TechReport: Power Management

Die Hardware-Hersteller machen sich nicht nur darüber Gedanken, wie man mit Software den Energiebedarf von Computern reduzieren kann. Auch an der Hardware selbst wird kräftig gefeilt.

Spricht man von Power Management, denken die meisten Menschen sofort an BIOS, Software und Systemeinstellungen. Nur die wenigsten denken auch an die Hardware selbst – schließlich ist sie ja der eigentliche Übeltäter. Zum Glück gehören die Hardware-Hersteller selbst nicht zu dieser Kategorie. Auch wenn nicht unbedingt freiwillig, denken sie recht häufig darüber nach, wie man den Leistungsbedarf moderner Computer drosseln kann.

Zauberwort Low-Voltage

Einer der Trends bei der Hardware-Entwicklung sind so genannte Low-Voltage-Technologien. Dabei handelt es sich um Designs, die ihre Schaltsignale anstatt wie bislang üblich mit mehreren Volt im Millivolt-Bereich haben. Auslöser für diesen Schritt sind jedoch weniger Energiepolitische Aspekte, sondern technische Zwänge. Schon heute muss die Hauptplatine eines Rechners eine Vielzahl an Spannungen zur Verfügung stellen. Unterschiedliche Volt-Zahlen im Bereich von 1,1 bis 1,8 Volt für den Prozessor, 2,5 Volt für den Speicher, 5 Volt für den integrierten IDE-Controller und diverse Spannungen an PCI- und eventuell noch ISA-Bus machen das Platinen-Layout nicht gerade einfach.

Hinzu kommt, dass vor allem moderne Grafikkarten mit einem Leistungshunger aufwarten, der schon einmal das Potenzial der Mainboard-Ressourcen überfordert. Selbst die CPU ist nicht nur logisch das Herzstück des Rechners, in modernen Systemen ist sie gleichzeitig einer der größten Stromabnehmer. Könnte man alle Komponenten auf niedrige – und möglichst einheitliche – Spannungen umstellen, würde sich dies in einfacheren Layouts und gleichzeitig geringerem Energiebedarf des Gesamtsystems niederschlagen.

Erste Schritte

Bemühungen in diese Richtung sind durchaus erkennbar. Dass Intel an Prozessoren arbeitet, die mit immer niedrigeren Spannungen arbeiten, ist leicht verständlich. Der Widerstand der Leitungen im Chip ist wie bei allen elektrischen Leitern von der Temperatur abhängig. Steigt diese, steigt auch der Widerstand. Hohe Taktraten lassen sich aber nur bei möglichst geringen Widerständen erzielen – also ist eine Prämisse der CPU-Designer, mit kleinstmöglichen Spannungen für die geringste erzielbare Verlustleistung zu sorgen.

Ein anderer Vorstoß in Richtung niedriger Spannungen ist Serial-ATA (SATA), das den bisherigen ATA-Standard zur Steuerung von IDE-Festplatten ablösen soll. Im Gegensatz zu bisherigen ATA-Hostadaptern, die mit einer Signalspannung von 5 Volt arbeiten, verwendet SATA lediglich 250 Millivolt, also gerade ein Zwanzigstel der heute üblichen Spannung. Kein Wunder, dass sich neben Festplatten-Produzenten vor allem die Hersteller von Notebooks für das System stark machen.

Auch für andere Bereiche ist zu erwarten, dass in den nächsten Jahren neue Technologien mit immer geringerem Strombedarf entwickelt werden. Heiße Kandidaten sind dabei der Zugriff auf den Systemspeicher sowie neue Bus-Systeme, die sowohl PCI wie auch den USB-Bus ablösen könnten.

Eine weitere Methode zur Reduktion des Strombedarfs ist die Eliminierung. So denkt beispielsweise Intel laut darüber nach, welchen Sinn serielle und parallele Schnittstellen im Zeitalter von USB noch machen. Mit den Schnittstellen würden dann natürlich auch die zu ihrer Steuerung notwendigen Schaltungen und deren Energiebedarf entfallen – um Platz zu machen für neue, effizientere Techniken.