Bei den aktuell hochsommerlichen Temperaturen bietet sich ein Thema förmlich an: Overclocking. Unsere Meinungen und Erfahrungen hierzu haben sich in den letzten Jahren etwas verändert, weshalb wir uns des Themas nun einmal wieder gerne annehmen.
Was ist Overclocking
Unter Overclocking (also Übertakten) versteht man den Prozessor eines PCs mit erhöhten Frequenzen zu betreiben um noch mehr Rechenleistung aus ihm heraus zu kitzeln. Allerdings steigt mit den erhöhten Frequenzen auch die Abwärme des Prozessors stark an. Daher muss man den Prozessor beim Overclocking besser kühlen. Ist jedoch die Außentemperatur des Rechners schon wärmer als üblich, so kann die warme Zuluft den Prozessor nicht mehr so effektiv herunterkühlen. Darum sind heiße Sommertage auch ein guter Stresstest für ein übertaktetes Produktionssystem.
Im Gegensatz zu älteren Prozessoren verkauft Intel seit einigen Gernerationen explizit Prozessoren ohne fest eingestellten Multiplikator (sog. K-Modelle), die sich auch kinderleicht übertakten lassen. In der Regel reicht hierfür eine BIOS-Einstellung. Praktisch alle neuen Core i5 und i7-K-Modelle (bis zu 6 Kernen) lassen sich mittlerweile mit relativ einfacher Luftkühlung in der Regel um die 4 GHz betreiben. Frequenzen darüber benötigen dagegen oft etwas Detail-Planung.
Allerdings garantiert Intel für seine K-Modelle keinen Mindesttakt, weshalb man niemals sicher sein kann, was für einen Prozessor man letztendlich erwischt. So können ausgewählte Modelle mit spezieller Luftkühlung sogar bis zu 5 GHz stabil bleiben, während andere Modelle gerade noch nur knapp die 4 GHz-Grenze schaffen. Der Kauf eines K-Prozessors bleibt somit immer die Katze im Sack. Dafür ist der mögliche Zugewinn an Leistung durchaus beachtenswert.
Warum Overclocking?
Wer die Rechenleistung einer Workstation benötigt sucht in der Regel viele Prozessorkerne. Echte Workstations mit 8 oder mehr Prozessorkernen kosten jedoch schnell 3.000 Euro oder mehr. Dabei wird der Zugewinn an Mehrleistung mit jedem Kern deutlich teurer, als die Basis-Rechenleistung, die man auch mit Consumer-Prozessoren erreichen kann. Xeon Prozessoren sind für Workstations gedacht und haben einen festen Basis-Takt-Multiplikator, der sich nicht frei ändern lässt. Höhere Taktraten und mehr Kerne kosten hier sofort unverhältnismäßig mehr. Doch in welchem Bereich spielt sich die teuer erkaufte Mehrleistung eigentlich ab? Sind die Prozessorarchitekturen aus der selben Generation, lassen sich Xeons und Core i7-Modelle grob vergleichen.
BogusHz - Pi mal Daumen
Um zwei Systeme theoretisch zu vergleichen, erfinden wir einen entsprechenden Hilfswert, den wir “BogusHz” nennen. Darunter verstehen wir ganz einfach die Prozessorfrequenz multipliziert mit der Anzahl der Rechenkerne. (Wir gehen in der Folge davon aus, dass alle verglichenen Systeme Hyperthreading besitzen). Ein einfacher Quad-Core7-Prozessor mit 3 GHz hätte in unserem Fall:
4 (Kerne) x 3 (GHz) = 12 BogusHz
ein 8 Kern Rechner mit 2,4 GHz hätte demnach
8 (Kerne) x 2,4(GHz) = 19,2 BogusHz
Übertaktet man einen Quad-Core Prozessor stabil auf 4,5 GHz, so hätte ein solcher Rechner bereits 18 BogusHz und läge in ähnlichen Perfomance-Regionen wie der deutlich teurere Xeon. In unserem aktuellen Testsystem steckt übrigens ein Intel Core i7-5820K, der mit 6 Kernen auch bei hochmommerlichen Temperaturen bombenstabil bei einfacher Luftkühlung mit sehr konservativen 3,9 GHz läuft. Dies entspricht ca. 23,4 BogusHz. Aktuelle Xeons mit vergleichbaren BogusHz-Leistung gibt es nicht unter 1.000 Euro, während unsere CPU nicht einmal 400 Euro gekostet hat.
In der Praxis haben Xeon-Prozessoren zwar noch etwas mehr Cache (also internen Speicher) , dafür kann (bei gleicher RAM-Ausstattung) ein übertakteter Prozessor mit weniger Kernen mehr RAM und mehr Speicherbandbreite pro Kern nutzen. Da Programme mit steigender Prozessor-Anzahl tendenziell schlechter skalieren, liefern weniger Kerne mit mehr Takt dazu tendenziell die bessere Performance.
Auf jeden Fall lässt sich feststellen, dass sich Overclocking in barer Permormance-Münze bezahlt macht, sofern man man ein stabiles System hinbekommt. Wir wollen an dieser Stelle nun keine Schritt-für Schritt Anleitung zum Overclocking geben da das Netz erstens voll davon ist und zweitens jede BIOS/Mainboard-Einstellung anders funktioniert. Allerdings wollen wir zwei persönliche Erfahrungswerte herausstellen, die in anderen Artikeln zum Thema meistens weniger Beachtung finden.
Stabil bedeutet nicht konstante Leistung!
Es macht keinen Sinn, das eigene Schnittsystem primär auf Stabilität zu optimieren. Denn selbst wenn Stress-Test-Programme wie Prime95 zwei Tage stabil durchlaufen, legt ein Prozessor am Limit regelmäßige Throttle-Phasen ein. Hierbei taktet die CPU immer wieder (teilweise auch nur für Sekundenbruchteile) kurzfristig herunter, um Hitze-Peaks abzubauen. Und das sorgt beim Videoschnitt nicht nur für direkte Ruckler, sondern bringt in der Regel auch den Prozess-Scheduler aus dem Takt, der feste Annahmen darüber hat, wie lange die Berechnung eines Frames dauert.
Braucht nun ein (Teil-)Frame aufgrund von Throttling länger, so muss das Programm sein gesamtes Rechen-Verteilungsmodell neu anpassen und kommt leicht aus dem Tritt. Dies ist tatsächlich ein praktisches Problem. So haben wir schon öfter “stabile” Core i7-Systeme gesehen, die bei 4,5 GHz unerklärlich ruckelten, während sie mit 3,8 GHz anschließend butterweich agierten.
Wie stellt man nun fest, ob der Prozessor am Limit den Takt drosselt? Gute Erfahrungen haben wir mit CPU-Z und/ RealTemp gemacht. Dies sind kostenlose Hardware-Analysetools welche den aktuellen Prozessortakt “live” anzeigen können.
Bleibt hier die gezeigte Taktzahl nicht relativ konstant (+- 1%) , sondern bricht unter Last der Takt gelegentlich deutlich ein, hat man ziemlich sicher ein Throttling-Problem. Letzteres passiert gerne auch im Idle-Zustand des Systems, also wenn es nichts zu tun hat. In diesem Fall wird der Takt zeitweise heruntergefahren, um Strom zu sparen. Bei Last sollte dies allerdings gerade nicht passieren, was uns zum zweiten Punkt bringt:
Stolperfalle Turbo-Stufen
Um Applikationen zu beschleunigen, die sich nicht auf mehrere Prozessorkerne verteilen lassen, hat Intel die so genannten Turbo-Modi erfunden. Solange nicht alle Prozessorkerne ausgelastet sind, werden hierbei einzelne Kerne automatisch mit erhöhtem Takt betrieben. Auch dies bringt den Prozessor dazu, identische Prozesse auf unterschiedlichen Kernen unterschiedlich schnell abzuarbeiten. Und damit kommen auch wieder zahlreiche Scheduler aus dem Tritt. Unsere Empfehlung für K-Prozessoren lautet daher: Alle Turbo-Stufen abschalten bzw. auf den maximalen Basis-Takt setzen, bei dem das System mit voller Kern-Auslastung noch ohne Throttling läuft.
Wer den letzten Satz kapiert hat und beherzigt, kann mit diesen kurzen Overclocking-Tips für ruckelfreie Echtzeit-Editing-Perfomance das meiste aus seinem System herausholen.
