Am Rande des Abgrunds ist der Rückschritt ein Fortschritt
                                                              Gerhard Uhlenbruck

Speed Altium Designer CPU / Grafik / RAM

Mein Altium Designer ist zu langsam - eine Aussage die jedem bekannt ist. Aber welche Hardwarekomponenten sind entscheidend, um den PC und damit Altium Designer zu beschleunigen. Die Entscheidungen sind schwer zu treffen, denn keiner kann sich einen Stapel Grafikkarten kaufen, um zu testen welche die am besten geeignete für Altium Designer CAD ist. Auf den nachfolgenden Seiten beschreibe ich meine Erfahrungen bei der PC Aufrüstung und Erweiterung. Beginnen möchte ich aber zunächst mit einer Zusammenfassung:

Prozessor CPU

Der Prozessor ist die treibende Kraft im PC. Für flüssiges Arbeiten bei umfangreichen Projekten ist die CPU Arbeitsfrequenz ent­scheidend. Intel® Core Prozessoren der i5 oder i7 Reihe mit einem hohen CPU Takt sind für flüssiges Arbeiten mit Altium Designer geboten. Gegen­über Prozessoren der i3 Serie ver­fügen Prozessoren dieser Reihe über einen Turbo Mode. Dabei werden un­be­nutzte Prozessor Kerne stilllegt und die ver­bleiben­den Cores um bis zu 20% höher getaktet.

Altium Designer bis zur Version 17 be­anspruchte nur einen Prozessor Kern, so dass der Turbo Mode besonders zum Tragen kam. Ob zwei, vier oder acht CPU Kerne war ohne Bedeutung. Seit Dezember 2017 bietet Altium Designer Version 18 nun erst­malig eine 64 Bit, Multi-Threading fähige Version an. Der Turbo Mode verliert daher gegenüber der Norm Takt­frequenz und der An­zahl CPU Kerne an Be­deutung.

Von Vorteil ist auch ein größerer Zwischen Speicher im Prozessor Kern. Pro Kern besitzen die Intel® Prozessoren einen L1-Cache für Daten und Befehle dem noch ein zweiter L2-Cache nach­geschaltet ist. Die Speicher­zugriffe aller Kerne werden in einem weiteren L3-Cache zwischen­gespeichert. Dieser letzte Zwischen Speicher wird auch als Last Level Cache (LLC) bezeichnet und ist ent­scheidend ob Prozesse direkt auf dem Chip verarbeitet werden können, oder auf den Externen Arbeits­speicher zu­ge­griffen werden muss. Ein größerer L-3 Cache erhöht die "Hitrate" bei Anfragen an den L3-Cache und bietet damit auch hohe Performance.

Die Prozessornummern der Prozes­soren geben Auskunft über die Generation der CPU. Mittlerweile wird die ¸8th´ Prozessor Generation an­ge­boten. Die Prozessor Generation wird in der ersten Ziffer der vier­stelligen Zahlenfolge, mit der die Prozessor­modelle unter­schieden werden, ge­kenn­zeichnet. Die aktuelleren Gener­ationen bieten dabei über eine bessere Architektur auch eine schnellere Abarbeitung der Befehls Ketten.

Innerhalb einer Prozessorreihe steht mittler­weile eine größere Zahl ver­schiedener Leistungs­merkmale zur Auswahl. In den Ausgaben der Computer Zeitschrift CHIP befindet sich ein Ver­gleich der aktuellen Prozessoren. Die in der CPU im­ple­men­tierte "Processor Graphics Energie" ist weniger von Bedeutung da ohnehin eine leistungs­fähige Grafik­karte vorhanden sein muss.

Grafik Karte GPU

Grafiken-Karten sind neben der CPU das kritische Hardware­element mit einer großen Aus­wirkung auf die Schnellig­keit, wie auch auf die System Stabilität. Mit einer hohen grafischen Rechen­leistung wird das Arbeiten mit Altium Designer flüssiger und stabiler, ins­besondere wenn mehrere Monitore mit hoher Auflösung betrieben werden.

Worauf ist beim Grafikkarten Kauf zu achten?

Altium Designer greift bei der Arbeit nicht nur den Prozessor, sondern auch intensiv auf die Grafik­karte (GPU) zu. Altium Designer bis Version 17 erforderte dabei lediglich DirectX 9, mit Shader Model 3.  ab der Altium Designer Version 18 dann DirectX 10. Diesen -minimal- An­forder­ungen genügen bereits einfache Grafik Karten, ebenso wie die auf einer i7-CPU bereits integrierte HD-Grafik. Zur PCB Kontrolle oder der Schalt­bild Eingabe ist eine einfache Office Grafik Karte daher durchaus aus­reichend.

Für das PCB Design ist aber eine "Gamer" Grafik im Preis Segment oberhalb 250€ un­er­lässlich. Altium Designer nutzt die Standard GDI (Graphics Device Interface) Funktionen, spezielle MCAD Grafik Karten hingegen erbringen nach meiner Ein­schätzung für Altium Designer keinen zusätzlichen Nutzen.
Beim Desktop PC kann die Grafik später noch problemlos aus­ge­tauscht werden. Bei Laptops ist die Leistung ohne hin geringer und ein Aus­tausch ist meist nicht mehr möglich. Deshalb sollte hier in jedem Fall die obere Klasse angestrebt werden. Die Karte sollte einen hohen GPU Takt und einen breiten Daten­bus für die Grafiks­peicher An­bindung haben.

Altium Designer nutzt die GPU auch im 2D Mode, beispielsweise bei der Berechnung von Polygon Flächen, bei animierter Dar­stellung wie CU High­light, Online DRC und der trans­parenten Layer Dar­stellung. Eine nieder performante GPU führt zur Mehr­be­lastung der CPU, dadurch gerät die gesamte Arbeit ins Stocken und die Laune in den Keller.
... UND, meist vergessen - regelmäßig die Treiber aktualisieren hilft das Potential der Grafik­karte voll auszuschöpfen.

RAM

Arbeitsspeicher ist für den Betrieb unerlässlich. Ältere 32-Bit-Windows Systeme können nur maximal 3,2 GB ( 4 GB abzüglich I/O und Grafik Bereich ) RAM verwalten. Aktuelle 64-Bit-Windows Systeme können bis zu 192 GB RAM ( 16 GB in der Home Edition ) adressieren.

Für 32-Bit Programme wie es Altium Designer immer noch ist, gilt auch unter 64-Bit Windows eine Grenze von max. 2 GB nutz­baren Arbeits­speicher je Programm.

Im Alltagsgebrauch sind immer mehrere Programme gleichzeitig geöffnet. Nach meiner Ein­schätzung ist daher der Speicher­ausbau auf 8 GB dennoch angeraten. Werden neben Altium Designer noch weitere anspruchs­volle ECAD/MCAD Pro­gramme benutzt, können auch 16GB und mehr von Vorteil sein.

Bei der Nutzung von Altium Designer alleine habe ich keine Ver­besserung bei einer Speicher­er­weiterung über 8GB festgestellt. Den Test habe ich auf der Seite: Vergleich Altium Designer 8 GB / 16 GB. Ein Leistungs­sprung bei der Aufrüstung auf 16 GB ist nur gegeben wenn Programme wie beispiels­weise eine RamDisk diesen nutzen, oder aber viele Speicher­hungrige Programme parallel zu Altium Designer genutzt werden.

SSD / HD

Der Umstieg auf eine SSD bringt deutlich mehr Tempo und macht Laune. Auch wenn die Ver­besserungen beim Start und Speichern von komplexen Programm­paketen wie Altium Designer sehr gering sind. Der Windows System­start, das Wechseln zwischen Programmen und die Lese- und Schreib­prozesse flutschen.

Im Mobilen Betrieb kommen die höhere Robustheit und die erhöhte Daten­sicherheit hinzu. Auch ohne Ver­schlüsselung sind SSDs über die Algorithmen der Controller zur Speicher­verwaltung ver­schlüsselt. Spezialisierte Datenretter sind, auch wenn die Daten der einzelnen Speicherchips vollständig aus­gelesen werden können, mit der Wieder­herstellung des Daten­puzzles länger als bei einer klassische Festplatte beschäftigt. Diese Aus­führungen auch als Warnung, bei einer SSD aus­reichend Daten­sicherung zu betreiben. Bei mir lies sich ein Password geschütztes SSD Betriebs­system ohne erkennbaren Grund nicht mehr entsperren. Laut Support sei das ungewöhnlich, könnte aber wenn auch selten vor­kommen ... ohne aus­reichende Daten­sicherung wären die Folgen aber fatal gewesen.

Wenn mehrere Laufwerke vorhanden sind so ist das Laufwerk welches die Windows System­partition enthält die richtige Wahl für den Ersatz durch eine SSD. Die Daten­zugriffe auf das Laufwerk welches die Projekt­daten enthält sind im Ver­hältnis dazu sehr gering, so dass hier eine SSD auch nur wenig Wirkung entfalten kann.