Under IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) denne uken presenterte Intel teknikker som skal kunne redusere spenningsnivået og dermed effektbehovet til selskapets grafikkprosessorer. Slike grafikkprosessorer er nå bygget inn i mange av selskapets CPU-brikker. Effektbehovet har stor betydning for blant annet varmeutvikling og batteritid, to faktorer som særlig er viktige i bærbare pc-er og nettbrett.
Ved hjelp av flere nye teknologier skal energieffektiviteten til Intels grafikkprosessorer gjøres 40 prosent bedre enn i dag. Dette vil kunne gi bedre batteritid enn i dag, uten at det går utover ytelsen. Alternativt kan man få bedre ytelse med samme batteritid som i dag.
I et internintervju hos Intel forteller James Tschanz, som er forsker at Intel Labs, at den beste måten å redusere effekten på, er å redusere spenningen. Selskapets 22 nanometers tri-gate-transistorer skal være i stand til å gi høy ytelse også ved lave spenningsnivåer, men visse kretser i grafikkjernene – blant annet minnematriser – begrenser hvor lavt det minste spenningsnivået, Vmin, kan settes.
I de nye grafikkjernene tar Intel i bruk en teknikk som kalles for «selective boosting». Det innebærer at man rett og slett leverer høyere spenning til de små deler av kjernen som virkelig begrenser hvor lavt Vmin kan være, og forsyner resten av kjernen med enda lavere spenning. Ifølge Tschanz gir dette dramatisk bedre energieffektivitet.
Det er likevel rom for ytterligere forbedringer.
Tschanz forklarer at et problem i blant annet dagens grafikkjerner, er at det skapes støy i strømforsyningen når komponentene stadig vekk skrus av eller på. Dette er spenningsfall som kan føre til feil eller sammenbrudd inne i kjernen, dersom det ikke blir håndtert på riktig måte.
– Har du noen gang skrudd på et effektkrevende apparat i hjemmet ditt, for eksempel en støvsuger eller et varmeelement, og opplevde at lysene dimmes litt? En tilsvarende effekt kan skje inne i prosessorbrikken, og selv om det finnes avanserte spenningsregulatorer som begrenser dette problemet, blir det lagt til en liten sikkerhetsmargin på spenningen for å sikre at alt fortsatt fungerer hundre prosent korrekt. Det eneste problemet med denne sikkerhetsmarginen er at den øker spenningen, noe som er det motsatte av det vi forsøker å gjøre, å spare energi, sier Tschanz.
I de kommende grafikkjernene tar Intel derfor i bruk en teknikk kalt for «adaptive clocking» som reduserer den nevnte sikkerhetsmarginen ved å oppdage hendelser hvor spenningen faller og raskt redusere klokkefrekvensen til kjerne for å unngå feil.
– Disse fallene er ualminnelige og skjer veldig raskt, så reduksjonen i klokkehastighet vil ikke være merkbar for brukeren. Brukeren vil derimot legge merke til den ekstra batteritiden som oppnås med denne teknikken, hevder Tschanz.
Grafikkjernene inkluderer også spesielle kretser som gjør det mulig å gå svært raskt ned i en hviletilstand hvor dataene bevares mens effektforbruket er veldig lavt.
– Akkurat som med «selective boosting» krever dette en separat spenningsforsyning som holdes i gang også i hvilemodus. Da kan spenningen til alle andre kretser i kjernen skrus helt av, forteller Tschanz.
Foreløpig har disse teknikkene bare blitt implementert i en testbrikke av Intel Labs. Det er ikke oppgitt om dette er noe som vil komme allerede i årets generasjon av Intels Core-prosessorer.
