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Die Intel Skylake Prozessoren sind da!

Intel Skylake Prozessoren – neu, besser, energieeffizienter

 

Pünktlich zur Gamescom 2015 in Köln hat Intel seine Skylake Prozessoren vorgestellt. Die Broadwell-Nachfolger bringen eine komplett neue Plattform auf den Markt. Und NEU heißt hier wirklich neu: Prozessorarchitektur, Sockel, Speicherunterstützung, implementierte Grafikeinheit, OC-Features und Chipsatz wurden vollständig überarbeitet. Gleich geblieben sind die Bohrabstände für den CPU-Kühler auf den Mainboards, so dass bisherige Lüftermodelle mit der neuen Plattform kompatibel sind.

Zwar sind erst zwei Modelle der Skylake-Generation verfügbar, die restlichen CPUs werden Intel zufolge im September vorgestellt, dafür handelt es sich aber um die Spitzenmodelle der jeweiligen Core i7- und i5-Reihe, dem Core i7-6700K sowie dem Core i5-6600K. Wie bei Intel üblich, verfügen die K-Modelle über einen offenen Multiplikator und bringen damit einfaches Übertaktungspotential für OC-Enthusiasten mit.

 

  Core i7-6700K Core i5-6600K
Codename Skylake Skylake
Sockel 1151 1151
Kerne (Phys./Log.) 4/8 4/4
Basis-Takt 4,0 GHz 3,5 GHz
Max. Turbo 4,2 GHz 3,9 GHz
Multiplikator 40, frei bis 83 35, frei bis 83
BCLK-OC Ja, mit Z170-PCH Ja, mit Z170-PCH
L3-Cache 8 MiByte 6 MiByte
TDP 95 Watt 95 Watt
PCI-Express-Lanes 16× 3.0 16× 3.0
Speicher 2× DDR3L-1600oder2× DDR4-2133 2× DDR3L-1600oder2× DDR4-2133
Int. Grafik HD Graphics 530 (24 EUs, DX12 FL12_1) HD Graphics 530 (24 EUs, DX12 FL12_1)

[Quelle: pcgameshardware.de]

 

 

Zunächst wollen wir die neue Mikroarchitektur der Skylake-CPUs betrachten.

Wie die Broadwell-Prozessoren wird auch Skylake im 14nm-Herstellungsverfahren gefertigt, bietet aber deutliche Veränderungen zu der  Vorgänger-Generation.

Neben dem neuen Sockel 1151 benötigt Skylake einen neuen Chipsatz, den Intel Z170 betitelt hat. Der Z170 Platform Controller Hub stellt insgesamt 20 PCIe 3.0-Lanes bereit, das 2,5-fache des Z97-Chipsatzes (Haswell Refresh). Dadurch werden deutlich höhere Datenraten realisiert. Davon profitieren insbesondere schnelle M.2 SSDs, die bisher durch den beschränkten Datenfluss limitiert wurden.  Auch  der neue USB 3.1-Standard kann durch den größeren Datendurchsatz optimal ausgereizt werden.

 

Test-Skylake-Asus-6700K-01

Quelle: Intel

 

An der Mikro-Architektur der Prozessoren fanden auch Veränderungen statt. So ist die Spannungsregulierung der Prozessoren, die bei Haswell und Broadwell noch von Fully Integrated Voltage Regulators (FIVR), also im Prozessor integrierten Spannungsreglern, übernommen wurde, auf das Mainboard ausgelagert worden. Das bietet Übertaktern nicht nur einen größeren Einfluss auf die Parameter, sondern sorgt auch dafür, dass die Skylake-Prozessoren unter Last deutlich kühler arbeiten können.

 

Intel spricht bei seinen Skylake-Prozessoren  von einer um 10-20% gestiegenen CPU-Leistung pro Takt. Das wird unter anderem durch deutlich schnellere L2- und L3-Caches ermöglicht.

In einem Vergleichstest zwischen dem Skylake-Spitzenmodell  Core i7-6700K und dem Haswell-Flaggschiff Core i7-4790K kommt golem.de zu dem Urteil:

„Durch die stark gestiegene Leistung pro Takt überholt der Core i7-6700K den Core i7-4790K jedoch durchweg. Vor allem in Anbetracht dessen, dass Intel die seit Jahren sukzessiv erhöht und immer weniger Optionen dazu vorhanden sind, halten wir die taktnormiert rund 12 Prozent mehr Leistung der Skylake-Architektur für beeindruckend.“

 

Neben der Leistungsfähigkeit hat Intel zudem die Energieeffizienz der neuen Prozessoren deutlich verbessert.

Die integrierte Grafikeinheit des i7-6700K bzw. des i5-6600K firmiert unter dem Namen Intel HD 530 Graphics und verfügt über 24 Shader-Einheiten. Ein Leistungszuwachs von ca. 30% ist im Vergleich zu der Intel HD 4600 Grafik des i7-4790K festzustellen. Eine weitere Neuerung ist die H.265/HEVC-Kodierung (für hochauflösende Videoinhalte), die jetzt  komplett von der integrierten Intel HD 530 Grafik übernommen wird und damit die CPU-Einheit entlastet. Zudem unterstützt die Intel HD 530 den neuen DirectX 12-Standard, der mit Windows 10 Einzug gehalten hat. Für eine flüssige Umsetzung von Spielen in Full HD reicht die Leistung der HD 5300 Grafik jedoch nicht ganz aus und sie bleibt damit hinter der nach wie vor stärksten OnChip-Grafik Iris Pro 6200 der Broadwell-Prozessoren zurück.

Eine weitere Neuerung betrifft den integrierten Speichercontroller. Er unterstützt neben DDR3-1600-RAM jetzt auch DDR4-Arbeitsspeicher (bis zu DDR4-2133). Dies war bisher nur der Intels High-End-Plattformen Haswell EP und EX der Fall. DDR4-Arbeitsspeicher verbraucht im Vergleich zu DDR3-RAM benötigt DDR4-Speicher deutlich weniger Energie und kann eine höhere Kapazität pro Modul liefern. Dadurch sind Speicherbestückungen mit bis zu 64 GB statt bisher 32 GB möglich.

 

Fazit

Die neuen Skylake-Prozessoren zeigen sich in bisher veröffentlichten Benchmarks von Ihrer starken Seite. Trotz nominell gleicher Grundtaktung wie der Core i7-4790K zeigt der Core i7-6700K einen Leistungsvorsprung von ca. 10-20%. Beachtenswert ist dabei, dass die Skylake-CPU dabei weniger Energie benötigt als der Haswell-Prozessor.

 

Quelle: golem.de

Quelle: golem.de

 

Zudem bietet die neue Sockel 1151-Plattform ein absolut modernes und leistungsstarkes Umfeld. Vor allem die mächtige Geschwindigkeit von 20 PCIe 3.0-Lanes kommt dem Nutzer zu Gute. Schnelle USB 3.1-Schnittstellen, die mögliche Konfiguration mit rasanten M.2 SSDs im Raidverbund und erweiterte SATA 6 GBit/s-Optionen dank der hohen Datenraten der 20 Lanes stellen  ein eindrucksvolles Fundament dar. Insbesondere bei der Neuanschaffung eines Systems stellt die Skylake-Plattform eine erstklassige Wahl dar, die auch für die nächsten Jahre Zukunftssicherheit garantiert!

PC-Systeme mit den neuen Skylake Prozessoren finden Sie auch in unserem Shop!

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

 

 

 

Intel Broadwell CPUs

Intel CPU (Quelle: Intel)

Intel CPU (Quelle: Intel)

Anfang Juni diesen Jahres sind die neuen Haswell-Prozessoren von Intel erschienen, über die wir in unserem Blog ausführlich berichtet haben. Bereits für das vierte Quartal 2013 plante Intel schon die nächste CPU-Generation mit dem Codenamen „Broadwell“. Dieser Zeitplan konnte allerdings aufgrund von Produktionsschwierigkeiten nicht eingehalten werden, so dass Intel die Veröffentlichung kurzerhand auf das erste Quartal 2014 vertagte.

Dennoch wollen wir uns im heutigen Blogartikel schon einmal mit den neuen Prozessoren beschäftigen und einen kleinen Einblick in die (bereits bekannten) Neuerungen gegenüber den Haswell-CPUs geben.

 

Neuerungen

Die neuen Prozessoren sollen dünnere, leichtere und schnellere PCs und Notebooks ermöglichen, die weitaus energieeffizienter arbeiten als bisherige Systeme. Die Besonderheit der Broadwell-CPUs ist, dass sie als erste Prozessoren eine Strukturbreite von nur 14 Nanometern besitzen. Zum Vergleich: Die Haswell Prozessoren besitzen eine Strukturbreite von 22 Nanometern. Genau diese Tatsache ist auch der Hauptgrund für die Verschiebung auf das erste Quartal 2014. Laut Intel gab es einige Probleme bei den Testläufen für die Massenproduktion, die auf das neue 14-Nanometer-Verfahren zurückzuführen sind.

Gerüchten zufolge sollen die Broadwell Prozessoren den gleichen Sockel wie die aktuellen Haswell CPUs (Sockel 1150) benötigen. Allerdings ist noch nicht ganz klar, ob die neuen Prozessoren auch mit den aktuellen Mainboards kompatibel sein werden.

 

Anwendungsgebiete

Sie sollen, genau wie die Haswell-Prozessoren, auch in Desktop-PCs angeboten werden und nicht wie zunächst vermutet nur in Notebooks. In mobilen Geräten wie Ultrabooks und Tablets werden höchstwahrscheinlich die sogenannten Broadwell-ULT (Ultra Low TDP) und Broadwell-ULX (Ultra Low Extreme TDP) Chips verwendet.

Im Desktop-Bereich zeigt eine kürzlich erschienene, allerdings nicht offiziell bestätigte Roadmap von Intel, dass es ausschließlich K-Prozessoren mit dem Codenamen Broadwell geben wird. Bei den K-Prozessoren handelt es sich um CPUs mit offenem Multiplikator, die auch schon von den Vorgängern der Broadwell CPUs bekannt sind (z.B. Core i7-4770K). Die anderen neuen Desktop-Prozessoren sollen unter dem Codenamen „Haswell-Refresh“ erscheinen. Zeitgleich werden neue Mainboard-Chipsätze der sogenannten „9er Serie“ erscheinen, die unter anderem SATA Express unterstützen. Diese wird die Möglichkeit bieten, als PCI-Express-Schnittstelle eingesetzt zu werden oder alternativ zwei SATA-Geräte gleichzeitig betreiben können.

Gegen Ende des kommenden Jahres werden dann laut der Roadmap, ziemlich genau ein Jahr nach den aktuell leistungsstärksten Prozessoren (Ivy Bridge-E) von Intel, die neuen High End CPUs mit dem Codenamen „Haswell-E“ und dem dazugehörigen Mainboard-Chipsatz X99 erscheinen. Man darf gespannt sein, denn von diesem Chipsatz wird erstmals die Unterstützung von DDR4-Speicher erwartet.

 

Intel RoadmapQuelle: Computerbase

Intel Roadmap
Quelle: Computerbase

 

 

 

Intel Atom Prozessoren (Codename Bay Trail) vs. ARM patentierte Prozessoren

San Francisco Bay Trail

Quelle:Wikipedia, Autor:Lauraat

Intel Bay Trail

Wenn wir im folgenden über „Bay Trail“ sprechen geht es nicht um einen küstennahen Wanderweg, sondern um Intels neue Generation von Atom-Prozessoren.

Diese neue Plattform kündigte Intel bereits im Rahmen ihrer letzten IDF-Konferenz für Ende 2013 an (mittlerweile gelauncht), um damit sowohl mit Android- als auch mit Windows-basierten Tablets die Konkurrenz anzugreifen.

Die Prozessoren mit zwei bis vier Kernen, gefertigt nach der Silvermont-Architektur, sind für SoCs (System-on-a-Chip) konzipiert und können dank 22-Nanometer Fertigung besonders kostengünstig angeboten werden. Sie sollen bei starker Leistung einen geringen Stromverbrauch haben und somit besonders effizient arbeiten, was die Akkulaufzeit von mobilen Devices verlängert.

Die dazugehörige Grafikeinheit DX11 fußt auf der Technik der erfolgreichen Ivy-Bridge Technologie und erreicht bis zu 756 MHz.

Die neuen mobilen Prozessoren sind insgesamt doppelt bis dreimal so schnell wie ihre Vorgänger, die Leistungsaufnahme (TDP) ist dabei aber gleich geblieben.

Intel Bay Trail (Mobile)

Intel Bay Trail (Mobile)

 

 

 

 

 

 

ARM-Architektur

ARM-Prozessor

ARM-Prozessor

Die ARM Limited stellt im Gegensatz zu Intel keine eigenen Prozessoren her, sondern ist Entwickler der ARM-Architektur. Für dieses Chip-Design vergibt ARM Lizenzen an unterschiedliche Chip-Hersteller (darunter auch Intel).

Die geringe Leistungsaufnahme bei starker Leistung der ARM-Chips führte dazu, dass sie heute die meistgenutzten Chips in Smartphones (wie beispielsweise dem Apple iPhone) und Tablet-PCs sind.

Aktuell ist das Modell ARMv8 im Jahr 2013 erschienen, welches Taktraten bis zu 3 GHz möglich macht. Die nach diesem Modell gefertigten Prozessoren  der Cortex-A50, A53 und A57 -Familie implementieren erstmals eine 64-Bit-Architektur (im Apple iPhone 5s -A7). Sie sollen bei gleicher Leistungsaufnahme wie der Vorgänger eine bis zu dreifach gesteigerte Performance liefern.

Vergleich

Intel hat mit Bay Trail eine Chip-Familie herausgebracht, die wie Tests zeigen, sich zumindest auf Augenhöhe mit aktuellen, nach ARM-lizenzierten Chips befindet. Welche sich jetzt jedoch bei den Herstellern von Smartphones und Tablets durchsetzten wird liegt nicht ausschließlich an der Leistung, denn letztendlich entscheiden die Kunden. Hier wird auch der Preis eine wesentliche Rolle spielen.
Ein gravierender Unterschied besteht bei der Flexibilität der Systeme. Müssen die Unternehmen mit Intels Bay Trails nehmen was angeboten wird, so können sie  hingegen bei Chips im Design der Firma ARM die Prozessoren nach eigenen Bedürfnissen und Belieben anpassen.

GPU-Computing

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Die Shot: NVIDIA Kepler GPU (Quelle: NVIDIA)

Mit dem Begriff GPU-Computing bezeichnet man den Einsatz von Grafikprozessoren als zusätzliche CPUs, wobei das Verfahren eigentlich GPGPU (General Purpose Computation on Graphics Processing Unit = Mehrzweck-Berechnung über den Grafikprozessor) heißt.

Die Ausführung von parallelen Algorithmen kann auf die Weise erheblich beschleunigt werden.

Entwicklung

Zunächst dienten Grafikprozessoren allein den Zweck, die Pixel von Bildschirmseiten zu berechnen und zu mehr war ihr Funktionsumfang, noch die kompletten neunziger Jahre hindurch, auch nicht in der Lage. Anfang dieses Jahrhunderts hat sich die grundsätzliche Systematik bei der Berechnung von Computergrafiken geändert, weil die stetig steigenden Anforderungen, besonders aus dem Bereich der Videospiele, nicht mehr mit der bis dahin genutzten Technik umgesetzt werden konnten. Nun mussten die Shader, so heißen die Recheneinheiten der GPUs, nicht nur immer mehr Pixel gleichzeitig berechnen können, sondern auch immer komplexere Funktionen für einzelne Pixel durchführen können, um z.B. aufwendige 3D-Effekte berechnen zu können.

Diese Entwicklung führte dazu, dass die Shader im Laufe der Zeit zu frei programmierbaren Recheneinheiten wurden, von denen in modernen Grafikkarten nicht selten rund 1000 Stück ihren Dienst verrichten.

Funktionsweise

Anders als CPUs, die darauf ausgelegt sind, ein bestimmtes Programm möglichst schnell auszuführen, versuchen GPUs möglichst viele Berechnungen gleichzeitig auszuführen. Dabei profitieren Sie von ihrer hohen Speicherbandbreite und der hohen Anzahl ihrer Recheneinheiten, obwohl die einzelnen Shader relativ simpel strukturierte „In-Order“ Prozessoren sind, d.h. auf jede Eingabe folgt eine Berechnung und ein Ergebnis. Die Techniken der Rechenkerne in modernen CPUs wie Sprungvorhersagen und spekulative Ausführung von Anweisungen kennen sie gänzlich nicht. Ebenso benötigen sie für ihre Arbeit keine der großen Cache-Speicher, über die CPUs verfügen.

Aus diesem Grund sind die Kerne in CPUs auch nicht mit den „Kernen“ in GPUs vergleichbar. Dafür ist es aber möglich, sehr viele Shader in einer GPU unterzubringen und hier liegt eben ihre große Stärke, in der parallelen, massenhaften Ausführung von Operationen.

Eine Software die GPGPU nutzt, besteht immer aus zwei Komponenten. Die eine Komponente regelt die Arbeit der CPU, übersetzt die Instruktionen an die GPU und steuert sowohl den Datenstrom zur GPU als auch den Rückstrom der Ergebnisse. Die andere Komponente enthält den Programmablauf für die GPU, sprich die Anweisungen, die in den Shadern ausgeführt werden sollen.

Damit das richtig gut funktioniert, braucht man neben der geeigneten Software auch eine geeignete Aufgabe. Am besten eine, bei der riesige Mengen von eigenständigen (Teil-) Berechnungen auszuführen sind, d.h. Berechnungen, die nicht von den Ergebnissen vorangegangener Berechnungen abhängen. Oder anders gesagt, eine Aufgabe, die sich gut parallelisieren lässt.

Kurzum mit der richtigen Software und der richtigen Aufgabe kann ein einfacher PC durch GPGPU zu einer Art Supercomputer gemacht werden. Aber eben auch nur dann.

Einsatzgebiete

Die hauptsächlichen Einsatzgebiete für GPGPU sind technische und wissenschaftliche Anwendungen, bei denen riesige Datenmengen analysiert und berechnet werden müssen, wie z.B. physikalische Simulationen, Klimamodelle, Finanzmathematik, Kryptographie und vieles mehr. Diese Aufgaben können sehr gut parallelisiert werden, weil massenhaft Einzelberechnungen durchgeführt werden müssen, die nicht von Vorergebnissen abhängen.

Wohingegen es im Bereich der privaten Computer-Nutzung fast keinen sinnvollen Einsatz dieser Technik gibt. Da typische Alltagssoftware Berechnungen ausführt, die sich schlecht bis gar nicht parallelisieren lassen und auch häufig keine ausreichende Wertemenge liefern, kann sie nicht oder nur sehr wenig von den Vorteilen des GPGPU profitieren.

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.

Was sind das für Codenamen?

Wer Informationen über neueste Entwicklungen am Prozessoren-Markt sucht, stolpert zwangläufig über viele seltsame Bezeichnungen – Bulldozer, Sandy Bridge, Trinity oder auch Haswell, die neueste Mikro-Architektur von Intel. Dabei kann man schnell den Überblick verlieren und es wirft automatisch die Frage auf: Was sind das für Namen?

In der Entwicklungsphase geben die Hersteller ihren Projekten fast immer einen Codenamen. Je nachdem, ob es auf den Markt kommt oder sich die Veröffentlichung verzögert, verschwinden viele dieser Codenamen in der Versenkung.
Aber wie kommen die namhaften CPU-Hersteller, und hier beschränken wir uns bewusst auf AMD und Intel, zu den jeweiligen Codenamen?

Wenn man Intels Manager Arie Harsat glauben darf, muss der Name in erster Linie gut klingen und darf nicht die Markenrechte von Dritten verletzen.

“You might think there’s a lot of meaning behind the name, but the reality is I just tried to find a nice name that could pass the legal test,” said Arie Harsat, the strategic planning manager behind several of Intel’s prominent codenames including “Yonah,” “Merom” and “Sandy Bridge.”
(http://www.intelfreepress.com/news/origin-of-a-codename-ivy-bridge/48)

Gerade Intel ist in diesem Bereich ein gebranntes Kind. Nachdem man sich Mitte/Ende der 90er-Jahre einige Abmahnungen wegen seiner Codenamen einhandelte, nutzt man seitdem beim weltgrößten Prozessorenhersteller ausschließlich geografische Namen und lässt diese vorsorglich von der eigenen Rechtsabteilung auf Markenrechtsverletzungen prüfen.

Leider! – muss man sagen, denn Batman, Batman’s Revenge, Hendrixx (nach Jimi Hendrix) oder auch Zappa (Frank Zappa) – einige frühe Codenamen für Motherboard-Chipsätze – boten den Entwicklern Gelegenheit, ihren Helden zu huldigen.

Die Verantwortlichen bei Intel beziehen Ihre Inspiration mittlerweile aus der näheren Umgebung Ihrer Entwicklungsstätten. Der Codename „Haswell“ bezieht sich beispielsweise auf den Ort Haswell im US-Bundesstaat Colorado.

Ein anderes Beispiel bieten die bekannten Sandy Bridge-Prozessoren, die ursprünglich mit dem Codenamen „Gesher“, dem hebräischen Wort für Brücke, benannt werden sollten, um einem konsequenten Schritt zu neuen Ufern Ausdruck zu verleihen.
Nachdem man darauf kam, dass es eine ehemalige politische Partei in Israel gleichen Namens bereits gab, übersetzte man den Namen ins Englische und fügte ein „Sandy“ davor – vielleicht als Anspielung auf Sand, einem Hauptbestandteil von in der Prozessorproduktion verwendeten Siliziumscheiben. Die Ivy Bridge-Architektur stellt als Nachfolger der Sandy Bridge-CPUs eine Weiterentwicklung dar, von daher blieb die „Bridge“ erhalten und das Ivy (Efeu) kam dazu.

Eine genaue Aufstellung der Intel Codenamen und ihres Ursprungs findet man bei Wikipedia:
http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_Intel_codenames

Beim zweiten großen Hersteller von Desktop-CPUs – AMD – ist eine solche Stringenz in der Namensgebung wie bei Intel nicht unbedingt zu erkennen. Die Codenamen der ersten Athlon-Generation beziehen sich z.B. auf edle Pferde (Thoroughbred / Palomino) oder Autotypen (Spitfire /Thunderbird / Morgan).

Später kamen dann auch geografische Ortsnamen dazu. Als Beispiele seien hier Oregon, Newcastle, Manila oder Palermo genannt. Auch erfreuten sich astronomische Sternenbilder großer Beliebtheit wie die Codenamen Regor, Rana, Deneb oder Sargas zeigen – oder auch ganz simpel „Stars“.

Die AMD „Bulldozer“-Serie, inklusive der optimierten „Piledriver“-Revision, steht z.B. in der Tradition eher rustikaler Namensvetter. Als Beispiele seien hier „ClawHammer“ (dt. Tischlerhammer /2003), „SledgeHammer“ (dt. Vorschlaghammer /2003) und „CopperHead“ (dt. Klemmkeil /2010) angeführt.

Bei all diesen Codenamen kann man schon einmal den Überblick verlieren und wahrscheinlich haben selbst die zuständigen Entwickler nicht immer hundertprozentig den Überblick über ihre Namenskreationen.

Wer einen umfangreichen Überblick über die Codenamen im Hardware- und Software-Bereich sucht, findet bei Wikipedia u.a. so illustre Namen wie Darth Vader, Catwoman, Godzilla, Hulk Hogan oder Obi Wan….möge die Macht mit Euch sein!

http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_computer_technology_code_names

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.