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Stromsparer mit 35 Watt: AMD Athlon 64 X2 3800+ EE SFF - 1/8
12.07.2007 by doelf
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Anfang Juni 2007 hatte AMD zwei neue 65 nm Dual-Core Prozessoren mit einer TDP von lediglich 45 Watt vorgestellt. Wir hatten daraufhin die Modelle Athlon X2 BE-2350 und X2 BE-2300 geordert, doch als die Prozessoren auch einen Monat später noch nicht lieferbar waren, wurden diese Bestellungen storniert. Stattdessen erinnerten wir uns an das Modell Athlon 64 X2 3800+ EE SFF, welches zwar noch im 90 nm Prozess gefertigt wird, aber dennoch mit einer TDP von nur 35 Watt spezifiziert ist. Es handelt sich um einen der sparsamsten Desktop-Prozessoren, welche man derzeit erwerben kann. Im Bereich der Dual-Core Modelle ist er sogar konkurrenzlos. Und mit einem Straßenpreis von nur 68 Euro ist der Athlon 64 X2 3800+ EE SFF nun auch sehr preiswert geworden.

Wie nicht anders zu erwarten, sind AMDs neue Modelle Athlon X2 BE-2350 und X2 BE-2300 pünktlich zur Veröffentlichung dieses Artikels erstmals im Handel gesichtet wurden. Doch wozu brauchen wir 65 nm wenn 90 nm noch sparsamer sein können? Wir werden den Athlon 64 X2 3800+ EE SFF mit den Modellen Athlon 64 X2 3800+ EE und Athlon 64 X2 3800+ vergleichen, die - abgesehen vom Stromverbrauch - völlig identisch sind:

Speichertakt: Von Wünschen und Tatsachen
Mit der Steigerung des Speichertaktes auf bis zu 400 MHz (DDR2-800) bekam der Speichercontroller der AM2-Prozessoren mit seinen ganzzahligen Teilern ein Problem: Die Taktraten der verschiedenen Prozessoren lassen zumeist nicht den vollen Takt von DDR2-533, DDR2-677 und DDR2-800 zu. Doch wie kommt man an den Multiplikator? Man nehme den CPU-Takt und teile ihn durch den gewünschten Speichertakt. Hat dieses Ergebnis Nachkommastellen, rundet AMD immer zum nächsthöheren, ganzzahligen Wert auf (Ceil-Funktion). Dieser Wert ist der Multiplikator. Da der Multiplikator aufgerundet wird, kommt es bei zahlreichen Konfigurationen zu einem niedrigeren Speichertakt als gewüscht.

Ein Beispiel: Da alle X2 3800+ Modelle mit 2 Ghz arbeiten, kommen sie perfekt mit DDR2-400, DDR2-667 und DDR2-800 zurecht, lediglich bei DDR2-533 fehlen 16 MHz auf den Wunschtakt:

• CPU-Takt 2000 MHz:
  • DDR2-400 gewünscht: 2000 / 200 = 10
    => tatsächlicher Speichertakt: 2000 / 10 = 200 MHz (DDR2-400)
  • DDR2-533 gewünscht: 2000 / 266,66 = 7,50
    => tatsächlicher Speichertakt: 2000 / 8 = 250 MHz (DDR2-500)
  • DDR2-667 gewünscht: 2000 / 333,33 = 6
    => tatsächlicher Speichertakt: 2000 / 6 = 333 MHz (DDR2-666)
  • DDR2-800 gewünscht: 2000 / 400 = 5
    => tatsächlicher Speichertakt: 2000 / 5 = 400 MHz (DDR2-800)

Die im 65 nm Prozess gefertigten Modelle beherrschen halbe Teiler für den Prozessortakt. Zur Einführung dieser Prozessoren Ende 2006 hatten wir AMD die Frage gestellt, ob diese halben Teiler auch für den Speichertakt verwendet würden, um durch feinere Schritte näher an den Idealtakt heranzukommen. Dies wurde uns damals zwar bestätigt, doch in Ermangelung einer entsprechenden CPU konnten wir die tatsächlichen Taktraten nie nachstellen. Erst im Juli 2007 veröffentlichte AMD die Revision 3.08 seines "BIOS and Kernel Developer’s Guide", in der wir zu unserer Überraschung eine Tabelle fanden, welche die Speichertaktraten in Abhägigkeit vom Prozessortakt dokumentiert. Dort zeigt sich, dass auch die 65 nm Prozessoren ganzzahlige Teiler nutzen und sich daraus sehr ungünstige Speichertakte - insbesondere für DDR2-800 - ergeben.

Grün markierte Taktraten schöpfen den Speichertakt voll aus, schwarz markierte Taktraten weichen um 1 bis 8 Prozent vom Wunschtakt ab, ist die Abweichung größer als 8 Prozent, wurde der tatsächliche Speichertakt rot gekennzeichnet.

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Der Stromverbrauch
Der wesentliche Grund, sich einen solchen Prozessor zu kaufen, ist mit Sicherheit der geringere Stromverbrauch. Wir haben ein Testsystem auf Basis des Biostar TA690G AM2 Mainboards mit AMDs 690G Chipsatz aufgesetzt.

Dieses wurde ausgerüstet mit zwei Mushkin 1 GByte DDR2-800 Speicherriegeln, dem CPU-Kühler CoolerMaster Susurro, einer Maxtor MaxLine III 250 GB SATA-Festplatte, einem DVD-ROM von Toshiba sowie einer Floppy. Als Netzteil kam das (völlig überdimensionierte) be quiet! BQT P6 520 Watt zum Einsatz. Wir haben zwar auch Netzteile der 300 Watt Klasse, doch diese sind älterer Bauart und arbeiten nicht so effizient wie das moderne 520 Watt Modell.

Um den Stromverbrauch bei identischer Struktur- und Cachegröße senken zu können, muss der Prozessor mit einer niedrigeren Spannung betrieben werden. Das 35 Watt Modell arbeitet unter Volllast mit einer um 0,280 Volt niedrigeren Spannung als die CPU mit einer TDP von 89 Watt:

Im IDLE-Betrieb ohne Last wird die Stromspartechnik Cool'n'Quiet verwendet. Takt und CPU-Spannung werden wie gewünscht abgesenkt:

Messen wir nun die Stromaufnahme des kompletten Systems, zunächst ohne Prozessorlast:

Während der Athlon 64 X2 3800+ und die EE Variante gleich viel Strom verbrauchen - und auch eine vergleichbare Spannung anlegen - spart der X2 3800+ EE SFF rund 3 Watt. Erst unter Volllast, welche wir mit zwei Instanzen von Prime 95 (Option: In-place large FFTs, max. heat + power consumption) erzeugen, werden wir deutlichere Unterschiede messen können:

Mit 84 Watt stellt der AMD Athlon 64 X2 3800+ EE SFF auch unter Volllast einen Bestwert auf - trotz des überdimensionierten Netzteils. Mit der 35 Watt CPU verbraucht unser Testsystem 13 Watt weniger als mit dem 65 Watt Modell und 28 Watt weniger als mit dem alten 89 Watt Prozessor. Im Zusammenspiel mit einem 300 Watt Netzteil moderner Bauweise wären sicherlich noch ein paar Watt mehr möglich gewesen, dennoch ist dieses Ergebnis sehr ordentlich.

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Passive Kühlung
In Anbetracht des niedrigen Stromverbrauches ist die Versuchung groß, den AMD Athlon 64 X2 3800+ EE SFF passiv zu kühlen. Wir haben unser Testsystem offen aufgebaut und mit dem High-End Kühler Scythe Andy Samurai Master bestückt:

Dieser CPU-Kühler verfügt über sechs Heatpipes und verwendet einen Lüfter mit 120 mm Durchmesser, welcher mit 1200 Umdrehungen pro Minute rotiert. Die Gesamtoberfläche seiner Aluminiumfinnen beträgt ca. 7500 cm². Da Biostars Montagerahmen nicht mit den Befestigungsklammern des Kühlers kompatibel ist, mussten wir zunächst den Rahmen austauschen.

Wir messen die Kerntemperatur des Prozessors mit und ohne Last sowie mit und ohne Lüfter. Ist der AMD Athlon 64 X2 3800+ EE SFF passiv kühlbar?

Ohne Last bleibt die Kerntemperatur auch ohne Lüfter unter 35°C, also in einem völlig unkritischen Bereich. Sobald wir Volllast auf beide Kerne packen, steigt die Temperatur an und erreicht schnell 60°C. Danach verzögert sich der Temperaturanstieg deutlich, hält aber weiter an. Bei 75°C pendelt sich die Temperatur nach 30 Minuten ein, dabei wird nicht nur der Kühler, sondern auch das Mainboard sehr heiß. Für den dauerhaften Betrieb ist eine passive Kühlung nur dann sinnvoll, wenn ein Gehäuselüfter einen Luftstrom durch den CPU-Kühler erzeugt.

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Benchmarks
Das nun folgende Kapitel zeigt lediglich eines: Alle drei Prozessoren sind gleich schnell. Wir haben unseren Benchmark-Parcours aus diesem Grund etwas gekürzt, dennoch geben wir einige Werte an, um die Leistungsklasse der Prozessoren zu dokumentieren.

CPU-Leistung (synthetisch)
Traditionell prüfen wir zunächst die mathematische Leistung des Prozessors mit synthetischen Benchmarks. Hierzu verwenden wir SiSoft Sandra 2007 Pro Business (Build 1098):

Ein zweiter Testlauf mit SiSoft Sandra 2007 Pro Business (Build 1098) soll die Multimedia-Performance offenbaren:

Datendurchsatz von Speicher und Cache
Zum Ausloten der Speicherbandbreite ziehen wir abermals SiSoft Sandra 2007 Pro Business (Build 1098) heran:

Die einzige Überraschung ist der Speicherdurchsatz: Mit unserem AMD Athlon 64 X2 4000+ (90 nm, 2 GHz, 2x 1 MByte L2-Cache) erzielen wir beim Test des Biostar TA690G AM2 lediglich einen Speicherdurchsatz von 5900 MB/s.

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Raytracing und Rendering
Die frei erhältliche Raytracing-Software POV-Ray unterstützt in der aktuellen Beta-Version 3.7 13a mehrere CPU-Kerne. Wir lassen das offizielle Benchmarkscript zweimal laufen: Zunächst als ein Thread, danach multi-threaded.

Wir sortieren anhand der höchsten Punktzahl, höhere Werte sind besser:

Mit Cinebench in der aktuellen Version 9.5 kann die Leistung des Computers im Zusammenspiel mit der professionellen 3D-Anwendung Cinema 4D von MAXON bewertet werden.

Wir wählen den Rendering-Test, welcher auf einem oder mehreren CPU-Kernen ausgeführt werden kann. Höhere Werte spiegeln eine höhere Leistung wieder:

Bevor wir uns dem Videoencoding zuwenden, betrachten wir noch einen letzten CPU-Test, welcher alle CPU-Kerne auslastet. Die Molecular Dynamics Simulation von ScienceMark 2.0 untersucht das thermodynamische Verhalten von Materialien anhand fester physikalischer Gesetze. Je schneller die Berechnung beendet ist, desto performanter ist die CPU. Die Resultate werden in Sekunden angegeben, niederigere Werte sind folglich besser:

Weiterhin gibt es - wie erwartet - keine Leistungsunterschiede zwischen den drei Prozessoren.

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Kompression
7-Zip ist eine kostenlose Kompressionssoftware, die gegenüber vielen Mitbewerbern einen entscheidenden Vorteil hat: Sie ist multi-threaded programmiert und kann mehrere CPU-Kerne nutzen. Wir überspringen das integrierte Benchmarktool und machen gleich einen Praxistest. Hierzu packen wir das 451 MByte große Multiplayer-Demo von F.E.A.R. als .7z-Datei mit normaler Kompressionsrate. Gemessen wird in Sekunden, geringere Werte sind also besser:

Video-Encoding
Betrachten wir nun zwei Video-Encoding-Benchmarks. Zunächst werden wir eine 455 MByte große AVI-Datei (huffyuv lossless Codec) mit TMPGEnc 2.512.52.161 ins DVD-Format (PAL) umwandeln. Wir verwenden hierbei die höchste Qualitätsstufe.

Das Ergebnis wird in Sekunden gemessen, kleinere Werte spiegeln eine höhere Leistung wieder:

Nun wandeln wir das selbe Quellvideo ein zweites Mal um, diesmal mit dem Windows Media Encoder 9.

Die Zieldatei im WMV-Format soll hochwertige 5384 kbit/s haben. Abermals messen wir die Sekunden, so daß kürzere Zeiten die bessere Leistung angeben:

Zum Abschluss betrachten wir noch drei Spiele.

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Spiele
Wir beginnen mit dem 3D-Shooter F.E.A.R.:

Die Ergebnisse werden in Frames pro Sekunde angegeben, höhere Werte sind besser:

Unreal Tournament 2004 ist zwar schon ein wenig älter, aber immer noch ein guter Leistungsindex.

Abermals geben wir die Frames pro Sekunde an:

Zuletzt lassen wir "The Chronicles of Riddick" laufen, einen weiteren 3D-Shooter.

Die Ergebnisse werden in Frames pro Sekunde angegeben:

Somit wäre unsere Pflicht erfüllt: Wir haben bewiesen, dass die drei Varianten des Athlon 64 X2 3800+ tatsächlich gleich schnell sind und sie lediglich in Bezug auf ihren Stromverbrauch unterscheiden.

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Fazit
Mit seiner Taktrate von 2 GHz ist der AMD Athlon 64 X2 3800+ EE SFF sicherlich kein Überflieger, dennoch liefern die beiden Kerne dieser CPU eine ausreichende Leistung für aktuelle Multimediabedürfnisse und auch für die meisten Spiele. Seine Stärke liegt allerdings nicht in der absoluten Performance, sondern in der Leistung pro Watt. Zusammen mit einem Mainboard mit integrierter Grafikeinheit lassen sich Systeme verwirklichen, die ohne Last deutlich unter 50 Watt bleiben und bei Volllast lediglich 84 Watt verbrauchen. Da wird es schon schwer, ein passendes Netzteil zu finden. Mit einem Straßenpreis von 68 Euro ist diese Version des AMD Athlon 64 X2 3800+ zwar ein wenig teurer, doch angesichts des niedrigen Stromverbrauches und der Möglichkeit, diese CPU extrem leise zu kühlen, vergeben wir unseren Editor's Choice.

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