Zuiniger door extra diepe slaapstanden

Deze serie over de Core i7 bevat vijf delen

* Geschiedenis van processors tot de Core i7
* De werking onder de motorkap
* Energiebesparing (dit artikel)
* Verschillen met de Core 2
* Conclusie en benchmarks
Bij het ontwerp van de Core i7 heeft Intel niet alleen aandacht besteed aan de prestaties, maar ook aan het energieverbruik. Een quad core Core i7-processor heeft een vijfde, programmeerbare microcontroller ingebouwd die als enige taak heeft de frequentie en het voltage van de vier normale cores zodanig aan te passen dat de processor zo energie-efficiënt mogelijk werkt.
Hij verlaagt bijvoorbeeld het voltage en de frequentie naar minimale waarden als de processor niets te doen heeft. Start u een ‘single-threaded’ game op, dan verhoogt de microcontroller het voltage en de frequentie van één van de vier cores, terwijl de andere drie minimaal blijven. Dit voorbeeld is erg eenvoudig, maar omdat de microcontroller programmeerbaar is, kan hij ook slim handelen in veel complexere situaties.



Hier ziet u hoe de PCU-microcontroller het voltage en de frequentie van de processorkernen apart aanstuurt.
Hoewel het energieverbruik van een processor stijgt naarmate deze meer werk verricht, verliest een processor die niets doet ook nog steeds energie. Een reden daarvoor is dat hoe laag ook, een processor nog steeds een kloksnelheid heeft, en die kloktikken kosten energie. Moderne processors hebben een zogenaamde C3-slaapstand, waarin de kloksnelheid wordt uitgeschakeld. Maar zelfs in de C3-stand verbruikt een processor energie, vanwege lekkage. Naarmate transistors kleiner worden, lekken ze (continu) steeds meer energie. Stel dit voor aan de hand van een laag isolatiemateriaal: naarmate de laag dunner wordt, isoleert deze slechter en moet de verwarming harder werken om het huis op temperatuur te houden. Lekkage in processors is het gevolg van een kwantummechanisch effect, tunneling genaamd.

Om dit effect tegen te gaan bevat de Core i7 de nieuwe C6-slaapstand, waarin de energietoevoer compleet wordt afgesloten. Om terug te komen op de analogie van het isolatiemateriaal: dit is vergelijkbaar met het uitzetten van de verwarming als u op vakantie gaat. Het verschil is dat C6 in een processor veel moeilijker te implementeren is. Het vereist speciaal ontworpen transistors om de ‘stroomschakelaar’ goed te laten werken. Het mooiste aan C6 in Core i7 is dat de microcontroller deze slaapstand per core instelt. Zo kunnen één of twee cores hard werken, terwijl de derde en vierde volledig uitgeschakeld blijven.

Zelfs als alle cores zich in C6 bevinden, blijft de processor nog steeds een beetje energie verbruiken: enkele componenten zoals de microcontroller blijven functioneren, omdat zij de rest van de processor weer uit slaapstand moeten halen wanneer u verder wilt werken.
Nadeel van hogere C-slaapstanden is dat de processor steeds meer tijd nodig heeft om wakker te worden. De microcontroller in de Core i7 houdt daar rekening mee, door ook na te gaan of het waarschijnlijk is dat de processor snel weer wakker moet worden. In dat geval is een lage slaapstand beter geschikt.