Kernspannung

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Als Kernspannung, oder V_Core bzw. Core Voltage bezeichnet man in der Informationstechnik die Betriebsspannung von CPUs. Sie wird vom Hersteller festgelegt.

Die Verteilung der Ströme im Inneren einer CPU hängt von sehr vielen Faktoren (aktuell ausgeführter Befehl, Betriebsart etc.) ab. Bei CPUs mit hohen Taktfrequenzen treten innerhalb kurzer Zeit sehr hohe Stromdifferenzen (bis zu mehrere Hundert Ampere pro Mikrosekunde) auf, was zu einem Einbruch der Spannung führt und durch entsprechende Maßnahmen (z. B. Pufferkondensatoren) aufgefangen werden muss. Die Kernspannung ist folglich in der Praxis nur jener Mittelwert, den eine Spannungsquelle innerhalb einer definierten Toleranz liefern muss. Oft handelt es sich auch um ein Maximum, das nur ohne Belastung (Idle) erreicht wird. Wird dieses Toleranzfenster nicht eingehalten, kann ein stabiler Betrieb der CPU meist nicht mehr garantiert werden.

Im Zuge der Optimierung auf einen möglichst niedrigen Verbrauch fällt der Kernspannung eine wichtige Rolle zu: Viele CPU-Architekturen sind heute in der Lage, Taktfrequenz und Spannung im laufenden Betrieb an die Auslastung der Funktionseinheiten anzupassen (siehe Undervolting). Dies hat positive Auswirkungen auf den Energieverbrauch sowie – indirekt – auf die Verlustwärme. Besonders bei Mobilgeräten führt dies zu einer längeren Laufzeit, oder die Geräte kommen mit kleineren und leichteren Stromquellen (Akkumulatoren) aus.

Da Stabilität und Effizienz einer CPU stark von der Qualität der Stromversorgung abhängen, geben die Hersteller strenge Richtlinien für Spannungen, Toleranzen und weitere Eigenschaften (z. B. Art und Anzahl von Energiesparmechanismen) heraus. Für aktuelle CPUs mit x86-Architektur sind diese beispielsweise in der ATX12V-Spezifikation (→ATX-Format) festgehalten.

Aktuelle Entwicklungen zeigen, dass die Bezeichnung „Kernspannung“ in Zukunft nicht mehr zutreffend sein könnte: Eine weitere Verbesserung der Energieeffizienz liegt in der unabhängigen Versorgung der einzelnen Funktionseinheiten einer CPU mit der jeweils optimalen Taktfrequenz und Spannung. Eine Kernspannung im klassischen Sinne gibt es dann nicht mehr.

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