Ein Turbo ist keine Übertaktung

Die Idee des Turbos ist einfach: Weil der Bedarf an elektrischer Leistung und die daraus gezogene Rechenleistung selten konstant auf einem hohen Niveau sind, darf ein Prozessor beides dynamisch regulieren. Am einfachsten geht das über den Takt, denn die gleiche CPU ist mit höherem Takt schneller.

Möglich werden die Beschleuniger, weil auf den Prozessoren selbst Sensoren und recht komplexe Logikeinheiten sitzen, die sich nur um die Verwaltung von Energie, Wärme, Takt und Spannungen kümmern. Wie aufwendig das gestaltet ist, gab bisher nur Intel einmal konkret an, und zwar für die sogenannte "Power Control Unit" (PCU) des Nehalem. Sie besteht aus rund einer Million Transistoren, was 1989 noch für den ganzen 486-Prozessor reichte. Die anderen Chiphersteller, auch die von GPUs, verbauen inzwischen ähnliche Schaltungen.

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... die Leistungsaufnahme der CPU liegt unter 3 Watt ohne Last. (Screenshot: Golem.de)

Ein so ausgestatteter Chip weiß zu jedem Zeitpunkt ganz genau, wie viel Leistung er aufnimmt, mit dem Programm HWMonitor kann man das bis aufs Watt genau anzeigen lassen. Das auch für die Überwachung anderer Komponenten nützliche Programm gibt auch die Temperaturen der einzelnen Kerne an, schon daran sieht man, wie ungleichmäßig die Auslastung ist. Den Takt zeigt HWMonitor nicht an, dafür ist das Programm CPU-Z geeignet.

Bei der Anzeige der aufgenommenen elektrischen Leistung kann der Wert bisweilen bei moderneren CPUs auch kurzfristig über deren technischer Angabe für die "thermal design power" (TDP) liegen. Das ist möglich, weil sich die Turbo-Kontrolleinheiten das Prinzip der thermischen Trägheit zunutze machen.

Dieses lässt sich an einem Alltagsbeispiel veranschaulichen: Wenn man die Hand auf eine vollständig abgekühlte Herdplatte legt und diese dann auf die höchste Stufe stellt, verbrennt man sich nicht sofort. Zwar liegt dabei schon die volle Leistung an, die über einem Kilowatt liegen kann, die Wärme breitet sich aber nur langsam aus. Genauso ist es auch, wenn ein Prozessorkern sofort mehr Leistung aufnimmt: Der gesamte Chip erwärmt sich langsam, die Hitze muss über den Heatspreader an den Kühlkörper weitergegeben werden, und das kann durchaus einige Sekunden dauern.

Für die dabei genutzten Taktfrequenzen übernimmt der Chiphersteller die Garantie, denn sie sind die zugesicherten Eigenschaften in den Datenblättern - was nicht heißt, dass die Turbo-Takte immer erreicht werden, denn hier spielen Anwendungen und Kühlsystem immer eine Rolle. Ein Turbo übertaktet also nicht, sondern nutzt die festgelegten Spezifikationen. Anders ist es, wenn der Nutzer selbst über die Firmware, Anwendungsprogramme oder die Taster spezieller Mainboards den Prozessortakt verändert: Dann liegt eine Übertaktung vor, die nicht mehr von der Garantie abgedeckt ist. Für manche CPUs gibt es aber spezielle Garantien vom Chiphersteller, die auch Übertaktungen umfassen.

Bei Komplett-PCs, die bereits ab Werk übertaktet sind - und auch so beworben werden -, übernimmt in der Regel der Rechnerhersteller eine freiwillige Garantie für die Funktion des Gesamtsystems und das Überleben des Prozessors.