Spotřeba procesorů - komplexní přehled (Q1 2003) | Kapitola 6
Seznam kapitol
Že dnešní procesory spotřebují víc elektrické energie, než tomu bývalo v minulosti, je obecně známé. Jak moc je toto tvrzení pravdivé a který procesor vám bude dobře sloužit jako přímotop, přesně to se dozvíte v tomto článku. Oproti situaci před rokem a půl, kdy tento článek poprvé vyšel, se leccos změnilo...
Intel Celeron / Intel Pentium III (Tualatin)
Rok uvedení: 2001
Výrobní technologie: 0,13ľm
Tepelně-výkonnostní třída: nízká
Spotřeba na 100 MHz (1,5V): 1,35W
Maximální teplota na povrchu IHS: 69 až 72 stupňů C
První 0,13ľm technologií masově vyráběný mikroprocesor založený na architektuře P6. Obsahuje 44 milionů tranzistorů a napájecí napětí je 1,475V nebo 1,5V. Vyznačuje se nízkou spotřebou kolem 30W a hlavně nárůstem s frekvencí o něco málo přes 1W na 100MHz! Dodáván v provedení FCPGA2.
Procesor je chráněn proti přehřátí automatickým vypnutím při dosažení teploty zhruba 135 stupňů Celsia.
Intel Pentium 4 / Intel Celeron (Willamette)
Rok uvedení: 2000
Výrobní technologie: 0,18ľm
Tepelně-výkonnostní třída: extrémní
Spotřeba na 100 MHz (1,75V): 3,6W
Maximální teplota na povrchu IHS: 72 až 77 stupňů C (podle modelu)
Willamette je první odrůdou Pentia 4 a dnes se již téměř neprodává. Extrémně vysoká spotřeba až 93W v případě dvougigahertzového modelu se nepříznivě podepisuje na výkonu tohoto procesoru. Lokální tepelné přetížení v jádře (ALU jednotky pracují na frekvenci 4 GHz) způsobuje automatické zpomalování vkládáním duty-cycles. Tím se sice procesor ochrání před zničením, jeho výkon ale rapidně klesá. U Pentia 4 proto platí, že čím lepší chlazení procesoru, tím vyšší výkon. Proti katastrofálnímu selhání chlazení je procesor vybaven stejným samovypínacím mechanismem jako v případě Pentia III.
Z hlediska napájení má Pentium 4 jednu zvláštní vymoženost - s rostoucím proudovým odběrem klesá kontrolovaně napětí, konkrétně o 0,0019 V/A. Díky tomu je možné snížit celkovou spotřebu oproti stavu, kdy by bylo napětí stabilní.
Také Pentium 4 je vyráběno v několika revizích:
B2 - Původní modely do 1,5 GHz, napětí 1,7V.
C1 - Napětí 1,75V a frekvence až 1,8 GHz.
D0 - Nejnovější verze vyvinutá k dosažení 1,9 a 2,0 GHz, má o něco vyšší spotřebu na MHz než C1 (viz. graf).
E0 - Revize uvedená v Celeronu založeném na jádře Willamette, nepříliš odlišná od D0.
Poznámka: Údaje uváděné v dokumentaci (tepelný výkon 49-75W) nereprezentují maximální tepelný výkon procesoru, ale pouze 75% maximálního výkonu. Ze strany Intelu se jedná o zastírací manévr, aby nebyla odhalena skutečná spotřeba.
Intel Pentium 4 / Intel Celeron (Northwood)
Rok uvedení: 2002
Výrobní technologie: 0,13ľm
Tepelně-výkonnostní třída: extrémní
Spotřeba na 100 MHz (1,525V): 1,8W
Maximální teplota na povrchu IHS: 68 až 75 stupňů C (podle modelu)
Northwood je stejně jako Willamette pořádný přímotop. Spotřeba 3.06 GHz modelu je téměř identická jako 2 GHz čipu předchozí generace. Hodně se k tomu přičinilo zvýšené napětí na 1,550V u tohoto modelu. Northwood byl první procesor vážně postihnutý elektromigračním efektem - pojem SNDS (Sudden Northwood Death Syndrome - viz. náš článek) je dnes již dobře znám. Procesor kvůli lokálnímu přehřívání (zde navíc vystupňovaném velikostně menšími jednotkami než v případě Willamette, avšak se zhruba stejnou spotřebou) po čase přestává správně pracovat na vyšší než nominální frekvenci, stabilita se zhoršuje, později není možné pracovat ani na standardní frekvenci a nakonec lze čip použít pouze jako přívěšek ke klíčům nebo ho rovnou vyhodit do koše. Katastrofický scénář se zatím naštěstí objevil pouze u přetaktovaných čipů.
Stejně jako Willamette, i Northwood má kontrolované snižování napětí při vzrůstajícím proudovém odběru - také 0,0019 V/A. Novinkou u některých Northwoodů je funkční technologie Hyper-Threading. Ta se nijak neprojevuje na vyšší maximální spotřebě. Ochrana proti přehřátí je stejná jako u Willamette: duty-cycles a vypínací mechanismus.
Vyráběné revize:
B0 - původní čip používaný do frekvence 2,53 GHz, napětí 1,5V.
C1 - novější verze s opravenou chybou v prefetch mechanismu a v některých případech s asi o 5 procent vyšším výkonem na stejné frekvenci než B0, napětí buďto pevně 1,525V nebo jako Multiple VID.
D1 - nejnovější revize vyvinutá pro použití s 200 MHz FSB (400 MHz adresy, 800 MHz data).
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
