Centrino Hardware Control im Test: Mehr Akkulaufzeit für Centrino

Die Theorie

Maßgeblich entscheidend für den Stromverbrauch eines Prozessors ist neben der Taktrate die verwendete Spannung. Dabei gilt: Taktrate und Verbrauch stehen linear in Beziehung, Spannung und Verbrauch verhalten sich sogar quadratisch zueinander. Genau dort setzen modernen Stromspartechnologien – sei es Intels (Enhanced-)Speedstep oder AMDs Cool'n'Quiet-Technologie – an. Es wird im Leerlauf der CPU nicht nur der Takt, sondern auch die Spannung des Prozessors gesenkt. Bei Intels Speedstep für Mobilprozessoren werden zudem noch Teile der CPU (z.B. einzelne Cache-Segmente) deaktiviert, was jedoch für diese Anleitung eher nebensächlich ist.

Zur Veranschaulichung, wie Spannung und Taktrate sich auf den Stromverbrauch auswirken, nachfolgend ein paar kleine Messungen, die wir auf einem Desktop-System basierend auf dem AOpen i855GMEm-LFS mit einem Pentium M 745 (1,8 GHz, FSB100)-Prozessor durchgeführt haben. Dabei wurde direkt die Stromversorgung der mit 1,340 Volt laufenden Dothan-CPU angezapft, um den aktuellen Stromverbrauch zu messen. Laut AOpen wird der Prozessor auf dem i855GMEm-LF ausschließlich über die 12-Volt-Leitung versorgt, so dass wir die Leistung über Spannung und den auf der Leitung fließenden Strom ermitteln konnten.

Diese Messung wurde bei einer fixen Spannung von 1,340 Volt durchgeführt. Betrachtet man die Bereiche, in denen der Takt linear gesteigert wurde (z.B. 800 - 1600 MHz bei 100 MHz FSB und 1,86 - 2,4 GHz bei 133 MHz FSB), ist klar zu erkennen, dass der Stromverbrauch ebenfalls linear zum Takt ansteigt.

Die nächste Messung zeigt den Stromverbrauch bei 600 MHz CPU-Takt und wechselnder Spannung von 0,860 bis 1,340 Volt in Schritten von 0,016 Volt:

Wie man schön erkennen kann, steigt der Stromverbrauch exponentiell zur anliegenden Spannung an. Unter Last verbraucht die CPU bei 1,340 Volt knapp 9 Watt. Senkt man die Spannung auf z.B. 1,036 Volt ab, liegt der Verbrauch nur noch bei etwas über 3,5 Watt. Ein Absenken der Spannung von 1,340 auf 1,036 Volt hat somit einen Effekt von ca. 60 Prozent Einsparung erbracht.

Folgendes Diagramm zeigt verschiedene Konfigurationen:

Interessant ist vor allem der mittlere Teil des Diagramms. Dort verbraucht ein Pentium M mit 1800 MHz und 1,084 Volt genau so viel wie ein um 600 MHz langsamer getaktetes (simuliertes) Modell mit 1200 MHz bei 1,212 Volt. Sogar ein Pentium M mit nur 600 MHz und 1,340 Volt verbraucht mehr als die Konfiguration mit 1800 MHz und 1,084 Volt, trotz des 66,6 Prozent niedrigeren CPU-Taktes.

Klares Ziel scheint also zu sein, für den Prozessor die minimale Betriebsspannung herauszufinden, die dieser für den Betrieb bei der jeweiligen Taktrate benötigt, wobei sowohl der Idle- als auch der Betrieb unter Voll- bzw. Teillast zählt – soviel zur Theorie.