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Infos und Hintergründe zu aktueller PC-Technik

CSL-Computer: Blog - Infos und Hintergründe zu aktueller PC-Technik

Intel X99 Chipsatz

4th_Generation_Intel_Core_Close_IntelIm Zuge eines Beitrages über die Intel Broadwell Prozessoren berichteten wir schon einmal über den neuen Intel X99 Chipsatz (Codename: Wellsburg), der für die sogenannten Haswell-E Prozessoren, also die High-End Varianten der Haswell Prozessoren, entwickelt wurde. Damals gab es Gerüchte, dass dieser Chipsatz innovative Neuerungen wie zum Beispiel DDR4-Speicher unterstützen soll.

Technische Details

Mittlerweile gibt es finale Daten zum neuen Intel Chipsatz, der für alle Prozessoren mit dem Sockel 2011 v3 geeignet ist: Vom Chipsatz bereitgestellt werden zehn SATA III 6 GBit/s Ports, bis zu acht PCI-Express-2.0-Ports, insgesamt bis zu 14 USB-Ports (maximal sechs davon als USB 3.0) und eine Ethernet-Schnittstelle, die dann mit einem Gigabit-Ethernet-Controller zusammenarbeitet.

Erste Boards auf der Computex

Auf der Computex 2014 hatten bereits erste Mainboard Hersteller einen kleinen Einblick auf ihre neuen Mainboards mit X99 Chipsatz gegeben. Dabei gingen sie aber leider nicht sonderlich ins Detail. Zumindest wurde aber bekannt, dass die neuen Boards tatsächlich DDR4-Speicher unterstützen werden und auch weiterhin über bis zu acht DIMM-Slots verfügen, was aktuell einer Unterstützung von 64 GB RAM entspricht. Allerdings werden die Boards vermutlich auch die neuen 16 GB RAM Riegel unterstützen und somit früher oder später bis zu 128 GB Arbeitsspeicher zulassen. Optisch unterscheiden sich die neuen Mainboards kaum von den bisherigen Boards mit Sockel 2011.

Wer darüber nachdenkt, sich ein Mainboard mit X99-Chipsatz zuzulegen, sollte bedenken, dass der Sockel 2011 v3 inkompatibel zum aktuellen Sockel 2011 ist. Das heißt, sowohl die SandyBridge-E als auch die IvyBridge-E Prozessoren werden von diesen Boards nicht unterstützt. Eine Umstellung auf X99 wird also mit einigen Kosten verbunden sein, wobei die Boards an sich auch bereits nicht im kostengünstigen Bereich anzusiedeln sind.

Release

Aktuell sieht es danach aus, dass Intel die neuen Haswell-E Prozessoren im Herbst dieses Jahres auf den Markt bringen wird. Ein genaues Datum gibt es allerdings noch nicht. Zeitgleich mit den CPUs werden dann auch die neuen X99-Mainboards erscheinen. Wie üblich, wird die Verfügbarkeit zu Beginn sehr begrenzt sein, so dass man davon ausgehen kann, dass die große Masse erst im Spätherbst in den Genuss der neuen Technologie kommen wird.

Fazit

Der neue X99-Chipsatz hält auf den ersten Blick, was er versprochen hat. Besonders auf die DDR4-Unterstützung darf man gespannt sein. Der Erfolg des Chipsatzes wird auch von den Haswell-E Prozessoren abhängig sein, die erstmals mit bis zu 8 Kernen ausgestattet sein sollen.

Einziger Wermutstropfen ist die Inkompatibilität zu den aktuellen 2011er Sockeln. Ein Umstieg auf den neuen X99-Chipsatz wird somit einen CPU-Wechsel mit sich ziehen, der gerade bei den Intel High-End Prozessoren sehr kostspielig ist.

Quelle: hardwareluxx.de

Quelle: hardwareluxx.de

Neue Celeron Prozessoren mit Haswell-Innenleben

Packshot Intel Celeron Prozessor

Packshot Intel Celeron Prozessor

Ziemlich genau vor einem halben Jahr hat Intel die aktuellen Haswell Prozessoren der Core i5 und Core i7 Reihe präsentiert. Im dritten Quartal 2013 folgten die Haswell Prozessoren der Core i3 und Pentium Reihe. Zur Vervollständigung der Haswell Serie plante Intel noch die sogenannten Haswell-E HighEnd CPUs, welche für Ende 2014 angesetzt sind, und die Celeron Prozessoren mit besagter Technologie zu veröffentlichen. Mit letzteren wollen wir uns heute einmal genauer beschäftigen.

Die Intel Celeron Desktop Prozessoren mit Haswell Innenleben sind zu Beginn des Jahres erschienen und bringen nicht allzu viele Neuerungen mit sich. Insgesamt drei Modelle (G1820, G1820T und G1830) wurden mit der aktuellsten Technologie von Intel ausgestattet. Bei geringfügig kleineren TDP Werten bieten sie die gleichen Taktfrequenzen wie ihre Ivy Bridge Vorgänger (siehe Tabelle unten). Alle Modelle arbeiten mit zwei CPU Kernen und haben eine implementierte Intel HD Grafikeinheit. Zusätzlich zu den beiden „herkömmlichen“ Prozessoren G1820 und G1830 bietet Intel mit dem G1820T auch wieder eine stromsparende Variante an.

Ähnlich wie ihre Vorgänger müssen auch die neuesten Celeron Prozessoren auf die wichtigsten Technologien der Core i-Generationen verzichten. So gibt es beispielsweise keinen Turbo Boost Modus und auch die Hyper-Threading Technologie, also das zeitgleiche Nutzen von mehreren Threads, sucht man vergebens.

Auch die integrierte Grafikeinheit der Celeron Prozessoren kommt gegenüber der Core i-Reihe in einer abgespeckten Variante. Die bekannte Intel HD Grafikeinheit unterstützt bis zu drei Monitore und kann mit einer Grundtaktung von 350 MHz und einer maximalen Taktung von 1050 MHz aufwarten. Auf die Technologien der Core i-Grafikeinheiten muss sie allerdings größtenteils verzichten. So bietet sie beispielsweise kein Quick Sync Video und auch die Clear Video HD Technologie wird nicht unterstützt.

Fazit

Das Intel mit ihren neuen Celeron Prozessoren nicht außergewöhnlich innovative Neuerungen auf den Markt bringen würde, war bereits bekannt und auch nicht zu erwarten. Zusammenfassend kann man sagen, dass die neuen Prozessoren, genau wie Ihre Vorgänger, im Home & Office Bereich zufriedenstellende Leistungen bringen werden. Jeder, der mehr als nur Bürotätigkeiten mit seinem Computer erledigen möchte, sollte sich im Bereich der Core i-Prozessoren umschauen.

 

Architektur Kerne CPU-Takt Grafiktakt TDP
Celeron G1830 Haswell 2 2,8 GHz Bis zu 1,05 GHz 54 Watt
Celeron G1630 Ivy Bridge 2 2,8 GHz Bis zu 1,05 GHz 55 Watt
Celeron G1820 Haswell 2 2,7 GHz Bis zu 1,05 GHz 54 Watt
Celeron G1620 Ivy Bridge 2 2,7 GHz Bis zu 1,05 GHz 55 Watt
Celeron G1820T Haswell 2 2,4 GHz Bis zu 1,05 GHz 35 Watt
Celeron G1620T Ivy Bridge 2 2,4 GHz Bis zu 1,05 GHz 35 Watt
Quelle: golem.de

 

 

 

Chipsätze Haswell

z87-chipsetParallel zu der neuen Prozessorenfamilie „Haswell“ hat Intel auch eine Reihe neuer Chipsätze herausgebracht, da die neuen CPUs nicht mehr mit den alten Chipsätzen der Serie 7 (Panter Point) kompatibel sind. Erforderlich ist nun ein Chipsatz der neuen 8er-Serie (Lynx Point).
Zum aktuellen Launch der Haswell Prozessoren hat Intel fünf unterschiedliche Chipsätze vorgestellt.

Doch zunächst mal für alle Einsteiger in dieses Thema eine kleine Beschreibung, wofür der Chipsatz in einem Computer eigentlich verantwortlich ist.
Der Chipsatz ist eine Ansammlung von Schaltkreisen, die als zentrales Element auf jedem Motherboard erforderlich ist. Er ist das Bindeglied zwischen den einzelnen Komponenten eines Computers und lenkt die eingehenden und ausgehenden Daten an die richtige Stelle. Auch legt der Chipsatz fest, welche Komponenten am Computer verwendet werden können. Somit spielt er auch eine Hauptrolle bei der Performance eines jeden Computers. Die am häufigsten verwendeten Chipsätze werden von den Prozessor-Herstellern angeboten, da diese an der bestmöglichen Performance ihrer Prozessoren interessiert sind.

Doch zurück zu unseren „Haswell“ Chipsätzen. Die fünf vorgestellten Modelle richten sich an unterschiedliche Nutzer und unterstützen unterschiedliche Features und Schnittstellen.

Chipsaetze

Alle Chipsätze basieren, im Gegensatz zu Ihren Vorgängern, auf einer aktuellen 32-Nanometer-Fertigung, was die Leistungsaufnahme deutlich herabsetzt.

Ansonsten stellen die „Neuen“ generell sechs statt nur vier native USB 3.0 Ports zur Verfügung, und alle 87er-Modelle unterstützen immer sechs SATA-Ports mit dem aktuellen SATA III Standard mit bis zu 6 GBit/s.

Der Z87 Chipsatz ist der Einzige, der die „Overclocking“-Funktion der K-Prozessoren unterstützt, und somit erforderlich wenn man seinen Rechner etwas tunen möchte.

z87-chipset-diagram-3x2

Blockdiagramm Intel Z87 Chipsatz

Fazit:

Im Vergleich zu den Chipsätzen der Ivy-Bridge Prozessoren bieten die der Haswell-Generation lediglich kleine Verbesserungen. Neben der geringeren Leistungsaufnahme ist die gestiegene Anzahl an USB 3.0- und SATA III-Anschlüssen positiv zu erwähnen.

Stromverbrauch Haswell

i7-haswellÜber die neuen Haswell-CPUs von Intel wurde in diesem Blog schon ausführlich berichtet, doch eine Frage bleibt bisher vor allem für umwelt- und kostenbewusste PC-Nutzer aus: Wie hoch ist angesichts der gesteigerten Leistungen der neuen CPUs eigentlich deren Stromverbrauch? Daher werden die wichtigsten Fakten rund um das Thema Haswell-CPU und Stromverbrauch in diesem Beitrag geklärt.

Fully Integrated Voltage Regulator (FIVR)

Schon während der Entwicklung der neuen Architektur für die Haswell-Prozessoren wurde auf stromsparende Eigenschaften Wert gelegt. Wie im Beitrag „Haswell vs. Ivy Bridge“ bereits erwähnt, ist der sogenannte „Fully Integrated Voltage Regulator“ oder kurz FIVR eine der Neuerungen.  Wurden die Ivy-Bridge Prozessoren noch mit sechs Spannungsquellen versorgt, erfolgt die interne Spannungsversorgung der Haswell-Prozessoren nur noch über zwei Quellen. Die Hauptleitung versorgt Kerne, Cache, System Agents und Grafik-Einheit, was vor allem einen schnellen Wechsel zwischen hoher Leistung und Stromsparen ermöglicht. Die zweite Spannungsquelle wird ausschließlich vom Speicherinterface beansprucht.

FIVRII

Quelle: hothardware.com

Die „Stromspar-Technologien“…

Um die Energieaufnahmen der neuen Haswells auf einem moderaten Level zu halten, wurden sie außerdem mit neuesten Stromspar-Technologien ausgestattet. Hervorzuheben ist hier vor allem die erweiterte „Intel SpeedStep Technologie“. Sie schaltet nicht nur Spannung und Frequenz je nach Auslastung automatisch um, sondern nutzt auch verschiedene Strategien, um Energie zu sparen. Die bewährte „Intel Turbo Boost Technologie“ erhöht außerdem die Taktfrequenz des Prozessors, um je nach Auslastung eine optimale Mischung zwischen Geschwindigkeit und Energieeffizienz zu erzielen. Zu guter Letzt werden dank des Inaktivitätsstatus automatisch verschiedene Ruhezustände genutzt, um unnötigen Stromverbrauch zu vermeiden, falls sich der Prozessor im Leerlauf befindet.

… und die „Stromspar-Sondermodelle“

Für User mit besonderen Stromsparambitionen hat Intel zusätzliche Sondermodelle auf den Markt gebracht, die man an den Namenzusätzen S und T erkennt. Sie sind niedriger getaktet als ihre namentlichen Verwandten und haben somit vor allem bei niedriger Last einen geringeren Stromverbrauch. Dafür kommen sie besonders bei Höchstbelastungen nicht an die Leistungen ihrer Namensvetter heran. So taktet der Core i5-4670T zum Beispiel mit nur 3,1 Gigahertz pro Kern bei einer TDP von 65 Watt. Der Core i5-4670 hingegen hat einen Takt von 3,4 Gigahertz pro Kern und einer TDP von 84 Watt. Die Stromspar-CPUs eigenen sich daher vor allem für Office-PCs, Gamer sollten zu den Standardvarianten greifen.

„Thermal Design Power“

Der Strombedarf einer CPU wird vom Hersteller in der Regel mit dem Wert TDP angegeben. Diese Abkürzung steht für „Thermal Design Power“ und gibt die theoretisch mögliche Abwärme der CPU bei voller Auslastung an. Viele Hersteller geben diesen Wert vorsichtshalber etwas höher an, da er wichtig ist, um die nötige Leistung der CPU-Kühlung zu bestimmen. Er sollte daher eher als Hinweis auf den Strombedarf gesehen werden. Die TDP Angaben der neuen Haswell-CPUs liegen zwischen 35 und 84 Watt, die Ivy-Bridge-CPUs kommen

Quelle: Intel

Quelle: Intel

hingegen auf TDP-Werte zwischen 45 und 77 Watt (siehe Tabelle rechts). Diese Werte könnten bereits als Hinweis gesehen werden, dass die Haswell-Prozessoren einen etwas höheren Stromverbrauch haben, als ihre Vorgänger.

Die 4770K im Test

Um eindeutig messen zu können, wie sich die neuen Haswell-CPUs in Sachen Stromverbrauch schlagen, wurde die  i7-4770K mit ihrem Vorgänger, der i7-3770K, in verschiedenen Belastungsszenarien gegenübergestellt (siehe untere Tabelle). Zunächst wurde der Gesamtverbrauchswert im Leerlauf (IDLE) gemessen, schließlich folgten ein Test unter Teillast und zwei unter Volllast. Die ersten beiden Tests wurden mit Hilfe von Cinebench durchgeführt, einem Tool das Prozessoren und Grafikkarten eines Systems testet und eine objektive Einschätzung ausgibt, wie viel Power ein PC-System hat. Es eignet sich daher perfekt, um verschiedene CPUs miteinander zu vergleichen. Im ersten Test wurde ein Kern mit maximal möglichem Turbo getestet, im Zweiten wurden alle Kerne beansprucht. Im letzten Test wurde das System über die maximalen Grenzen hinaus belastet. Hilfe bietet hier das Testprogramm Prime-95, das bei zu starker Übertaktung des Rechners eine Fehlermeldung ausgibt, ohne dass Windows oder andere Programme Schaden nehmen.

Quelle: Computerbase.de

Quelle: Computerbase.de

Fazit

Im Test hat die i7-4770K gegenüber ihrem Vorgänger vor allem unter Vollbelastung einen etwas höheren Stromverbrauch. Im IDLE-Betrieb und unter Teillast kann die i7-4770K zwar noch mit gleichen bzw. besseren Werten punkten, doch mit steigender Auslastung steigt auch der Verbrauch deutlich an und übersteigt den der i7-3770K sogar. Damit zeigt sich die i7-4770K jedoch keineswegs als gnadenloser Stromfresser, denn bereits die Ivy-Bridge Prozessoren zeichneten sich durch einen vergleichsweise geringen Stromverbrauch aus. Darüber hinaus kommt der geringe Stromverbrauch unter Teillast wohl den meisten PC-Nutzern zugute, da PCs in der Regel nie dauerhaft voll belastet werden.

Grafikleistung Haswell

offene Intel CPU (Quelle: Intel)

offene Intel CPU (Quelle: Intel)

Bei den neuen Haswell-Prozessoren gibt es, wie schon bei ihren Vorgängern, verschiedene Grafikeinheiten. Hersteller Intel hat sich bei der Entwicklung der Haswell-Serie das Ziel gesetzt, besonders die Grafikeinheiten der jeweiligen CPUs im Vergleich zu den Ivy-Bridge Prozessoren stark zu verbessern.

Die Grafikeinheiten werden in sieben Varianten angeboten, die intern in 3 Klassen (GT1, GT2 und GT3) unterteilt sind. Für die GPU in Desktop-Prozessoren wird weiterhin die bekannte Verkaufsbezeichnung „Intel HD Graphics“ gemeinsam mit einer Ordnungsnummer verwendet, wobei in diesem Bereich bei „HD Graphics 4600“ das obere Ende erreicht ist, weil für Desktops lediglich GPU-Lösungen aus den Segmenten GT1 und GT2 angeboten werden.

Die höherwertigen Lösungen aus dem GT3 Segment werden unter den Bezeichnungen „Intel Iris Graphics“ bzw. „Intel Iris Pro Graphics“ voraussichtlich ab Herbst 2013 und ausschließlich in DualCore Notebook-Prozessoren angeboten werden.

 

Execution Units

Turbo-Takt

EDRAM

Plattform

„HD Graphics“ 4000 (Ivy Bridge)

16

1.150

Nein

Desktop/Notebook

„HD Graphics“ (GT1)

Unbekannt

Unbekannt

Nein

Desktop/Notebook

„HD Graphics 4200 “ (GT2)

20

Unbekannt

Nein

Desktop/Notebook

„HD Graphics 4400 “ (GT2)

20

Unbekannt

Nein

Desktop/Notebook

„HD Graphics 4600“ (GT2)

20

1.150 – 1.250

Nein

Desktop/Notebook

„HD Graphics 5000“ (GT3)

40

1.100

Nein

Notebook

„Iris Graphics 5100“ (GT3)

40

1.100+

Nein

Notebook

„Iris Pro Graphics 5200“ (GT3e)

40

1.200 – 1.300

128 MB

Notebook

Quelle: Computerbase.de

 

Was hat sich geändert / Was ist geblieben?

Intel hat die Anzahl der „Execution Units“ (Ausführungseinheiten) im Vergleich zu den Ivy-Bridge GPUs deutlich erhöht. Waren es bei der „Intel HD Graphics 4000“ (u.a. Core i7-3770) noch 16 Einheiten, so kommen die neuen GT2-GPUs auf 20 EUs und die GT3-GPUs sogar auf 40 EUs.

Die maximalen Turbo-Taktraten sind hingegen relativ konstant geblieben. Nur das Spitzenmodell, die „Iris Pro Graphics 5200“, kann dabei mit einer Taktung von bis zu 1300 MHz ein wenig hervorstechen. Diese, ausschließlich in Notebooks verwendete, Grafikeinheit hat noch eine weitere Besonderheit auf Lager: Sie verfügt über einen 128 MB großen On-Package-eDRAM Speicher, der sich wie ein Cache verhält und aufgrund dessen einfach anzusprechen ist. Dabei kann der eDRAM nicht nur von der GPU, sondern auch von der CPU genutzt werden. Ein eDRAM (enbedded DRAM) ist ein eingebetterter Speicher, der im Vergleich zu externen Speichermodulen breitere Busse nutzt und somit die Arbeitsgeschwindigkeit erhöht. Diese Methode wird unter anderem auch in vielen Spielekonsolen genutzt.

Alle Grafikeinheiten der neuen Haswell-Serie unterstützen die DirectX-11.1-API, OpenGL 4.0, OpenCL 1.2, DisplayPort-1.2 und 4K×2K. Darüber hinaus liefern sie dank Intel Quick-Sync-Video Technologie ein schnelleres Decodieren von JPEG-Bildern und ein schnelleres Encodieren von MPEG-Videos.

 

Leistungssteigerung oder Stagnation?

Da sich Intel bei der Grafikleistung der Haswell-Prozessoren sehr viel vorgenommen hat, war die Erwartungshaltung der Intel-Kunden natürlich sehr hoch. Zusammenfassend kann man sagen, dass sich besonders die Notebook Nutzer auf eine enorme GPU Leistungssteigerung im Bereich der Intel Prozessoren freuen dürfen.

Beim Transcodieren von Videos sind die Intel-GPUs, dank der Intel Quick-Sync-Video Technologie, anderen OnChip-Grafikkarten klar voraus. Auch in Sachen Bilddarstellung müssen sich die Haswell-CPUs nicht verstecken. Die Intel-Clear-Video-Technologie ist eine Kombination von Hardware für die Videoverarbeitung und Softwaretechnik für eine Vielzahl digitaler Bildschirme. Sie war schon in den Vorgänger-Serien „Sandy-Bridge“ und „Ivy-Bridge“ zu finden und bietet eine verbesserte HD-Videowiedergabe, eine verbesserte Bildschärfe sowie präzise Farbabstimmung und erweiterte Bildschirmfunktionalität.

Der einzige Wermutstropfen ist, dass im Desktop Bereich leider schon bei der „Intel HD Graphics 4600“ Schluss ist und somit die leistungsstärksten GPUs der Haswell-Reihe voraussichtlich in keinem Desktop-System zu finden sein werden.

Haswell vs. Ivy Bridge

Haswell CPU (Quelle: Intel)

Haswell CPU (Quelle: Intel)

Seit Anfang des Monats ist Intels neue Prozessor-Generation Haswell nun verfügbar und folgt damit auf die vor etwa einem Jahr erschienene Vorgänger-Generation Ivy-Bridge. Nachdem sich Intel seit dem vergangenen Herbst in Tiefstapelei geübt hat und nicht müde wurde zu betonen, man hätte für Haswell nicht das Rad neu erfunden, war die allgemeine Erwartungshaltung sicher nicht allzu hoch – aber was ist denn nun dran an den neuen Prozessoren? Gibt es eine wirkliche Neuerung oder nur noch eine gepimpte Sandy-Bridge CPU?

Tick oder Tock?

Mit dem amüsant klingenden Namen „Tick-Tock-Model“ beschreibt Intel den Verlauf seiner Prozessor-Entwicklungen, wobei eine „Tick“-Generation eine Weiterentwicklung in der Fertigungstechnik repräsentiert und eine „Tock“-Generation eine Weiterentwicklung der Microarchitektur.

3D Tri-Gate Transistor, 22-nm (Quelle: Intel)

3D Tri-Gate Transistor, 22-nm (Quelle: Intel)

Nach der „Tick“-Generation Ivy-Bridge, für die erstmals die 22-nm Fertigungstechnik und 3D-Transistoren (Multigate-Feldeffekttransistoren) eingesetzt wurden, folgt mit Haswell nun folgerichtig eine „Tock“-Generation, bei der dieselben Fertigungstechniken eingesetzt werden wie bei den Ivy-Bridge CPUs, deren Architektur aber weiterentwickelt und stellenweise deutlich optimiert wurde.

Im Wesentlichen handelt sich bei den Optimierungen um einen Ausbau der Ausführungseinheit, verbesserte Puffer-Speicher sowie Erweiterungen der Befehlssätze, die je nach Einsatzgebiet und entsprechender Softwareoptimierung hohe Performance-Zugewinne versprechen.

Ein neuer Thron

Intel belässt es nicht bei der Veröffentlichung der neuen CPU, sondern legt auch gleich noch eine passende neue Plattform dazu. Nicht fehlen darf hier natürlich eine neue Chipsatzfamilie, die auf den Namen „Intel 8 Series Chipset“ (Lynx Point) hört und zurzeit folgende Modelle enthält: B85, Q85, H87, Q87 und Z87. Die wichtigsten Neuerungen dieser Chipsätze sind z.B. mehr native USB 3.0 und SATA III (6 GB/s) Ports und die Abschaffung der Unterstützung der herkömmlichen PCI-Schnittstelle. Im Detail gehen wir in einem eigenen Folgeartikel auf die neuen Chipsätze ein.

Außerdem nutzt Haswell mit dem LGA1150 einen neuen Sockel und ist somit nicht kompatibel zu den Ivy-Bridge Vorgängern, die einen LGA1155 Sockel verwenden. Aufgrund geänderter Markierungen und unterschiedlicher Pin-Anzahl gilt die Inkompatibilität übrigens in beide Richtungen, obwohl die CPU-Packages identische Kantenlängen haben.
Auf- und Umrüster werden also nicht umhin kommen, auch in ein neues Mainboard zu investieren.

Was die Unterstützung des Arbeitsspeichers angeht, ändert Intel bei Haswell nichts gegenüber Ivy-Bridge. Offiziell wird weiterhin DDR3 RAM mit den Frequenzen 1333 MHz und 1600 MHz unterstützt.

Des Pudels Kern(e)

Im Bereich des CPU-Front Ends führt Intel bei Haswell die „Next Generation Branch Prediction“ (Sprungvorhersage) ein und optimiert damit einen wichtigen Bestandteil des Prozessors. Weil falsch voraus gesagte Sprünge Zeit und Energie verschwenden, verspricht sich Intel von der Überarbeitung eine höhere Performance und Sparsamkeit.

Das neue Front-End ermöglicht dem Icache (L1-Instruktionen-Cache) und dem ITLB (Translation Lookaside Buffer) nun Misses, also fehlende Daten im Cache, spekulativ zu behandeln und die fehlenden Cache-Daten parallel zu tatsächlich fehlenden Daten zu bearbeiten. Insbesondere wenn aufgrund tatsächlich fehlender Daten ein Miss unausweichlich eintreten wird, können die sich hierdurch ergebenden Latenzzeiten laut Intel gesenkt werden.

Im CPU-Back End wurden die Größen sämtlicher Puffer-Speicher aus der Ivy-Bridge übernommen und die Allocation Queue (Zuordnungs-Warteschlange) umfasst nach wie vor 56 Einträge pro Thread, wie beim Vorgänger auch. Ehrenhalber sei allerdings erwähnt, dass beide Bestandteile erst für die Generation Ivy-Bridge gehörig aufgebohrt wurden.

Ein große Weiterentwicklung des Back Ends gibt es jedoch: Die Execution Unit (Ausführungseinheit) der Haswells hat 8 Ports (Port 0 – Port 7), statt der bislang vorhandenen 6 (Port 0 – Port 5). Der neue Port 6 repräsentiert eine vierte ALU (Arithmetisch-Logische-Einheit) und der neue Port 7 eine AGU (Adress-Generierungs-Einheit) für Speicherbefehle. Parallel dazu hat Port 6 eine zusätzliche Sprungeinheit bekommen. Somit können Port 5 und 6 als Backup für Port 0 und 1 fungieren, die ebenfalls ALUs mit Sprungeinheit sind. Eine entsprechenden Softwareoptimierung vorausgesetzt, können hierdurch Performance-Zugewinne erreicht werden.

Schematische Darstellung der Chip-Oberfläche einer Haswell-CPU (Quelle: Intel)

Schematische Darstellung der Chip-Oberfläche einer Haswell-CPU (Quelle: Intel)

Bei den Befehlssätzen führt Intel für Haswell AVX2 (Advanced Vector Extensions) ein, eine Weiterentwicklung der AVX aus Sandy-Bridge, die 256-Bit lange Integer berechnen und mit Unterstützung der neuen FMA (Fused Multiply-Add) zwei Berechnungen auf einmal ausführen kann, wobei auch die erhöhten Bandbreiten der CPU-Caches helfen. Weitere Optimierungen in den Befehlsätzen sorgen für bessere Ergebnisse im Bereich der Kryptographie und in der parallelen Ausführung zweier Threads.
Auch hier ist allerdings zu erwähnen, dass Software nur dann von den avisierten Leistungsgewinnen profitiert, wenn sie speziell darauf ausgerichtet wurde.

Der Ringbus, der alle Elemente im Prozessor miteinander verbindet und mit der Sandy-Bridge eingeführt wurde, zeigt bei Haswell keine offensichtlichen Änderungen und Verbesserungen, allerdings sagt Intel, man hätte im Sinne einer höheren Performance hier und da etwas optimiert. Neu ist in diesem Zusammenhang der EDRAM, der der Grafikeinheit GT3 zur Verfügung steht (siehe unten).

Zur Haswell Architektur gehört auch eine Weiterentwicklung der CPU-Stromversorgung. Über den Fully Integrated Voltage Regulator (FIVR) fasst Intel die bisherigen sechs Spannungsquellen des Prozessor-Sockels zu zwei Quellen zusammen, wobei die CPU über lediglich eine Spannungsquelle versorgt wird und die Zweite das Speicher-Interface speist. Hiervon verspricht sich Intel optimierte Schaltzeiten bei den Wechseln zwischen hoher Leistung und Leerlauf, die fünf bis zehn Mal schneller ablaufen sollen als beim Vorgänger Ivy-Bridge.
Wir werden in einem Folgeartikel noch genauer auf den FIVR eingehen, insbesondere in Bezug auf den Stromverbrauch der Haswell-CPUs.

Grafik-Chip

Mit Abstand die meisten Änderungen gegenüber der Vorgänger-Generation gibt es bei Haswell im Bereich der integrierten GPU, hatte Intel doch genau hier zum Kampf gegen die APUs von AMD geblasen.

Zwar hat Intel die grundsätzliche Architektur der GPU der Ivy-Bridge Reihe übernommen, aber die Anzahl der Ausführungseinheiten und die Taktfrequenzen angehoben und die Leistung der GPUs signifikant angehoben.

Die Haswell Grafikeinheiten werden in sieben Varianten angeboten, die intern in 3 Klassen (GT1, GT2 und GT3) unterteilt sind. Für die GPU in Desktop-Prozessoren wird weiterhin die bekannte Verkaufsbezeichnung „Intel HD Graphics“ gemeinsam mit einer Ordnungsnummer verwendet, wobei in diesem Bereich bei „HD Graphics 4600“ das obere Ende erreicht ist, weil für Desktops lediglich GPU-Lösungen aus den Segmenten GT1 und GT2 angeboten werden.

Die höherwertigen Lösungen aus dem GT3 Segment werden unter den Bezeichnungen „Intel Iris Graphics“ bzw. „Intel Iris Pro Graphics“ voraussichtlich ab Herbst 2013 und ausschließlich in DualCore Notebook-Prozessoren angeboten werden.

Einen genaueren Blick auf die integrierten Grafikeinheiten der Haswells werden wir in einem entsprechenden Folgeartikel werfen.

Fazit

Zwischen Haswell und Ivy-Bridge liegen tatsächlich keine Welten. Beim Neukauf eines PCs ist Haswell sicher die erste Wahl, macht es doch keinen Sinn in die Vorgänger-Generation zu investieren und auf die Vorteile der aktuellen Generation zu verzichten. Insbesondere die gesteigerte Grafikleistung ist hier sicher ein überzeugendes Argument.

Die Nutzer von Ivy-Bridge CPUs hingegen müssen abwägen, ob sich der Umstieg in ihrem individuellen Fall lohnt bzw. in wie weit sie von den Neuerungen profitieren können. Das CPU-Upgrade geht, wie erwähnt, mit einem Wechsel des Mainboards Hand in Hand und verursacht damit zusätzliche Upgrade-Kosten.