Power Management

Überblick

Der Core i7 verfügt im Gegensatz zu seinem Vorgänger über eine Power-Control-Unit, die gar das Abschalten einzelner Kerne ermöglicht. Leckströme können so im Idle-State auf ein Minimum reduziert werden. Weiter kann die Power-Control-Unit, die im Übrigen so viele Transistoren wie ein 486er Chip beherbergt, auch die ‚’’Uncore’’-Regionen deaktivieren, was die Leistungsaufnahme noch weiter senkt.

Minimierung der Leistungsaufnahme im Idle-State

Prinzipiell generieren die folgenden drei Umstände Verlustleistung: Prozesse, die bei hohen Frequenzen ablaufen, haben Leckströme zur Folge, hohe Frequenzen verlangen nach einer hohen Performance im Bereich der globalen Takt-Verteilung sowie die Logik als auch die lokale Takt-Verteilung sind verantwortlich für die Leistungsaufnahme der CPU.
Die Leistungsaufnahme wird nun beispielsweise dadurch minimiert, dass das Betriebssystem die CPU benachrichtig, dass keine Tasks zur Ausführung bereit stehen. Die CPU geht nun in den ’’Idle-Modus’’ über, respektive in einen ’’C-State’’ und wartet bis wieder Instruktionen kommen, die ausgeführt werden sollen.
Vor der Einführung des Core i7 konnte eine CPU in folgende C-States übergehen:

• C0: CPU ist aktiv
• C1, C2: Stoppt die Core-Pipeline und die meisten Takte
• C3: Stoppt die übrigen Takte
• C4, C5, C6: Senkt, die Kernspannung und reduziert Leckströme

Integrated Power Gate

Um die einzelnen CPUs separat mit Spannung zu versorgen kommt ein Power Gate zum Einsatz. Dieses stellt einen Power-Switch zwischen VR-Output und der Stromversorgung der Kerne dar. Die Vorteile, die sich daraus ergeben, sind folgende:

• Sehr tiefer on-Widerstand
• Sehr hoher off-Widerstand
• Spannung kann wesentlich schneller wieder zur Verfügung gestellt werden
• Ermöglicht C6-State (Spannungsregulierung) pro Kern
• Verlustleistung nahe 0 Watt

Das Integrated Power Gate ermöglicht es nun Leckströme zu eliminieren und so die Leistungsaufnahme im Idle-Zustand auf nahe 0 Watt zu reduzieren. Dies kann für jeden Kern separat geschehen oder auch für mehrere gleichzeitig.
Weiter bezieht auch das Speichersubsystem weniger Leistung, da auch die Speicher-Takte während Anfragen bei geringer Auslastung gestoppt werden können. Auch die QPIs werden weniger Leistung verbrauchen, da diese weniger aktiv sind, wenn die CPU dies auch ist. Ein ähnliches Verhalten zeigen auch die PCI Express Links.
Zusammenfassen kann man sagen, dass nicht nur die Leistungsaufnahme der CPU sondern auch diejenige der gesamten Plattform sinkt.

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