CPU-Turbos helfen auch beim Stromsparen

Bei Prozessoren arbeiten die Turbos immer anhand des Frequenzmultiplikators. Dazu gibt es einen Bustakt (BCLK), der nicht mit dem "Basistakt", also der minimal garantierten Frequenz unter Last, verwechselt werden sollte. Durch die Vervielfacher ergibt sich der Takt jedes Kerns. Bei Intel-CPUs beträgt BCLK 100 MHz, für 4 GHz ist also ein Multiplikator von 40 nötig.

Das klappt auch nach unten: Wenn wirklich kein Programm oder das Betriebssystem den Prozessor beschäftigt, können die aktuellen Core-Prozessoren ihren Multiplikator auf bis zu 8 senken, womit sich nur noch 800 MHz und eine Leistungsaufnahme für die gesamte CPU von unter 3 Watt ergibt - selbst bei schnellen Desktop-Quad-Cores. Dabei spielen aber noch andere Mechanismen eine Rolle, große Teile der Kerne, Busse und Caches können über die Power Control Unit abgeschaltet werden. Auch AMD-Prozessoren sind ohne Last halbwegs sparsam, da sie ähnlich arbeiten. Der minimale Takt der FX-CPUs liegt aber bei 1,4 GHz, bei den moderneren Kabinis von AMD werden ebenfalls 800 MHz erreicht.

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Ohne Last sinkt der Takt bei Core-CPUs bis 800 MHz, ... (Screenshot: Golem.de)

Diese Funktionen machen sich auch die Hersteller von Notebooks zunutze, indem sie manchmal unveränderlich in der Firmware die Turbo-Stufen - also die Multiplikatoren - für den Takt vorgeben. Dadurch werden auf Kosten der Rechenleistung längere Akkulaufzeiten erreicht.

Es lohnt sich also, mit Programmen wie CPU-Z den Takt des Prozessors im Akkubetrieb zu überprüfen und einfache Tests wie mit Cinebench durchzuführen. Ist dieses Programm mit angestecktem Netzteil schneller als ohne, dann wurden die Turbo-Stufen im Akkubetrieb höchstwahrscheinlich verändert. Das ist keine Beschränkung des Prozessors an sich, sondern vom Notebookhersteller so gewollt.

Bei manchen Geräten, beispielsweise einigen Notebooks von Asus, gibt es daher auch einen Turbo-Knopf, der verschiedene, durch ein Windows-Programm auch einstellbare Energieprofile umschaltet. Dabei werden auch die Turbo-Stufen entsprechend gesetzt. Manche Hersteller wählen für das Akkuprofil gleich den niedrigsten Basistakt, was große Leistungsunterschiede ausmachen kann: Ein Core i7-4610Y taktet beispielsweise von 1,7 bis 2,9 GHz. In entsprechend konfigurierten Notebooks, die im Akkubetrieb nur den Basistakt nutzen, ist der Rechner also 40 Prozent langsamer als mit Netzteil und Last auf nur einem Kern.

Bei Desktop-CPUs wiederum ist das Verhältnis von Basistakt zu maximalem Turbo nicht so groß, und auch der Basistakt ist in der Regel nicht das, was man unter Last vom Prozessor erwarten kann. Solange nur ein halbwegs ausreichender Kühler montiert ist, sind die CPUs je nach Modell eine oder zwei Stufen schneller als der Basistakt. Das ist in unseren Versuchen auch mit dem unter Last lauten Boxed-Kühler von Intel mit einem Core i7-4770K der Fall, er kommt, wenn alle vier Kerne plus Hyperthreading rechnen, nicht nur auf die spezifizierten 3,5 GHz, sondern erreicht dauerhaft 3,7 GHz.