Grundlagen: Energiemanagement mit ACPI 3.0

CPU-Throttling und Performance

Mit über 100 Watt elektrischer Leistungsaufnahme zählt der Intel Prescott aktuell zu den Spitzenverbrauchern unter den Prozessoren. Auch in der Vergangenheit gehörten die CPUs zu den größten Energieverbrauchern. Um diesem Problem entgegenzuwirken, widmen die ACPI-Spezifikationen dem Prozessor ein eigenes detailliertes Kapitel.

Die Stromsparfunktionen des Prozessors sind im globalen Betriebszustand G0 integriert. Dort definieren die ACPI-Spezifikationen für den Prozessor vier Energiestufen C0 bis C3.

Den "normalen" Betriebsmodus C0 unterteilt ACPI in die zwei Unterkategorien Throttling und Performance State Px. Im Throttling-Modus arbeitet die CPU nur in begrenzten Zeitintervallen mit der vollen Taktfrequenz. Den Rest der Zeit "steht" die CPU, da der Takt durch Setzen des Stop-Clock-Signals (STPCLK) gestoppt wird. Durch diese "Brute-Force-Methode" lässt sich nahezu im Verhältnis 1:1 Energie einsparen. Das Throttling kann der Anwender im begrenzten Maße (BIOS-Einstellungen) beeinflussen. Es wird jedoch überwiegend zum Schutz des Prozessors vor Überhitzung durch zu hohe Umgebungstemperatur beziehungsweise ein ausgefallenes CPU-Kühlssystem eingesetzt. Hierauf hat der Anwender keine Einflussnahme. Die Throttling-Intervalle bestimmt das System automatisch durch Verändern bestimmter Registerinhalte (Duty Width Register).

Anders als das Throttling beeinflussen die Performance States nicht die Taktzuführung, sondern die Höhe der Taktfrequenz, mit der die CPU arbeiten soll. So steht der P0-Zustand für maximale Performance und höchsten Energieverbrauch. Dagegen kennzeichnet der P(x)-Modus den minimalen Performance-Level bei geringster Leistungsaufnahme. Der maximale Zustand x hängt vom eingesetzten Prozessor ab. Die Zwischenwerte für den x-Parameter sind vom Anwender beziehungsweise von der Applikation frei wählbar.