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Low Voltage Homeserver

Smut 04.05.2007 83296 62
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Unser Ziel war es, mit relativ geringem finanziellem Einsatz ein aktuelles System zusammenzustellen, welches zugleich sparsam im Verbrauch ist. Sparsam im Verbrauch erinnert zwar eher an das K.O.-Kriterium beim Autokauf, spielt aber auch eine wichtige Rolle bei Systemen mit 24/7 Uptime, HTPCsn und Silent-PCs aufgrund der geringeren Wärmeentwicklung.

Auf folgenden Seiten des Artikels steht der Verwendungszweck als Homeserver und die Verwendung der meist sparsameren AMD CPUs im Mittelpunkt.

Welcher Sockel?



Die meisten von euch werden wahrscheinlich noch alte Hardware zuhause haben bzw. ist diese gebraucht relativ günstig zu erwerben. Daher werden wir Sockel A und 939 ebenfalls kurz anschneiden. Der Schwerpunkt liegt aber im Unterschied zwischen den AM2 EE, 90nm und 65nm CPUs. Aufgrund von Kosten und Verfügbarkeit, haben wir uns schlussendlich für den neuen AMD Sockel entschieden.


amd_geode.gif
Socket A

A7N8X-E Deluxe V 2.0
AMD Geode NX 1750
1 GB RAM

Grundsätzlich kein schlechtes Ausgangssystem, da der Geode NX 1750 (1400 MHz) eine TDP von 14 Watt besitzt und bereits ab einer Spannung von 1,25 V betrieben werden kann. Das A7N8X-E Deluxe, als wahrscheinlich bestes Socket A-Board, wäre mit GB-LAN und 2x SATA die perfekte Kombination. Leider lässt das Board mit nForce2 Chipsatz und neuestem BIOS keine niedrigere VCore als 1,4 zu. Im Betrieb ergeben sich aus der hohen VCore ca. 65/85 Watt (Idle/Load) Stromverbrauch. Abgesehen davon sind Geode-Prozessoren und Socket A Mainboards nur noch sehr spärlich verfügbar und haben ein schlechtes Preis/Leistungs-Verhältnis.


a64_amd.gif
Socket 939

MSI K8N-Neo2
3200+ Winchester
1 GB RAM

AMDs Winchester Kern wurde erstmals in 90nm gefertigt und kommt somit mit einer gesenkten TDP von 65 Watt aus. Neben leistungsfähigen Mainboards ist vorallem AMDs Cool'n'Quiet ein gutes Argument. Trotz Undervolting frisst das System unter Last mehr als 60 Watt. Die Gründe dafür sind der energiehungrige nForce3-Chipsatz und die zusätzlich benötigte Grafikkarte. Mit einem anderen Mainboard, z.B. ASRock 939NF6G, ist eine 939 CPU sicher eine gute Ausgangsbasis.

Socket AM2



Für Leute, die kein ausrangiertes System als Ausgangsbasis haben, etwas mehr Leistung benötigen und/oder das effizienteste System haben wollen, ist ein AM2 geradezu optimal. AM2 ist der neueste AMD Sockel und vereint Energieeffizienz mit den schnellsten AMD Prozessoren, DDR2-RAM und allen aktuellen Schnittstellen. Seit Anfang 2007 werden auch die neuen 65nm Single Core-Versionen verkauft, die eine günstige Alternative zu den etwas teureren, und ebenfalls sehr interessanten EE-Versionen (Energy Efficient) bieten.

Wer der Ansicht ist, dass ein Dual-Core der "way to go" ist, sollte ebenfalls ein Auge auf die im Preis gefallenen EE-CPUs werfen. Die X2 EE-Modelle wurden vor kurzem mit 65nm Fertigungstechnik ausgeliefert. Leider wurde die TDP für den Brisbane-Kern nicht gesenkt, sondern nur an die 65 Watt der älteren 90nm Windsor EE-Versionen angepasst.

Im Desktopbereich ist der X2 3800+ EE SFF (Small Form Factor) der „Overkill“ in Sachen Energieeffizienz. Er kommt mit einer TDP von 35 Watt den mobilen Dual Core Prozessoren Turion 64 X2 und dem Core2Duo (Merom) ziemlich nahe, bzw. ist mit manchen Modellen sogar gleich auf. Auch von AMDs Sempron CPUs gibt es EE-Versionen mit 35 Watt. Diese sind aber genauso wie die X2 EE SFF sehr schwer zu bekommen und nicht gerade leistungsstark.

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OPN: Athlon64 X2 3800+ EE
Um die ganzen Informationen über Kerne, TDPs, Fertigungstechniken und Energy Efficient etwas transparenter zu gestalten gibt es von AMD folgende OPN (Ordering Part Number) die für jeden Prozessor gilt:

A = AM2
D = Desktop / M= Mobile

Die TDP lässt sich anhand des dritten Buchstabens ablesen:
  • ADDxxxxxxxxxx 35 Watt (EE SFF)
  • ADHxxxxxxxxxx 45 Watt (65nm: 3500+ EE; 3800+ EE)
  • ADOxxxxxxxxxx 65 Watt (EE)
  • ADXxxxxxxxxxx 125 Watt (X2 6000+)

AM2 Mainboards



Die energiesparendste Lösung ist auf jeden Fall auf ATIs und nVidias "Wattmonster" zu verzichten und auf µATX mit Onboardgrafikkarten zu setzen. Der Verbrauch eines Chipsatzes inklusiv Onboard-Grafik entspricht ca. 15/30 Watt (idle/load) und ist somit ungefähr mit einer Radeon 7000 zu vergleichen. Wer allerdings eine zusätzliche Grafikkarte benötigt (HTPC: HDMI; 1080p) kann sie mit den, in der Regel sparsameren, „All in One“-Boards genauso verwenden.

Empfehlenswerte Chipsätze mit VGA/DVI:
  • nForce 430 MCP mit GeForce61x0
  • VIA K8M890 mit Chrome9
  • ATI Xpress 1150 ATI RS485/SB600 mit X300
Alle die noch ein bisschen Zeit haben, sollten den neuen AMD/ATI-Chipsatz AMD690G/V, mit einer Radeon X12x00, im Auge behalten.
Vor allem das stärkere X1250-Modell mit HDMI & DVI ist für HTPCs prädestiniert.

nVidias nForce-Serie wird immer ein horrender Energieverbrauch nachgesagt. Bei der nForce 4xx MCP-Serie liegt dieser aber nur 2-4 Watt über dem von VIA und ATI.

Hier noch eine Liste meiner engeren Auswahl:
Ich hab mich zugunsten der Leistung für ein ASRock AliveNF6G-DVI entschieden, da es nur minimal mehr Strom verbraucht als der ATI und VIA Chip. Neben VGA, DVI-D (Achtung: zu DVI-I Kabel inkompatibel), 4x DDR2 Slot (Max. 8 GB), SATA II RAID 0/1/5, GB LAN und 1x PCIe x16; 1x PCIe x1, bietet es noch einen optionalen Slot für einen HDMI-Ausgang.
Des Weiteren könnte man es mit einem alten Netzteil ohne 24pin Adapter betreiben, da es noch nicht der ATX 2.0 Spezifikation entspricht.

Falls ihr das AliveNF6G-DVI mit einem 65nm verwenden wollt und keine andere AM2 CPU zur Hand habt, solltet ihr euren Händler nach der BIOS Version und einem eventuellen Update fragen. Bei meinem Glück war V1.30 - vom Oktober 06 geflasht, welches den 65nm-Kern noch nicht kannte. Mit V2.0 läuft aber alles bestens.

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AliveNF6G-DVI
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4x SATA II, 4x DDRII



Praxistest



System:
ASRock AliveNF6G-DVI
1 GB RAM DDRII 667 MHz
20 GB Festplatte
LC Power 420 Watt (LC 6420GP)
3500+ EE 65nm | Geizhals.at
X2 3800+ EE 90nm | Geizhals.at


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X2 3800+ 90nm
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Einfach zu befestigen
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AC Alpine 64








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Keine Vibrationen



Gemessen wurden die Werte mit einem Energiemessgerät von Voltcraft, welches ab 1,5 Watt eine Genauigkeit von 1% gewährleistet. Da es sich beim Test immer um die exakt gleiche Konfiguration handelt, sind die Ergebnisse und die resultierenden Differenzen exakt und somit vergleichbar.
Um die Prozessorlast zu simulieren wurde Orthos, basierend auf Prime95, im Small FFTs Test ausgeführt.


3500+ EE 65nm

Wie bereits erwähnt, wurde bei AM2 Single Core Prozessoren die TDP durch 65nm Fertigung auf 45 Watt gesenkt. Bei gleichem Takt und Spannung zeigt der Lima-Kern seinen Vorzug und benötigt im Leerlauf ca. 7 Watt und unter Last 8 Watt weniger als sein Vorgänger.

3500+90nmvs.65nm.png


X2 3800+ EE 90nm

Anfangs war ich dem Dual Core Prozessor gegenüber etwas skeptisch. Als ich dann den Idle-Verbrauch gesehen habe war ich beeindruckt. Trotz höherer TDP nimmt er im Idle einem 65nm 3500+ noch ein paar Watt ab. Unter Last sieht das ganze erwartungsgemäß anders aus - hält sich aber in Grenzen.

3500+ ee x2 3800+ ee.png

3500+ ee vs. x2 3800 ee, 1 ghz.png

Wer sich die Testergebnisse noch etwas ausführlicher ansehen will erhält die Möglichkeit auf spreadsheets.google.com.

Undervolting: How To



Die einfachste Möglichkeit Energie zu sparen ist dem Prozessor etwas weniger Spannung zu geben. Dabei kann man nichts falsch machen oder zerstören – das System läuft stabil oder eben nicht. Es gibt zwei Varianten des Undervoltings - entweder ihr stellt die gewünschte VCore im BIOS ein oder ihr legt sie mithilfe von Software fest.

Wie so oft erweist sich eine Kombination von beidem als optimal. Sobald ihr nämlich die Spannung im BIOS senkt, könnte Cool'n'Quiet nicht mehr funktionieren bzw. wird die Änderung nicht akzeptiert.

Folgende Vorgehensweise ist also zu empfehlen:
  • CPU-Z, Orthos/Prime und CrystalCPUID downloaden
  • System mit default-settings starten
  • mit CrystalCPUID die gewünschte VCore/Multiplikator festlegen
  • Orthos/Prime starten (Stabilitätscheck)
Nachdem ihr die niedrigste Spannung mit dem gewünschten Takt eruiert bzw. erroriert habt, tragt ihr diese im BIOS ein.
Anschließend könnt ihr in CrystalCPUID die VCore und den Multiplikator für den Leerlauf festlegen. Zum Aktivieren der Einstellungen reicht F3 bzw. Function/Multiplier Management.

Das ganze könnte dann so aussehen:

crystal_multiplier.png

Damit das Programm bereits mit aktiviertem Multiplier Management und minimiert startet, müsst ihr in die Autostartverknüpfung folgendes eintragen:

/RESI /CQ /HIDE

crystalcpuid_autostart.png

Fazit



Abschließend bleibt zu sagen: Es gibt unzählige Möglichkeiten für einen Low-Power Rechner. Athlon XP Mobile-Mod, Pentium III oder gleich ein komplettes Mobile-System, um nur ein paar zu nennen. Das Verhältnis Preis/Leistungsaufnahme/Leistung sollte aber nicht zu sehr aus dem Gleichgewicht geraten. Und genau für dieses Segment bieten AMDs EE-CPUs eine perfekte Alternative.

Ich war ehrlich gesagt überrascht, dass ein X2 3800+ EE im Idle effizienter läuft, als ein 3500+ EE mit 65nm. Die maximale Leistungsaufnahme ist zwar deutlich höher, dafür bietet er auch wesentlich mehr Leistung.

Für einen besseren Homeserver, der hauptsächlich als File- & Streamingserver verwendet wird reicht ein 3500+ EE locker aus. Der Aufpreis zur Dual Core Variante lohnt sich aus Gründen zur Stromersparnis keines falls, da sie sich im Idle nur um 1-2 Watt unterscheiden. Wenn ihr noch zusätzliche Aufgaben wie Mediacenter, codieren und abspielen von 1080p Videomaterial plant, solltet ihr zu einem 3800+ EE oder schneller greifen.
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