Trickreiche Leistungssteuerung beim Mobile Intel Pentium 4

Mit einer neuen Typenvariante von Pentium-4-Prozessoren zielt Intel auf das Marktsegment der leistungsstarken "Desktop-Ersatz"-Notebooks. Der neue Mobile Pentium 4 ist ganz offensichtlich für die preiswerten Notebooks gedacht, in denen zurzeit gewöhnliche Desktop-Prozessoren zum Einsatz kommen. Mit Preisen von 417 (3,06 GHz), 278 (2,80 GHz), 218 (2,66 GHz) und 186 US-Dollar (2,40 GHz) sind sie zwar immer noch teurer als die Desktop-Chips, unterstützen aber Enhanced Speed Step und andere Tricks zur Minderung der elektrischen Leistungsaufnahme. Das kann sich für Notebook-Hersteller auszahlen, denn dadurch ist weniger Aufwand bei der Kühlung nötig und die Akkulaufzeiten verlängern sich: Im "Battery-optimized"-Modus benötigen die Prozessoren wie ihre "echten" Mobilverwandten nur 1,2 Volt Betriebsspannung und laufen mit 1,60 GHz Taktfrequenz.

Beim Einsatz schneller Desktop-Pentium-4-Prozessoren in Notebooks waren bisher einige Klimmzüge nötig, um überhaupt einen sicheren Batteriebetrieb zu ermöglichen: Oft drosselten die Entwickler dann die Taktfrequenz über das STPCLK-Signal, um die Spannungsregler und Akkus mit dem gewaltigen Strombedarf (über 65 Ampere beim 3,06-GHz-Typ unter Volllast) nicht zu überlasten. Das ist dank Speed Step im Battery-optimized-Modus jetzt unnötig. Das Clock Throttling war ohnehin etwas umstritten, weil dann die CPU gar nicht ihre volle Rechenleistung liefert -- bei den Mobilversionen ist immerhin klar, das im Batteriebetrieb nur ein Teil der Power bereitsteht.

Auch im Netzbetrieb führt der hohe elektrische Leistungsbedarf der Pentium-4-Prozessoren zu Problemen, denn die Abwärme muss sicher entsorgt werden -- das erfordert teure Spezialkonstruktionen oder laute Lüfter. Das Datenblatt des Mobile Pentium 4 enthüllt einige Kniffe, die den Entwicklern die Arbeit erleichtern: Wie alle Pentium-4-Typen kann nämlich auch der Mobilprozessor bei drohender Überhitzung seine interne Taktfrequenz automatisch drosseln. Diesen (abschaltbaren) Sicherheitsmechanismus nennt Intel Thermal Monitoring und schreibt vor, dass das BIOS ihn einschalten muss. Falls das nicht geschieht, was vor allem bei preiswerten PC-Mainboards durchaus vorkommt, verfügt der Pentium 4 noch über eine zweite Notabschaltung bei sehr hohen Temperaturen. Diese führt dann allerdings zum Systemabsturz.

Falls sich ein Pentium 4 automatisch drosselt, meldet er das über den PROCHOT-Pin nach außen. Dieser Signalpfad ist jetzt bidirektional ausgelegt: Falls das Wärme-Regelungssystem des Notebooks etwa an anderer Stelle eine Überhitzung bemerkt oder das Anlaufen der Lüfter vermeiden will, kann es hier eingreifen. Außerdem kennt der Mobile Pentium 4 den neuen On-Demand-Modus: Dabei lässt sich der interne Takt über ein spezielles Machine-Specific Register (MSR) drosseln. Über diesen Mechanismus kann das Betriebssystem per ACPI (Advanced Configuration and Power management Interface) die Rechenleistung des Prozessors je nach Bedarf einstellen; das war schon nach ACPI-Spezifikation 1.0b vorgesehen, wurde aber in ACPI 2.0 deutlich verfeinert.

Auch die Nutzung von Enhanced Speed Step ist nur mit ACPI-kompatiblen Betriebssystemen möglich. Die neuen Funktionen des Mobile Pentium 4 geben dabei Hinweise auf kommende Desktop-Varianten des Pentium 4: Auch der 90-nm-Kern namens Prescott soll ähnliche Verfahren zur Leistungssteuerung mitbringen.

Beim Vergleich der Datenblätter des "normalen" Pentium 4, des Mobile Pentium 4 und des Mobile Pentium 4-M fällt auf, dass die Intel die FSB533-Mobilprozessoren nicht nach ihrer Leckleistung selektiert. Hier liegt ein Vorteil der teuren Mobilversionen mit FSB400 -- diese haben eine deutlich geringere garantierte Leckleistung. Doch auch die preiswerteren Mobilprozessoren benötigen im Schlafzustand deutlich weniger Leistung als ihre Desktop-Verwandten, weil sie dabei mit geringerer Kernspannung auskommen. (ciw)