Diskussionen um Intels angebliche 7-Watt-Prozessoren

Auf der CES hat Intel fünf Mobilprozessoren mit einem "Y" in der Modellnummer angekündigt, die angeblich besonders wenig Leistung aufnehmen. Deshalb sollen sie sich für sehr kompakte Ultrabooks und Tablets eignen. Statt wie meistens üblich die Thermal Design Power (TDP) dieser neuen Chips in den Vordergrund zu stellen, wirbt Intel mit einer selbst erfundenen Scenario Design Power (SDP). Diese soll lediglich 7 Watt betragen und liegt beeindruckend deutlich niedriger als bei bisherigen Ultrabook-Prozessoren. Letztere sind laut ihren Datenblättern mit einer Thermal Design Power (TDP) von 17 Watt spezifiziert.

Wie die Bezeichnung der TDP schon andeutet, handelt es sich weder um eine Angabe zur maximal möglichen Volllast noch ist sie für die Akkulaufzeit relevant, weil typisch benutzte Mobilrechner die längste Betriebszeit im Leerlauf verbringen und die CPU nur kurzzeitig unter Volldampf steht. Auch über die Effizienz der CPU, also die Rechen- oder 3D-Leistung pro Watt, sagt die TDP nichts aus. Sie ist vielmehr für die Auslegung von Kühlsystem und Stromversorgung wichtig. Prozessoren mit besonders niedriger TDP eignen sich für kompaktere Gehäuse, weil schwächere Spannungswandler und Kühler weniger Platz benötigen.

Was Intel mit Scenario Design Power meint, bleibt wolkig, steht aber in einer langen Tradition: Viele Hersteller von Prozessoren und SoCs versuchen, mit "Typical Power" oder "Average CPU Power" (ACP) für ihre jeweiligen Produkte zu werben. Es existieren aber keine allgemein anerkannten oder gar standardisierten Verfahren, um eine solche mittlere Leistungsaufnahme in vergleichbarer oder reproduzierbarer Form zu messen. Außerdem hängt die mittlere Leistungsaufnahme eines Gerätes von der jeweiligen Nutzungsweise und der verwendeten Software ab.

Für die auf der CES vorgestellten "Y"-Versionen von Core i3, Core i5 und Core i7 nennt Intel 13 Watt TDP bei deutlich niedrigeren nominellen und Turbo-Taktfrequenzen als bei den vergleichbaren Ultrabook-Typen. Schaut man etwa auf Core i7-3667U (17 W/2,0 GHz) und Core i7-3689Y (13 W/1,5 GHz), so fällt zuerst der um 500 MHz oder 25 Prozent niedrigere Nominaltakt auf – aber das scheint ein fairer Handel zu sein: Auch die TDP liegt ja um 23,5 Prozent niedriger. Die maximale Turbo-Frequenz, also die maximale Single-Thread-Rechenleistung, liegt ebenfalls um 600 MHz beziehungsweise 19 Prozent niedriger. Schließlich hat Intel auch die maximale Frequenz der HD-4000-GPU um 26 Prozent gesenkt, von 1,15 GHz auf 850 MHz. Der teurere Y-Prozessor liefert also gut ein Viertel weniger Performance und erreicht, weil TDP und Takt hier im annähernd proportionalen Verhältnis sinken, ähnliche Effizienz.

Für welche Taktfrequenzen von CPU und GPU die Scenario Design Power gilt, verrät Intel ebenfalls nicht. Wären diese Werte bekannt, könnte man die zu erwartende Performance wenigstens grob mit anderen Prozessoren vergleichen. Wie schon der TDP-Vergleich zeigt, kocht Intel auch nur mit Wasser: Deckelt man die TDP einer CPU, so kann sie nicht dieselbe Rechenleistung liefern wie ein technisch weitgehend identischer Chip, der mehr Energie umsetzen darf.

In vielen Notebooks, vor allem in sehr kompakten Geräten, lassen sich CPUs und GPUs ohnehin nicht ausreizen: Kühlung und Stromversorgung sind so knapp ausgelegt, dass sich die Chips nach wenigen Minuten Volllast drosseln. Bei typischer PC-Nutzung tritt maximale Auslastung aber auch nur kurzzeitig auf, und dieser dynamischen Nachfrage passen sich die Prozessoren mit immer höheren Turbo-Modi und sparsameren Schlafzuständen besser an. Im Akkubetrieb kann ein 17-Watt-Chip nicht lange Vollgas fahren: Ein für Ultrabooks typischer Akku mit 35 oder 50 Wattstunden wäre nach zwei bis drei Stunden leer, selbst wenn man den Bedarf von Display, RAM und Massenspeicher vernachlässigt.

Manche Intel-Prozessoren wie der Embedded-Systems-Typ Core i7-3517UE unterstützen auch eine Configurable TDP (cTDP), sodass sich außer der nominellen TDP von 17 Watt etwa auch Werte von 14 oder 25 Watt einstellen lassen, wie Intel beschreibt (PDF-Datei). Damit ergeben sich dann je nach tatsächlicher Software-Last unterschiedliche Leistungsaufnahmen, die Intel für diesen CPU-Typ als Application Power Guidelines (APG) ebenfalls veröffentlicht (PDF-Datei). Volllast simuliert Intel mit einer leider nicht öffentlich verfügbaren Software namens Thermal Analysis Tool (TAT) – es ist ja gar nicht so einfach, die "wirklich maximale" Leistungsaufnahme eines Prozessors samt eventuell integrierter GPU praktisch zu erreichen. Bei modernen Intel-Prozessoren muss dazu insbesondere AVX-taugliche Software zum Einsatz kommen. (ciw)