Mainboard-Effizienz

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Schon seit geraumer Zeit frage ich mich, wie eigentlich die teils deutlichen Unterschiede der Leistungsaufnahme verschiedener Desktop-PC-Mainboards zustande kommen. Wie kann es sein, dass ein System mit derselben CPU, demselben RAM und Netzteil 5 Watt mehr oder weniger braucht als ein anderes, in dem bloß ein anderes Mainboard steckt?

Starke Auswirkungen haben falsche Einstellungen im BIOS-Setup, falls sie die tiefsten Schlafmodi des Prozessors blockieren. Der Mainboard-Hersteller kann auch Fehler ins BIOS programmiert haben, das dann beispielsweise zu hohe Spannungen für den jeweiligen CPU-Betriebszustand vorgibt. Auch die Genauigkeit der Spannungsregelung ist wichtig: Schon vermeintlich winzige Abweichungen etwa der CPU-Kernspannung ändern den Stromfluss deutlich. Was das Hardware-Monitoring anzeigt, kann erheblich von den tatsächlichen Werten abweichen.

Große Unterschiede gibt es bei der Effizienz der Spannungswandler. Übertakter-Mainboards versorgen die CPU-Kerne über besonders viele „Phasen“, also parallel arbeitende Schaltkomponenten. Je mehr Phasen, desto höher ist die Strombelastbarkeit, aber tendenziell wachsen auch die Verluste. Der sogenannte Kernspannungswandler ist zudem bloß einer von vielen. Andere speisen den integrierten Grafikprozessor der CPU, ihren Speicher-Controller, den PCI Express Root Complex sowie Taktvervielfacher. Weitere Wandler versorgen Chipsatz, Speichermodule, Sound- und Netzwerkchips sowie je nach Board Zusatzchips für USB 3.0, WLAN oder andere Zwecke. Zusatzbausteine schlucken je nach Fabrikat unterschiedlich viel Leistung. Geht man davon aus, dass jeder der erwähnten Faktoren auch nur ein Viertel Watt zur Leistungsdifferenz beiträgt, erklärt das in der Summe schon mehr als 5 Watt Unterschied.

Zwar sind moderne ATX-Netzteile mit 80-Plus-Logo unter höherer Last sehr effizient, aber nicht bei geringem Stromfluss. Schätzungsweise fallen 3 bis 8 Watt Verlust an, wenn das Mainboard im sparsamsten Leerlaufmodus der CPU etwa 15 Watt zieht. Brutto fließen dann also 18 bis 23 Watt durchs Netzkabel. Die verschiedenen Spannungsschienen des Netzteils unterscheiden sich möglicherweise auch in der Effizienz, worauf wiederum das Mainboard Einfluss hat: Wenn beim einen mehr Komponenten an der 12-Volt-Schiene hängen und beim anderen mehr an der 3,3-Volt-Speisung, fallen im selben Netzteil unterschiedlich hohe Verluste an.

Zu Zeiten, als ein typischer Desktop-Rechner noch 60 bis 100 Watt im Leerlauf schluckte, wirkten 5 Watt Unterschied nebensächlich. Das entspricht ungefähr dem Bedarf einer internen 3,5-Zoll-Festplatte. Heute sind aber mit Standardkomponenten Systeme möglich, die im Leerlauf unter 20 Watt bleiben. Wie Fujitsu beweist, kann man mit Spezialtechnik Desktop-Rechner fertigen, die unter 10 Watt schlucken und damit weniger als viele externe USB-Festplatten, jedenfalls ohne Last. (ciw)

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