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PL1, PL2, TAU, EWMA erklärt

Seit der Sandy-Bridge-Generation von 2011 und deren Turbo Boost 2.0 definiert Intel auch Power-Limits, welche die Energieaufnahme und damit die Geschwindigkeit der CPUs begrenzen oder auch steigern (siehe PDF auf Seite #16).

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Intel betont, dass es sich bei den Power-Limits nur um Richtwerte handelt, es steht Mainboard-Herstellern und OEM-Partner also frei, diese zu verändern. Das Erhöhen der Targets ist demzufolge kein Overclocking, sofern die von Intel spezifizierten maximalen Frequenzen je nach Anzahl der ausgelasteten Kerne nicht überschritten werden. Erst wenn eine Platine so voreingestellt ist, dass diese Taktraten ausgehebelt werden, handelt es sich genau genommen um eine Übertaktung.

Die thermische Verlustleistung, die Thermal Design Power (TDP), des Core i9-10900K etwa beziffert Intel mit 125 Watt. Damit entspricht sie dem PL1, also dem Power-Limit, welches unter dauerhafter Last seitens des CPU-Herstellers empfohlen wird. Bei älteren Chips wie dem Core i9-9900K hingegen nennt Intel eine TDP von 95 Watt und listet diesen Wert auch als Empfehlung für das PL1.

Kerne /ThreadsTaktPL1PL2TAU
Core i9-10900K(F)10C/20T3,7 bis 5,3 GHz125 Watt250 Watt56 sec
Core i9-10900(F)10C/20T2,8 bis 5,2 GHz65 Watt224 Watt28 sec
Core i9-10900T10C/20T1,9 bis 4,6 GHz35 Watt123 Watt28 sec
Core i7-10700K(F)8C/16T3,8 bis 5,1 GHz125 Watt229 Watt56 sec
Core i7-10700(F)8C/16T2,9 bis 4,8 GHz65 Watt224 Watt28 sec
Core i7-10700T8C/16T2,0 bis 4,5 GHz35 Watt123 Watt28 sec
Core i5-10600K(F)6C/12T4,1 bis 4,8 GHz125 Watt182 Watt56 sec
Core i5-106006C/12T3,3 bis 4,8 GHz65 Watt134 Watt28 sec
Core i5-10600T6C/12T2,4 bis 4,0 GHz35 Watt92 Watt28 sec
Core i5-105006C/12T3,1 bis 4,5 GHz65 Watt134 Watt28 sec
Core i5-10500T6C/12T2,3 bis 3,8 GHz35 Watt92 Watt28 sec
Core i5-10400(F)6C/12T2,9 bis 4,3 GHz65 Watt134 Watt28 sec
Core i5-10400T6C/12T2,0 bis 3,6 GHz35 Watt92 Watt28 sec
Core i3-103204C/8T3,8 bis 4,6 GHz65 Watt90 Watt28 sec
Core i3-103004C/8T3,7 bis 4,4 GHz65 Watt90 Watt28 sec
Core i3-10300T4C/8T3,0 bis 3,9 GHz35 Watt55 Watt28 sec
Core i3-101004C/8T3,6 bis 4,3 GHz65 Watt90 Watt28 sec
Core i3-10100T4C/8T3,0 bis 3,8 GHz35 Watt55 Watt28 sec
Comet Lake S - PL1, PL2, TAU laut Intel

Neben dem PL1 gibt es noch das PL2, welches für kurzfristige Lasten ausgelegt ist, sprich Burst-Workloads. Darunter fallen neben dem Starten von Anwendungen auch Bearbeitungsschritte beim Editieren von Fotos, da hier selten alle Filter direkt hintereinander angewendet werden. Zudem diesen Zweck ist das PL2 an einen Zeitwert gebunden, den sogenannten TAU (Turbo Time Parameter).

Bisher war üblich, dass PL2 dem Faktor 1,25 von PL1 entspricht und TAU auf 28 Sekunden festgelegt ist. Bei 95 Watt PL1 sind das also rund 119 Watt für knapp eine halbe Minute, danach wird die Leistungsaufnahme des Chips wieder gedrosselt. Das klappt deshalb problemlos, weil die thermische Trägheit dafür sorgt, dass der Prozessor samt Kühler in dieser kurzen Zeit nicht überhitzt, weil sich Wärme nicht schlagartig ausbreitet.

Mit den Comet Lake S empfiehlt Intel allerdings das PL1, das PL2 und den TAU deutlich aggressiver einzustellen: Beim Core i9-10900K liegt das PL1 bei 125 Watt, das PL2 bei satten 250 Watt und der TAU beträgt 56 Sekunden. Keines der drei von uns verwendeten Mainboards war jedoch in der Lage, den PL2-Wert so lange zu halten. Der Grund dafür ist keineswegs eine zu schwache Spannungsversorgung, sondern vielmehr der EWMA.

  • X570, Z490, Z390, Z270, RTX 2080 Ti, 32GB, Win10 v1909 (Bild: Golem.de)
  • X570, Z490, Z390, Z270, RTX 2080 Ti, 32GB, Win10 v1909 (Bild: Golem.de)
  • X570, Z490, Z390, Z270, RTX 2080 Ti, 32GB, Win10 v1909 (Bild: Golem.de)
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  • X570, Z490, Z390, Z270, RTX 2080 Ti, 32GB, Win10 v1909 (Bild: Golem.de)
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  • X570, Z490, Z390, Z270, RTX 2080 Ti, 32GB, Win10 v1909 (Bild: Golem.de)
  • Retail-Boxen der 10th Gen (Bild: Intel)
  • Core i9-10900K im Sockel LGA 1200 (Bild: Golem.de)
  • Die-Shot eines Comet Lake S mit 10C (Bild: Intel)
  • Das Die wird abgeflacht, der Heatspreader etwas dicker. (Bild: Intel)
  • Ein EWMA beeinflusst TAU und PL2. (Bild: Intel)
  • Viele Mainboards ignorieren Intels Empfehlungen. (Bild: Golem.de)
  • Asus lässt Nutzer beim ersten Boot-Vorgang wählen, Gigabyte und MSI setzen die Power-Limits direkt außer Kraft. (Bild: Golem.de)
Ein EWMA beeinflusst TAU und PL2. (Bild: Intel)

Das steht für Exponentially Weighted Moving Average, also einen exponentiell gewichteten gleitenden Mittelwert. Der aus mehreren Faktoren ermittelte EWMA wird mit dem TAU verrechnet und reduziert daher die Zeitspanne, in welcher das kurzfristige PL2 anliegen kann. Je häufiger hohe oder lange Last auf dem Prozessor anliegt, desto eher verringert der EWMA den TAU; viel Leerlauf verbessert ihn. In unserem Fall waren die 56 Sekunden - egal mit welcher Z490-Platine - allerdings schlicht nicht erreichbar. Je nach Board und Benchmark war nach einer halben Minute, teils sogar schon nach wenigen Sekunden die TAU-Zeit und damit das PL2 erschöpft.

Wir haben daher unsere Tests einmal mit der Intel-Empfehlung von 125/250 Watt sowie (bis zu) 56 Sekunden erstellt und zudem noch das PL1 auf 4.096 Watt gestellt, damit der Core i9-10900K nicht durch ein Power-Limit beschränkt wird. Bei Asus' Z490 ROG Maximus XII Hero WiFi können wir beim Boot-Vorgang per F1 und F3 auswählen, ob wir Intel-Spec oder Unlimited nutzen wollen. Gigabytes Z490 Aorus Master und MSIs Z490 Ace legen 4.096 Watt an - was real grob 250 Watt entspricht. Der Core i5-10600K hingegen bleibt unter 125 Watt, nur im y-Cruncher (Berechnung von Pi mit AVX[2]-Code) oder per Prime95 liegt er darüber.

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Achranon 25. Mai 2020

Diese angeblich "produktiven" Einsatzgebiete scheinen weitgehend auf das Starten des...

wurstdings 25. Mai 2020

Muss überhaupt nicht, es ist nur ein sehr komplexes Problem und multithreaded Code in...

yumiko 22. Mai 2020

"I'm afraid the "Rocket" in Rocket Lake only refers to the boot temperatures, not the...

yumiko 22. Mai 2020

Das ich dies noch erleben durfte *sniff* :D


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