T4xx (T400-450 ohne "T440s/T450s") Erfahrungsberichte: Quadcore im T420 - Mod-Bios inside

[diablo666]

Hallo!

Da ich seit ein paar Tagen ein T420 mein Eigen nenne und laut einiger englischsprachiger Foren sich die Möglichkeit bietet Quadcores in einem 14" Gehäuse zu verplanzen, musste natürlich bei mir auch einer eingebaut und berichtet werden.

Im Vergleich zur Standard CPU, dem i5 2520M hat der i7 2670QM eine 10W höhere TDP von 45W, welche eine entsprechend höhere Anforderung an das Kühlsystem stellt. Da die Leistungsreserven des Kühlsystems mit der DualCore CPU doch noch recht groß waren, standen die Chancen für einen reibungslosen Betrieb des 4-Kerners im T420 recht gut. Das Vorhandensein eines 90W Netzteils ist notwendig. Der Wechsel der CPU ansich ist mehr als simpel, wenn auch die Entfernung der Handballenauflage einige Mühen bereite.

Nach Erneuerung der Wärmeleitpaste und Reinigung des Lüfters setzte ich das Gerät weitestgehend zusammen und startete es. Da die neue CPU ein paar Virtualisierungtechniken weniger drauf hat als die alte, mussten die entsprechenden Bios Einstellungen angepasst werden. Dies geschieht automatisch nach Bestätigung per Tastendruck. Ansonsten tauchten seitdem keine Meckermeldungen mehr auf, die CPU wird voll erkannt und im Bios (kein Mod-Bios zwingend erforderlich, aber zu empfehlen ) beim Namen genannt. Einzig ein 90W Netzteil ist mindestens Pflicht, da sonst keine Akkuladung während des Betriebs erfolgt!

Belastungstests bei ca. 20°C Raumtemperatur

Prime95 mit In-Place large FFTs (maximum Heat) für etwa 30min
- die CPU taktet gar nicht mehr mit Turboboost, sondern nur mit Basistakt von 2,2GHz
- kein Throttling, also kein Taktabfall unter den Basistakt
- die Temperaturen pendeln sich bei 87°C ein
- der Lüfter dreht auf Stufe 64

Wprime
- die CPU taktet nicht mehr mit vollem Turboboost, sondern "nur" noch mit 2,6GHz
- kein Throttling, also kein Taktabfall unter den Basistakt
- die Temperaturen pendeln sich bei ca. 85°C ein
- Wprime Score - 32M: 8,9 Sekunden, 1024M: 291 Sekunden

- der Lüfter dreht auf Stufe 64 (unter Verwendung von TPFC)
- Throttle Stop meldet anfangs ca. 48W Verbrauch der CPU, dieser reduziert sich nach automatischer Absenkung des Turbotakts auf 43W

Beim Schreiben dieses Betrags
- die CPU dümpelt bei 800MHz rum
- die Temperaturen bewegen sich im Bereich um die 44°C
- Lüfter ist aus

Bei nvidia/ Optimus Geräten produziert eine voll ausgelastete NVS4200 leider so viel zusätzliche Abwärme (TDP von angeblich 25W), dass der Maximaltakt der QC CPU merklich abfällt. Wenn CPU und GPU auf Volllast laufen, dann ist beträgt die Leistung des Systems ca. 75W bis 90W lt. Energiemanager. Ein Laden des Akkus ist dann selbst mit 90W Netzteil kaum noch möglich. Jedoch stellen Prime95+MSI Kombustor auch nicht unbedingt alltägliche Belastungsfälle dar. Selbst Spiele wie BF3, BF4, Burnout Paradise bringen Kühlsystem und Netzteil nicht an die absoluten Leistungsgrenzen.

Singlethreaded Anwendung leiden im Vergleich zur Standard CPU etwas durch den geringeren maximalen Turbotakt von nur noch 3,1 statt 3,2 GHz des 2520M. Multithreaded Anwendungen profitieren natürlich von den 2 zusätzlichen Kernen. Die Mehrleistung erkauft man sich logischerweise durch etwas höheren Geräuschpegel des Lüfters. Dennoch halte ich das Upgrade auf einen Quadcore sinnvoller als auf einen schnelleren Dualcore wie z.B. den i7 2640M...

..denn besonders preislich sind derartige Mittelklasse QCs deutlich attraktiver als die High-End Dualcores. Wobei die Preise in der Bucht leider stark schwanken (siehe Link weiter unten).

Die nächst schnellere Sandy Brigde QC CPU, der i7 2720QM, weist einen höheren Turbotakt von 3,3GHz (1 Kern belastet) auf, was Single-threaded Anwendungen zu Gute kommt und verringert somit den Unterschied zu einem schnellen Dualcore. Ebenfalls beherrscht diese CPU die Virtualisierungstechniken, die dem 2670QM wie bereits angesprochen fehlen. Leider kostet dieser jedoch wieder ein paar € mehr.

Sandy Bridge QCs auf ebay.de

HINWEIS (gilt auch bei Verwendung eines Dualcores):
Bei Verwendung eines BIOS neuer als Version 1.37 wird der Speichertakt auf 1333MHz begrenzt, was eine Verminderung der Leistung der intergrierten Grafik bei Verwendung schneller taktenden Speichermodulen (1600MHz und schneller) zur Folge hat. Gleichfalls wird bei einem Umbau zum "T420p" (mit Quad-Core CPU) ab i7-27xxQM auch das Speicherinterface der CPU künstlich von 1600MHz (der CPU Anbindung) auf 1333MHz gedrosselt!
Abhilfe schafft das Original-Bios der Version 1.37 oder dieses Mod-Bios (Version 1.46, Änderungen s.u.) Großer Dank an BDMaster von bios-mods.com und gaku (AES-NI Unlock) :thumbup:

alle Änderungen zum Originalbios:

Slic 2.1 - Na ihr wisst schon... zur Offline Aktivierung von Windows 7 notwendig

NWL - Whitelist entfernt, Einbau von Wwan und Wlan Karten ohne FRU möglich

Speedo - Begrenzung des Speichertaktes auf max. 1333MHz aufgehoben

AES-NI Unlock - Freischaltung der Hardwarebeschleunigung von AES-Verschlüsselungen und -Entschlüsselungen auf "non-encryption" Geräten

aktualisiertes Intel VBios v2170

ADV - Advanced Menü im Bios freigeschaltet:

Powerlimits einstellbar (siehe Erklärung unten)

Wert für Tolud einstellbar (Top Of Low Usable DRAM --> nützlich bei Verwendung einer eGPU)

Kühlkörper
Für das T420 gibt es für Intel und Nvidia Modelle je 2 Kühlermodelle. Der Unterschied zwischen den beiden Modellen ist im wesentlichen die Zahl der Heatpipes (1 und 2 Stück) an der CPU. In der Praxis ergibt sich leistungsmäßig aber kein Unterschied. Einige User empfinden den Lüfter des 2 Heatpipe Kühlers lediglich als leiser bzw. angenehmer im Geräuschverhalten.

Setzen der Powerlimits
Mit dem Mod-Bios ist nun möglich die Power Limits des "Package" (CPU + GPU) mit Throttle Stop zu regeln. Hierbei kann für die dynamische Übertaktung der CPU, vielen als Intel Turbo Boost bekannt, zeitlich und leistungsmäßig begrenzt werden. Einstellbar unter "TPL" sind Dauer und Leistung für die kurzzeitige und andauernde Übertaktung. Die kurzzeitige Übertaktung (short) endet erfahrungsgemäß spätestens nach 64 Sekunden meist temperaturbedingt. Die andauernde Übertaktung (long) wird anschießend nur soweit ausgereizt wie ein Temperaturlimit gehalten werden kann. Je nach Kühlung kann der Turbotakt also variieren.
Zur Leistungsbegrenzung kann das "Package Power Limit" (Kurzzeit- und Langzeitturbo Leistung) heruntergesetzt werden, beispielsweise auf 36W (was die untere Grenze darstellt). Die obere Grenze liegt 72W und wird bei reiner CPU Last zumindest mit einem 2670QM ohnehin nicht ansatzweise erreicht.
Bei singlethreaded Anwendung hat das Heruntersetzen des Powerlimits (gegenüber der einfachen Taktbegrenzung) den Vorteil, dass der volle Turbotakt erreicht werden kann, aber auch bei multithreaded Anwendungen keine übermäßige thermische Belastung erfolgt. Die Powerlimits sollten nicht im Bios unter "Advanced" gesetzt werden, da bei zu niedriger Einstellung das T420 den Dienst verweigert und kein weiterer Start mehr möglich ist.

Zur Verdeutlich der Einstellung zwei Screenshots:
max. Turbofrequenz wird erreicht, da eingstelltes Powerlimit (short: 72W) nicht erreicht wird

max. Turbofrequenz wird nach >64s auf nach dem eingstellten Packagelimit von 36W (long) geregelt

weitere Erfahrungen aus diesem Thread:
Johi - 2820QM
Chris08 - 2670QM
Delta - 2670QM
DerGilb - 2760QM
Herzkasper - 2630QM
The_Ghostrider - 2820QM
gaku - 2860QM
bambule - 2630QM
JetroNick - 2720QM
Rundem - 2720QM
L0nestar - 2820QM
Megalodon - 2760QM
pepun - 2630QM
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IvyBridge im T420 mittels Coreboot (in Bearbeitung, erste Erfolge)

Quadcore im T430? --> hier entlang

Gruß, David

 

[Til]

Bei eBay Kleinanzeigen gibt es gerade einen i7-2670QM für 75 Euro VB...

 

[philipp86]

Ich bin finanziell sehr zufrieden mit dem Wechsel des CPUs bei meinem T420

04.2014 i7-2670QM gekauft bei ebay für 65€ Sofortkauf
inkl. Versand

07.2014 i5-2520M verkauft bei eBay für 39,50€ Sofortkauf
exkl. Versandkosten
-eBay
-7€ für Wärmeleitpaste (GELID Solutions GC Extreme Thermal Compound)

 

[miriquidi]

Das macht mein W530 schon seit über zwei Jahren: Zocken, Rendern, Rechnern - stundenlang. Gemeinsam mit der Abwärme der K2000M kann man den Lüftungsauslass zum Teekochen verwenden. Sowas muss ein Thinkpad aushalten, dafür habe ich es gekauft (und nein, ich kaufe mir sicher keinen Tower).

Ein W530 ist für sehr leistungsstarke CPUs und GPUs gebaut, das T420 nicht. Nach zwei weggerauchten Thinkpad x100e-Modellen (beide mit der "fetten 18W Doppelkern-CPU-Bestückung") teile ich Tils Meinung: Eine hohe TDP mag ein, zwei Jahre gut gehen, wenn der Rechner plötzlich abraucht, rächt sich das dann bitter. Gerade wenn Termine zu halten sind.

Ein Quad ohne Turbo ist, pardon für die Wortwahl, großer Mist, weil in 0815-Aufgaben langsamer als ein flinker Doppelkern. Den Turbo muss man doch irgendwie temperaturabhängig modulieren können. Dann hätte man auch mit einem Quad im T420 nichts zu befürchten.

 

[Til]

Ein Quad ohne Turbo ist, pardon für die Wortwahl, großer Mist, weil in 0815-Aufgaben langsamer als ein flinker Doppelkern.

Deswegen lasse ich den Quad bei 0815-Aufgaben frei laufen.

Den Turbo muss man doch irgendwie temperaturabhängig modulieren können. Dann hätte man auch mit einem Quad im T420 nichts zu befürchten.

Das wäre perfekt. Bis dahin stell ich den Turbo per Energieeinstellungen im Netzbetrieb ab.

Und wenn irgendwann mal ein Ivy-Quad (i7-3612QM oder i7-3632QM mit 35W TDP) den Weg ins T420 findet, dann kann der immer frei laufen.

 

[Delta]

Deswegen lasse ich den Quad bei 0815-Aufgaben frei laufen.



Das wäre perfekt. Bis dahin stell ich den Turbo per Energieeinstellungen im Netzbetrieb ab.

Und wenn irgendwann mal ein Ivy-Quad (i7-3612QM oder i7-3632QM mit 35W TDP) den Weg ins T420 findet, dann kann der immer frei laufen.

Ich lasse meinen 2670QM zu 95% der Zeit ebenfalls "freien Lauf" und benutze in bestimmten Situationen ThrottleStop.
Das wäre zB wenn Lightroom Massenhaft Vorschauen erstellen muss, mehrere VM laufen oder ähnliche Sachen.
Mit einem Multiplikator von 20 bleibt dann auch der Lüfter leise und stört nicht.

 

[Bambule_]

Ich würde gern nochmal Stellung zu meinen Messergebnissen geben.

- Ein Test ohne Akku war mit i5 nicht möglich da die CPU nicht hochtaktet und dadurch dauerhaft bei 800 MHz bleibt. (Hab daraufhin schon die Panik bekommen es könnte was kaputt sein). Ein Test mit Quad ohne Akku habe ich mir erspart. Jedoch war der Akku zum Testzeitpunkt über die Nacht geladen, auch das Messgerät zeigte im ausgeschalten zustand keine Aktivitäten, was es sonst im Lademodus macht.

- Mein Netzteil ist das Modell "Lenovo 42T442" mit dem Baujahr Januar 2010 mit Effizenzklasse V

- Beim Volllasttest (Prime95) ist die Turbophase der ersten 30 Sekunden nicht inbegriffen. Daher erreiche ich in der Anfangsphase einen Verbrauch von 79-81 Watt.

- W-LAN war aktiviert über die Helligkeit kann ich leider keine Auskunft geben. In der Regel aber auch höchster Einstellung.

- Das Messgerät kann leichte Abweichungen haben, ich besitze das Basetech 3000.
Testbericht und Genauigkeit siehe hier:
http://www.computerbase.de/2014-05/strommessgeraete-marktueberblick-test/

 

[Til]

- Beim Volllasttest (Prime95) ist die Turbophase der ersten 30 Sekunden nicht inbegriffen. Daher erreiche ich in der Anfangsphase einen Verbrauch von 79-81 Watt.

Wunderbar, dann passt es mit meinen Ergebnissen überein. 2,6 GHz schafft mein Gerät ebenfalls nur am Anfang, und da habe ich die 83 W gemessen.

 

[Lokheizer]

Ich würde gern nochmal Stellung zu meinen Messergebnissen geben.

- Ein Test ohne Akku war mit i5 nicht möglich da die CPU nicht hochtaktet und dadurch dauerhaft bei 800 MHz bleibt. (Hab daraufhin schon die Panik bekommen es könnte was kaputt sein). Ein Test mit Quad ohne Akku habe ich mir erspart. Jedoch war der Akku zum Testzeitpunkt über die Nacht geladen, auch das Messgerät zeigte im ausgeschalten zustand keine Aktivitäten, was es sonst im Lademodus macht.

Haben die Energieeinstellungen gepasst?

 

[Bambule_]

Hallo Lokheizer,

die Energieeinstellungen haben Tagsächlich nicht gepasst, danke für den Tipp!
Hab ihn nun auf Ausbalanciert gestellt, nun taktet er auch ohne Akku auf 2,6 bzw. dauerhaft auf 2,3 GHz.
Ich werde versuchen die nächsten Tage das System ohne Akku/W-LAN und ausgeschaltenen Display zu testen.

 

[miriquidi]

Wunderbar, dann passt es mit meinen Ergebnissen überein. 2,6 GHz schafft mein Gerät ebenfalls nur am Anfang, und da habe ich die 83 W gemessen.

Tsstsstss - da schimpfe nochmal einer über AMD-Prozessoren, die ihre TDP nicht einhalten.

 

[Uwe F.]

Tsstsstss - da schimpfe nochmal einer über AMD-Prozessoren, die ihre TDP nicht einhalten.

Kann ich nicht nachvollziehen, was hält denn da nicht die TDP ein?

 

[Til]

Wenn die T420 (egal ob i5 oder i7) im Idle alle um die 13-15 W liegen und die T420 mit dem i7 bei 2,6 GHz um die 80 W verbraten, liegen da 65 W Differenz zwischen, bei einer TDP von 45 W sind das 20 W zuviel.

Selbst bei dauerhaften 2,3 GHz wird die TDP von 45 W noch überschritten... 70 W minus 15 W sind immer noch 55 W... also weit drüber.

 

[oliveron]

Also, es kann prinzipiell schon sein das die TDP überschritten wird, aber:

1.) Auch hier wieder Netzteilwirkungsgrad nicht vergessen, es sind auch mit den neuesten Netzteilen mind. 10% Verlust zw. Steckdose und Laptop vorhanden, die darf man nicht weglassen.

2.) Die Differenz zwischen Idle und Volllast ist nicht nur CPU Last/Leistung.
Bei PRIME wird auch der RAM belastet, und da braucht das Modul im Idle 0,5W und unter Last auch mal 2-3W.

Das undervolten von meinem RAM (2x4GB DDR3 1333) in meinem Desktop PC (i3 2120) von 1,5V auf 1,35V hat unter Primelast locker 2-3W weniger Verbrauch ausgemacht, und das hat nichts mit der CPU zu tun.

3.) Wie schon vorher erwähnt müssen die Testbedingungen gleich sein, ich bin dafür alle Module wie Wlan und BT bei allen Stromverbrauchsmessungen wo es um die CPU geht abzuschalten, denn wie oft so ein Modul sendet/empfängt ist nunmal unterschiedlich und nicht definierbar.

4.) Auch die Komponenten auf dem Mainboard brauchen unter Last mehr Strom, und zumindest die Southbridge sitzt ja noch auf dem Mainboard.

5.) Und wie schon richtig festgestellt sollte man eher die Differenz "Last dauerhafter Takt" zu "Idle" sehen.
Die TDP (Thermal Design PoweR) gibt ja an, wie großzügig der Kühler dimensioniert sein muss, das durch den Turbo die TDP auch überschritten werden kann ist gewollt, da der eben nur eingehalten werden kann wenn die Kühlung gut genug ist.

TDP ist ungleich realer Stromverbrauch, das war schon immer so.

Zieht man aber von den 55W noch was für Netzteilwirkungsgrad, RAM und Chip ab ist man von den 45W gar nicht weit entfernt.

Was mir bei der ganzen Diskussion einfällt:
Hat denn schonmal jemand versucht die CPUs zu undervolten ? Das sollte doch möglich sein, und gerade bei Volllast und Temperaturproblemem könnte man da noch mehr Takt oder weniger Wärme/Lautstärke rausholen.

Die Desktop CPUs von Sandybridge haben oft klaglos -0,1 Offset vertragen, das hat sich bei einem Desktop i3 2120 so ausgewirkt, das er statt ca. 45W nur noch 35W gebraucht hat (Prime statt 90W dann 80W) und man mit ca. 1,0V anstatt 1,1V unterwegs war.

 

[Til]

Undervolting mache ich immer, wo es möglich ist, bei Core2Duo konnte man weit unter die Standardeinstellungen undervolten. Gerade bei Volllast ein Segen.

Die i-CPUs in Notebooks sind meines Wissens bis heute nicht undervoltbar.

 

[Uwe F.]

90% Wirkungsgrad halte ich für so ein Steckernetzteil für sehr optimistisch.
Wenn die 80+ wären, dann würde das mit Sicherheit drauf stehen.

Ich hatte mal das "Intel extrem Tuning Utility (Intel XTU)" installiert.
Da werden für meinem i5-2520m eine TDP von 35W angegeben und für den Short Turbomodus 43.75W.

Bei einem i7-2630/70qm werden die Werte wohl 45/54W sein.

Die angegeben TDP ist die Dauerleistung und kann im Turbomodus solange überschritten werden, wie die Kühlung ausreicht.

 

[oliveron]

@Til:
Kann man nicht mit ThrottleStop die Voltage einstellen ?

@UweF:
Sag ich ja, das mind. 10% Verlust am Netzteil sind.
Aber über 80% sollten es deutlich sein, zumindest wenn sich Lenovo an die Angaben hält die sie auf ihre NTs drucken.
Siehe nochmal hier: http://thinkpad-forum.de/threads/17...core-im-T420?p=1857717&viewfull=1#post1857717

 

[diablo666]

@Til:
Kann man nicht mit ThrottleStop die Voltage einstellen ?

Bin zwar nicht Til: Nein das geht nicht, außer bei den Haswell-modellen

Bei einem i7-2630/70qm werden die Werte wohl 45/54W sein.

Kann ich bestätigen.

 

[miriquidi]

Mir kamen die Werte nur etwas hoch vor. Mein x220 zieht mit AVX-Code im Turbomodus maximal 50 W aus der Steckdose (mit i7@35 W TDP). Dann sollte es mit einem Quad-Core mit 45 W TDP eigentlich nur um die 65 W sein. Es ist aber teils deutlich mehr.

@Uwe: Also wenn die Kühlung gut genug ist, wären auch 55 W dauerhaft OK?

Das undervolten von meinem RAM (2x4GB DDR3 1333) in meinem Desktop PC (i3 2120) von 1,5V auf 1,35V hat unter Primelast locker 2-3W weniger Verbrauch ausgemacht, und das hat nichts mit der CPU zu tun.

Wenn die Speicherspannung von 1,5 auf 1,35 V sinkt, gilt das natürlich auch für gewisse Areale des in der CPU verbauten Speicherkontrollers. Die Verlustleistung bei Speicherzugriffen tritt nicht nur am Arbeitsspeicher auf.

Man könnte den "realen" Verbrauch (ohne Netzteilverluste) theoretisch im Akkubetrieb über die Entladeleistung des Akkus messen.

 

[Til]

Kann man eigentlich einen oder zwei der vier CPU-Kerne einzeln drosseln?

Durch die 5-6 Grad Differenz haben ein bis zwei Kerne so um die 85 Grad bei Volllast und die beiden anderen 79 Grad... wäre schöner, wenn man das angleichen könnte, sprich die zu heißen Kerne drosseln.

ThrottleStop kann nur den Takt insgesamt beeinflussen, oder?

 

[oliveron]

Mir kamen die Werte nur etwas hoch vor. Mein x220 zieht mit AVX-Code im Turbomodus maximal 50 W aus der Steckdose (mit i7@35 W TDP). Dann sollte es mit einem Quad-Core mit 45 W TDP eigentlich nur um die 65 W sein. Es ist aber teils deutlich mehr.

Die TDP Klassen sind aber eben nur Klassen. Es gibt keine 30W/40W/50W Klasse, obwohl auch da CPUs reinpassen würden.
Man muss ja auch bedenken das jede CPU eines Modell einer Streuung unterliegt und die jeweiligen Core-Spannungen variieren mit denen ausgeliefert wird. Übertrieben gesagt: Ein guter i5 2520m braucht demnach 30W, ein schlechter 35W ab Werk.

ZUm i7 im X220: Klassischer Fall von TDP Klasse, der i7 im x220 ist nunmal nur ein schneller Dualcore mit HT, da ist klar das der Abstand zum echten 4 Kerner nun da ist, und das auch merkbar.

@Uwe: Also wenn die Kühlung gut genug ist, wären auch 55 W dauerhaft OK?

Theoretisch ja. Ich habe leider kein Notebook hier welches mit Turbo läuft und "throttelt".
Man müsste also mal ein T420 aufmachen, nen dicken Kühlkörper auflegen und dann volle Pulle Lüfter drauf.
So ein AM2 BoxedKühler mit 70mm Lüfter und 6000rpm (die mussten damals 95W TDP wegkühlen) sollte reichen

Wenn die Speicherspannung von 1,5 auf 1,35 V sinkt, gilt das natürlich auch für gewisse Areale des in der CPU verbauten Speicherkontrollers. Die Verlustleistung bei Speicherzugriffen tritt nicht nur am Arbeitsspeicher auf.

Gut, das kann sein, aber ein Großteil braucht sicherlich trotzdem das Modul wenn man die Versorgungsspannung entsprechend ändert.

Man könnte den "realen" Verbrauch (ohne Netzteilverluste) theoretisch im Akkubetrieb über die Entladeleistung des Akkus messen.

Sofern 100% Leistung im Akkumodus anliegen ja. Müsste man vielleicht mit nem Benchmark gegentesten.
Und der Akku sollte gut sein und keine Sprünge etc. haben.

Kann man eigentlich einen oder zwei der vier CPU-Kerne einzeln drosseln?

Durch die 5-6 Grad Differenz haben ein bis zwei Kerne so um die 85 Grad bei Volllast und die beiden anderen 79 Grad... wäre schöner, wenn man das angleichen könnte, sprich die zu heißen Kerne drosseln.

Selbst wenn man das könnte, meinst du das bringt einen Vorteil ?
Bei Volllast auf allen Kernen für eine Aufgabe müssten ja dann die schnellen Kerne auf die langsamen warten. Gute Parallisierung gibt es ja nur selten bisher. Bei Cinebench sieht man z.b. das ein "fertiger Kern" dann an der Gesamtaufgabe mitrechnet und es zum Schluss umso schneller fertig wird.