Core i7-Technik: Power Control Unit (PCU) - Energieeffizienz, das heutige Zugpferd

AMD machte es mit ihren Prozessoren irgendwann zum Marketingkonzept und spielte damit praktisch Vorreiter für den heutigen Trend der ökologischen Denkweise. Green-IT, ein Modewort der letzten 12 Monate, begleitet uns aktuell durch alle Bereiche der Computerszene. Ob es nun der Prozessor- oder Mainboard-Hersteller ist, jeder sucht sich ein Trittbrett und führt den Punkt Energie mit in die Eigenvermarktung ein.

War Intel mit seinen letzten Pentium-4-Modellen - Stichwort "Prescott" - vielleicht gar auch Stein des Anstosses, zeigte man spätestens mit der Vorstellung der Core-Prozessoren, dass man auf diesem Bereich durchaus Akzente setzen kann. Widmen wir uns dem Energiesparkonzept der Core-i7-Prozessoren, an welchen Intel nach den Core-Produkten weiter gefeilt haben will.

Wie schon eher angedeutet, bezeichnet Intel die Energieeffizienz als erste Triebfeder des Designs. Dabei wählte man einen anderen Weg als Konkurrent AMD. Dort werden die Rechenkerne mit separaten Spannungsversorgungen ausgestattet, welche die Kerne individuell nach Auslastung mit Spannung versorgen - ein durchaus sehr komplexes Vorgehen, was auch Anforderungen an die Mainboard-Hersteller und die eingesetzten Wandler auf den Hauptplatinen stellt.

Intel beließ es bei einer gemeinsamen Spannungsversorgung für alle Rechenwerke. Unverändert wie bisher kennen die Rechenkerne die Fähigkeit unabhängig voneinander verschiedene P- und C-States anzunehmen und damit die Taktraten bei geringer Last zu senken bzw. Teile wie den Cache, die Taktgeneratoren usw. abzuschalten. Von den Mobilprozessoren der Penryn-Generation hat Intel den C6-State übernommen, womit der tiefste Energiesparzustand erreicht wird. Nach Abschaltung der einzelnen Einheiten (Clock Gating), Abklemmen von der Taktgeneration und Sicherung der Cachezustände trennt die Verwaltungselektronik des Prozessors den Rechenkern von der Spannungsversorgung.

Die Halbleiterindustrie nennt dieses seit vielen Jahren in integrierten Schaltungen übliche Vorgehen Power gating, womit Leckstromverluste innerhalb der Gatter noch weiter reduziert werden. Im CPU-Bereich scheint es Intel aber erstmals in der Praxis funktionierend umgesetzt zu haben.


Für die SRAM-Zellen der L1- und L2-Caches setzt Intel auf 8T-Ausführungen statt des üblichen 6T-Designs, was die statische Leistungsaufnahme reduziert, im Gegenzug aber etwa 25 % mehr Fläche beansprucht, was angesichts der geringen Menge aber anscheinend die bessere Lösung war.

Der angesprochene Microcontroller, den der Hersteller dafür auf dem Prozessor-Die implementiert hat, nennt sich Power Control Unit (PCU). Er überwacht neben den genannten Steuergrößen auch die Temperaturen, die Ströme sowie die Leistungsaufnahme in Echtzeit. Was letzteres in der Praxis bedeutet, darüber sind wir uns nach diesem Test aktuell noch nicht ganz im Klaren. Um einen Vergleich für die Komplexität der PCU zu geben, erwähnte Intel, dass der Mikrocontroller mehr Schaltkreise enthält als ein 486er.