Der Zusammenhang von Taktfrequenz und Volt

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Servus, Servus,

kennst du dich ein bisschen mit (Feldeffekt)Transistoren aus? Die werden in einem Rechner nämlich als Schalter eingesetzt. Und Transistoren sind von einem idealen Schalter weeeiit entfernt!

Erstens verbraten sie elektrische Leistung (so etwas tut ein idealer Schalter nicht) und zweitens benötigen sie Anlauf ... soll heißen, sie schalten nicht jetzt, sondern erst in ein paar (dutzend) Nannosekunden. Sie benötigen diese Zeit, um einen gewissen Spannungswert zu erreichen, der EINDEUTIG als Änderung registriert werden kann. Der Techniker spricht von der Flankensteilheit, die die Spannungsverlaufskurve zeigt.

Grundsätzlich würde der Transistor beim Schalten immer zwischen 0 und 100% der anliegenden Spannung hin- und herwechseln (wenn ihm die Zeit dazu bliebe). Irgendein Wert muss nun als EINDEUTIGER Wert festgelegt werden, dessen Über- oder Unterschreiten ein Ein- bzw. Ausschalten darstellt. Wählt man den Wert zu groß, dauert das Schalten länger, wählt man ihn zu klein, bekommt man kein EINDEUTIGES Verhalten, denn zu geringe Werte bedeuten, dass schon geringste Störungen ebenfalls als Schaltimpuls interpretiert werden - also völliges Durcheinander.

Erhöht man nun die Taktfrequenz, also die Anzahl der Schaltvorgänge, die ein Transistor durchführen soll, erreicht der Transistor irgendwann den EINDEUTIGEN Wert nicht mehr (weil zuvor von ihm verlangt wird, dass er schon wieder in den anderen Zustand schalten soll).

Transistoren sind eben auch nur Menschen, verlangt man zu viel in zu kurzer Zeit von ihnen, brechen sie zusammen ... äh, oder so ...

Bis zu einem gewissen Grad kann man nun aber durch Erhöhen der Versorgungsspannung wieder EINDEUTIGE Bedingungen schaffen, denn wenn ein Transistor einer höheren Spannung "zustrebt", tut er das (relativ gesehen) mit einer steileren Flanke, d. h. der entscheidende Spannungswert kann doch noch erreicht werden, bevor der nächste Schaltbefehl eintrifft.

Jetzt weiß ich nur nicht, ob meine Antwort zu banal oder zu anspruchsvoll ist (mein ehemaliger Prof würde eindeutig voten! Nämlich DR!)

Servus, Servus.

Da ich in eine HTL gehe, dürfte ich (das meiste) verstanden haben was du sagtest. :D

Super Erklärung, danke dir!

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Dann war Dein Prof aber nicht flexibel :D Es kommt doch ganz darauf an aus welcher Perspektive man das sieht, oder welches Zielpublikum man vor sich hat!

Du hast es geschafft einen komplizierten Sachverhalt so darzustellen als erklärtest Du einem Affen wie eine Banane zu schälen sei! Dafür ein echtes DH. Ich hau extra mit nem Hammer drauf, das verdient einen dicken Daumen! autsch

Wissenschaft für alle! \o/ Yay ;)

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Was 1 und was 0 ist hängt von der Spannung ab. 1 = hohe Spannung (oft 1,4V), 0 = niedrige/keine Spannung. Der Transistor hat dabei eine Toleranz, bei der er ein Signal noch als 1 interpretiert (sagen wir 5%), 1,35V wäre dann noch ne 1, 1,25V aber nicht mehr.

Bei z.B. 4 Ghz Takt ist es der CPU möglich 4.000.000.000 mal zwischen 0 und 1 hin und her zuspringen (die Änderung geht zwar in Lichtgeschwindigkeit, d.h. in "Stromgeschwindigkeit", c ist es ja nicht wirklich), aber es benötigt eben Zeit, dass sich das Spannungslevel ändert. Und diese Zeit ist das Problem. Erhöhe ich den Takt verkürze ich die Zeit die der Strom hat für die Änderung - der Strom schaffts nicht rechtzeitig auf die 1,4V, bevor der nächste Takt kommt. Er schaffts nicht mal in den Toleranzbereich. Wodurch falsche Informationen ankommen (0 statt 1). Durch erhöhen der Spannung vergrößere ich den Toleranzbereich, sodass auch bei einem eigentlich zu hohen Takt immer noch die richtigen Informationen ankommen und das System länger  stabil bleibt. 

PS: AnnaRisma hat die genauere Erklärung, das hier sollte nur ne Veranschaulichung sein

Wieso taktet mein Prozessor wie er will?

Moin, seit kurzem habe ich bemerkt, dass die FPS Einbrüche in meinen Spielen (GTA 5, CS:GO, usw.) durch das hoch und runtertaktet meines Prozessors verursacht werden. Ich habe das ganze überprüft mit AMD Overdrive. Jetzt erstmal zu meinem System:

Motherboard: MSI 970 Gaming

Prozessor: AMD FX 8370

CPU Kühlung: Wasserkühlung Coolermaster Seidon 120 V2

Netzteil: Corsair 750W (etwa 1 Woche alt)

Grafikkarte: GTX 750 TI, bald R9 380X

Außerdem sind im Gehäuse 6 weitere Lüfter

Ich werde ans Ende der Frage einen Link von einem Bild hängen (mehr gehen nciht in eine Nachricht)! Also seit kurzem sehe ich das mein Prozessor einfach taktet wie er will, darauf hin habe ich mir ein neues Netzteil gekauft, jedoch hat das auch nix gebracht. Der Prozessor taktet immer von 4,3 GhZ auf 1,2 GhZ runter und wieder hoch, manchmal geht er auch auf 3,4 oder 2,8 GhZ. Außerdem ist mir aufgefallen das die Spannung der CPU macht was sie will.

Zielspannung für CPU: 1.3125V

Spannungen die oft sind: 1.3875V, 1.4250V

Weiss jemand woran das alles liegen könnte? Ich habe auch im Bios die Dunktion "Cool'n Quit" deaktiviert, hat aber auch nichts weiteres gebracht. Unter Volllast taktet der Prozessor auf 4,3-4,1 GhZ. Ich weiss momentan nicht woran es liegen könnte, ich habe seit 2 Tagen das Internet durchsucht und bei den anderen lag es immer an was anderem. Der Prozessor wurde auf jedenfall noch nie zu heiss, ich habe die Wasserkühlung immer auf 100% laufen und die Schläuche und das Board um den Prozessor sind Kalt (den Prozessor kann ich ja nicht anfassen, komme ich nicht ran). Den Belastungstest habe ich mit Prime95 durchgeführt und dabei ist mir aufgefallen, dass von den 8 Kernen bei jedem Test 1 Kern irgendwann nicht mehr belastet wurde und der Test abgebrochen wurde. An der Temperatur lag es dabei auch nicht, die war etwa bei 70°c was für eine CPU eig noch sehr verträglich ist!

http://prntscr.com/978zt3 <-- AMD Overdrive ohne Belastung

Okay, schon mal danke im vorraus für eure Antworten! Bei Bedarf schicke ich mehr Bilder.

mfg Nico

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