Mein leiser, schneller, günstiger Gaming-/Office-PC
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Mein leiser, schneller, günstiger Gaming-/Office-PC
15.11.2019 13:04:30
Hallo, Freunde der gepflegten Blasmusik.

Ein Gerät mit den im Titel genannten Eigenschaften stellt den heiligen Gral im PC-(Selbst-)Bau dar. Eine oder zwei der genannten Qualitäten sind einfach zu erreichen. Alle drei in Kombination findet man sehr selten.

Ich möchte euch nun in diesem Thread von der Idee zum Endresultat eines derartigen PCs begleiten, anhand meines kürzlich getätigten persönlichen aufrüstens von "altem" Intel Skylake - basiertem PC.


Hinweise:
- das lesen des Threads wird gewünschte oder unerwünschte Lerneffekte hervorrufen.
- über tl;drs bin ich nicht böse ;)
- alle Links öffnen automatisch in neuen Fenstern.



Komponentenwahl mit Kommentar:

CPU: Ryzen 5 3600. Ryzen 3xxx aka Zen 2, nun im 7nm Fertigungsprozess, hat punkto IPC und Energieeffizienz enorme Fortschritte zur Vorgängergeneration und zur Konkurrenz gemacht (Test). Das Modell wurde angesichts der Tatsache, dass im Windows- und Office-Betrieb alles über 1-2 Kerne meist brach liegt, rein anhand dessen gewählt, was für's Gaming sinnvoll erscheint (Benchmark). Darüber hinaus wurde natürlich das Preis-Leistungs-Verhältnis bedacht, das beim gewählten Modell am vorteilhaftesten erscheint.

CPU-Kühler: Boxed. Langjährige persönliche Erfahrung hat gezeigt, dass CPUs dieser TDP-/Leistungsklasse von Boxed Lüftern mit geringfügigen Anpassungen der Lüftersteuerung absolut ausreichend und leise gekühlt sind. Da der R5 3600 in der Boxed-Variante sogar billiger als Tray ist, fiel die Entscheidung noch leichter.

Mainboard: MSI B450-A Pro Max. Für den B450 Chipsatz wurde entschieden, da dieser, wenngleich die Unterschiede marginal sind, die beste Gaming-Leistung bietet (Benchmark), vergleichsweise günstig ist, und annahmsweise zukunftssicher ist (d.h. wohl die nächste Ryzen CPU Generation unterstützen wird).
Für die MSI Variante wurde aufgrund guter persönlicher Erfahrungen mit der Marke, insb. dem "back to basics" Design und dem soliden BIOS, entschieden.

RAM: 16GB DDR4-3200 CL16. Geschwindigkeitsvorteile bei höher taktendem RAM lassen sich in synthetischen Benchmarks, in Spielen offensichtlich nur in irrelevant niedrigen Auflösungen und/oder Detailstufen, beobachten. Die Preisunterschiede sind aber enorm. Somit war "schnellerer" RAM ganz klar auszuschliessen.
Die Grösse des RAM wurde anhand des Wissens gewählt, dass es kein oder kaum ein Spiel gibt, das überhaupt 8 GB RAM belegt. Da der Aufpreis zu 16GB aber minimal ist, und in dem Mehr an Arbeitsspeicher Programmdaten zwischengespeichert werden und somit den PC beschleunigen, kann guten Gewissens zu 16 GB gegriffen werden.

Grafikkarte: MSI AMD RX 480 Armor OC 8GB. Hier wird ein bischen "geschummelt" und nicht neu gekauft. Der gute Grund dafür ist, dass nach dem abklingen des Kryptomining-Booms der Gebrauchtmarkt überschwemmt mit diesen Karten ist, und es diese für irre wenig Geld gibt.
Laut diversen Benchmarks reicht diese Karte für Gaming in Full-HD (1080p) vollkommen aus, und ist relativ energieeffizient.
Es wurde keine ausgiebige Recherche zwischen den Custom-Modell betrieben. Takte und Lüfterkurven werden sowieso manuell angepasst. Es ist nur wichtig, nicht das Referenzdesign zu nehmen, da dessen Radial-Lüfter notorisch laut / störend sind.

Gehäuse, Netzteil, Festplatte haben weniger Einfluss auf die Performance des PCs, und werden somit hier nicht näher beschrieben.
Ausreichend Leistung bietet jedes Netzteil über 30€, ab 35-40€ passt auch die Lautstärke und Energieeffizienz.
Beim Gehäuse sollte auf ausreichende Belüftung geachtet werden.
Als Festplatte wurde eine 500GB SSD gewählt.


Gesamtpreis aller Komponenten beim Händler (-> GH Wunschliste): 590€
Inkl. Versandkosten, günstigste Kombination: 640€



Zusammengebaut und ohne Anpassung betrieben bietet dieses System bereits eine sehr gute Anwendungs- und Spieleleistung. Leise ist es jedoch nicht. Im Desktopbetrieb heulen CPU- und GPU-Lüfter regelmässig auf, in Spielen sind diese dauerhaft hörbar.

Das anpassen der Lüfterkurven ist der erste und wichtigste Schritt. Das Thema wäre zu komplex, um es hier komplett abzuhandeln. Eine übliche Kurve, die zu einem leisen PC führt, wäre allerdings ein flacher Verlauf von 500-1250 rpm (je nach Lüfterdurchsatz- und -lautstärke) bei Desktop-Temperaturen (~35-60°) zu 1250-1750 rpm bei Volllast (~70-85°).

Das Zauberwort in Sachen Energieeffizienz und Lautstärke ist jedoch Undervolting.
CPUs und GPUs werden von den Herstellern generell mit mehr Spannung betrieben, als es nötig ist. Dies wird gemacht um einen 100% stabilen Betrieb (auch nach Alterung) zu gewährleisten und Chiptoleranzen zu verschleiern.
In der Praxis ist in den allermeisten Fällen ein stabiler Betrieb mit deutlich weniger Spannung möglich. Dies hat eine geringere elektrische Leistungsaufnahme bei unveränderter Rechenleistung zu folge, was wiederum weniger Abwärme und somit langsamer (= leiser) drehende Lüfter bedeutet.

Weiters werden im Kampf um die Leistungskrone (in der jeweiligen Klasse) die Chips regelmässig am Limit betrieben, in einem Bereich in dem die Verlustleistung der Halbleiter exponentiell zum Takt und der Spannung zunimmt. Ein Underclocking im einstelligen Prozentbereich hat oft zur Folge, dass man deutlich weniger Spannung fahren kann, was sich wie beschrieben positiv auswirkt.

Die Werte ändert man für die CPU im BIOS, für die GPU in der Treibersoftware (für die notorisch bockigen AMD Treiber empfehle ich OverdriveNTool). Die optimalen Werte müssen für jedes System empirisch erarbeitet werden.


Resultate Undervolting / Underclocking:

Stock: CPU 1,45V, RAM 1,35V, GPU 1,15V @ 1290 MHz
Leistungsaufnahme Idle:

und Gaming-Last:


UV/UC: CPU 1,35V, RAM 1,3V, GPU 1,0V @ 1225 MHz
Leistungsaufnahme Idle:

und Gaming-Last:


Ersparnis: 10-15W Idle, 45-50W bei Volllast.
(Note: der Idle Verbrauch ist höher als üblich aufgrund Multi-Monitor Betrieb.)



Wie sieht es nun mit der Leistung aus; Stock vs UV/UC?
Verglichen habe ich diese mit einem Savegame aus The Witcher 3. Oben rechts in den Screenshots seht ihr die FPS.

Stock:


UV/UC:


Das Undervolting und minimales GPU-Underclocking kostet also kaum bis keine Leistung.


Hier seht ihr weitere Leistungswerte des Systems nach UV/UC, via Screenshots mit FPS-Anzeige aus grafisch anspruchsvollen Games; alle in FHD, maximale Details:

Crysis 3:


Fallout 4:


Battlefield 5:




Preis und Spieleleistung ist also abgedeckt. Wie ist nun die Lautstärke des Systems?

Im Idle und Desktopbetrieb ist das System quasi unhörbar. Mein dB-Meter ist leider verborgt, somit hab ich euch als Darlegung ein kleines Video aufgenommen. Das war in der Nacht, komplett ohne Umgebungsgeräusche. Die Kamera bzw. das Mikrofon war ca. 1m vom System und 1,5m von mir platziert. Ihr hört mich wie ich den Browser bediene - ich browse durch resourcenintensive Websites (FB, Youtube, ...). Zugehörige Auslastung, Temperaturen und Lüfterdrehzahlen findet ihr hier.
Leider ist das Hintergrundrauschen der Kamera / Aufnahme lauter als das Lüfterrauschen, wodurch das Video eigtl. obsolet wird. Aber irgendwas, das über den subjektiven Eindruck hinausgeht, möchte ich doch posten. Somit -> Video Link

Beim spielen wird hauptsächlich der Lüfter der Grafikkarte lauter. Dieser dreht auf meist 1500, manchmal bis 1700-1800 rpm hoch. Das entstehende Geräusch ist aber noch unter der Lautstärke des normalen Game-Sounds, und wird somit in einer normalen Distanz zum PC komplett von letzterem überdeckt.
Stock dreht der Lüfter auf ~2100 rpm, was dann schon durchaus den Game-Sound übertönt.



Ich hoffe dieser Thread war hilfreich und/oder interessant. Nachahmung gerne empfohlen.

Ein sinnvolles / lohnendes Upgrade bzw. Alternative wäre zB eine RX Vega oder 5700. Mit einer derer könnte man entweder bei gleicher Lautstärke in höheren Auflösungen spielen, oder UV/UC noch weiter treiben und in FHD einen wirklich komplett unhörbaren PC realisieren. Wobei hier einem mEn kleinen Nutzen bereits ein starker Kostenanstieg entgegensteht.

Die Ausführungen zu Energieeffizienz vs. Lautstärke sind allgemeingültig, und werden ironischerweise gerade auch bei High-End-Systemen relevant, da diese sehr viel Leistung aufnehmen. Wenn man ein Silent System mit viel Performance haben will, unbedingt hier zuerst ansetzen.


Alles Beste
A British Tar

19.11.2019, 10:55 Uhr - Editiert von BritishTar, alte Version: hier
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..... Vom Autor zurückgezogen oder Autor hat seine Registrierung nicht bestätigt  (zeddicus am 18.11.2019 10:32:42)
 

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