Core i7-870, i7-860 und i5-750 - und Clarkdale - Core-Bereich

Stromspartechniken

4: Core-Bereich: Stromspartechnik Core Disable

Beim Stromverbrauch hat Intel mit dem Penryn-Kern die Messlatte hoch angelegt: Der Quad-Core-Prozessor QX9770 verbraucht deutlich weniger als AMDs Phenom X4, die entsprechenden Dual-Core-Modelle von Intel sind prädestiniert für den HTPC-Einsatz und ideal für Notebooks. Zudem schob man stromsparende Modelle wie den Q9550s nach, die für besonders energiesparende Umgebungen gedacht waren. Die Erwartungshaltungen beim Nehalem waren also hoch, zum einen, da auch eine neue Stromspartechnik zum Einsatz kommt, zum anderen, da Intel den Core i7 auf derselben stromsparenden Fertigungstechnologie aufbaut. Auch beim Core i7 setzt Intel also auf den P1266 genannten 45-nm-Prozess mit einem Hafnium-basierenden High-k-Material und Metal-Gate-Technik.

Neben den bisherigen bekannten Features wie C1E und EIST (Enhanced Intel SpeedStep Technology) implementiert Intel beim Core i7 eine komplette Core-Abschaltung. Hierfür wurde eine Power Control Unit implementiert - ein Mikrocontroller, der die Spannungen, die Temperatur und die Frequenz des Prozessors im Auge behält. Geht der Prozessor vom aktiven Status (C0-State) in den Stromsparbetrieb C6, kann die Power Control Unit den unbenutzten Kern komplett deaktivieren. Während bisherige Prozessoren hier nur die Spannung im C6-Modus senken konnten, um die Leakage zu reduzieren, fällt durch die komplette Abschaltung keine Leakage mehr an.

Der Core i7 ist so in der Lage, schnell Kerne an- und abzuschalten. Er besitzt zwar immer noch nur einen Voltage Regulator, durch den unabhängigen C6-State für jeden Prozessor ist ein teures mehrstufiges Design jedoch nicht unbedingt notwendig. Penryn-Prozessoren konnten erst die Spannung senken, wenn alle Prozessoren nichts zu tun hatten und sparten erst dann einen Teil der Leakage ein. Beim Core i7 ist die Einsparung pro Core möglich, auch wenn die anderen noch aktiv sind. Übrig bleibt der Uncore-Bereich, den Intel in den üblichen C6-State bringen kann, wenn keine Arbeit zu verrichten ist.

Anhand eines kleinen Tests mit dem Core i7-870 haben wir versucht herauszufinden, wie viel Watt ein Kern tatsächlich verbraucht. Hierfür haben wir die CPU mit einer unterschiedlichen Anzahl aktiver Kerne (1, 2, 4) und aktiviertem/deaktiviertem Hyperthreading im Idle- und Last-Betrieb verglichen:

Sehr schön zu sehen: Egal, wie viele Kerne aktiv sind, im Idle-Betrieb beträgt die Leistungsaufnahme immer ungefähr 118 Watt. Daraus lässt sich ableiten, dass die Prozessoren im Idle-Betrieb abgeschaltet sind. Zu den Verbrauchern zählt hier also nur der L3-Cache sowie der restliche UnCore-Bereich, wobei natürlich auch hier Stromspartechniken greifen, die Intel schon bei früheren Prozessoren integriert hat.

Im Last-Betrieb sind deutliche Unterschiede zu erkennen. Die Differenz von einem Kern zu zwei Kernen mit Hyperthreading beträgt ca. 26 Watt, die Differenz von zwei Kernen zu vier Kernen mit Hyperthreading beträgt ca. 50 Watt. Somit lässt sich festhalten, dass jeder mit Hyperthreading betriebene Kern ungefähr 25 Watt verbraucht. Ein derartiges Verhalten konnten wir auch schon mit dem Bloomfield messen. Im Betrieb ohne Hyperthreading sinkt der Verbrauch signifikant, da die Kerne nicht so stark ausgelastet werden. Auch ist unser Test mit Cinebench 10 nicht repräsentativ für die 100%ige Auslastung, andere Programme, unter anderem Prime95 oder ähnliches, können die Kerne deutlich stärker auslasten. Intels Angabe von einer TDP von 95 Watt ist also beim Lynnfield äußerst knapp gewählt, da die vier Kerne alleine bereits eine derartige Auslastung besitzen können.