Warum Ihr Motherboard über CPU Power 1 und CPU Power 2 verfügt

Jun 24, 2023

Motherboards, Netzteile und CPUs können verwirrend sein.

Sie haben ein neues Motherboard gekauft, das Ihre CPU bis an ihre Grenzen bringen könnte, aber als Sie es öffneten, sahen Sie etwas Außergewöhnliches. Anstelle eines einzelnen CPU-Anschlusses verfügt Ihr Motherboard über zwei CPU-Anschlüsse.

Warum verfügt Ihr Motherboard über einen zusätzlichen CPU-Anschluss? Kann es Ihnen helfen, Ihr System an seine Grenzen zu bringen? Nun, lass es uns herausfinden.

Bevor Sie verstehen, warum Ihr Motherboard über zwei CPU-Stromanschlüsse verfügt, ist es wichtig zu verstehen, wie Strom an Ihre CPU übertragen wird. Vereinfacht ausgedrückt fließt Strom von der Steckdose zur CPU, aber der Strom aus Ihrer Steckdose kann nicht für die Stromversorgung der Elektronik Ihres Computers verwendet werden. Daher verfügt Ihr System über ein Netzteil (PSU).

Das Hauptziel des Netzteils besteht darin, den aus der Steckdose empfangenen Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) umzuwandeln. Dieser Strom kann dann die verschiedenen Komponenten auf Ihrem Motherboard mit Strom versorgen. Allerdings haben die Komponenten auf Ihrem Motherboard unterschiedliche Stromanforderungen.

Um dieses Problem zu lösen, verfügt das Netzteil über mehrere Ausgangsanschlüsse, die für die Stromversorgung verschiedener Elektronikgeräte auf Ihrem Motherboard ausgelegt sind. Diese Anschlüsse liefern normalerweise 12 V, 5 V und 3,3 V.

Einer dieser Anschlüsse versorgt die CPU mit Strom und bietet eine Spannung von 12 Volt. Es kann jedoch nicht zur direkten Stromversorgung der CPU verwendet werden, da solch hohe Spannungen die Transistoren zerstören würden. Daher wird die vom CPU-Anschluss empfangene Energie an die Spannungsreglermodule gesendet. Diese Module wandeln die vom Netzteil empfangenen 12 Volt in einen Bereich von 1 bis 1,5 Volt um, die dann Ihre CPU mit Strom versorgen.

Der CPU-Anschluss ist für die Stromversorgung der CPU verantwortlich. Reicht diese Leistung nicht aus, kann die CPU ihre Spitzenleistung nicht erbringen.

Wie viel Strom kann ein CPU-Anschluss liefern?

Nun, es hängt von der Anzahl der Pins ab, mit denen Ihr Stecker ausgestattet ist. Durch eine höhere Anzahl an Pins kann der Stecker mehr Leistung liefern. Die meisten Motherboards sind mit einem 4-Pin-Anschluss oder einem 8-Pin-Anschluss ausgestattet, aber in einigen Fällen können Motherboards auch zwei Anschlüsse verwenden, beispielsweise zwei 8-Pin-Anschlüsse oder einen einzelnen 8-Pin- und einen 4-Pin-Anschluss.

Der vierpolige Anschluss auf Ihrem Motherboard verfügt über zwei 12-Volt- und zwei Erdungsstifte, während der achtpolige Anschluss über vier Erdungs- und vier 12-V-Stifte verfügt. Jeder der Pins in einem Stecker kann einen maximalen Strom von 7 Ampere liefern. Angesichts der von den Pins gelieferten 12 Volt und des Stroms von 7 Ampere kann ein einzelnes Steckerpaar 84 Watt (12*7) Leistung liefern. Somit kann ein vierpoliger Anschluss 168 Watt (84*2) liefern, während ein achtpoliger CPU-Anschluss 336 Watt liefern kann.

Mit der gleichen Logik können wir schlussfolgern, dass zwei achtpolige CPU-Anschlüsse 672 Watt Leistung liefern können, während eine achtpolige und eine 4-polige Konfiguration 504 Watt liefern können.

Die CPU Ihres Systems führt Aufgaben aus, indem sie Schalter ein- und ausschaltet. Diese Schalter werden als Transistoren bezeichnet, und die Geschwindigkeit, mit der diese Transistoren schalten, bestimmt die Leistung Ihrer CPU. Die als Taktfrequenz bekannte Transistorschaltrate bestimmt auch den Stromverbrauch Ihrer CPU. Wenn Ihre CPU also mit hohen Frequenzen läuft, verbraucht sie mehr Strom, während niedrigere Frequenzen den Stromverbrauch Ihrer CPU senken.

Aus diesem Grund ist der Stromverbrauch einer CPU variabel und hängt von der Frequenz Ihres Prozessors ab, die durch die Arbeitslast Ihrer CPU definiert wird.

Wie bereits erläutert, bezieht die CPU nicht konstant Strom über den CPU-Anschluss. Stattdessen variiert die Leistungsaufnahme je nach Taktfrequenz. Die meisten CPUs haben zwei unterschiedliche CPU-Frequenzen: die Basistaktfrequenz und die Turbofrequenz. Wenn der Prozessor keine rechenintensiven Aufgaben ausführt, läuft er mit der Grundfrequenz und verbraucht weniger Strom. Im Gegenteil: Wenn das System an seine Grenzen stößt, erhöht es die Frequenz auf die Turbofrequenz.

Beispielsweise bietet Intels Flaggschiff-Prozessor Core i9-13900k eine Grundfrequenz von 3 GHz auf seinen Leistungskernen und verbraucht dabei 125 Watt Leistung. Diese Zahl erhöht sich jedoch auf 253 Watt, wenn die Frequenz auf 5,80 GHz (die maximale Boost-Taktrate) ansteigt. Außerdem erhöhen Technologien wie Thermal Velocity Boost und Adaptive Boost die Taktfrequenz über mehrere Kerne hinweg, wenn die Bedingungen für Prozessortemperatur und Stromaufnahme erfüllt sind, wodurch sich die Leistungsaufnahme eines Prozessors erhöht.

Die oben genannten Zahlen zur Leistungsaufnahme berücksichtigen keine Übertaktung, und die Leistungsaufnahme von Prozessoren kann exponentiell ansteigen, wenn die Übertaktung aktiviert ist.

Auf der anderen Seite des Spektrums verbrauchen Prozessoren wie der Intel Core i3-13100 60 bis 89 Watt Leistung im Basis- bzw. Turbo-Betrieb. Daher können CPUs je nach Rechenleistung und Thermal Design Power (TDP) zwischen 60 und 250 Watt verbrauchen.

Wie bereits erläutert, kann eine High-End-CPU 253 Watt verbrauchen, während ein 8-Pin-Anschluss 336 Watt liefern kann. Daher reicht, wenn man es genau betrachtet, ein einziger CPU-Anschluss für jede CPU aus (außer High-End-Servereinheiten, Workstations usw.).

Bei dieser Konfiguration gibt es jedoch ein Problem. Sie sehen, dass die Kabel, die Ihre CPU bei Spitzenlast mit Strom versorgen, jeweils sieben Ampere führen. Aus diesem Grund zieht ein 8-poliger Stecker mit vier 12-Volt-Pins insgesamt 28 Ampere, und solch hohe Ströme erzeugen viel Wärme. Um die Sache ins rechte Licht zu rücken: Die in einem stromdurchflossenen Leiter erzeugte Wärme ist proportional zum Quadrat des durch ihn fließenden Stroms.

Um eine übermäßige Erwärmung aufgrund eines hohen Stromflusses zu verhindern, empfiehlt Intels Desktop Platform Form Factors Power Supply [PDF] daher, den Strom auf 12-Volt-Schienen aufzuteilen, wenn der Strom über 20 Ampere steigt.

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, sind Motherboards mit zwei CPU-Anschlüssen ausgestattet, da Hochleistungs-CPUs im Grenzbereich Ströme über 20 Ampere ziehen können.

Ein Motherboard mit zwei CPU-Stromanschlüssen bietet mehrere Vorteile. Im Folgenden werden die Vorteile aufgeführt, die diese zusätzlichen Steckverbinder bieten:

Ein Dual-CPU-Anschluss auf Ihrem Motherboard kann bis zu 672 Watt Leistung liefern. Obwohl eine moderne CPU nicht so viel Strom benötigt, kann ein Dual-CPU-Anschluss zu einer stabileren Stromversorgung beitragen.

Daher empfiehlt sich ein Motherboard mit zwei CPU-Anschlüssen, wenn Sie eine High-End-CPU durch Übertakten an ihre Grenzen bringen möchten. Wenn Sie hingegen eine Mittelklasse-CPU verwenden, die nicht viel Strom benötigt, um zu funktionieren, sollte ein Motherboard mit einem einzigen Anschluss ausreichen.

Nischay ist Absolvent der Elektronik- und Kommunikationstechnik und hat ein Gespür für die Vereinfachung alltäglicher Technologie. Seit 2020 macht er Technik leicht verständlich und arbeitet mit Publikationen wie Candid.Technology, Technobyte, Digibaum und Inkxpert zusammen. Darüber hinaus liebt Nischay Automobiltechnik und arbeitet seit zwei Jahren als Ingenieur bei Stellantis. Er verfügt über umfassende Kenntnisse über die Funktionen, die moderne Autos sicherer und einfacher zu fahren machen.