Die vielen Änderungen der neuen Mobile-CPU sind Intel einen extra langen Namen wert: Mobile Pentium III Processor-M, so die offizielle Bezeichnung. Zur Vereinfachung nennen wir ihn Pentium III M.
Die umfangreichen Änderungen am mobilen Pentium III kommen nicht von ungefähr. Schließlich hat AMD mit dem mobilen Athlon 4 erstmals einen ernsthaften Konkurrenten zu bieten. Zwar beherrscht Intel mit seinen Prozessoren den Notebook-Markt, zu schwindenden Marktanteilen wie im Desktop-Bereich soll es aber nicht kommen.
Beim neuen Pentium III M bietet Intel nicht nur eine höhere Performance, sondern senkt gleichzeitig auch den Energieverbrauch. Die Leistungssteigerung beruht auf höheren Taktfrequenzen, vor allem aber wurde der L2-Cache kräftig erweitert.
Um auch noch die Verlustleistung zu senken, setzt Intel bei den Pentium III M erstmals auf die 0,13-µm-Fertigungstechnologie. Auch die im Januar 2000 bei den mobilen Pentium-III-Prozessoren vorgestellte SpeedStep-Technologie wurde überarbeitet. Sie bietet jetzt eine dynamische Performance-Anpassung.
Details zum Pentium III Processor-M
Zum Start bietet Intel die unter dem Codenamen Tualatin bekannten Prozessoren mit Taktfrequenzen von 866 und 933 MHz sowie 1,0, 1,06 und 1,13 GHz an. Im batterieoptimierten Modus takten die CPUs mit 733 MHz. Nur der Pentium III M 866 läuft gedrosselt mit 667 MHz. Neben der Core-Taktfrequenzen hat Intel erstmals bei mobilen CPUs auch den FSB auf 133 MHz geliftet.
Durch die geringere Strukturbreite von 0,13 µm kommt der Pentium III M mit niedrigeren Core-Spannungen aus. Bei voller Taktfrequenz fordern die CPUs 1,40 V, im stromsparenden SpeedStep-Modus sinkt die Core-Spannung auf 1,15 V. Zum Vergleich: ein Mobile Pentium III 1000 mit 0,18 µm Fertigungstechnologie benötigt noch 1,7 V beziehungsweise 1,35 V.
Nebeneffekt der Strukturverringerung: Laut Intel ist im Vergleich zur 0,18-µm-Fertigung des Mobile Pentium III nun die doppelte Die-Zahl pro Silizium-Wafer möglich.
Die gravierendste Core-Änderung des Pentium III M ist der vergrößerte L2-Cache. Mit 512 KByte ist der 8fach assoziative Fullspeed-Cache nun doppelt so groß. Der 4fach assoziative L1-Cache blieb mit je 16 KByte für Daten und Befehle unangetastet. Verbessert wurde zudem die spekulative Data Prefetch Logic für den L2-Cache.
Durch den verdoppelten L2-Cache hat sich auch die Anzahl der Transistoren rapide vergrößert: Sie ist von 28 auf 44 Millionen gestiegen. Damit besitzt der Pentium III M 2 Millionen Transistoren mehr als der Pentium 4.
Mobile Pentium III | Mobile Pentium III-M | |
|---|---|---|
| ||
Max. Taktfrequenz | 1 GHz | 1,13 GHz |
FSB | 100 MHz | 133 MHz |
Transistoren | 28 Millionen | 44 Millionen |
Strukturbreite | 0,18 µm | 0,13 µm |
Gate-Länge | 0,13 µm | 0,07 µm |
Core-Spannung | 1,7 / 1,35 V | 1,40 / 1,15 V |
L1-Cache | 2 x 16 KByte | 2 x 16 KByte |
L2-Cache | 256 KByte | 512 KByte |
Powermanagement | SpeedStep, Quick Start, Deep Sleep | Enhanced SpeedStep, Quick Start, Deeper Sleep |
3D-Befehlssatz | MMX, SSE | MMX, SSE |
Enhanced SpeedStep im Detail
Die SpeedStep-Technologie feierte ihre Premiere am 18. Januar 2000 im Mobile Pentium III 600. Der Stromsparmechanismus senkt die Taktfrequenz und Core-Spannung des Prozessors, sobald das Notebook im Akkubetrieb ist. Reicht die Performance nicht mehr, kann der Benutzer den Prozessor auch mit voller Taktfrequenz laufen lassen.
Das Enhanced SpeedStep des Pentium III M erledigt diesen Handgriff jetzt auch automatisch. Mit der dynamischen Umschaltung macht Intel nach, was AMDs PowerNow! und Transmetas LongRun (VIA hat die Longhaul-Technik vorgestellt) schon lange können. Enhanced SpeedStep bietet beim Pentium III M drei verschiedene Betriebsmodi:
Maximale Performance. Bei externer Stromversorgung läuft der Prozessor mit voller Taktfrequenz und der normalen Core-Spannung von 1,40 V.
Batterieoptimierte Performance. Im Akkubetrieb schaltet der Prozessor automatisch auf eine geringere Taktfrequenz zurück. Die Core-Spannung reduziert die CPU auf 1,15 V.
Dynamische Performance. Der Prozessor schaltet je nach Auslastung automatisch zwischen beiden Taktfrequenzenund Core-Spannungen um. Dies erfolgt sowohl im Netz- als auch im Akkubetrieb.
Die SpeedStep-Technik reduziert die Leistungsaufnahme des Prozessors im batterieoptimierten Modus beträchtlich. Der Pentium III M mit 1,13 GHz besitzt eine TDP von 21,8 Watt. Im batterieoptimierten SpeedStep-Modus mit 733 MHz Taktfrequenz benötigt die CPU nur noch 9,3 Watt. Dabei macht sich vor allem die Reduzierung der Core-Spannung bemerkbar.
Taktfrequenz | TDP [Watt] |
|---|---|
| |
1,13 GHz / 733 MHz | 21,8 / 9,3 |
1,06 GHz / 733 MHz | 21,0 / 9,3 |
1,0 GHz / 733 MHz | 20,5 / 9,3 |
933 / 733 MHz | 20,1 / 9,3 |
866 / 667 MHz | 19,5 / 9,0 |
Ein Pentium III M mit 1 GHz Taktfrequenz benötigt unter voller Last laut Intel 20,5 Watt. Der Mobile Pentium III 1000 in 0,18-µm-Technik nimmt dagegen 24,8 Watt auf. Trotz stark erhöhter Transistorzahl benötigen der Pentium III M somit weniger Energie. Selbst der Pentium III M mit 1,13 GHz liegt mit einer TDP von 21,8 Watt noch klar unter dem bisherigen 1GHz-Model.
Quick Start & Deep Sleep
Die dynamische Frequenz- und Spannungsänderung beim Moduswechsel erfolgt innerhalb von 500 Mikrosekunden. Zum Einleiten des Wechsels fährt der Prozessor in den Quick-Start-State. In diesem Energiesparmodus benötigt die CPU bei noch anliegendem Systemtakt 650 mW. Die PLL des Prozessors ist jedoch gestoppt. Damit ist der interne Takt deaktiviert und der Prozessor reagiert nur noch auf die drei Signale: STPCLK#, RESET# und BPRI#.
Im nächsten Schritt wird der Systemtakt zum Prozessor deaktiviert. Der Pentium III M schaltet jetzt automatisch in den Deep Sleep State. Ein Ausleiten ist nur durch das erneute Anlegen des Systemtakts möglich. Im Deep Sleep State wird die Core-Spannung des Prozessors geändert und die PLL auf die zu generierende Frequenz eingestellt. Nach Anlegen des Systemtakts läuft der Prozessor intern dann mit der neuen Frequenz und wird mit der geänderten Spannung versorgt.
Der Pentium III M nutzt Quick Start und Deep Sleep aber nicht nur beim Umschalten der Taktfrequenz. Sobald die Prozessor-Auslastung gen Null geht, schaltet der Pentium III M in den Quick-Start-Modus, beispielsweise zwischen zwei Tastenanschlägen. Die Energieaufnahme beträgt in diesem Zustand nur 5 Prozent im Vergleich zum aktiven Modus. Der Aufwachdauer bewegt sich dabei im Bereich von Nanosekunden. Wird der Prozessor für längere Zeit nicht mehr benötigt, wie im StandBy-Modus des Notebooks, fällt er in den Deeper Sleep Mode. Dieser beim Pentium III M neue Modus entspricht Deep Sleep, jedoch mit nochmals gesenkter Core-Spannung: Bei 0,85 V nimmt der Prozessor nur noch 2 Prozent der Energie des aktiven Zustandes auf.
Durch die Kombination SpeedStep-Technologie und Quick Start-Modus gibt Intel für den Pentium III M bei typischen Office-Anwendungen eine Verlustleistung von unter 2 Watt an.
Energieaufnahme Notebook
Der Prozessor trägt bei einem Notebook nur einen Teil zur Gesamtenergieaufnahme bei. Komponenten wie das Display oder optische Laufwerke beeinflussen die Akkulaufzeit maßgeblich.
In der folgenden Tabelle finden sie die Energieaufnahme der einzelnen Komponenten eines Notebooks aufgeschlüsselt. Die von Intel stammenden Zahlen zeigen die Verlustleistungen während einer DVD-Wiedergabe. Als Prozessor kommt ein Mobile Pentium III 600 in der Low-Voltage-Version zum Einsatz.
Komponente | Verbrauch [Watt] |
|---|---|
| |
Mobile PIII 600 LV | 0,8 |
Chipsatz 440MX | 0,65 |
SDRAM 64 MByte | 0,1 |
Grafikchip | 0,5 |
I/O-Subsystem | 0,1 |
Audio | 0,4 |
Festplatte | 0,65 |
DVD-ROM-Laufwerk | 2,51 |
CardBus-Controller | 0,2 |
Display | 2,8 |
Netzteil | 0,72 |
Diverses | 1 |
Gesamt | 10,43 |
Im Beispiel genügen dem System 10 Watt für die DVD-Wiedergabe. Im worst case allerdings, wenn alle Komponenten wie Prozessor, Festplatte, Grafikchip gleichzeitig voll belastet werden, kann der Energieverbrauch aber leicht auf über 40 Watt steigen. Der Prozessor verbraucht bei voller Rechenleistung alleine über 20 Watt.
Überblick Intel-Mobile-CPUs
Mit Vorstellung des Pentium III M hat Intel insgesamt drei verschiedene Mobile-Familien im Produktportfolio. Denn der "alte" Mobile Pentium III mit 256 KByte L2-Cache und 100-MHz-FSB bleibt weiterhin im Angebot.
Für das Segment der preiswerten Notebooks gibt es die mobilen Celeron-Prozessoren. Die CPUs verfügen nicht über die SpeedStep-Technologie, können aber mit den Quick-Start- und Deep-Sleep-Modi aufwarten. Der Cache der mobilen Celerons fasst 128 KByte, der FSB arbeitet mit 100 MHz. Wie beim Mobile Pentium III erfolgt die Fertigung im 0,18-µm-Prozess.
In Kürze (Q3/01) schiebt Intel noch die Low-Voltage- und Ultra-Low-Voltage-Versionen des Pentium III M nach. Wir führen sie deshalb schon in unserer Übersichtstabelle auf.
Mobile Pentium III Processor-M | Core-Spannung |
|---|---|
| |
1,13 GHz / 733 MHz | 1,40 / 1,15 V |
1,06 GHz / 733 MHz | 1,40 / 1,15 V |
1,0 GHz / 733 MHz | 1,40 / 1,15 V |
933 / 733 MHz | 1,40 / 1,15 V |
866 / 667 MHz | 1,40 / 1,15 V |
Mobile Pentium III Processor-M Low Voltage | |
933 / 533 MHz | 1,15 / 1,05 V |
866 / 533 MHz | 1,15 / 1,05 V |
850 / 500 MHz | 1,15 / 1,05 V |
800 / 533 MHz | 1,15 / 1,05 V |
800 / 500 MHz | 1,15 / 1,05 V |
750 / 450 MHz | 1,15 / 1,05 V |
733 / 467 MHz | 1,15 / 1,05 V |
Mobile Pentium III Processor-M Ultra Low Voltage | |
800 / 400 MHz | 1,10 / 0,95 V |
750 / 350 MHz | 1,10 / 0,95 V |
733 / 400 MHz | 1,10 / 0,95 V |
700 / 300 MHz | 1,10 / 0,95 V |
Mobile Pentium III |
|
1,0 GHz / 700 MHz | 1,70 / 1,35 V |
900 / 700 MHz | 1,70 / 1,35 V |
850 / 700 MHz | 1,60 / 1,35 V |
800 / 650 MHz | 1,60 / 1,35 V |
750 / 600 MHz | 1,60 / 1,35 V |
700 / 550 MHz | 1,60 / 1,35 V |
Mobile Pentium III Low Voltage |
|
750 / 500 MHz | 1,35 / 1,10 V |
700 / 500 MHz | 1,35 / 1,10 V |
600 / 500 MHz | 1,35 / 1,10 V |
Mobile Pentium III Ultra Low Voltage | |
600 / 300 MHz | 1,15 / 0,975 V |
600 / 300 MHz | 1,10 / 0,975 V |
500 / 300 MHz | 1,10 / 0,975 V |
Mobile Celeron |
|
850 MHz | 1,60 V |
800 MHz | 1,60 V |
750 MHz | 1,60 V |
700 MHz | 1,60 V |
650 MHz | 1,60 V |
600 MHz | 1,60 V |
550 MHz | 1,60 V |
500 MHz | 1,60 V |
450 MHz | 1,60 V |
Mobile Celeron Low Voltage |
|
600 MHz | 1,35 V |
500 MHz | 1,35 V |
400A MHz | 1,35 V |
Mobile Celeron Ultra Low Voltage |
|
600 MHz | 1,15 V |
600 MHz | 1,10 V |
500 MHz | 1,10 V |
Intel-830-Chipsatz
Zusammen mit dem Pentium III M stellt Intel den Mobile-Chipsatz i830MP vor. Der unter dem Codenamen Almador bekannte Chipsatz unterstützt die Enhanced-SpeedStep-Funktion sowie den 133-MHz-FSB des Pentium III M.
Der i830MP kann bis zu 1 GByte PC133-SDRAM verwalten. Dabei lassen sich zwei SO-DIMM-Steckplätze ansteuern. Für die Grafikanbindung steht eine AGP4X-Schnittstelle zur Verfügung.
Die Zweichip-Lösung des i830MP besteht aus Intels bekannter Hub-Architektur: Dem Memory-Controller-Hub (MCH) steht ein I/O-Controller-Hub (ICH) zur Seite. Ein Highspeed-Interface stellt eine Bandbreite von 254 MByte/s (266 MB/s) zwischen beiden Bausteinen zu Verfügung.
Für die Peripherie zeichnet beim i830MP der erstmals verwendete ICH3 verantwortlich. Als entscheidende Neuerung bietet er 6 USB-Ports, allerdings noch in der langsamen 1.1-Version. Weiter auf der Feature-Liste stehen zwei Ultra-ATA/100-Kanäle, ein integriertes LAN-Interface sowie Sound nach dem AC97-Standard.
Noch im dritten Quartal 2001 folgt die Variante i830M mit integrierter Grafik. Der Chipsatz soll eine stark überarbeite i752 Grafik-Engine besitzen und kann als Besonderheit RDRAM als Grafikspeicher nutzen. Als Arbeitsspeicher kommt weiterhin PC133-SDRAM zum Einsatz.
Komplettiert wird die i830-Familie vom ebenfalls in Kürze erscheinenden i830MG. Er kann auch mit integrierter Grafik aufwarten, wird aber der externen AGP-Schnittstelle beraubt.
Intels Mobile-CPU-Roadmap
Der Pentium III M wird bis Ende 2001 um eine mit 1,2 GHz getaktete Version ergänzt. Den "normalen" Mobile Pentium III soll es in der aktuellen 1-GHz-Variante noch bis ins erste Quartal 2002 geben. Taktfrequenzen jenseits der 1,33-GHz-Marke will Intel dem Pentium III M im nächsten Jahr bescheren.
Noch im ersten Quartal 2002 stellt Intel dann die nächste Generation von Notebook-Prozessoren vor: Der Pentium 4 wird mobil. Unter dem Codenamen Northwood startet die CPU mit Taktfrequenzen von 1,5 und 1,6 GHz. Northwood wird in 0,13-µm-Technologie gefertigt und verfügt mit 512 KByte über die doppelten L2-Cache-Größe des aktuellen Pentium 4 für Desktops.
Im unteren Preissegment führt Intel seine Celeron-Linie fort. Mit moderner Fertigungstechnologie sollen die Mobile Celerons ab Mitte 2002 die 1-GHz-Grenze überschreiten. Die SpeedStep-Technologie bleibt den Einsteiger-Prozessoren aber weiterhin verwehrt.
Fazit
Intel zeigt mit dem Mobile Pentium III Processor-M eine Synthese aus mehr Leistung und geringerem Energieverbrauch. Selbst das Topmodell mit 1,13 GHz Taktfrequenz geht mit dem Akku eines Notebooks schonender um als der Mobile Pentium III 1 GHz.
Mit Enhanced SpeedStep beherrscht der Pentium III M nun auch eine dynamische Leistungsanpassung, je nach Prozessorauslastung. Die Konkurrenz von AMD und Transmeta hat das schon lange vorgemacht.
Allerdings trägt der Prozessor in modernen Notebooks nur einen Bruchteil zur gesamten Energieaufnahme bei, wie Intels Werte selbst belegen. Allen voran zählen die heute mit 14,1 und 15 Zoll sehr großen TFT-Displays zu den Hauptverbrauchern.
Moderne Mobile-CPUs wie der Pentium III Processor-M sind damit nicht mehr Problemzone Nr. 1, wenn es um lange Akkulaufzeiten geht. Nicht von ungefähr kommt auch Transmetas "Stromsparwunder" Crusoe nicht zu größerem Erfolg, hält sich doch der zusätzliche Laufzeitvorteil durch den Prozessor in Grenzen. (cvi)