Die atomaren Handys
Intels Atom-Prozessor Z6XX für Smartphones und Tablets
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Mehr Rechenleistung durch Burst-Modus und neue Energiesparmodi
Wie schon sein Vorgänger unterstützt auch Lincroft Hyper-Threading, 64-bit-Code und dieselbe Intel-Virtualisierungs-Technologie (VT) wie ein Core 2. Als Level-1-Cache stehen 24 Kbyte für Daten und 32 Kbyte für Befehle zur Verfügung, es gibt dazu noch 512 Kbyte L2-Cache und keinen L3-Cache.
Was allerdings neu gegenüber der vorherigen Atom-Generation ist, sind vier sogenannte Power-States: Einen Ultra-Low-Frequenz-Modus (ULFM), in dem der Core nur mit 200 MHz getaktet wird, ein Low-Frequenz-Modus (LFM), ein High-Frequenz-Modus (HFM) und einen Burst-Modus, in welchem die angegebene maximale Taktfrequenz erreicht wird. HFM gibt dabei die zulässige TDP an.
In der Praxis läuft das so ab, dass Temperatursensoren auf dem Die und dem Gehäuse die zulässigen Temperaturschwellenwerte überwachen. Wenn diese erreicht werden, wird die Plattform zur Abkühlung in die Modi ULFM oder LFM zurückgefahren und dann solange im HFM-Modus betrieben, bis wieder genug Temperatur-Spielraum für einen Burst zur Verfügung steht. Dies alles passiert in Sekundenbruchteilen und wird vom Betriebssystem gesteuert.
Auch OSPM (Operating System-directed Power Management) wird unterstützt: Ziel ist es, eine bestimmte Aufgabe in möglichst kurzer Zeit abzuschließen, um dann wieder in den Schlafmodus wechseln zu können. Das Betriebssystem kontrolliert alle Systemzustandsübergänge, die Entscheidungsbasis sind Daten aus Programmen oder eine Benutzerkonfiguration. Das ganze kann auch auf Device-Ebene erfolgen, hier kontrolliert das Betriebssystem alle Gerätezustandsübergänge auf einer Entscheidungsbasis mit dem Wissen über anstehende Aufgaben für das jeweilige Gerät oder einer benutzerdefinierten Policy (z.B. Antwortzeiten oder Energiesparwunsch).
Neue Energiesparmodi passen für Handys
Die sicherlich interessanteste Frage in Bezug auf Moorestown stellt sich in Bezug auf den dramatisch reduzierten Energieverbrauch. Hier gibt es neben der Einführung der eben erklärten Power-States zwei Dinge zu nennen: 19 sogenannte Power-Inseln und zwei neue Energiesparmodi, die speziell für Handy-Anwendungen passen.
Bei Menlow gab es nur drei Zustände: Der Core wurde als ganzes mit Takt versorgt oder nicht, gleiches galt für Caches und PLL. Bei Mooretown wurden 19 separate Chip-Bereiche definiert, die unabhängig voneinander getaktet werden können oder nicht. Damit ist natürlich ein viel feinerer und effektiverer Ansatz gegeben, der insbesondere die Leckströme reduziert: Wird eine Power-Insel abgeschaltet d.h. nicht getaktet, gibt es auch keinen Leckstrom.
Die bisher vom Atom bekannten Energiesparmodi C0 bis C6 wurden unter der Bezeichnung S0 zusammengefasst und zwei neue Modi S0i1 und S0i3 hinzugefügt, die speziell für typische Tätigkeiten oder Untätigkeiten eines Handy-Nutzers konzipiert wurden. S0i1 wird immer dann aktiviert, wenn der Benutzer noch mit dem Gerät kommuniziert, ohne es jedoch zu bedienen, z.B. wenn er eine Webseite liest. Wie man in dem entsprechenden Bild in der Bilderstrecke sieht, sind die meisten Power-Inseln abgeschaltet, was zu einer Energie-Einsparung von rund 15 Prozent gegenüber dem aktiven Modus führt. Die Latenzzeiten für S0i1 betragen 600 Mikrosekunden beim Eintritt und 1,2 Millisekunden zur Rückkehr in den aktiven Modus. Der x86-Core schläft im C6-Modus.
S0i3 tritt ein, wenn der Benutzer das Handy gar nicht benutzt, sondern es z.B. in der Jackentasche trägt. In diesem Fall werden nur noch die Power-Inseln SRAM und System-Power-Management mit Spannung versorgt, der Rest des Dies ist stromlos. Die Latenzzeiten für S0i3 betragen 450 Mikrosekunden beim Eintritt und 3,1 Millisekunden zur Rückkehr in den aktiven Modus.
Um die Fortschritte von Moorestown gegenüber Menlow bei dem Energieverbrauch anschaulich zu machen, kann man sich folgende Analogie überlegen: Stellen Sie sich vor, Sie kommen nachts nach Hause. Bei Menlow gab es einen Lichtschalter. Sie gehen in den Flur, drücken auf den Schalter und im ganzen Haus geht das Licht an, Sie können lediglich noch ein bisschen die Helligkeit mit einem Dimmer regeln. Bei Moorestown wird das Licht nur in den Räumen eingeschaltet, in denen es benötigt wird – wenn Sie aus dem Zimmer gehen, geht das Licht automatisch aus.
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