Intels IMPV9.1 für Alder Lake S und Raptor Lake S
Für die, die es noch nicht wissen: IMPV, also Intel Mobile Voltage Positioning, ist eine Technologie, bei der die Prozessorspannung (VCC) dynamisch auf der Grundlage der Prozessoraktivität angepasst wird, um die aufgenommene Leistung zu reduzieren. Sie ermöglicht eine höhere Prozessor-Taktfrequenz bei gegebenem Stromverbrauch oder einen niedrigeren Verbrauch bei gegebener Taktfrequenz, je nachdem. Die mit Alder Lake S neu eingeführte Iteration IMP9.1 ist zwar keine echte Revolution gegenüber IMPV9 von Rocket Lake S, wohl aber eine wichtige Iteration, die Vieles im Detail noch einmal verbessert.
Neu ist die Unterstützung von gleich zwei VID-Tabellen mit 5 mV und 10 mV Auflösung und die Unterstützung von für Iout mit Werte über 255 Ampere. Dazu kommt ein analoger AUX-Imon-Eingang auf der 0x0Dh-Domäne. Außerdem gibt es eine Änderung der schnellen Psys-Zähler und des Spitzenwertdetektors, um sowohl Psys- als auch Vsys-Messungen unabhängig vom alten Psys-ADC-Eingang zu unterstützen. IMPV9 war bereits bei der 10. Generation ein großer Fortschritt gegenüber IMPV8, das wir noch von den CPUs der 9. Generation kennen.
Wir merken uns diese Grafik bitte auch einmal für die nächste Seite, auch wenn für Raptor Lake S noch einmal Leitungen hinzukommen, die hier noch nicht eingezeichnet worden sind.
Das PL4 und die Neuerungen
Außerdem wird die PS4-Leistungsdefinition geändert: Prozessor Pmax, Never Exceed und Limit. Das alles wird „a priori“ berechnet und ist damit ein echter PROAKTIVER Grenzwert (durch differenzierte Vorausplanung und zielgerichtete Eingriffe wird das Ergebnis selbst geplant und erzielt). PL1 und PL2 beziehen sich nur auf die Durchschnittsleistung (siehe Tabelle und Grafik oben) und sind REAKTIVE Grenzwerte, wo nur auf Werte rückwirkend reagiert werden kann. Das geheimnisvolle PL4 bezog sich auf Leistungsspitzenereignisse, die bisher nur PROAKTIV behandelt werden konnten und am Ende auch oft nie ganz optimal ausfielen.
Eine neues, REACTIVES PL4 ist hingegen die ideale Lösung, bei der die SoC-Frequenzen so hoch wie möglich bleiben, aber mit einem Sicherheitsnetz, basierend auf Fast PROCHOT#. Hier handelt es sich um einen digitalen Ausgangspin, den es seit Intels Pentium 4 Prozessoren gibt und der anzeigt, dass der interne Thermalkontrollschaltkreis aktiviert wurde. Dies geschieht, wenn der Prozessor seine maximale sichere Betriebstemperatur erreicht hat. Die SoC-Frequenz wird weiterhin durch das PL4 bestimmt.
Wenn PROCHOT# aktiviert ist, liegt die Gesamtleistung des SoC stets UNTER PL4_Safe, ist also kleiner als der für das PL4 festgelegte Wert. PL4_Safe stellt somit das Niveau der Spitzenleistung dar, das die Eingangsstromquellen liefern können, ohne dass z.B. im Notebook-Bereich ein Brownout oder eine Beschädigung der Batterie, bzw. im Allgemeinen eine Überlastung der Versorgung und der dazwischengeschalteten Komponenten zu befürchten ist. Fast PROCHOT# ist wirklich schnell. Vsys1 wird vom IMPV9.1-Controller überwacht und PROCHOT# wird innerhalb von 2 μs (einstellbar) nach Überschreiten der Schwelle aktiviert. Die CPU wird dann bereits 1μs später gedrosselt. Fast PROCHOT# ermöglicht somit ein höheres PL4, was zu einer besseren Reaktionsfähigkeit bis hinunter zu niedrigen Ladezuständen führt, während die Systemstabilität erhalten bleibt, erzeugt aber auch härtere Lastwechsel.
Eine der wichtigsten Informationen ist allerdings der Intervall von PL4. Hier kann dieser Zustand bis zu 10 ms lang andauern, aber nie länger.
Das ist auch extrem wichtig wichtig für die Bemessung der Schutzschaltungen im Netzteil. Die 10 ms sind durchaus eine Herausforderung und so manches Netzteil wird wohl diesbezüglich neu konzipiert werden müssen. Firmen wie z.B. be quiet! nutzen seit Jahren einen Intervall von 20 ms, hier sollte man also eher auf der sicheren Seite sein, wenn die Stromstärke auch geliefert werden kann. Wie hoch das PL4 wirklich ist, sehen wir für Alder Lake S und auch Raptor Lake S dann auf der nächsten Seite.
Die Potential Peak Power (PPP)
Die PPP ist ein erwarteter Worst-Case-Leistungspegel, der von der Power Control Unit (PCU) auf der Grundlage der Komponenteneigenschaften und der aktuellen Betriebsfrequenz (IA-, GT-, Ring-Domänen) berechnet wird. Das geschieht vor jedem Frequenzübergang (normalerweise an 1-ms-Grenzen), oder aber immer dann, wenn AVX-Befehle in die Pipeline gelangen bzw. wenn ein Kern-C-Zustandswechsel bevorsteht. PPP geht von einem Szenario über die Domänen hinweg aus, das die intensivste bekannte Anwendung darstellt.
Und was bedeutet das nun im Zusammenhang mit dem PL4? Ganz einfach: das PL4 ist der Grenzwert, mit dem PPP schlussendlich verglichen wird! Wenn PPP am Frequenzübergang > PL4 ist, wird eine niedrigere Frequenz gewählt, um zu verhindern, dass PPP PL4 überschreitet. PPP ist im übrigens eine reine Projektion und basiert NICHT auf der Leistungstelemetrie der aktuellen Arbeitslast. Die PPP-Projektion wird auch nicht über eine Softwareschnittstelle angezeigt, sondern nur innerhalb der PCU verwendet.
Die absolute Spitzenleistung kann somit nur über die PL4-Einstellungen präventiv reduziert werden.
Und nachdem wir uns ein klein wenig durch die Begriffe gekämpft haben, findet Ihr auch der nächsten Seite nun die detaillierten Leistungswerte und den Kompatibilitätsvergleich zwischen Alder Lake S und Raptor Lake S, die sich über zwei Generationen auch das Motherboard teilen werden, wobei hier eine Aufwärts- und Abwärtskompatibilität gegeben sein soll.
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