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Intel Pentium G5400 vs G5400T - Energie und Effizienzvergleich

12.02.2019 von Stefan
Eine der häufigsten Fragen zu unseren NAS-Bauvorschlägen ist, warum wir statt den normalen Intel Prozessoren nicht die T-Prozessoren mit reduziertem Takt empfehlen. Die T-Prozessoren werden bei Intel zur Gruppe "Power-optimized lifestyle" zusammengefasst und sind bis auf TDP und Maximaltakt identisch zu ihrem höher getakteten Gegenpart ausgestattet.

Bei identischen Prozessoren hängt also alles von der Taktfrequenz der CPU-Kerne ab. Wir haben anhand des Intel Pentium G5400 und des Intel Pentium G5400T getestet, wie sich die beiden Prozessoren in Windows 10 und unter FreeNAS 11 verhalten. Preislich tun sich die beiden Prozessoren übrigens nichts. Beide kosten rund 85 Euro.




Wofür steht die TDP bei modernen Prozessoren ?


Die Thermal Design Power, kurz TDP, definiert bei Prozessoren für gewöhnlich die durchschnittliche Leistungsaufnahme (W). Die Kühllösung eines Computers muss mindestens so stark ausgelegt sein, dass die TDP (W) abgeführt werden kann. Liegt bei hoher Last der maximale Basis-Takt an, liegt die Wärmeentwicklung des Prozessors ca. auf Höhe der TDP.

Eine Ausnahme sind hier die Turbo-Frequenzen, die zur dauerhaften Aufrechterhaltung meist deutlich größere Kühllösungen benötigen. Ein Prozessor, der über den Basis-Taktfrequenzen (also z.B. im Turbo) betrieben wird, erzeugt deutlich mehr Wärme (W) als die TDP des Prozessors vermuten lässt. Der Verbrauch kann hier bei großen Prozessoren doppelt so hoch sein wie die TDP vermuten lässt.



Benchmarks


Unser Testsystem ist baugleich mit unserer NAS-Advanced 3.0 Zusammenstellung. Neben dem Prozessor haben wir das Fujitsu D3644-B Mainboard mit Intel C246 Serverchipsatz sowie 8 GB DDR4-ECC (Kingston KVR21E15D8) benutzt. Als Systemdatenträger kam eine 250GB Samsung 960 EVO zum Einsatz.

Unter Windows 10 (1809) wollten wir uns im Cinebench R15 Benchmark zunächst vergewissern, dass sich die Prozessoren so verhalten wie wir es erwartet hatten: der normale Intel Pentium G5400 sollte mit einer Maximalfrequenz von 3,7 GHz arbeiten, während die T-Version maximal mit 3,1 GHz takten sollte. Ergebnis: beide Prozessoren takten im Cinebench R15 exakt so wie vom Hersteller angegeben.


Mit 384 zu 323 Punkten im Cinebench R15 Mehrkern-Benchmark liegt der Intel Pentium G5400T damit ca. 16% hinter dem Intel Pentium G5400. Der Durchlauf des Benchmarks dauert statt 104 dann 124 Sekunden. Die Minderleistung skaliert damit fast 1:1 mit der Taktfrequenz (3,7 GHz - 16% = 3,1 GHz).

Der große Vorteil der taktreduzierten T-Version ist hier der Energiebedarf: während der Intel Pentium G5400 während des Durchlaufs 104 Sekunden lang 43 Watt (= 1,247 wh) verbrauchte, benötigte der Intel Pentium G5400T nur 32 Watt über 124 Sekunden (= 1,088 wh). Am Ende rechnete der Intel Pentium G5400T zwar 20 Sekunden länger am Benchmark, verbrauchte insgesamt aber trotzdem 13 Prozent weniger Energie (gemessen wurde immer das gesamte System). Das liegt daran, dass die Prozessoren bei geringeren Taktfrequenzen effizienter arbeiten.


Anders ausgedrückt: wem die geringere Leistung (und damit die erhöhte Dauer beim erledigen von Aufgaben) nicht stört, der ist mit der T-Version des Prozessors in diesem Szenario besser dran. Dies gilt allerdings nur bei maximaler Auslastung des Prozessors, denn der Energievorteil reduziert sich bei Halblast und verschwindet ganz im Leerlauf, in dem beide Prozessoren identisch viel Energie aufnehmen.

Damit kommen wir zur Praxis: wie verhalten sich beide Prozessoren in einem NAS ? In diesem Test verwenden wir FreeNAS 11, die Messergebnisse sind aber auf Windows 10 bzw. Linux übertragbar. Ein wichtiger Punkt bei der Energiebetrachtung ist dabei der Leerlauf des Systems, denn in diesem Zustand wird sich ein privat eingesetztes NAS die meiste Zeit (wir gehen von 95% aus) befinden. Im Leerlauf benötigen beide Prozessoren gleich viel Energie.

In der Praxis wird zudem das System nur sehr selten zu 100% ausgelastet sein, denn ein 1 Gbit/s Transfer über das Netzwerk lastet das System nur zu maximal 15% aus. Im Teillastbereich ist der Intel Pentium G5400T durch die verminderte, maximale Taktfrequenz von 3,1 GHz (diese liegt auch im Teillastbereich an) immer noch effizienter als der normale Intel Pentium G5400 mit 3,7 GHz.

Dies wirkt auf den ersten Blick unlogisch, weil die Verarbeitungsgeschwindigkeit im Teillastbereich identisch ist. Der Grund hierfür ist, dass der Prozessor nur in festgelegten Stufen (über den internen Multiplikator) arbeiten kann. Dadurch taktet der normale Intel Pentium G5400 mit 3,7 GHz höher als er für die benötigte Leistung eigentlich müsste.



Wir haben jeweils 20 Dateien zu je 1 GB (total also 20 GB) auf das NAS übertragen. Auf dem NAS wurden diese auf einen ZFS-Mirror (Raid1) geschrieben. In dieser Raid1 Konfiguration müssen die Daten zweimal geschrieben werden (auf jede Festplatte einmal), daher ist die Schreiblast bzw. die CPU-Auslastung höher. Die Systemdaten wurden mit dem netdata-Plugin ausgewertet, welches jeder aktuellen FreeNAS Version beiliegt.

In unserem Beispiel ist die T-Version des Pentium Prozessors bei der Übertragung von Daten über das Netzwerk bei 1 GBit/s ganze 4,6 Watt (Lesen) bzw. 4,9 Watt (Schreiben) effizienter. Schon im Teillastbereich (ca. 10-15% Auslastung) benötigt der Intel Pentium G5400T damit ca. 15% weniger Energie als der Intel Pentium G5400. Die T-Version des Prozessors arbeitet also im Lastbereich von 10-100% effizienter, unter 10% ist der Unterschied geringer und im Leerlauf gibt es gar keinen Unterschied beim Energieverbrauch mehr.




Welcher Prozessor ist flexibler ?


Bei Intel lassen sich nur wenige Prozessoren übertakten. Diese sind am Ende der Bezeichnung mit einem K gekennzeichnet. Eine Taktreduzierung ist hingegen bei allen Prozessoren möglich und wird über das Bios des Mainboards gesteuert. Die meisten Mainboards unterstützen eine Taktreduzierung. Da die T-Prozessoren bis auf den Maximaltakt identisch mit der normalen Version des Prozessors ist, lässt sich so aus jedem normalen Prozessor ein T-Prozessor machen.

Andersherum lässt sich aber kein T-Prozessor übertakten. Dies liegt (angeblich) daran, dass Intel hier teilweise Chips mit schlechterer Güte verwendet, die die Taktfrequenz des normalen Prozessors nicht fehlerfrei erreichen. Außerdem verkauft Intel viele Prozessortypen in abgestuften Taktbereichen und möchte nicht, dass günstigere Prozessoren mit angehobenen Maximaltakt betrieben werden.

Der Kauf eines T-Prozessors lohnt sich also nur für Großkunden (OEMs), die diese Chips in Computer mit geringerer Kühlleistung verwenden möchten oder für den Endverbraucher, wenn die T-Variante des Prozessors deutlich günstiger ist als die normale Version des Prozessors.



Unterschiede zwischen Box und Tray Version


Den Intel Pentium G5400 gibt es als "Boxed" Version, den Intel Pentium G5400T nur als "Tray" Version zu kaufen. Doch wo ist da eigentlich der Unterschied ? Preislich trennen "Tray" und "Boxed" Version wenn überhaupt nur wenige Euro.

Für den Verbraucher ist der größte Unterschied zwischen der "Boxed" und der "Tray" Version eines Prozessors, dass die "Boxed" Prozessoren zusammen mit einem passenden CPU-Kühler ausgeliefert werden, während die "Tray" Prozessoren ohne CPU-Lüfter und ohne Intel-Verpackung geliefert werden. Dadurch sollten Tray-Prozessoren eigentlich günstiger sein, der Preisvorteil wird vom Handel aber meistens nicht an den Kunden weitergereicht. "Tray" Versionen sind eigentlich für große Computerhersteller (OEMs) bestimmt und nicht für den Endverbraucher.

Ein weiterer, wichtiger Unterschied der vielen Käufern nicht bewusst ist: während Intel auf "Boxed" Prozessoren eine 3-Jahres-Garantie gewährt, übernimmt Intel bei "Tray" Prozessoren selbst keine Garantie. Die Garantieabwicklung liegt damit beim Verkäufer des Prozessors, d.h. gesetzlich sprechen wir hier von maximal 2 Jahren Gewährleistung.

Bereits 6 Monate nach dem Kauf gilt zudem die Beweislastumkehr. Das bedeutet, dass nach 6 Monaten der Käufer dem Verkäufer beweisen muss, dass der angezeigte Mangel seit dem Kauf bestand. Dies ist in den meisten Fällen unmöglich. Hier ist man dann auf die Kulanz des Verkäufers angewiesen (siehe Intel Garantiebestimmungen).



Fazit


Auch wenn der Intel Pentium G5400T im Lastbereich von ca. 10-100% ca. 15 Prozent weniger Energie als der Intel Pentium G5400 benötigt, ist eine eindeutige Empfehlung gar nicht so einfach. Erstens befinden sich normale NAS-Systeme die meiste Zeit im Leerlauf oder werden nur im einstelligen Prozentbereich ausgelastet. In diesen Bereichen gibt es fast keinen Unterschied zwischen den beiden getesteten Prozessoren.

Zweitens ist der Intel Pentium G5400T eben auch 16% langsamer als der Intel Pentium G5400. Dies kann sich merklich auf die Performance des NAS auswirken, z.B. wenn man eine oder mehrere VMs betreibt oder häufiger Videos umwandelt.

Zusätzlich steht auch noch die 3-Jahres-Garantie auf der Seite des normalen Prozessors. Dieser wird außerdem in der "Boxed" Version mit einem passenden CPU-Kühler geliefert, während die T-Version nur als "Tray", also ohne CPU-Kühler, erhältlich ist.

Am Ende kommt es wohl auf den Einsatzzweck und die persönliche Vorliebe an. Je länger das System zu mehr als 10% ausgelastet ist, desto mehr Energie lässt sich durch den Einsatz einer T-Prozessorversion sparen. Hier muss man allerdings erwähnen, dass sich auf den meisten Mainboards der maximale Prozessortakt sehr einfach reduzieren lässt. Ein normaler Intel Pentium G5400 lässt sich also auch als T-Version mit auf 3,1 GHz reduziertem Takt betreiben. Andersherum lässt sich der Maximaltakt des Intel Pentium G5400T nicht anheben.

Wir werden für unsere NAS-Zusammenstellungen daher weiterhin die normale Version des Prozessors empfehlen, da diese in unseren Augen das rundere Produkt darstellt.



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