10/25 AMD Bulldozer im Test : Ein schwarzer Mittwoch

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Turbo und Strom sparen

Turbo Core 2.0

Mit „Bulldozer“ führt AMD auch eine neue Version der Turbo-Funktion zur dynamischen Taktsteigerung ein. Diese kann im Gegensatz zum Vorgänger auch alle Kerne hochtakten, sofern es Spielraum bei der TDP gibt. Dieses Szenario nennt AMD treffend „All Core Turbo“. Die maximale Frequenzsteigerung liegt in diesem Fall bei 300 MHz. Bei „Max Turbo“ handelt es sich wiederum um die klassische Variante des Vorgängers, bei dem die Hälfte der Kerne bei entsprechender Last um bis zu 900 MHz (FX-8120) über dem Standardwert betrieben wird. Somit arbeitet der FX-8120 zum Beispiel zeitweise mit 4,0 GHz statt 3,1 GHz.

Turbo für alle Kerne (All Core Turbo)

Der sogenannte Power Manager (APM-Modul) misst dabei die aktuelle Leistungsaufnahme und regelt Takt und Spannung stufenweise (P-States). Werden also zum Beispiel alle acht Kerne/Threads von Anwendungen gefordert und die Leistungsaufnahme liegt trotz allem unterhalb der spezifizierten TDP, greift die erste Turbostufe (P1) und alle acht Kerne erhalten den je nach Modell unterschiedlichen Taktschub. Sobald der Power Manager feststellt, dass die durchschnittliche Leistungsaufnahme den spezifizierten Wert überschreitet, veranlasst er eine Rückkehr zum Basistakt (P0). In eigenen Benchmarks will AMD dank des Turbos Leistungssteigerungen bei sogenannten Multi-Threaded-Anwendungen von vier bis sieben Prozent (WinRAR 4) erzielt haben.

All Core Turbo (alle Kerne)
All Core Turbo (alle Kerne)

Turbo für die Hälfte der Kerne (Max Turbo)

Bei weniger anspruchsvollem Multi-Threading respektive wenigen oder nur einem Thread kommt hingegen die maximale Turbo-Frequenz zum Einsatz, jedoch gilt dies nur für die Hälfte der Kerne. Bei einem AMD FX mit acht Kernen werden also unter entsprechendem Last-Szenario vier Kerne in den Ruhezustand (C6) versetzt, wodurch der Energiebedarf der CPU unter den TDP-Wert sinkt. Um diesen Spielraum zu nutzen, werden die restlichen aktiven Kerne auf die maximale Frequenz „befördert“ und bieten somit für bis zu vier Threads eine höhere Leistung, die AMD anhand eigener Tests mit bis zu 12 Prozent mehr (WinZip) gegenüber dem Standardzustand (ohne Turbo) beziffert. Auf weitere Turbo-Stufen für noch weniger Kerne oder einen einzelnen Kern, wie bei aktuellen Intel-CPUs der Fall, verzichtet AMD hingegen.

Max Turbo (Häfte der Kerne)
Max Turbo (Häfte der Kerne)

Stromspar-Funktionen (Power Management)

Durch architektonische Lösungen sowie diverse Stromspar-Funktionen will AMD die Leistungsaufnahme von „Bulldozer“ möglichst gering und die Effizienz entsprechend hoch halten. Dabei ist zunächst das grundlegende Design von „Bulldozer“ zu erwähnen, bei dem sich zwei „Kerne“ in einem Modul sonst meist dedizierte Ressourcen teilen, wodurch pro Kern an mancher Stelle Transistoren eingespart werden konnten. Weiterhin soll ein verbessertes und umfassenderes Clock-Gating, welches auch für Komponenten außerhalb der „Bulldozer“-Kerne gilt, inaktive Bereiche (Schaltkreise) der CPUs praktisch abschalten können um Strom zu sparen. Insgesamt soll es dadurch gegenüber dem Vorgänger deutlich weniger gleichzeitig aktive und entsprechend Strom verbrauchende Schaltkreise geben.

Power Management
Power Management
Optimiertes Clock Gating
Optimiertes Clock Gating

Neben diesen Hardware-basierten Sparmaßnahmen leisten noch einige durch Software geregelte Stromspar-Mechanismen einen Beitrag. Allen voran ist der Ruhe- oder Schlafzustand für komplette Kerne C6 State zu nennen, der wiederum im Zusammenspiel mit dem sogenannten „Power Gating“-Ring auf dem Chip funktioniert. Eine Methode, die AMD erstmals bei den „Llano“-APUs und dem „Bobcat“-Core einsetzte. Somit können nicht benötigte Kerne praktisch abgeschaltet werden.

C6 State und Power Gating
C6 State und Power Gating

Das sogenannte Application Power Management (APM) regelt abhängig vom aktuellen Anwendungsszenario die P-States der CPU beziehungsweise der Kerne und kontrolliert dabei nicht nur die oben beschriebenen Turbo-Stufen sondern auch die Stromspar-Modi in Form von Zuständen mit verringertem Takt und Spannung für jene Kerne, deren Leistung nicht benötigt wird. Zu den weiteren Energiesparmaßnahmen gehört der sogenannte Low Power Idle State (C1E) sowie ein DRAM Power Management für den direkt über den integrierten Speichercontroller der CPU angebundenen Arbeitsspeicher.

Power Management – P-States, Turbo
Power Management – P-States, Turbo
DRAM Power Management
DRAM Power Management

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