Integrierter Spannungswandler und neue Anforderungen an Netzteile

Stromsparen war ein weiteres wichtiges Ziel der Intel-Ingenieure. Und so lag es nahe, eines der bisher auf dem Mainboard untergebrachten Bauteile für die Spannungsversorgung in die Package des Prozessors zu integrieren: den Spannungswandler. Wir verwenden diesen Begriff weiter, weil er gebräuchlicher ist. Genauer wäre die Bezeichnung "Spannungsregler", weil im Falle des Haswell-Bestandteils nicht beispielsweise Wechsel- nach Gleichspannung gewandelt wird.

Zutreffend ist die klassische Bezeichnung aber auch, weil der integrierte Spannungswandler (IVR) aus einer Eingangsspannung von 1,8 bis 3,0 Volt fünf verschiedene Spannungen generiert, denn Ringbus, Grafikeinheit, x86-Kerne und der System Agent (unter anderem für PCIe zuständig) werden mit verschiedenen Spannungen betrieben. Zu jeder Zeit können die Werte unterschiedlich sein, was nicht nur Energie spart, sondern auch den Turbo-Boost möglich macht. Die Spannung für den Speicherbus, beim Übertakten von RAM ein wichtiger Faktor, regelt der IVR nicht.

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Der neue Spannungswandler

Der IVR bietet den Vorteil, dass er von der seit dem ersten Core-i-Prozessor (Nehalem) vorhandenen Powermanagement-Einheit PCU des Prozessors direkt gesteuert werden kann. Die PCU überwacht sämtliche Betriebszustände wie Spannungen, Temperaturen und Rechenlast des Prozessors, konnte erforderliche Änderungen an der Spannung aber nicht direkt an die Spannungswandler weitergeben. Auch die Genauigkeit der Wandler war nicht zu kontrollieren, bevor eine höhere oder niedrigere Spannung auch bei der CPU ankam. Auf den IVR hat die PCU nun aber direkten Zugriff.

Das ermöglicht tiefere Schlafzustände des Prozessors, die sogenannten C-States. War die kleinste Stufe bisher C6, so ist nun C7 hinzugekommen. Wie von Netzteilherstellern zu hören ist, benötigt Haswell im C7 weniger als ein Watt - das ist sehr sparsam, aber für Netzteile eine Herausforderung. Galt bisher, dass die 12-Volt-Schiene für die CPU möglichst viel Energie liefern sollte, so muss das Netzteil nun darauf Rücksicht nehmen, dass diese Schiene auch gelegentlich sehr gering belastet ist.

Das ist durchaus ein Problem, wie unsere Tests mit einem älteren Modell des Netzteils Dark Power Pro mit 850 Watt und Intels Mainboard DZ87KLT-75K (Kinsley) ergeben haben. Während das zum Vergleich herangezogene Asus Z87-Deluxe mit der gleichen CPU Core i7-4770K keinerlei Schwierigkeiten verursachte, schaltete sich das Intel-Board sporadisch ab. Ein einfacher Workaround war die Nutzung einer älteren 7200-rpm-Festplatte als zusätzliche Last an der 12-Volt-Schiene des Mainboards, was einen stabilen Betrieb ermöglichte. Um zu überprüfen, was mit Haswell und einem unpassenden Netzteil alles passieren kann, haben wir den Standby-Timer für das Laufwerk unter Windows auf eine Minute gesetzt und andere Experimente durchgeführt.

Das Ergebnis: Wenn eine Haswell-CPU auf einem sehr sparsamen Mainboard mit falschem Netzteil genutzt wird, gibt es die seltsamsten Effekte. Unser System schaltete sich komplett aus, sobald die Festplatte ihren Motor stoppte. Ohne das Laufwerk wollte der Rechner mal starten und mal nicht, und manchmal stürzte Windows während des Bootens ab. Dabei ist dem Netzteil selbst kein Vorwurf zu machen, es arbeitete schon mit einem Dutzend anderer Mainboards völlig problemfrei - an Prozessoren mit weniger als einem Watt war bei seiner Konstruktion noch nicht zu denken.

Die identische Hard- und Software lief mit einem aktuellen Netzteil vom Typ Straight Power von Be Quiet mit 400 Watt völlig stabil. Dieses Netzteil ist nach Angaben des Herstellers ebenso wie alle anderen Be-Quiet-Geräte voll mit Haswell kompatibel. Gleiches betont auch Cooler Master für seine Geräte, eine Liste findet sich in der Bildergalerie. Enermax hat ebenfalls schon eine Liste kompatibler Netzteile vorgelegt, und auch Intel pflegt eine Zusammenstellung der für Haswell geeigneten Geräte.

Wer sein Netzteil nicht in diesen Listen findet, sollte ausdrücklich beim Hersteller nachfragen, ob das Gerät mit Intels neuen CPUs funktioniert. Wer unbedacht nur Mainboard und Prozessor wechselt, kann bei den oben beschriebenen Effekten schnell an ein Problem mit dem Betriebssystem glauben, in Wirklichkeit ist das Netzteil schuld.