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Variabler Energieverbrauch beim Computer
 
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Jens89
Gast





Beitrag Jens89 Verfasst am: 13. Jun 2019 07:20    Titel: Variabler Energieverbrauch beim Computer Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo, wenn ein Computer durch die Ausführung eines aufwendigen Programmes belastet wird, dann steigt auch der Stromverbrauch, da der Energiebedarf höher wird. Kann man aber die vielen kleinen Vorgänge hierbei immer noch auf die Formel U=R*I runterbrechen?

Meine Ideen:
Damit ein größerer Strom fließen kann müsste ja insgesamt der Widerstand kleiner werden oder die Spannungsquelle mehr Spannung liefern, aber wie wird das umgesetzt?
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7226

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 13. Jun 2019 09:15    Titel: Antworten mit Zitat

Wenn wir uns mal auf den Prozessor beschränken, könnte man zwar argumentieren, dass bei intensivem Rechnen mehr parallele Schaltungen gleichzeitig arbeiten, also nach Ohm mehr Widerstände parallel geschaltet sind, wodurch der Gesamtwiderstand in der Tat sinkt.

Hauptsächlich ist es aber so, dass ein Computer die meiste Zeit nichts tut. Schau Dir im Taskmanager die CPU-Zeit an, Du wirst den Leerlaufprozess fast immer an erster Stelle sehen, meistens 99%. Also fließt in 99 von 100 CPU-Zyklen so gut wie kein Strom, nur in einem zieht er etwas aus dem Netzteil. In dieser kleinen Zeit fließt also kurzzeitig z.B. 1 Ampere. Effektiv betrachtet fließt aber im Durchschnitt 0,01A.

Wenn Du nun die ersten 10000 Ziffern von Pi berechnen lässt, braucht dieser Task mehr CPU-Zeit, der Anteil geht vielleicht auf 20 Prozent hoch (das entscheidet das Betriebssystem). Also fließt das Ampere nun in 20 von 100 Zyklen, somit im Durchschnitt 0,2A.

Natürlich wird nicht in jedem Zyklus derselbe Strom fließen, die CPU macht ja immer was anderes, mal schreibt sie was in ein internes Register, mal addiert sie zwei Zahlen, mal schreibt sie was in den externen Speicher. Diese Tätigkeiten lassen jeweils unterschiedliche Ströme fließen. Aber auch hier gibt es letztlich einen Durchschnitt.

Du siehst: es sind eher mehr oder weniger oft durchgeschaltete Gatter als veränderte Widerstände, die den Strom beeinflussen.

Viele Grüße
Steffen
franz



Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583

Beitrag franz Verfasst am: 13. Jun 2019 09:22    Titel: Re: Variabler Energieverbrauch beim Computer Antworten mit Zitat

Als grobe Näherung könnte man den Computer doch als schwarze Kiste ansehen, ohne sich für das Innenleben zu interessieren. Man legt die Spannung U an und mißt den Strom I(t). Von den Feinheiten des Wechselstromkreises abgesehen also R = U / I, P = U * I und davon meinetwegen Mittelwerte bilden. Wo ist das Problem?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17905

Beitrag TomS Verfasst am: 13. Jun 2019 09:35    Titel: Antworten mit Zitat

Es wäre seltsam, den Computer als ohmschen Widerstand zu betrachten, denn die Halbleiterschaltelemente sind nicht-ohmsch.
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
franz



Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583

Beitrag franz Verfasst am: 13. Jun 2019 09:47    Titel: Antworten mit Zitat

Niemand wird ein solches Gerät oder meinetwegen auch eine ganze Stadt als Bauelement "ohmscher Widerstand" ansehen und trotzdem kann man (und wird es sinngemäß auch) mit Gesamtwerten R(t), I(t), P(t) und entsprechenden Mittelwerten rechnen, Wechselstromeffekte mal beiseite.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17905

Beitrag TomS Verfasst am: 13. Jun 2019 10:07    Titel: Antworten mit Zitat

Warum sollte man - wenn es nur um die Leistungsaufnahme geht - überhaupt ein ohmsches Modell ansetzen?

1) Betrachten wir den PC als Black Box mit Gleichstromversorgung. Dann gilt für die Leistung



2) Sei der PC ein ohmscher Widerstand mit



d.h.



Warum sollten wir zur Diskussion von (1) überhaupt (2) in Spiel bringen wollen??

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franz



Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583

Beitrag franz Verfasst am: 13. Jun 2019 11:11    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Warum sollte man - wenn es nur um die Leistungsaufnahme geht - überhaupt ein ohmsches Modell ansetzen?

Warum nicht, zumal ich oben eine so enge Beschränkung nicht sehe:

Jens89 hat Folgendes geschrieben:
Kann man aber die vielen kleinen Vorgänge hierbei immer noch auf die Formel U=R*I runterbrechen?

Die Verantwortlichen werden bei der Stromversorgung einer Stadt sicher nicht expressis verbis von R, L, C sprechen, aber von der Sache her (auch) mit einem einfachen Stromkreis rechnen und was hindert uns von einem Gesamtwiderstand zu reden?

Im übrigen trifft man solche modellhaften Vereinfachungen auf Schritt und Tritt: Hinter "Kapazität" muß kein Kondensator stecken, hinter "Sender" keine Sendeanlage, hinter "Massepunkt" kein geometrischer Punkt, hinter "Monte Carlo" kein Spielcasino, hinter "Kreisel" keine (Spielzeug-) Kreisel u.v.a.m. Solange der Sachverhalt und die angestrebte Beschreibung klar sind sehe ich kein Problem darin, eher sogar einen Gewinn.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17905

Beitrag TomS Verfasst am: 13. Jun 2019 11:21    Titel: Antworten mit Zitat

franz hat Folgendes geschrieben:
... und was hindert uns von einem Gesamtwiderstand zu reden?

Nichts.

Die Frage ist, ob es ein ohmscher Widerstand ist. Das weiß hier bisher keiner.

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