Mobile vs. Desktop

Oder: Warum ein Notebook einen "Mobilprozessor" haben sollte

1.1 Schnäppchen mit Haken

Wer kennt sie nicht, die lärmenden Klapperkisten, die einem stolze Erst-Notebook-Besitzer mit der Bemerkung "Das war ein echtes Schnäppchen..." vorführen? Auf dem Papier sehen diese Geräte gar nicht so schlecht aus - Pro(t)zessor knapp oberhalb von 1 GHz, 14,1"-XGA-TFT, meist halbwegs zeitgemäße RAM- und Festplattenausstattung - doch beim genaueren Hinsehen offenbaren sich schnell diverse Mängel:

Auf den letzten Aspekt will ich einmal näher eingehen.

1.2 Warum sind Desktop-CPUs so ungleich kühlbedürftiger als ihre mobilen Verwandten?

Hierfür gibt es zwei Gründe, einen offensichtlichen und einen weniger offensichtlichen, der aber IMHO eine genausogroße Rolle spielt.

  1. Der offensichtliche Grund: Mobilprozis verbrauchen weniger Energie, haben damit eine geringere Verlustleistung (immerhin dürfte so etwa 99% der aufgenommenen Energie in Form von Wärme abgegeben werden). Erreicht wird das durch (zumeist) von vornherein geringere Kernspannungen sowie ggf. die Möglichkeit, den Prozessor bei geringer Auslastung unter Spannungsreduzierung mit geringerem Takt zu betreiben (Speedstep und Co.). Kurzzeitig können sie auch mal "einschlafen" (QuickStart/PowerNow).
  2. Der weniger offensichtliche Grund: Die mobilen Chips sind für z.T. deutlich höhere Temperaturen zugelassen. Was bedeutet das? Sehen wir uns mal einen Intel Celeron mit Tualatin-Kern und 1200 MHz an, und zwar die ganz normale Desktop-Variante. Seine Thermal Design Power (Verlustleistung, für die das Kühlsystem auszulegen ist, kurz TDP) beträgt laut http://users.erols.com/chare/elec.htm 32,1 W (Kernspannung 1,475 V), und er ist für maximal 70°C zugelassen. Man tut im Notebook freilich gut daran, ein paar Kelvin davon wegzubleiben, sagen wir mal 55 oder 60°C Maximaltemperatur. Nun die mobile Variante mit gleichem Takt, die aber dank des höheren FSB-Takts von 133 statt 100 MHz eine ganze Ecke schneller sein dürfte: 24,4 W verbrät diese (bei 1,45 V), zugelassen ist sie für bis zu 100 °C, wovon wir wiederum 10-15 K wegbleiben wollen, macht also 85-90°C Maximaltemperatur. (Diese Annahme erscheint mir ganz sinnvoll, springt doch etwa der Lüfter in meinem Notebook bei 86°C an.) Stellen wir uns nun ein gut aufgewärmtes Notebook vor, das ganze bei vielleicht 20°C Raumtemperatur. Dann muß die Kühlung beim Notebook mit Desktop-Prozessor dafür sorgen, daß die Differenz zwischen Raum- und Prozessortemperatur maximal 35 K beträgt - beim Notebook mit Mobilprozessor dürfen es ganze 65 K sein. Damit dürfte bei gleicher Leistung der Kühlung der Mobilprozessor fast die doppelte Verlustleistung haben, da diese für gewöhnlich etwa proportional zur Temperaturdifferenz ist. Oder anders: Auch das Notebookinnere (mit irgendwas zwischen 40 und 55°C) eignet sich - zumindest eine Weile und bei nicht zu hoher Wärmeabgabe - als "Kühlmittel", sprich der Lüfter kann aus bleiben. Da die Wärme freilich dann doch irgendwohin muß, versucht man sie großflächig abzugeben - beliebt ist hierbei die Grundfläche der Tastatur, bei Notebooks mit Magnesiumgehäuse wird auch dieses herangezogen (beides natürlich unabhängig vom Prozessortyp). So kommt es, daß manches Notebook mit Mobilprozessor auf der Unterseite ein wahrlich heißes Eisen ist - eines mit Desktop-Prozessor würde dabei ständig abstürzen. Umkehrschluß aus obiger Differenzbetrachtung: Bei identischer Verlustleistung muß das Kühlsystem beim Notebook mit Desktop-CPU doppelt so leistungsfähig sein! 

1.3 Pentium 4 mobil: Auch "on the road" zunächst Rückschritte

Seit langem bekannt ist, daß der Pentium 4 bei nicht SSE2-optimierter Software pro Taktzyklus weniger leistet als der Vorgänger Pentium 3 oder der AMD Athlon, was auf seine etwas verkorkste Architektur zurückzuführen ist. So ist etwa ein Pentium III-S (bzw. Mobile Pentium III-M, was auf das gleiche hinausläuft) bei 1,2 GHz in vielen Fällen einem "alten" Pentium 4 (Willamette-Kern) mit 1,6 GHz ebenbürtig (Link 1, Link 2) - nur bei der Speicherperformance ist der Pentium 4 mit seinem QDR-Prozessorbus ("400 MHz" Takt) und Rambus-DRAM oder DDR-SDRAM jeglichem Pentium III mit eher mageren 133 MHz (und nur einmaliger Übertragung von Daten pro Takt) und SDRAM deutlich überlegen. Mit der Einführung des Northwood-Kerns beim Pentium 4, der u.U. dank seines mit 512 KB im Vergleich zum Vorgänger doppelt so großen L2-Caches deutlich flotter zu Werke geht (und ganz nebenbei auch deutlich weniger Wärme abgibt), dürfte es nunmehr eher 1,2:1,4 stehen, und da der P4-M (der nichts anderes als die Mobilversion des Northwood-P4 ist) meist mit wenigstens 1,6 GHz verbaut wird, scheint diese Sache entschieden - wäre da nicht ein dickes ABER: Die TDP liegt bei 1,4 GHz bei 25,8 W, bei 1,6 GHz bei 30 W und bei 2 GHz gar bei 32 W, wobei im Batteriemodus auf 1,2 GHz mit einer TDP von 20,8 W zurückgeschaltet werden kann. Das liegt zwar im Bereich des alten mPIII mit 800 bis 1000 MHz, der mPIII-M zeigt jedoch, daß es auch sparsamer geht: Die 1,2-GHz-Variante verbrät maximal 22 W, im Batteriemodus mit 800 MHz gerade einmal 9,8 W. Folgerichtig haben nicht wenige Notebooks mit P4-M eine wenig überzeugende Laufzeit. Was zu denken gibt: Eine Umstellung auf einen kleineren Fertigungsprozeß, die eine weitere Verringerung der Spannung und damit der Verlustleistung ermöglichen würde, ist derzeit beim besten Willen nicht in Sicht, d.h. der P4-M wird auf absehbare Zeit ein recht "heißes Eisen" bleiben. Bleibt die Frage, was Intel im Bereich der vergleichsweise sehr sparsamen LV- und ULV-Prozessoren für Subnotebooks u.dgl. in Zukunft ins Felde führen will - der mPIII-M 866 LV wird nicht ewig reichen.

In Pentium-4-Zeiten erwarten einen natürlich noch weitere Auswüchse. Der Pentium 4-C gehört eigentlich nicht dazu, dabei handelt es sich um speziell getestete Desktop-Prozessoren, die mit der niedrigeren Spannung des P4-M laufen - P4-M ohne Speedstep sozusagen, etwas stromhungriger. Mehr Kopfzerbrechen bereitet freilich das Auftauchen von Desktop-P4 in Notebooks und Notebook-ähnlichen Geräten (wie denen von Elitegroup bzw. PCChips, zu denen mittlerweile einige große Notebookhersteller Pendants im Angebot haben) - schon die Variante mit 1,6 GHz ist mit ihrer TDP von 46,8 W nicht gerade als stromsparend und wenig kühlbedürftig zu bezeichnen, die Varianten mit 2 GHz und mehr mit jenseits von 50 W erst recht nicht, zumal auch hier die maximal zulässigen Temperaturen bei um die 70°C liegen. Den Vogel schießt jedoch ein Angebot mit dem (noch auf dem alten Willamette basierenden und mit 1,75 V betriebenen) Pentium-4-Celeron mit 1,7 GHz ab, der stattliche 63,5 W verbrät. Immerhin, hier sind bis zu 76°C zulässig...

1.4 Liste aktueller mobiler Prozessoren

Ist etwas Intel-lastig...

Hersteller
Modell (ohne LV/ULV)
Takt/MHz
FSB/MHz
L2-Cache/KB
Taktreduz.?
TDPmax/W
Intel
Mobile Celeron
1000-1333
133
256
nein
24,4
Mobile Pentium III-M
866-1200
133
512
ja
22
Mobile Pentium 4-M
1300-2000
4x100
512
ja
32
Pentium 4-C
1400-1600
4x100
512
nein
30
Mobile Celeron (P4)
1400-1500
4x100
256
nein
30
AMD
(kommt später, am
besten bei
Chris
Hare nach-
lesen!)

Dieses war der erste Streich, doch der zweite, naja, mit "sogleich" hat's dann doch nicht hingehauen:

2. Die Situation ein Jahr später

Mittlerweile stellt sich die Marktlage doch ein wenig anders dar als im Vorjahr:

Der mPIII-M ist zwar endgültig zu Grabe getragen, hat aber in Gestalt des Pentium-M (derzeit mit Banias-Kern in 0.13µ) einen würdigen Nachfolger gefunden, der bei 1,6 GHz und gerade mal 24,8 W TDP zuweilen mit einem Pentium 4 mit 2,4 GHz mithalten kann und respektable Akkulaufzeiten von nicht selten 4 bis zuweilen gar 6 Stunden ermöglicht. Auch dem Pentium-M hat man wiederum eine respektable Shared-Memory-Grafik im i855GM zur Seite gestellt; Spielernaturen können natürlich auf Mobility Radeon 9000 und Co. zurückgreifen. Ein Kuriosum am Rande: Bei geringer Auslastung und damit reduziertem Takt sind Pentium-Ms mit höherem Nominaltakt weniger stromhungrig, da sie dann mit geringerer Spannung arbeiten.

Im stark diversifizierten Notebookmarkt werden aber auch noch Mobile-CPUs mit höherer Verlustleistung wie Mobile Pentium 4-M und Mobile Athlon XP (Athlon XP-M) abgesetzt; der XP-M präsentiert sich hierbei preislich besonders attraktiv, die entsprechenden Notebooks (wie etwa das Uniwill-Gerät, das u.a. als Targa Visionary XP verkauft wird) sind jedoch zuweilen recht laut. Wirkliche Leisetreter gibt es freilich auch im Bereich mP4-M eher selten, eine positive Ausnahme ist das IBM Thinkpad R40 (dieses wird inzwischen auch mit Pentium-M angeboten).

Natürlich gibt es auch nach wie vor die mit Desktop-Prozessoren (vor allem P4) oder Mitteldingern aus Mobil- und Desktop-CPUs (wie Intels Mobile Pentium 4 ohne -M mit Speedstep, aber desktop-ähnlicher Verlustleistung bei vollem Takt) bestückte Notebooks und "Desknotes" (Notebook-artige Geräte ohne Akku), die nach wie vor meist zu den Radaubrüdern zu zählen sind (einzige Ausnahme sind hier einige Sonys). Diese haben oft auch TFT-Panels, wie man sie in Desktop-TFT-Monitoren finden würde - diese bieten ein gutes Bild, der Energieverbrauch der Hintergrundbeleuchtung ist aber auch nicht ohne. Aber auch in mobilerem Gerät gibt es zuweilen schon bessere Panels, so langsam scheint man das Helligkeitsproblem im Griff zu haben. (Einbrenneffekte zeigen allerdings, daß trotz alledem noch einiges an Entwicklungsbedarf besteht.)

Hip und trendy sind derzeit Breitbildformate. Die notorische SiS-Shared-Memory-Grafik von eher geringer Leistung und nicht geringem Bandbreitenverbrauch gibt es natürlich auch noch, sie ist aber längst nicht so häufig anzutreffen wie seinerzeit der SiS 630. In puncto Grafik ist die Situation ohnehin recht erfreulich, nachdem sich der Mobility Radeon 9000 auch in günstigeren Notebooks recht hoher Beliebtheit erfreut; nur IBM ist wieder einmal konservativ und setzt auch noch auf den 7500er.

Link zur Prozessorsituation

3. Zusammenfassung

Um es auf den Punkt resp. das Komma zu bringen: Ein Prozessor mehr in Richtung "Mobile" ermöglicht durch seine geringere Energieaufnahme und damit Wärmeabgabe sowie höhere zulässige Maximaltemperaturen Notebooks mit weniger Lüfterlärm, einer weniger klobigen Kühlung (was sich dann direkt in Dicke und Gewicht niederschlägt) sowie längere Akkulaufzeiten. (Mein altes Latitude etwa hält mit neuem Akku knapp 4 Stunden durch, und auch das kann nur neidisch zum Thinkpad T40p hinüberschielen, das auf über 6 Stunden kommt. Gang und gäbe bei Geräten mit Desktop-Prozessor sind Laufzeiten von 1,5 bis 2 Stunden.)

Einziger potentieller Haken: Gute Displays (meist: IPS-Panel) bedingen derzeit noch einen deutlich erhöhten Energieverbrauch, so daß man sie in auf Mobilität getrimmten "Road Warriors" selten finden wird, während sie in von sich aus schon stromhungrigeren Geräten oft anzutreffen sind. (Ähnliches gilt für leistungsfähige Grafikchips.) Wer das Notbuch also eh bloß auf dem Schreibtisch zu stehen hat, sollte sich damit vielleicht eher in der Prozessorklasse mit mittlerem Stromverbrauch (mP4-M, XP-M) umsehen (es gibt nicht gerade viele Pentium-M-Geräte mit gutem Display, immerhin hat z.B. Dell welche, und von IBM ist was im Kommen).

Noch ein Punkt, den es zu berücksichtigen gilt: Verarbeitung des Geräts und Lautstärke der Kühlung sind oft eine Funktion des Preises und variieren von Hersteller zu Hersteller! (So sind etwa Acers Aspires mit XP-M recht stille Zeitgenossen mit eher seltenem Lüftereinsatz, während das verbreitete Targa-/Peacock-Gerät mit gleicher Prozessorfamilie recht vernehmbar ist.)


Erstellt: 10.08.2002 zu nachtschlafener Zeit ;)
Zuletzt modifiziert: 15.11.2003

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