Mobile Prozessoren - Andere Anforderungen als eine Dektop-CPU

Natürlich möchte ein Notebook-Besitzer nicht auf eine ordentliche Leistungsfähigkeit seiner mobilen Arbeitsstation verzichten. Doch was nützt ihm ein schneller Prozessor, wenn dieser im Notebook zum größten Stromfresser im System wird und somit die Akkulaufzeiten unnötig reduziert. Der Prozessor bleibt nun ein mal das Herz eines jeden Computers und vor allem in Notebooks ist dieser neben dem TFT-Bildschirm einer der Komponenten, die dem Akku am meisten die Leistungsreserven entlocken. Die Industrie arbeitet zwar intensiv an immer neueren Akku-Technologien, doch zur Zeit gibt es einfach keine vernünftigen Alternativen, mit denen ein Betrieb eines Notebooks von weit über 2 bis 3 Stunden möglich wäre, wie es aktuelle Notebook-Akkus schaffen.


Wer Wert auf lange Akkulaufzeiten legt, sollte nicht
immer auf ein schnellen High-End-Prozessor zurückgreifen

Um diesem Zustand zu trotzen, entwickeln die Hersteller der verschiedenen Notebook-Komponenten stromsparende Produkte, um eine bessere Leistungsfähigkeit mit einer geringen Leistungsaufnahme zu verbinden. Und dies sind auch die Vorraussetzungen einer mobilen CPU. Die Prozessor-Hersteller, allen voran Intel und AMD, haben mit der Zeit verschiedene Techniken entwickelt, um den Stromverbrauch und die entstehende Hitze, die auf einem engen Raum eines Notebook schnell zu einem Problem werden können, zu verringern.

Verschiedene Wege zur Stromreduzierung

In der Vergangenheit war es die Regel, dass die Prozessorhersteller eine Desktop-CPU überarbeitet und sie für den mobilen Bereich tauglich gemacht haben. So besitzen Notebook-Prozessoren die gleichen technischen Features, wie man sie von ihren Desktop-Pendants her kennt. Erst die seit kurzem erschienenen Intel Pentium-M-Prozessoren aus der Centrino-Technologie gehen da einen anderen Weg. Sie sind unabhängig vom Desktop-Markt für den mobilen Einsatz entwickelt worden.


Mobile CPUs sind oft nur modifizierte Desktop-CPUs:
Hier ein Mobile AMD Athlon XP

Der erste Weg, eine Desktop-CPU für den mobilen Bereich tauglich zu machen, liegt in der physischen Architektur. In regelmäßigen Abständen werden die Transistoren bzw. Schaltkreise des Prozessors verkleinert, so dass die Widerstände geringer werden und die CPU somit mit weniger Spannung versorgt werden muss. Dieses so genannte "Shrinking" ermöglicht somit einen Betrieb bei einer niedrigeren Verlustleistung. Häufig kündigen diese "geshrinkten" Modelle eine neue Produktreihe im Desktop-Bereich an, wie beispielsweise beim AMD Athlon XP. Die ersten Modelle im Desktop-Bereich wurden noch in der 0,18µm-, im mobilen Bereich aber schon in der 0,13µm-Technologie hergestellt. Es dauerte nicht lange, als AMD im Desktop-Bereich den Prozessor ebenfalls in der 0,13µm-Technologie fertigte, um höhere Taktraten zu erzielen.

Eine weitere Möglichkeit sind die Stomsparmechanismen. Intel und AMD haben unterschiedliche Wege gefunden, wie man den Takt und die Spannung während des Betrieb beliebig variieren kann. So ist es möglich, einen Prozessor runter zu takten und ihn in einen Ruhezustand zu versetzen, sobald dieser inaktiv wird. Die Stromspartechnologien Speedstep (Intel) und PowerNow! (AMD) werden sogar zwischen zwei Tastaturanschlägen aktiv und reduzieren innerhalb eines Bruchteil einer Sekunde den Prozessortakt und -spannung bzw. bringen diese wieder in die ursprüngliche Einstellung.


Sorgt für neue Technologien im Notebook-Bereich:
Der Intel Pentium-M

Beim Intel Pentium-M lässt sich eine neue und revolutionäre Möglichkeit des Stromsparens beobachten. Der Intel Pentium-M ist in der Lage, sogar ganze Chip-Bereiche abzuschalten, sobald diese nicht benötigt werden. So werden beispielsweise Bereiche des 1 MB großen L2-Caches deaktiviert, sobald diese nicht gebraucht werden. Des Weiteren versucht man bei diesem Prozessor, die Rechenleistung effektiver zu machen. Mit der so genannten "Advanced Branch Prediction" versucht man die Programmroutinen einer Software, die am wahrscheinlichsten als nächstes abgearbeitet werden müssen, möglichst genau vorherzusagen. So verliert der Prozessor nicht unnötige Zeit mit Befehlswiederholungen und rechnet somit effektiver, was letztendlich auch den Stromverbrauch reduziert.

Mit der Einführung des Pentium-M lässt sich auch ein neuer Trend ablesen: Nicht nur die Erhöhung des Prozessortakts sorgt für eine bessere Performance, sondern auch eine effektivere Rechenleistung pro Taktzyklus können eine Software enorm beschleunigen, ohne die Akkulaufzeiten zu reduzieren.

Schnelle High-End-Prozessoren verbrauchen den meisten Strom

Wer wirklich viel Wert auf möglichst lange Akkulaufzeiten legt, sollte nicht immer auf ein schnelles High-End-Modell zurückgreifen. Es empfiehlt sich, vielleicht ein Modell der gleichen Produktreihe zu erwerben, dass niedriger getaktet ist. Meistens merkt man den Leistungsunterschied kaum, der sich aber dann in längere Akkulaufzeiten bemerkbar macht.

Außerdem sind Modelle, die am Anfang einer Produktreihe stehen, optimal geeignet, da sie eigentlich unter ihren Spezifikationen laufen. Jedes darauf folgende Modell verbraucht trotz der Optimierungen grundsätzlich mehr Strom, da diese bis hin zum letzten Modell einer Produktreihe kontinuierlich an die Grenzen der Belastbarkeit gebracht werden. Beispielsweise verbraucht ein Mobile Athlon XP 1500+ weniger Strom als ein Athlon XP 2000+.


Low-Voltage- und Ultra-Low-Voltage-Prozessoren sind Modelle einer Produktreihe, die besonders niedrig getaktet sind und mit einer extrem geringen Spannung versorgt werden. Der Stromverbrauch ist hier besonders klein.

So genannte Low-Voltage- und Utra-Low-Voltage-Produkte sind die Prozessoren, die die geringste Verlustleistung aufweisen. Diese sind  im Gegensatz zu den übrigen Prozessoren einer Produktreihe sehr niedrig getaktet und zeichnen sich durch eine extrem geringe Spannung aus. Bekannt sind diese LV- und ULV-Modelle aus der mobilen Pentium III- und der aktuellen Pentium-M-Reihe. Sind die normalen Pentium-M-Prozessoren in den Taktraten von 1,3 bis 1,6 Ghz erhältlich, so werden die ULV- und LV-Prozessoren mit gerade einmal mit 0,9 und 1,1 Ghz getaktet.