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Test: AMD Phenom II X6 1090T - mit sechs Kernen gegen Intel

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Seite 3: Der Turbo-Betrieb bei AMD

Unter dem Namen Turbo CORE bringt AMD mit dem Phenom II X6 auch einen Turbo-Betrieb mit, der Anwendungen beschleunigen soll, die nicht auf allen Kernen gleichzeitig laufen. Das Prinzip ist dabei ähnlich wie bei Intel: Wenn nicht alle Kerne verwendet werden, hat der Prozessor etwas Luft zum Übertakten, da seine Stromaufnahme nicht beim Maximalwert liegt und auch die Kühlung überdimensioniert ist. Also setzt man den Takt einzelner Kerne herauf, um die einzelnen Threads schneller ablaufen zu lassen.

Intels Turbo-Mode ist jedoch anders aufgebaut als AMDs Turbo CORE. So schaltet AMD nicht bereits im Volllast-Betrieb um einen Speed-Bin herauf, wenn die thermischen Voraussetzungen und die Spannungsversorgung es zulassen. Intels Prozessoren laufen quasi im Vollbetrieb immer eine Taktstufe schneller. Bei AMD wird der Turbo-Betrieb erst dann aktiv, wenn drei oder weniger Kerne unter Last sind und die anderen sich im Idle-Betrieb befinden.

Je nach CPU-Modell geht es dann allerdings gleich 400 MHz (1090T) oder 500 MHz (1055T) bergauf. Rechnet der AMD Phenom II X6 1090T also auf drei Kernen, läuft er mit einer Taktfrequenz von 3600 MHz. Sämtliche Kerne, die sich im P0-State befinden, werden beschleunigt. Gleichzeitig wird die Spannung erhöht, um den höheren Takt zu erreichen: Statt 1,325 V liegt nun eine Spannung von 1,475 V an. Nach den Dokumenten, die uns vorliegen, verwendet AMD zur Kontrolle der TDP die Northbridge. Ein Monitoring der Temperatur spielt wohl aber keine Rolle.

In einem kleinen Test untersuchten wir mit AMDs Overdrive-Tool die Auslastungen:

overdrive-turbo-6s

Deutlich zu sehen ist im obigen Bildschirm, dass der Prozessor bei 3,2 GHz läuft - wenn alle sechs Kerne belastet werden. Die Spannung beträgt dann 1,35 V. Im nächsten Screenshot belasten wir den Prozessor nur noch mit drei Threads, in dem wir z.B. Cinebench 11.5 nur noch auf drei Kerne beschränken:

phenom-turbo3

Drei Kerne können hier in den Halt-State gehen und sind idle - eine Kernabschaltung beherrschen die X6-Prozessoren jedoch nicht. Auf dem Bild sieht es so aus, als würden die Idle-Cores auch weiterhin mit einer höheren Spannung gefahren und mit hohen Taktraten betrieben - zumindest laut AMDs Overdrive. Das Programm reagiert hier aber leider etwas langsam: Wo möglich, schaltet der Prozessor auf 800 MHz herunter und betreibt den Kern dann mit 1,225 V.

Die drei Kerne, die unter Last sind, werden auf 3,6 GHz hochgetaktet. Um dies stabil zu erreichen, erhöht AMD die Spannung der Prozessoren: 1,475 V werden angelegt.

Zuletzt belasten wir nur einen einzelnen Kern:

phenom-turbo1s

Auch hier ist zu sehen, dass ein Kern 3,6 GHz mit 1,475 V erhält. Die anderen Kerne sind in unserem Fall beim Screenshot nicht aktiv. Sie werden auch hier heruntergetaktet, aber das Tool zeigt dies leider nur bei einem Kern. Die Spannung verbleibt bei 1,325 V.

Auf der folgenden Folie erklärt AMD die Wirkungsweise, die sich vom Prinzip her nicht von der Arbeitsweise von Intel unterscheidet.

turbo-erklaerungs

Existiert ein Zustand, bei dem drei oder mehr Kerne in den Halt-Modus geschickt werden, kann das Betriebssystem den Boost State aktivieren, sofern die TDP nicht überschritten wird. Sobald mehr als drei Kerne unter Last stehen, ist die TDP zu hoch - entsprechend wird der Boost State dann deaktiviert.

Auf unsere Frage, ob in der CPU eine entsprechende Logik ähnlich der Power Control Unit vorhanden ist, antwortete AMD nicht. Man gab uns die Antwort, dass aufgrund der in der CPU hinterlegten Power States, die entsprechende CPU-VID- und FID-Settings beinhalten, ein Überschreiten der TDP nicht möglich ist. Selbst wenn drei Cores den PB0-State (Turbo-Betrieb) erreichen, ist ein Verbleiben in der TDP gewährleistet. Ob neben den hinterlegten Power-States auch eine Überprüfung stattfindet, wurde uns nicht mitgeteilt - die Information, ob sich hinter dem Turbo-CORE-Prinzip eine Art Mikroprozessor befindet, der sowohl Lastzustände, wie auch Spannungen und Temperaturen überwacht, wollte man uns nicht herausgeben. Auch weitere Informationen über die Funktionsweise von Turbo CORE waren nicht zu bekommen.

Wir nehmen an, dass Turbo CORE im Endeffekt nur eine entsprechend hinterlegte Taktinformation ist: Takte den Prozessor um 400 MHz hoch, wenn weniger als vier Kerne voll belastet sind. Eine Sicherheitsfunktion, dass die Temperatur überschritten wird, existiert zumindest nicht: Wir zogen den Lüfterstecker, heizten die CPU im Turbo-CORE-Betrieb auf. Bis zur Notabschaltung taktete das System weiter brav im Turbo-Betrieb, ohne den Prozessor zu throttlen.

damage

Notabschaltung bei 110°C: Der Turbo war bis zur Abschaltung immer aktiv

AMDs Technik eignet sich also sehr gut dazu, den Prozessor bei Anwendungen hochzutakten, die weniger als drei Threads verwenden. Allerdings ist die Technik simpler ausgeführt, als beispielsweise bei Intel. Hier ist die Power Control Unit durch die Kernabschaltung etwas flexibler, weiterhin sind unterschiedliche Taktfrequenzen für die Laststufen einstellbar. AMD lässt dies aber zumindest über das Overdrive-Tool zu, welches über ein zusätzliches Menü auch eine umfangreiche Konfiguration des Turbo-Modes zulässt. Hersteller können diese Funktionen auch in ihr BIOS unterbringen - bei der Test-Platine (MSI 890FXA-GD70) war dies aber nicht zu finden.