Strategioita energiatehokkuuden parantamiseksi: Matalan virevän keskusprosessorien käyttö

Alhaisen tehon CPU, jota kutsutaan myös nimellä mobiili- tai erittäin matalan jännitteen (ULV) prosessori, on suunniteltu tasapainottamaan suorituskykyä ja energiatehokkuutta, mikä tekee siitä ideaalin kannettaviin laitteisiin, kuten ultrabookeihin, 2-in-1 kannettaviin tietokoneisiin ja tabletteihin sekä upotettuihin järjestelmiin ja ohuthakuisiin laitteisiin. Näillä CPU:illa on tyypillisesti lämmönsuunnitteluteho (TDP) enintään 15 W, mikä on selvästi vähemmän kuin tehokkaiden työpöytä- tai pelikoneiden CPU:iden yli 45 W TDP, mahdollistaen näin minimaalisen lämmöntuotannon ja akunkeston pidentämisen mobiililaitteissa. Rakenteellisesti Intelin alhaisen virrankulutuksen CPU:t (esim. Core U-sarja, Pentium Gold, Celeron) ja AMD:n (esim. Ryzen 5000 U-sarja, Athlon Gold) sisältävät optimoidut mikroarkkitehtuurit, jotka keskittyvät energiatehokkuuteen. Intelin prosessorit käyttävät uusimmilla sukupolvilla hybridiydintä, joka yhdistää korkean suorituskyvyn omaavia P-ytimiä ja energiatehokkaita E-ytimiä erilaisten tehtävien käsittelyyn, kun taas AMD:n Ryzen U-sarja hyödyntää Zen-arkkitehtuuria saadakseen parhaan mahdollisen suorituskyvyn kulutetun tehon suhteessa. Molemmat valmistajat käyttävät edistynyttä valmistusteknologiaa, kuten Intelin 10 nm tai AMD:n 7 nm, vähentääkseen transistorien kokoa ja virrankulutusta, mikä mahdollistaa korkeamman suorituskyvyn matalammalla jännitteellä. Suorituskyvyltään alhaisen tehon CPU:t kykenevät hoitamaan arkiaskeliat kuten verkkosivujen selaaminen, tekstinkäsittely, mediasoitto ja kevyt moniajot helposti. Esimerkiksi Intel Core i5-1235U tai AMD Ryzen 5 5500U voivat ajaa useita Chrome-välilehtiä, videopuhelua ja dokumenttieditoria samanaikaisesti ilman viiveitä. Ne eivät kuitenkaan tarjoa huipputason H-sarjan tai työpöytäprosessorien raakaa tehoa, mikä tekee niistä vähemmän sopivia vaativiin tehtäviin, kuten 4K-videoiden editointiin, 3D-rendaukseen tai huippuluokan peleihin. Alhaisen tehon CPU:issa olevat integroidut grafiikkapiirit, kuten Intel Iris Xe tai AMD Radeon Vega, riittävät kelpoisuudella matalilla resoluutioilla ja asetuksilla pelaamiseen, esimerkiksi Minecraft tai League of Legends, mutta ne eivät selviydy vaativampiin peleihin. Akunkestoon liittyy merkittävä etu alhaisen tehon CPU:ssa, sillä mobiililaitteet saavuttavat usein 8–14 tunnin käyttöajan yhdellä latauksella. Tämä saavutetaan ominaisuuksilla, kuten dynaaminen jännitteen ja kellotaajuuden säätö (DVFS), joka säätää CPU:n kellotaajuutta ja jännitettä työmäärän mukaan, ja syvät lepotilat, jotka vähentävät virrankulutusta, kun CPU ei ole käytössä. Lämpösuunnittelu on myös yksinkertaisempaa, koska matala TDP mahdollistaa passiivisen jäähdytyksen tai pienet tuuletinratkaisut, jotka edistävät nykyaikaisten ultrabookien ja 2-in-1-laitteiden ohuita ja kevyitä muotoiluja. Alhaisen tehon CPU:t ovat saatavilla eri muodossa, kahden ytimen mallit budjettilaitteisiin aina kuusi- tai kahdeksanytimisiin prosessoreihin premium ultrabookeihin. Muistituki rajoittuu tyypillisesti alempaan virrankulutukseen LPDDR4x tai DDR4-muistiin, joiden maksimimuisti on noin 32 Gt, mikä on riittävää useimpiin mobiilikäyttöön liittyviin tarpeisiin. Yhteysominaisuudet, kuten Wi-Fi 6, Bluetooth 5.2 ja Thunderbolt 4, on usein integroitu, mikä lisää näillä CPU:illa varustettujen laitteiden monikäyttöisyyttä. Vaikka alhaisen tehon CPU:t toimivat erinomaisesti kannettavissa laitteissa, niillä on rajoituksensa suorituskykyä vaativissa sovelluksissa. Niiden matalammat kellotaajuudet ja vähemmän ytimiä voivat johtaa pidempiin käsittelyaikoihin CPU-tehokkaissa tehtävissä, ja integroidut grafiikkapiirit eivät ehdi täyttää ammattilaisten graafisilla suunnittelijoiden tai pelien pelaajien tarpeita. Kuitenkin suurimmalle osalle käyttäjistä, joille liikkuva käyttö, akunkesto ja päivittäinen tuotantokyky ovat tärkeitä, alhaisen tehon CPU:t tarjoavat optimaalisen tasapainon suorituskyvystä ja tehokkuudesta, mikä edistää innovaatiota ohuiden ja kevyiden tietokoneiden kehityksessä.