressant om zo de werking van de moederborden en adapters tot in de stroomschemas door te lezen

moet een hoop tijd hebben gekost om tot zulke kennis te komen, respect hier voor


Door Tweakers user fvdberg, maandag 13 december 2010 16:36

Heel mooie uitleg van dit geheel, ik mis alleen het deeltje blind vermogen oftewel powerfactor voor de mensen met slimme meters in de meterkast.

dit mis ik puur omdat je de smps uitgebreid benoemd, het type voeding dat de lichtfabrieken over het algemeen niet zo fijn vinden.... de slimme meters brengen dit echter -geheel terecht- in rekening.

het enige wat je er over zegt is dit:

De volgende stap is power factor correction (PFC), een techniek om op een 'nettere' manier stroom uit het stopcontact te trekken. Ik ga er niet al teveel op in, maar het komt erop neer: je power factor is een maat voor hoe netjes je stroom uit het net trekt. Doe je dat heel netjes, dan is de belasting optimaal en zijn de verliezen in het stroomnet, alsmede storende invloeden, minimaal

de reden waarom ik hier over val dat je met bepaalde ebay types adapters gewoon 50% verlies kan hebben. dit komt vaker voor als gedacht. deze worden uit budget overwegingen vaak gekozen icm 12 volt spullen

[Reactie gewijzigd op maandag 13 december 2010 16:47]


Door Tweakers user Alcop, maandag 13 december 2010 17:03

Respect, duidelijk verhaal voor wie het interessant vind om te lezen.

Door Tweakers user bredend, maandag 13 december 2010 17:09

Super! Kennis die ik ga toepassen bij het samenstellen van mijn volgende computer.

Door Tweakers user dragon4ce, maandag 13 december 2010 17:14

Ontzettend handige informatie, voor mn profielwerkstuk(5havo) doe ik onderzoek naar cloud computing vs kanker(folding@home dus) en dit soort informatie om je performance/watt te optimaliseren is ontzettend leuk;)

Door Tweakers user mux, maandag 13 december 2010 17:24

fvdberg schreef op maandag 13 december 2010 @ 16:36:
Heel mooie uitleg van dit geheel, ik mis alleen het deeltje blind vermogen oftewel powerfactor voor de mensen met slimme meters in de meterkast.

(...)

de reden waarom ik hier over val dat je met bepaalde ebay types adapters gewoon 50% verlies kan hebben. dit komt vaker voor als gedacht. deze worden uit budget overwegingen vaak gekozen icm 12 volt spullen
Een power factor van 50% betekent niet 50% verlies, noch dat er 50% extra wordt afgetikt bij je meter. Integendeel, power factor en verlies hebben geen 1-op-1 relatie. Er is enige correlatie maar daar stopt het ook wel. Zeker bij kleine belastingen hoeft een slechte power factor geen enkel probleem te zijn en niet voor noemenswaardige verliezen of problemen te zorgen - je slimme meter zal er ook nauwelijks wat extra voor rekenen. Misschien is het nuttig om nog een keer een heel blog aan de power factor te wijden, gezien het inderdaad een veelvoorkomend onderwerp is.

[Reactie gewijzigd op maandag 13 december 2010 17:25]


Door Tweakers user fvdberg, maandag 13 december 2010 17:52

uit praktijkmetingen heb ik resultaten gezien /gemeten van 3 watt led lampen die 6 watt vermogen uit het lichtnet trekken als je het blinde verbruik mee meet.
zonder het blinde verbruik trekken ze 3.5 watt

aan de led kant wordt totaal 3 watt afgeven . dit betekend: 0,5 watt verlies aan warmte/weerstand en 2.5 watt electromagnetische straling.

dit is dus wel degelijk 50 % verlies ten opzichte van het afgegeven vermogen... onderschat het dus niet

ook kon je de lampen merken op andere bronnen. als deze aan stonden was er zowat geen wifi verkeer mogelijk. na modificatie naar goede voedingen was dit compleet verdwenen. ook het verbruik lag daarna op de 3.5 watt per lamp.

Door Tweakers user TheMOD, maandag 13 december 2010 18:10

Ik heb het helemaal doorgelezen. :P Ik vind het erg interessanr, leuk dat je dit doet! Ik heb geen idee of ik er ook nog echt wat mee ga doen, maar het is iig een mooi idee om een super-zuinige pc te bouwen. :) Ik heb nog wel een aantal vraagjes:

- Waarom een Core i3? Is een Pentium zoveelzoveel niet zuiniger? (Ja, ik weet dat de IGP onboard is) Heb je misschien wat benchmarks achter de hand om je keuze te ondersteunen?
- Ongeveer hetzelfde geldt voor het moederbord: waarom deze precies? Benchmarks of gewoon ervaring?
- Is het geen optie om een ouderwets systeem te nemen, en die dan aan te passen? (Over het algemeen zijn oudere systemen zuiniger, hoewel ik zo 123 niets durf te zeggen over efficientie en idle verbruik :P )
- Kun je zo'n chip als die voor de paralelle poort niet gewoon 'afkoppelen'?

Door Tweakers user Frietjemet, maandag 13 december 2010 18:26

Je kan wel aardig overdrijven wat niveau en kennis aangaat, dit is toch wel basic electronica die een doorsnee autodidact zich eigen kan maken ;)

Maar desalniettemin een flinke brok informatie die voor veel mensen verhelderend zal zijn.

Door Tweakers user Derby, maandag 13 december 2010 18:28

Informatief, en het maakt me geïnteresseerd in de rest van de posts.
Een lap tekst inderdaad maar niet zo droog als ik vooraf dacht.

Door painkilla, maandag 13 december 2010 18:30

TheMOD schreef op maandag 13 december 2010 @ 18:10:
Ik heb het helemaal doorgelezen. :P Ik vind het erg interessanr, leuk dat je dit doet! Ik heb geen idee of ik er ook nog echt wat mee ga doen, maar het is iig een mooi idee om een super-zuinige pc te bouwen. :) Ik heb nog wel een aantal vraagjes:

- Waarom een Core i3? Is een Pentium zoveelzoveel niet zuiniger? (Ja, ik weet dat de IGP onboard is) Heb je misschien wat benchmarks achter de hand om je keuze te ondersteunen?
- Ongeveer hetzelfde geldt voor het moederbord: waarom deze precies? Benchmarks of gewoon ervaring?
- Is het geen optie om een ouderwets systeem te nemen, en die dan aan te passen? (Over het algemeen zijn oudere systemen zuiniger, hoewel ik zo 123 niets durf te zeggen over efficientie en idle verbruik :P )
- Kun je zo'n chip als die voor de paralelle poort niet gewoon 'afkoppelen'?
sorry een pentium?? Dat is iets van voor de oorlog. Alles van intel voor consumenten is Core i3, i5 of i7 en een uitzondering voor Atom systemen.

Door Tweakers user Spetsnaz, maandag 13 december 2010 18:38

Haha een Pentium 4 Prescott zeker, ja lekker zuinig! }>

[Reactie gewijzigd op maandag 13 december 2010 18:39]


Door Tweakers user mux, maandag 13 december 2010 18:57

TheMOD schreef op maandag 13 december 2010 @ 18:10:
Ik heb het helemaal doorgelezen. :P Ik vind het erg interessanr, leuk dat je dit doet! Ik heb geen idee of ik er ook nog echt wat mee ga doen, maar het is iig een mooi idee om een super-zuinige pc te bouwen. :) Ik heb nog wel een aantal vraagjes:

- Waarom een Core i3? Is een Pentium zoveelzoveel niet zuiniger? (Ja, ik weet dat de IGP onboard is) Heb je misschien wat benchmarks achter de hand om je keuze te ondersteunen?
Zuinigheid en performance. Een i3 is het zuinigste van elke moderne desktopprocessor in idle, en een van de snelste zolang je niet meer dan twee threads belast. Bovendien is hij voor heel schappelijke prijzen te krijgen; de mijne heb ik tweedehands voor zo'n 50 euro gekocht. Alle eerdere generaties van Intel zijn veel minder zuinig: als je IGP/videokaart erbij optelt zeker niet. En ook AMD heeft geen antwoord op het lage idle-verbruik van deze CPU. Ik kan dit in een volgend blog nog eens beter naast elkaar zetten.
- Ongeveer hetzelfde geldt voor het moederbord: waarom deze precies? Benchmarks of gewoon ervaring?
Zoals ik al heb laten doorschemeren: MSI en Intel zijn de partijen die hun best doen al af-fabriek een zuinig bord te maken. Ze maken zo effectief mogelijk gebruik van dc/dc converters en NIET lineaire regulators, ze gebruiken zoveel mogelijk reeds in de chipset geintegreerde functionaliteit en zetten niet nodeloos veel chips op het moederbord en that's it really. Dit specifieke moederbord is door een drietal duitsers al eens onder de 15W idle gebracht met een goed vergelijkbare configuratie. Dit kun je teruglezen in mijn vorige blog (de teaser).
- Is het geen optie om een ouderwets systeem te nemen, en die dan aan te passen? (Over het algemeen zijn oudere systemen zuiniger, hoewel ik zo 123 niets durf te zeggen over efficientie en idle verbruik :P )
Oudere systemen zijn niet zuiniger. Het is pas sinds deze generatie (2009-2010) dat je een volledig functionerend desktopsysteem met desktoponderdelen idle onder de 15W kunt krijgen. Dit heeft te maken met de hoge mate van integratie (IGP, IMC en CPU bij elkaar op een klein procédé), een focus op rush-to-idle en het uitschakelen van veel transistoren in de processor om het idle-verbruik superver terug te brengen. Je zult echt terug moeten gaan naar de vroege Pentium III-generatie om systemen te maken die vergelijkbaar zuinig zijn, en die presteren een factor honderd slechter ofzo. Not worth it. Je kunt nu én moderne hoge performance krjigen, én het zuinigste systeem ooit bouwen.
- Kun je zo'n chip als die voor de paralelle poort niet gewoon 'afkoppelen'?
Je zult zien in m'n volgende blog dat ik dat soort tactieken inderdaad veelvuldig toepas :)
Frietjemet schreef op maandag 13 december 2010 @ 18:26:
Je kan wel aardig overdrijven wat niveau en kennis aangaat, dit is toch wel basic electronica die een doorsnee autodidact zich eigen kan maken ;)

Maar desalniettemin een flinke brok informatie die voor veel mensen verhelderend zal zijn.
Het moet leesbaar zijn voor mensen die basically niks van elektronica weten. Dit blog is een opstapje, het volgende blog zal op een hoger niveau liggen. Het is misschien ook leuker voor mensen als jij als ik een deel van het blog op niveau schrijf voor de mensen die echt geinteresseerd zijn, en een deel toegankelijk houd?

Reacties zoals dit:
Derby schreef op maandag 13 december 2010 @ 18:28:
Informatief, en het maakt me geïnteresseerd in de rest van de posts.
Een lap tekst inderdaad maar niet zo droog als ik vooraf dacht.
lijken aan te geven dat ook mensen die niet zo diep in de materie zitten zich door mijn verhaal kunnen worstelen met enig leesgenot.

Door glrfndl, maandag 13 december 2010 21:54

Fantastisch dit! Ik heb weinig verstand van elektronica en kan na alles 1x doorgelezen te hebben ook nog niet volgen, maar ik vind het geweldig om te zien hoe je hier mee bezig bent. Ik ben reuze benieuwd naar je verdere stappen en wat ik daar zelf van toe zou kunnen passen in een volgend systeem. Ga zo door! _/-\o_ Het is gewoon ontzettend jammer dat de fabrikanten niet zelf zo bezig zijn met energiezuinige systemen. Het zal wel te weinig opleveren qua geld...

Door Tweakers user Spetsnaz, maandag 13 december 2010 21:58

glrfndl schreef op maandag 13 december 2010 @ 21:54:
Fantastisch dit! Ik heb weinig verstand van elektronica en kan na alles 1x doorgelezen te hebben ook nog niet volgen, maar ik vind het geweldig om te zien hoe je hier mee bezig bent. Ik ben reuze benieuwd naar je verdere stappen en wat ik daar zelf van toe zou kunnen passen in een volgend systeem. Ga zo door! _/-\o_ Het is gewoon ontzettend jammer dat de fabrikanten niet zelf zo bezig zijn met energiezuinige systemen. Het zal wel te weinig opleveren qua geld...
Als je een kant en klaar zuinig systeem wilt is een laptop de enige optie.

Door de echte Faust, maandag 13 december 2010 22:29

Dit artikel is alles wat tweakers.net ooit was.

Door Tweakers user GoVegan, maandag 13 december 2010 22:45

veel tekst, maar het onderwerp spreekt me erg aan, dus er toch aan begonnen.
En het is goed te lezen, soms is hij mij iets te onbegrijpelijk maar het blijft interessant onderwerp

bedankt voor artikel als deze.

(hehe nu word keuze voor nieuwe samenstelling weer lastiger gemaakt :) )

[Reactie gewijzigd op maandag 13 december 2010 22:46]


Door Tweakers user TheMOD, dinsdag 14 december 2010 00:45

@mux: Thanks for the info! :) Wat exra uitleg kan nooit kwaad.

@rest: Nee geen P4 Prescott -_- Het is kwart voor 1 snachts nu, dus ik heb geen zin om het zelf te doen, maar als je even googled dan zul je zien dat Intel een grote Pentium lijn van zuinige cpu's heeft, die vooral in laptops gebruikt worden.

Door Tweakers user Joindry, dinsdag 14 december 2010 08:33

Heel mooi,

Ik heb eens een serieuze vraag, passieve koeling op een low end videokaart hd5650 bvb. Zouden die dan ook zuiniger zijn omdat je fan niet moet draaien of verdwijnt dat beetje verschil door het waarschijnlijk lagere rendement dat je haalt door het feit dat je GPU minder effectief gekoeld wordt en dus continu iets heter loopt. Een idle GPU trekt dat veel eigenlijk? (low end)

Ik heb recent ook een systeem gebouwd voor schoonfamilie met een i3 tje en enkel de igp, ik zou eens moeten kijken wat die eigenlijk trekt.

Door Tweakers user Dhr_Soulslayer, dinsdag 14 december 2010 08:56

Dit is ook weer een echte tweakersblog.
Ik ga dit zeker volgen omdat ik zelf ook met een dergelijk projectje bezig ben. Daar toch maar weer eens aan verder werken.

Door Tweakers user McOrion, dinsdag 14 december 2010 09:16

Geweldig dat je de tijd neemt om dit zo uitgebreid op te schrijven. Mijn kennis van elektronica is wat roestig, maar je blog is goed te volgen.

Zelf heb ik net een core i3 mITX-systeem uitgezocht, maar zonder rekening te houden met het verbruik van het MB. Als ik alles werkend heb, zal ik eens meten hoeveel er out-of-the-box verbruikt wordt.

[Reactie gewijzigd op dinsdag 14 december 2010 09:16]


Door Tweakers user mux, dinsdag 14 december 2010 09:40

TheMOD schreef op dinsdag 14 december 2010 @ 00:45:
@mux: Thanks for the info! :) Wat exra uitleg kan nooit kwaad.

@rest: Nee geen P4 Prescott -_- Het is kwart voor 1 snachts nu, dus ik heb geen zin om het zelf te doen, maar als je even googled dan zul je zien dat Intel een grote Pentium lijn van zuinige cpu's heeft, die vooral in laptops gebruikt worden.
Intel heeft flink wat geklooid met zijn naamgeving. In het Core 2-tijdperk hebben ze ook 'Pentium dual-core' uitgebracht, wat een core 2 is met minder cache en een lagere fsb-klokfrequentie. Mijn vorige build was hierop gebaseerd (passief mini-ITX systeem). Ik vind het heel verwarrend om dan over een Pentium te praten, en ik gok dat je deze versies bedoelt (ik neem aan dat je niet de oude Pentium 4-M's bedoelt, hoewel ze zuinig zijn leveren ze lage performance per watt). Het is duidelijker als je het over de generatie (evt. codename) hebt. Anyway, een Pentium dual-core kan idle ook op ruwweg 2,5W lopen, zie mijn mITX-blogs. Sterker nog, zo'n Pentium DC doet maar 14W onder max load!
Joindry schreef op dinsdag 14 december 2010 @ 08:33:
Heel mooi,

Ik heb eens een serieuze vraag, passieve koeling op een low end videokaart hd5650 bvb. Zouden die dan ook zuiniger zijn omdat je fan niet moet draaien of verdwijnt dat beetje verschil door het waarschijnlijk lagere rendement dat je haalt door het feit dat je GPU minder effectief gekoeld wordt en dus continu iets heter loopt. Een idle GPU trekt dat veel eigenlijk? (low end)

Ik heb recent ook een systeem gebouwd voor schoonfamilie met een i3 tje en enkel de igp, ik zou eens moeten kijken wat die eigenlijk trekt.
In een ruime kast kun je het je wel veroorloven om zo'n kaart passief te laten lopen. Hij zal zeker warm lopen onder load, dus je moet dit soort tweaks echt goed testen (furmark voor een uurtje of twee runnen, ondertussen met de thermometer kijken of er ergens nog obstakels voor de warme lucht zitten). Idle verbruiken deze kaarten bijzonder weinig - zelfs highenders zitten tegenwoordig al onder de 20W idle.

Door Tweakers user SvenHazejager, dinsdag 14 december 2010 11:34

Leuk artikel en interessant om te lezen. Wat de leesbaarheid ten goede zou komen: wat heb je nu precies aangepast (zonder alle context) en wat was het resultaat? Heb je metingen verricht per aanpassing, om zodoende te bepalen wat het meeste effect had? Wat als iemand 1 ding wil doen, wat is dat dan?

Door Tweakers user mux, dinsdag 14 december 2010 11:52

Dat komt in het volgende blog :) Dit zijn 'de voorbereidingen'. Ik had het misschien beter 'de theorie' kunnen noemen...

Door Tweakers user ferrybouwman, dinsdag 14 december 2010 12:09

glrfndl schreef op maandag 13 december 2010 @ 21:54:
Fantastisch dit! Ik heb weinig verstand van elektronica en kan na alles 1x doorgelezen te hebben ook nog niet volgen, maar ik vind het geweldig om te zien hoe je hier mee bezig bent. Ik ben reuze benieuwd naar je verdere stappen en wat ik daar zelf van toe zou kunnen passen in een volgend systeem. Ga zo door! _/-\o_ Het is gewoon ontzettend jammer dat de fabrikanten niet zelf zo bezig zijn met energiezuinige systemen. Het zal wel te weinig opleveren qua geld...
Een goed presterend systeem met laag verbruik is een Mac Mini van Apple, zit op 9.44 watt idle met een 2.5" hdd, core2duo en 320m grafische chip. Hier zie je gelijk dat zuinigheid komt met een prijs helaas... maar wel kant en klaar ;)

[Reactie gewijzigd op dinsdag 14 december 2010 12:09]


Door Tweakers user Joindry, dinsdag 14 december 2010 12:11

Hebje een cos phi uitmeting kunnen maken? (aan je ac kant natuurlijk :Y) Kan ook nog altijd een 5-10% schelen naar belasting als je de fase terug in orde krijgt. (niet dat je der zo makkelijk aan kan gaan sleutelen. Maar als we toch alles gaan optimaliseren.

Door Tweakers user Spetsnaz, dinsdag 14 december 2010 12:37

ferrybouwman schreef op dinsdag 14 december 2010 @ 12:09:
[...]

Een goed presterend systeem met laag verbruik is een Mac Mini van Apple, zit op 9.44 watt idle met een 2.5" hdd, core2duo en 320m grafische chip. Hier zie je gelijk dat zuinigheid komt met een prijs helaas... maar wel kant en klaar ;)
4 jaar geleden zouden dat mooie specs zijn voor 600,-, tegenwoordig is het wel heel erg karig wat je krijgt voor die prijs. Ben je met de gemiddelde laptop beter uit.

Door Tweakers user mux, dinsdag 14 december 2010 13:13

Joindry schreef op dinsdag 14 december 2010 @ 12:11:
Hebje een cos phi uitmeting kunnen maken? (aan je ac kant natuurlijk :Y) Kan ook nog altijd een 5-10% schelen naar belasting als je de fase terug in orde krijgt. (niet dat je der zo makkelijk aan kan gaan sleutelen. Maar als we toch alles gaan optimaliseren.
Niet echt helaas. PFC (power factor correction) is juist in nagenoeg alle gevallen slecht voor je efficiëntie. Zeker bij lage vermogens is het ook nog een onnodige bron van verliezen. Je kunt dus wel raden wat ik met de PFC in mijn adapter heb gedaan.

De power factor van mijn systeem hangt zo rond de 0.5-0.6.

Door Tweakers user elmoxx, dinsdag 14 december 2010 13:16

Weer zo'n topblog! Veel informatie, goed leesbaar en voorzien van voldoende humor. Net als de vorige reeks gewoon top. Met veel plezier heb ik deze gelezen en ook deze keer weer het nodige geleerd, dank!

Deze blog verdiend het wat mij betreft niet om straks niet meer gelezen te worden. Ik zie daarom deze blog graag (enigzins aangepast) als TS ergens op GOT terug. Niets verbazen als je daar vervolgens een revolutie mee aanzwengelt en dat er vele volgers t zelfde gaan proberen/doen!

Door Tweakers user Bastard, dinsdag 14 december 2010 16:09

Mooi, interessant verhaal, zeker voor een blog erg netjes. Misschien een idee voor in een volgende bbg?

Overigens kwam ik online nog een artikel tegen van tom's hardware waarin ze heel trots waren op een systeem dat idle beneden de 25w komt, na het lezen van dit 'blogje van een hobbyist' kwam dat stuk in een keer buitengewoon amateuristisch over.

Door Tweakers user mux, dinsdag 14 december 2010 17:03

KAdrifter schreef op dinsdag 14 december 2010 @ 16:09:
Mooi, interessant verhaal, zeker voor een blog erg netjes. Misschien een idee voor in een volgende bbg?

Overigens kwam ik online nog een artikel tegen van tom's hardware waarin ze heel trots waren op een systeem dat idle beneden de 25w komt, na het lezen van dit 'blogje van een hobbyist' kwam dat stuk in een keer buitengewoon amateuristisch over.
Tsja, als je niet weet waar je mee bezig bent en wat er echt telt, is 25W ongeveer het laagste dat je voor elkaar zult krijgen.

Door CabezaDelZorro, dinsdag 14 december 2010 17:05

Als je je PC kan voeden met een laptop voeding, kan je dan ook UPS op basis van een laptop accu in je case inbouwen? Dit gaat vast niet zo straight forward als het mij nu lijkt, maar ik zou dit als een waardevolle aanvulling op het 10W idle project zien.

Door Tweakers user TheMOD, dinsdag 14 december 2010 17:37

Nog even terugkomend op de Pentium. Ik heb even wat gekeken, en het grootste gedeelte van de huidige Pentiums stammen direct af van de oude Core 2 generatie. Niet veel winst te behalen daar dus. De meeste zijn ook 65 of 45nm, dus dan is een i3 sowieso zuiniger. Maar mijn oog viel op de Pentium G6950. Een relatief nieuwe Pentium die (denk ik) een soort midget Core i is. Google hem maar eens iig. Hij wordt ook op 32nm gemaakt, heeft ook embedded graphics, en is maar een tikje langzamer dan de i3 in benchmarks. Maar hij is ook zuiniger! Zowel idle als load: http://www.guruht.com/201...-vs-i3-530-benchmark.html

Misschien een idee? Hij werkt gewoon op een 1156 socket, dus...

En @rest: als je even op de website van Intel kijkt zie je dat de Pentiums en zelfs Celerons nog gewoon gebruikt worden. Vooral in low end desktops en laptops.

[Reactie gewijzigd op dinsdag 14 december 2010 17:39]


Door Tweakers user TheMOD, dinsdag 14 december 2010 17:38

Meh... dubbelpost |:(

[Reactie gewijzigd op dinsdag 14 december 2010 17:38]


Door Tweakers user Spetsnaz, dinsdag 14 december 2010 17:56

Ja alleen is de uitdaging hier om een snelle zuinige pc te maken, een trage zuinige pc is niet zo moeilijk.

Door Tweakers user mux, dinsdag 14 december 2010 18:00

CabezaDelZorro schreef op dinsdag 14 december 2010 @ 17:05:
Als je je PC kan voeden met een laptop voeding, kan je dan ook UPS op basis van een laptop accu in je case inbouwen? Dit gaat vast niet zo straight forward als het mij nu lijkt, maar ik zou dit als een waardevolle aanvulling op het 10W idle project zien.
Jazeker, en sterker nog, dat is wat ik tegenwoordig doe met elke computer die ik bouw. Mijn mini-ITX-PC (zie eerdere blogs) heeft ook een mooie 3-cels li-ion accu ingebouwd die hem zowel idle als full load aan het werk houdt indien de stroom uitvalt. Ik en mijn vriendin hebben namelijk de neiging regelmatig te denken 'oh ik heb geen zin meer te computeren laten we de stroom uitzetten' - zonder de computer correct af te sluiten uiteraard.
TheMOD schreef op dinsdag 14 december 2010 @ 17:37:
Nog even terugkomend op de Pentium. Ik heb even wat gekeken, en het grootste gedeelte van de huidige Pentiums stammen direct af van de oude Core 2 generatie. Niet veel winst te behalen daar dus. De meeste zijn ook 65 of 45nm, dus dan is een i3 sowieso zuiniger. Maar mijn oog viel op de Pentium G6950. Een relatief nieuwe Pentium die (denk ik) een soort midget Core i is. Google hem maar eens iig. Hij wordt ook op 32nm gemaakt, heeft ook embedded graphics, en is maar een tikje langzamer dan de i3 in benchmarks. Maar hij is ook zuiniger! Zowel idle als load: http://www.guruht.com/201...-vs-i3-530-benchmark.html

Misschien een idee? Hij werkt gewoon op een 1156 socket, dus...

En @rest: als je even op de website van Intel kijkt zie je dat de Pentiums en zelfs Celerons nog gewoon gebruikt worden. Vooral in low end desktops en laptops.
Tsja, ik denk dat je niet zo heel diep in de computerhardware zit. Wat intel 'Pentium', 'Celeron' en 'Core' noemt, zijn gewoon heel vaak precies dezelfde stukjes silicium waar telkens wat meer features vanaf worden gesloopt. En inderdaad - de G6950 is een iets lager geklokte core i3 zonder hyper-threading. Maar eerlijk gezegd - hij is hoogstens 10 euro goedkoper dan een Core i3 530, en doordat hij lager geklokt is en HT moet missen presteert hij echt flink minder. Die paar eurootjes zijn het snelheidsverschil dubbel en dwars waard. Ik moet het met je eens zijn dat de naamgeving allemaal erg verwarrend is, en dat het best wat tijd zal kosten om echt wegwijs te worden in het huidige en vroegere processoraanbod. Dat iets anders heet heeft eigenlijk vooral met marketing te maken, en niet zozeer omdat het fundamenteel slechter of beter, noch goedkoper of duurder is.

Dat hij idle zuiniger lijkt te zijn komt doordat er gewoon verkeerd gemeten is. Werkelijk, op 1,5W idle-verbruik valt gewoon niet af te dingen.

Er zijn gevallen waarin een hogere 'brand name' daadwerkelijk slechter is dan een lagere 'brand name' - kijk bijvoorbeeld naar het verschil tussen Celeron E3xxx versus Core 2 Duo E4xxxx: daar zijn de celerons 1) op een kleiner proces gemaakt, 2) goedkoper en 3) sneller in veel gevallen. De Pentium Dual-Core E5xxx-serie zit er al helemaal boven.

In m'n volgende blog zal ik nog wel wat verduidelijken wat de prestaties aangaat.

@Mito: exact. Wat ik hier eigenlijk wil doen is alle zuinigheid van bijvoorbeeld een Mac Mini of laptop combineren met de Powerrrr! van een mainstream desktopprocessor. Want als het kan, waarom zou je dan nog minder willen? You can have your cake, eat it, and give lots of cakes to other people as well :P

[Reactie gewijzigd op dinsdag 14 december 2010 18:01]


Door Tweakers user TheMOD, dinsdag 14 december 2010 21:46

Dat niet-zo-in-de-hardware valt wel mee hoor. Ik neem alleen te weinig tijd om die dingen precies op te zoeken, vandaar dat mijn posts nogal incompleet zijn. Sorry daarvoor, op het moment van schrijven had ik nogal weinig tijd. Ik zal de volgende keer als ik iets beweer proberen het wat beter te onderbouwen. :)

Ik heb net nog wat benchmarks bekeken tav de power consumption. True, het verschil is miniem, zeker als je toch al naar de 10W wilt. Maar je wilt chips afkoppelen om 500mW te besparen? Dan maakt een G6950 vs. i3 met ~2 watt verschil dus wel uit. Nou is onder load het verschil groter, maargoed, dat was niet het doel van dit project.

Ik weet dat het in principe allemaal hetzelfde sicilium is, dat doen chipfabrikanten al jaren. En ja, natuurlijk is de i3 sneller. Maar ik dacht dat het erom ging om een zo zuinig mogelijk idle systeem te maken? Of gaat het perse om die i3? Anders zou je net zo goed een laptopprocessor kunnen halen.

En dat meten, tja... ik kan moeilijk zien hoe betrouwbaar zo'n benchmark is. Jij wel? Knap :P Het zal vast niet heel accuraat zijn, maar is het niet logisch dat een processor met minder features en rataplan ook wat minder stroom verbuikt? Ook heel geldt weer: wil je zo zuinig mogelijk systeem, of wil je een zo zuinig mogelijk i3 systeem?

En naamgeving... daar ga ik het niet eens over hebben :P

Ik probeer alleen wat andere opties te geven, kijken of dat winst geeft. Ik werk niet bij Intel, dus ik weet ook niet wat elke processor nou precies doet. Dus excuses als ik per ongeluk onzin brabbel. :P

[Reactie gewijzigd op dinsdag 14 december 2010 21:52]


Door Tweakers user mux, dinsdag 14 december 2010 22:41

TheMOD schreef op dinsdag 14 december 2010 @ 21:46:
Dat niet-zo-in-de-hardware valt wel mee hoor. Ik neem alleen te weinig tijd om die dingen precies op te zoeken, vandaar dat mijn posts nogal incompleet zijn. Sorry daarvoor, op het moment van schrijven had ik nogal weinig tijd. Ik zal de volgende keer als ik iets beweer proberen het wat beter te onderbouwen. :)
Alright. Ik nam aan dat je er wat minder diep inzat vanwege je ehm, gebrek aan kennis (nofi) van deze processorseries. Aannames zijn de moeder aller fuckups. My bad.
Ik heb net nog wat benchmarks bekeken tav de power consumption. True, het verschil is miniem, zeker als je toch al naar de 10W wilt. Maar je wilt chips afkoppelen om 500mW te besparen? Dan maakt een G6950 vs. i3 met ~2 watt verschil dus wel uit. Nou is onder load het verschil groter, maargoed, dat was niet het doel van dit project.
Zoals ik al in m'n blog schrijf: mijn i3 verbruikt 1.46W in idle, zelf gemeten met een 0.7% precieze Fluke 111 multimeter (stroom) en 0.5% precieze tweede multimeter (spanning). Sinds ik zo zat te klooien met metingen tijdens m'n mini-ITX build heb ik ervoor gezorgd dat ik heel zeker weet dat ik het juiste aan het meten ben. Overigens is dit wel inclusief de efficiëntie van de VRMs.

De G6950 loopt in idle een magere 9% langzamer dan de i3 530. De IGP loopt 30% langzamer. De idle spanning van de G6950 is ruwweg hetzelfde (er zit nogal wat variatie in, maar ik weet van verschillende bronnen dat het rond dezelfde VID is). Theoretisch hebben we dus te maken met - laten we het ergens mooi in het midden pakken - een chip die idle 25% langzamer loopt. Dat zou op zijn best - met geen enkele vorm van stroomlekkage in de chip (een constante bij dezelfde chip met evenveel dingen aangezet) 25% minder stroomverbruik betekenen, oftewel zo'n 350-400mW. In mijn context is dat inderdaad de moeite waard om eens uit te proberen.

Echter, de reden dat ik voor een i3-530 kies is omdat deze - met slechts honderden milliwatts extra idle-verbruik (het enige waar ik echt geinteresseerd in ben) - flink sneller presteert. En deze build gaat níet alleen over iets superzuinigs bouwen. Het gaat over iets bouwen dat tegelijk zo snel mogelijk is, en zo zuinig mogelijk. To have your cake and eat it, too. Want zoals iemand eerder al zei: de meeste laptops zijn zuiniger in idle, sommigen zelfs met scherm aan! Het is geen kunst om een MoDT-systeem te bouwen dat 10W idle verbruikt, of een atom-systeem. De noviteit van mijn project is dat het een full-fledged, prima presterende desktoppc is die nog heel lang mee zal kunnen en van alle moderne gemakken voorzien is.
Ik weet dat het in principe allemaal hetzelfde sicilium is, dat doen chipfabrikanten al jaren. En ja, natuurlijk is de i3 sneller. Maar ik dacht dat het erom ging om een zo zuinig mogelijk idle systeem te maken? Of gaat het perse om die i3? Anders zou je net zo goed een laptopprocessor kunnen halen.
Whoopsie, dit heb ik hierboven al beantwoord.
En dat meten, tja... ik kan moeilijk zien hoe betrouwbaar zo'n benchmark is. Jij wel? Knap :P Het zal vast niet heel accuraat zijn, maar is het niet logisch dat een processor met minder features en rataplan ook wat minder stroom verbuikt? Ook heel geldt weer: wil je zo zuinig mogelijk systeem, of wil je een zo zuinig mogelijk i3 systeem?
Oef, meettechniek. Daar kan ik uren over doorranten. Iedereen op teh internets denkt maar dat je ergens een benchmark of meetapparaat tegenaan kunt gooien, en dat het dan klopt. Guess what, 99% van de tijd zit je verkeerd! Well, you get the picture. Ik vertrouw de metingen van veruit de meeste reviewsites gewoon niet. Er wordt flink geblunderd, vaak zelfs zonder dat ze het - maanden na publicatie - doorhebben. Een goed voorbeeld is de Hardware.info energiemetertest. Fundamenteel flawed en slecht uitgevoerd, maar hoopjes mensen kopen nu de Cresta RCE-1106 energiemeter omdat ze, vanwege die ene test, denken dat hij heel precies is!
En naamgeving... daar ga ik het niet eens over hebben :P

Ik probeer alleen wat andere opties te geven, kijken of dat winst geeft. Ik werk niet bij Intel, dus ik weet ook niet wat elke processor nou precies doet. Dus excuses als ik per ongeluk onzin brabbel. :P
Dat is een uitstekend legitieme vraag. Een vraag die ik ook nog steeds niet volledig beantwoord heb, en waar ik misschien meer tijd aan moet besteden. Sterker nog, ik kan hem eigenlijk niet volledig beantwoorden want ik heb zeer onvolledige data, zeker voor de AMD-kant van het verhaal. Ik heb in ieder geval wel een hoeveelheid redenen waarom ik denk dat dit momenteel de ultieme en bijna de enige manier is om zó laag te komen in het verbruik.

Door Tweakers user Slein, dinsdag 14 december 2010 23:20

_/-\o_
Benieuwd naar het vervolg!

Door Tweakers user TheMOD, dinsdag 14 december 2010 23:55

mux schreef op dinsdag 14 december 2010 @ 22:41:

Heel erg lang en uitgebreid antwoord.
Oke, dat maakt iig weer wat duidelijk. Ik snap nu je keuze voor de Core i3, die presteert inderdaad een stuk beter.

Goed, verder laat ik het hierbij. Ik heb mijn antwoorden, en we zijn het grotendeels eens nu. Ik ben nu erg benieuwd naar het vervolg. :) Zoals ik al zei heb ik geen idee of ik er echt wat mee ga doen of niet, dat hangt vooral van de gelegenheid af. De grote nadelen (puur persoonlijk hoor) van jouw idee zijn dat er geen HDD's bij zitten (en als die er wel bij zitten stijgt het verbruik direct enorm), en dat gamen geen optie is. Maar ja, je moet wat concessies doen als je een laag verbruik wilt. :P

Het lijkt me trouwens wel een interessant idee om dit ook eens te doen met een dedicated videokaart erbij. De low-end 5000 serie en aankomende 6000 serie van AMD hebben een zeer laag idle stroomverbruik (relatief dan he). En hardeschijven... Tja, ik denk zelf ook dat SSD's de enige oplossing zijn op dit gebied. Jammer dat ze zo duur zijn.

Door Tweakers user mux, woensdag 15 december 2010 00:23

De nieuwe Western Digital WD20EARS doet 2,4W in idle en 0.7W standby. Een X25-V doet 0.6W zonder SATA power management (een feature die eigenlijk alleen maar in laptops zit). Als je dus de hdd helemaal laat downspinnen zit je op een vergelijkbaar verbruik, en de efficiëntie van je adapter meegerekend zou je dus op zich een computer met één HDD kunnen maken die ~12-13W idle doet. Wederom is hier wat componentenkennis voor nodig, maar als je niet voor het ultiem laagste verbruik gaat is dit volledig mogelijk.

Een videokaart is een grotere offender, want ik ken geen discrete videokaart die echt nuttig is boven de IGP en minder dan 10W idle slurpt. Als je bereid bent te wachten tot Sandy Bridge krijg je overigens in de IGP al evenveel prestaties als een moderne midrange videokaart - met het idle-verbruik van een huidige i3! Misschien dat ik maar eens wat sponsoring moet vragen en een vergelijkbare blog moet maken zodra sandy bridge er is ;)

Door Tweakers user TheMOD, woensdag 15 december 2010 01:00

mux schreef op woensdag 15 december 2010 @ 00:23:
De nieuwe Western Digital WD20EARS doet 2,4W in idle en 0.7W standby. Een X25-V doet 0.6W zonder SATA power management (een feature die eigenlijk alleen maar in laptops zit). Als je dus de hdd helemaal laat downspinnen zit je op een vergelijkbaar verbruik, en de efficiëntie van je adapter meegerekend zou je dus op zich een computer met één HDD kunnen maken die ~12-13W idle doet. Wederom is hier wat componentenkennis voor nodig, maar als je niet voor het ultiem laagste verbruik gaat is dit volledig mogelijk.

Een videokaart is een grotere offender, want ik ken geen discrete videokaart die echt nuttig is boven de IGP en minder dan 10W idle slurpt. Als je bereid bent te wachten tot Sandy Bridge krijg je overigens in de IGP al evenveel prestaties als een moderne midrange videokaart - met het idle-verbruik van een huidige i3! Misschien dat ik maar eens wat sponsoring moet vragen en een vergelijkbare blog moet maken zodra sandy bridge er is ;)
:P

True, maar ik wacht liever op Zacate. Ik heb iets meer vertrouwen in AMD's nieuwe serie. (Iets hoger verbruik, oke, maar de GPU is direct een heel stuk sterker)

Door Tweakers user mux, woensdag 15 december 2010 09:35

Zowel Intel als AMD schermen met imposante GPU-cijfers voor hun nieuwe platform. Het is volgens mij nog lang niet beslist wie de betere chip neer zal zetten (en dat bedoel ik oprecht onpartijdig). De nieuwe AMD APUs zullen namelijk ook het soort power saving-features bevatten dat Intel met de huidige core i-serie implementeert, dus zoals ik eerder al zei: waarschijnlijk gaan van nu af aan alle nieuwe processoren idlen onder de 2W, waarschijnlijk zelfs onder de 1W. Het voordeel wat de core i3 nu heeft ten opzichte van alle andere desktopprocessoren in de wereld zal over een paar maanden niet meer bestaan, waardoor we op het gebied van ultrazuinige computers weer meer een 'level playing field' krijgen.

Door Tweakers user Pruimenvlaai, woensdag 15 december 2010 14:28

P = C * f * U^2
Schaalt het ook niet met temperatuur? In de c't hadden ze een systeem met een AMD X4 965 dat 220 watt trok met de CPU-koeler op high, en met de koeler op low iets van 245 watt. Het kan dus cost-effective zijn om mét fan te draaien... Een Nexus Real Silent, zo ongeveer de goedkoopste fan in de pricewatch, op 5 volt gebruikt bijvoorbeeld maar iets van 0,2 watt, zie ook de link:
http://www.xbitlabs.com/i...20Basic/07_nexbas_res.png

[Reactie gewijzigd op woensdag 15 december 2010 14:29]


Door Tweakers user mux, woensdag 15 december 2010 15:26

Jep, chip leakage schaalt ook met temperatuur, maar doet dat (binnen redelijke grenzen) ongeveer recht evenredig met de absolute temperatuur.

Als ik in idle zit op 300K of 330K scheelt dat dus 10%. Zeg dat al mijn verbruik leakage is (wat het niet is), dan scheelt dat dus 150mW. Zelfs de stilste, zuinigste fan kan mij geen 30 graden verschil geven, noch op 150mW lopen.

Door Tweakers user Ghost Dog, zaterdag 18 december 2010 11:52

Zeer interessant leesvoer.
Ik vind het met mijn middelbareschoolkennis en een klein beetje zelfstudie van elektronica niet te ingewikkeld om te lezen; ik zou zelfs positief staan tegen diepgaandere stof. :)

Die overzichten van moederborden, die lijken me meestal door hobbyisten en/of andere derden gemaakt, en niet door de fabrikant, of wel?

Verder ben ik erg benieuwd wat en hoe je precies chips afkoppelt (is het zo simpel als met een soldeerbout de chip 'losweken', of levert dat problemen op? :P), en hoeveel energie je hiermee hebt bespaard.

Ik vraag me trouwens af of de vermogensopname die je gemeten hebt van de i3 klopt, omdat ik hier lees dat Clarkdales niet alleen van de AUX12V-, maar ook van de ATX-stekker gevoed worden.
Een i3 neemt zeker niet meer dan 50W op onder load, maar ik vraag me dus af of die 35W (dat was het volgens jou toch? Ik heb geen zin om dat op te zoeken :P) klopt, vanwege bovenstaande reden.

Overigens zal je er niet ver naast zitten (als dat al zo is), aangezien het systeem op XbitLabs met i3 540 volgens hen onder load (LinX) 91W opneemt, en idle 53W. Dat brengt het verbruik van de i3 540 dus op een kleine 40W, en dat is zonder ondervolten.

Verder ben ik ook benieuwd waarom je bijvoorbeeld niet de pricewatch: MSI H55M-E23 hebt gekozen, ipv de E33, aangezien de E23 van zichzelf al geen PATA-133 heeft, en maar 2 DIMM-sloten. Dat lijkt mij zuiniger, of niet?

[Reactie gewijzigd op zaterdag 18 december 2010 17:08]


Door Tweakers user Dadona, zondag 19 december 2010 22:00

Minder componenten is niet per definitie zuiniger. Als het moederbord slim is ingedeeld kun je met het uitschakelen eenzelfde verbruik krijgen. Daarnaast kun je ook zaken anders aanpakken waardoor het verbruik van een luxere uitvoering ook beter is. Zo is de ED55 weer zuiniger dan de E33.

Door Tweakers user B2, maandag 20 december 2010 15:17

Ga je in een volgende blog de bios settings zetten zoals je deze hebt gezet? Ben ik erg benieuwd naar.

Door Tweakers user Osiris, zaterdag 25 december 2010 23:40

- Vin, Vout, Iin, Vref, Vddr3, etc. Als een woord met een hoofdletter V of I begint en het ziet er niet bepaald uitspreekbaar uit, dan bedoel ik hier een grootheid mee. In het geval van een V bedoel ik er een spanning mee, en de letters erachter zeggen wat voor spanning het is. Vin betekent bijvoorbeed 'spanning in', oftewel ingangsspanning. Vddr3 betekent de spanning waarop m'n geheugen loopt (ddr3). De I staat voor stroom, de P staat voor vermogen en volgens mij gebruik ik weinig anders. Pin is dus bijvoorbeeld ingangsvermogen, en Iin = ingangsstroom.
Waarom heb je het in dit verhaal over de grootheid spanning afgekort met een V?
Om te beginnen, in de natuurkunde bestaan er grootheden en eenheden. Een grootheid is een naam voor een fenomeen: lengte, volume, tijd. Een eenheid is een maat voor zo'n fenomeen: meters, liters, seconden. Waarom vertel ik dit? Nou, neem bijvoorbeeld de grootheid spanning (U) en zijn eenheid volts (V). In de overclockerswereld is het aan de orde van de dag om het over 'undervolten' en 'voltmods' te hebben. Maar je kunt een volt helemaal niet kleiner maken, noch modificeren! Je kunt de spanning lager maken en het convertercircuit modificeren! Dit is niet om te zeuren, maar als je het niet klinkend met me eens bent in deze redenering heb je waarschijnlijk nog niet helemaal begrepen wat het verschil tussen grootheden en eenheden is. En ik spreek overvloedig in termen van SI-grootheden en eenheden, dus als je in je hoofd de vertaling daarvan niet goed kunt maken is mijn blog moeilijk te volgen. Moving on.
Heb je 't wel helemaal begrepen? :+

Door Tweakers user mux, maandag 27 december 2010 21:16

Tsja, conventie en wijsheid botsen nou eenmaal af en toe. Het is gebruikelijk om in je schema's V te gebruiken voor labels van spanningsrails. Scherp!

Om te kunnen reageren moet je ingelogd zijn. Via deze link kun je inloggen als je al geregistreerd bent. Indien je nog geen account hebt kun je er hier één aanmaken.