Meteor Lake: Wie Intel an Apple und AMD vorbeiziehen will
Intel hat am 19. September 2023 Meteor Lake vorgestellt und spricht dabei in höchsten Tönen von der neuen Architektur. Das ist nicht selten bei einer Produktvorstellung eines großen Tech-Unternehmens. Selten ist, dass die neue Architektur allem Anschein nach tatsächlich einige grundlegende Verbesserungen bringen kann.
Ein großes Dilemma von Prozessoren ist, dass man gerade in Notebooks möglichst viel Leistung auf Abruf bieten möchte, gleichzeitig aber Sparsamkeit sehr wichtig ist. E-Cores lösen das Problem nur teilweise, denn je nach Anwendung kann es sogar sparsamer sein, eine Aufgabe möglichst schnell auf P-Cores und mit viel Taktrate abzuarbeiten, um schnell wieder im Schlafmodus zu sein, das sogenannte Race-to-Idle(öffnet im neuen Fenster) .
Für viele Anwendungen funktioniert das aber nicht. Das Betriebssystem und die im Vordergrund befindliche Anwendung laufen bei Nutzung des Computers durchgehend. Um eine bestmögliche Reaktionszeit zu bieten, müssen größere Teile der CPU aktiv bleiben, selbst wenn einzelne Kerne im Ruhezustand sind. Während ein Smartphone problemfrei einen Netflix-Film bei unter 2 Watt wiedergeben kann, träumen die meisten Notebook-Hersteller von solchen Werten.
Große Teile des Prozessors können häufig komplett stromlos sein
Meteor Lake verlagert deshalb alle für einfache Aufgaben wichtigen Elemente in auf die SoC-Tile, um den kompletten nicht benötigten Rest dabei abschalten zu können. Bei vielen täglichen Aufgaben wie Textverarbeitung, Abrufen von Websites, Tabellenkalkulation und Medienwiedergabe müssen CPU und GPU somit selten bis gar nicht aus ihrem Ruhezustand heraus. Auch das Display wird vom SoC-Tile aus angesteuert, nicht von der Grafikeinheit selbst.
Sobald CPU und Grafikeinheit für aufwändigere Berechnungen ins Spiel kommen, ist die Taktrate wichtig, denn sie hat direkten Einfluss auf die Performance und Leistungsaufnahme. Unter Windows haben Anwender die Wahl zwischen konfigurierbaren Leistungsprofilen. Im Hochleistungsprofil verschwendet man nicht selten maßlos viel Energie und reduziert die Akkulaufzeit auf wenige Stunden, selbst wenn man eigentlich nur im Internet surft und ein Video nebenbei läuft.
Das Notebook wird dabei warm, die Lüfter laufen hörbar und unter Umständen wird die dedizierte GPU zugeschaltet, sofern es eine gibt. Die sinnlose Verschwendung sollte aber gar nicht sein, mit dem Profil soll eigentlich sichergestellt werden, dass diese Leistung bei Bedarf zur Verfügung steht und dann nicht zugunsten von Betriebsgeräusch oder Akkulaufzeit gedrosselt wird. Der Grund für die Verschwendung sind starre Voreinstellungen zur Taktrate.
Intelligente Steuerung soll in allen Szenarien helfen
Das ausgeglichene Profil macht in diesen Punkten auch häufig keine gute Figur, denn es kann auch nur nach voreingestellten Werten entscheiden. Zwar wird dort meistens nicht ständig eine besonders hohe Taktfrequenz erzwungen, die Abstimmung bleibt aber eher grob. In Tests zur Akkulaufzeit von Notebooks erreichen wir die Herstellerangaben nur selten in diesem Profil, meistens sind zusätzliche manuelle Einstellungen dafür notwendig.
Am anderen Ende steht der Batteriesparmodus. Je nach Werkseinstellungen der Notebook-Hersteller kann dieser den gewünschten Effekt bringen, oder das Gerät fast unbenutzbar machen. Nur die mittlerweile durchweg hohe IPC-Performance moderner CPUs rettet die Hersteller hier gelegentlich, da das Notebook dadurch trotz eigentlich zu niedriger Frequenz schnell genug reagiert.
Ein Beispiel für suboptimales Verhalten ist die Reduzierung der maximalen Taktrate aller Kerne auf einen viel zu niedrigen Wert, statt einzelne Kerne abzuschalten und dafür die verbleibenden Kerne mit höherem Takt laufen zu lassen. Denn das Öffnen von Anwendungen, Kopieren von Dateien, diverse Tasks im Browser und selbst die Wiedergabe von Medien braucht ein Mindestmaß an Single-Thread-Performance. Das Resultat kann ein praktisch unbrauchbares Notebook sein.
Intelligente Steuerung per KI-Modell soll die Lösung sein
Intel hat für Meteor Lake die Taktsteuerung überarbeitet. Sie soll zum einen schneller reagieren können, zum anderen basiert sie nicht mehr auf den oben beschriebenen starren Regeln, die zu unpassendem Verhalten führen. Stattdessen wurde per maschinellem Lernen ein KI-Modell trainiert, das für die jeweilige Aufgabe die optimale Taktfrequenz einstellt. Das soll die Reaktionszeit verringern, da der Prozessor im Idealfall sofort mit der optimalen Frequenz läuft.
Außerdem könnten damit die oben beschriebenen Fehler vermieden werden. Ein in weiten Teilen ungenutzter Prozessor soll so nicht unnötig Energie verbrauchen, auch nicht, wenn der Nutzer ein Profil für hohe Performance ausgewählt hat. Wenn die Leistung gefordert wird, soll sie sofort verfügbar sein. Als Nutzer soll man dies gar nicht merken, außer an guter Performance und trotzdem guter Akkulaufzeit.
Intel hat damit das Potenzial, die Konkurrenz in Form von Apple Silicon zu schlagen. Denn KI-gesteuerte Taktsteuerung und die Abschaltung von großen Teilen des Chips gibt es dort derzeit nicht. Ein nicht unerheblicher Teil der Performance und Sparsamkeit kommt von der engen Integration von Software- und Hardware, die es zwischen Microsoft und den CPU-Herstellern in dieser Form nicht geben kann.
Zwar arbeitet Microsoft sowohl mit AMD als auch mit Intel zusammen, die Vielzahl der zu unterstützenden Prozessoren sorgt aber bislang dafür, dass die Abstimmung in vielen Aspekten eher allgemein und etwas gröber ist. Wenn es Intel gelingt, diesen Punkt zu beseitigen, kann auch die Kombination aus Windows und x86-CPU wieder ganz vorn dabei sein.
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