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Im AMD-Blog erklärt John Fruehe, Director of Product Marketing für Server, Embedded und FireStream Produkte, wie die Turbo CORE Technologie in AMDs kommenden Bulldozer Prozessoren funktionieren soll. Intel hat mit Turbo Boost bereits vor einiger Zeit eine ähnliche Technologie für seine Prozessoren eingeführt. Grundsätzlich geht es darum, den gegebenen (Takt)-Spielraum eines Prozessors zu nutzen, wenn er nicht an seiner thermischen Leistungsgrenze arbeitet, aber dennoch durch technische Beschränkungen eingeschränkt wird. Die thermische Leistungsgrenze wird durch den maximalen Verbrauch bestimmt - die Thermal Design Power (TDP). Bei AMD wird ein Testverfahren angewendet, welches jeden Transistor des Prozessor belastet und somit kann die TDP bestimmt werden. Daraus errechnet AMD dann auch den maximalen Takt, den der Prozessor unter diesen Bedingungen fahren kann. In der Praxis allerdings wird dieser Zustand selten bis gar nicht erreicht. Kaum eine Anwendung schafft es einen Prozessor derart auszulasten. Dennoch muss AMD den konservativen Weg gehen, sozusagen ein Worst-Case-Szenario einhalten.
Um aber auch realistischere Wert zu den Prozessoren nennen zu können, führte AMD die Average CPU Power (ACP) ein. Die TDP spiegelt also den maximalen Stromverbrauch des Prozessors wieder, die ACP in der Praxis aufzufindende Belastungen. Die ACP errechnet sich dabei aus einer Belastung von 100% im Server-Bereich. Dies unterscheidet sich auf den ersten Blick nicht (könnte man annehmen) vom Szenario für die TDP, wo jeder Transistor belastet wird. Nimmt man sich allerdings ein Beispiel zur Hand, sind die Unterschiede zwischen TDP und ACP enorm. Für den Opteron 2376 gibt AMD eine TDP von 115 Watt an. Die ACP liegt allerdings bei nur 75 Watt. Immerhin 40 Watt bzw. 35% liegen also zwischen diesen Szenarien. Der 12-Kern-Prozessor Opteron 6174 wird von AMD mit einer TDP von ebenfalls 115 Watt bemessen, die ACP liegt bei 80 Watt. Zwischen den beiden Werten liegen nur noch 30% Unterschied. Der Grund hierfür ist CoolSpeed, eine Technologie die AMD mit den neuen Opteron Prozessoren einführte, um ACP und TDP näher zusammen zu führen. Man nutzt die Lücke zwischen ACP und TDP um dem Prozessor etwas mehr Takt zu geben. Sollte er zu dicht an die TDP heran kommen, wird der Takt wieder reduziert. Mit den mageren 5% zwischen der klassischen Methode und CoolSpeed wollte sich AMD allerdings nicht zufrieden geben und so führt man mit den Bulldozer Prozessoren die Turbo CORE Technologie ein.
Turbo CORE geht also noch einige Schritte weiter wie CoolSpeed und taktet den Prozessor so hoch, wie die TDP es maximal zulässt. Sollte der Prozessor zu dicht an die TDP heran kommen, wird wieder eine Stufe heruntergetaktet, so dass die Spezifikationen eingehalten werden. In einem Diagramm ist das Prinzip sehr schön dargestellt.
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Folgende Punkte spielen für Turbo CORE eine entscheidende Rolle:
- Um bis zu 500 MHz kann der Takt eines jeden Kerns angehoben werden.
- Bis zu 16 Kerne können im Takt angehoben werden.
- Die Hälfte der verfügbaren Kerne kann weiter angehoben werden als die angesprochenen 500 MHz.
- AMD will zum Start der Bulldozer Prozessoren einen Basis-Takt sowie den maximalen Takt der verschiedenen Modelle angeben
- Turbo CORE ist nicht abhängig von der Temperatur, sondern von den Verbrauchswerten. Die Temperatur spielt für Turbo CORE keine Rolle, so lange die maximale Betriebstemperatur nicht erreicht ist.
In einem weiteren Diagramm ist sehr schön zu sehen, wie sich der Takt während eines typischen Workloads verhält.
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Im ersten Bereich bewegt sich der Prozessor-Takt in der Standard-Zone, die durch den PowerNow!-Treiber gesteuert wird. Maximal kann hier der Basis-Takt erreicht werden. Wird mehr Rechenleistung benötigt, geht der Takt in die Boost-Zone. Dort kann der Takt bis an die maximale Grenze heran reichen. Hier arbeitet dann Turbo CORE. PowerNow! und Turbo CORE arbeiten also zusammen um für jeden Anwendungsfall den idealen Takt zu finden, um dem Anwender einen möglichst guten Kompromiss zwischen maximaler Leistung und niedrigen Stromverbrauch zu bieten.
AMD möchte an dieser Stelle allerdings auch klarstellen, dass der maximale Takt nichts mit irgendwelches Übertaktungen zu tun hat. Turbo CORE überwacht den Verbrauch des Prozessors und passt, falls nötig, den Takt entsprechend an. Dies hat nichts mit einer fixen Übertaktung mit Hilfe des Multiplikators zu tun.
Mit der Einführung der Bulldozer Prozessoren werden wir sicher noch etwas mehr zu Turbo CORE erfahren. An dieser Stelle wollte AMD nur einen Ausblick auf das geben, was uns vielleicht schon zur CeBIT erwartet.
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