Effizienz ist Trumpf:Intels neue CPU-Architektur

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Mehr Leistung bei geringerem Energieverbrauch kennzeichnet Intels neue Prozessorarchitektur "Intel Core Microarchitecture". Sie kommt zukünftig sowohl im Notebook, Desktop-PC als auch Server zum Einsatz.

Michael Schmelzle

(IDF, San Francisco) Die ineffiziente Pentium-4-Architektur Netburst mit Ihrer langen Leitung - Befehle müssen eine 31stufige Pipeline durchlaufen - hat ausgedient. In Zukunft setzt Intel in allen Plattformen auf die Core-Architektur mit einer flotten Befehlspipeline von lediglich 14 Stufen. Zudem verarbeiten die Rechenwerke nunmehr vier Instruktionen gleichzeitig pro Takt. So lassen sich komplexe Berechnungen schneller und effizienter ausführen. Intel hat diese Technik Wide Dynamic Execution getauft.

Die erste Desktop-Variante auf Basis der Core-Architektur läuft bei Intel unter dem Codenamen Conroe. Der Conroe wird im Juli 2006 unter dem Markennamen Core Duo firmieren, den bereits die neuen Notebook-Chips tragen.

Laut Intels wird der Core Duo E6700 mit 2,67 GHz 40 Prozent mehr Leistung als ein Pentium D 950 bieten - und das bei 40 Prozent weniger Stromverbrauch: Nach Aussage des Halbleiter-Giganten beträgt die maximale Leistungsaufnahme (Thermal Design Power) der E-Modelle lediglich 65 Watt. Das wäre nur halb so viel, wie aktuelle Pentium-4-Prozessoren im ungünstigsten Fall benötigen. Aber auch im Vergleich mit aktuellen AMD-Prozessoren scheidet der Conroe gut ab: er würde nur rund 60 Prozent der maximalen Leistungsaufnahme eines Athlon 64 X2 erreichen. Eine Übersicht der angekündigten Conroe-Varianten sowie finden Sie in der folgenden Tabelle.

Alle Conroe-Modelle im Überblick

Die neue Prozessorarchitektur basiert zu großen Teilen auf dem Notebook-Chip Core Duo, der im Test bereits für Furore gesorgt hat. Vom Core Duo übernimmt der Conroe auch den gemeinsamen L2-Cache (Marketing-Speak: Advanced Digital Smart Cache), den sich die beiden Prozessorkerne teilen. Im Gegensatz zum aktuellen Mobil-Prozessor ist er allerdings mit vier MB doppelt so mächtig. Es wird aber auch preisgünstige Modelle geben, die Intel nur mit 2 MB ausstattet.

Der gemeinsame Cache bringt Vorteile, wenn beide Rechenwerke nicht unter Volllast schuften - von einigen wenigen Anwendungen abgesehen ist das ja meist der Fall. Dann schnappt sich der höher ausgelastete Prozessorkern so viel Cache wie nötig, während sich der andere Kern mit weniger Cache zufrieden geben kann, da er gerade wenig oder überhaupt keine Arbeit erledigen muss.

Der gemeinsame Cache erhöht zudem die Recheneffizienz, wenn ein Kern Daten anfordert, die der zweite Kern bereits im L2-Cache vorhält. Die Daten müssen dann nicht wie bei den Desktop-Doppelkernern zeitraubend über den Prozessor-Bus wandern, sondern lassen sich direkt aus dem gemeinsamen L2-Cache auslesen. Das geht nicht nur schneller, sondern senkt auch den Stromverbrauch.

Apropos Stromverbrauch: Bei der Core-Architektur neu hinzugekommen ist die erweiterte Energiesparfunktion, Intelligent Power Capability genannt. So soll es beispielsweise nun möglich sein, Teilbereiche des Prozessors komplett abzuschalten, wenn diese nur Däumchen drehen und auf Arbeit warten. Hinzu kommen die cleveren Stromspartechniken wie beispielsweise eine dynamische Takt- und Spannungsregelung, die bereits im aktuellen Notebook-Chip implementiert sind.

Zahlreiche Anwendungen sind inzwischen auf die zusätzlichen Befehlssatzerweiterungen SSE, SSE2 und SSE3 optimiert. Dadurch laufen insbesondere Multimedia-Programme schneller ab. Laut Intel beherrscht die Core-Architektur eine verbesserte SSE-Unterstützung, die es erlaubt, alle SSE-Befehle in nur einem Takt abzuarbeiten. Dies soll nach Aussage von Intel auch für die längsten, bis zu 128 Bit breiten SSE-Befehle gelten. Damit wären die neuen Core-CPUs bei vielen Multimedia-Anwendungen Takt für Takt allen bisherigen AMD- und Intel-Prozessoren überlegen. Das vor Superlativen nur so strotzende Schlagwort für diese Technik: Advanced Digital Media Boost.

Ebenfalls neu ist der Smart Memory Access. Damit bezeichnet Intel eine Technik, die den Zugriff der Prozessorkerne auf den Speicher verbessert. Dabei hält die CPU Daten, die möglicherweise in den Arbeitsspeicher geladen werden müssen, im L2-Cache vor. Unterm Strich sollen dadurch die Latenzzeiten beim Speicherzugriff kürzer ausfallen.

Der Funktionsumfang der kommenden Core-Prozessorgenerationen lässt keine Wünsche offen. Gegen Viren- und Wurmbefall via Pufferüberlauf sind die Core-Prozessoren durch die XD-Technik geschützt. Sowohl 32- als auch 64-Bit-Betriebssysteme unterstützen die Core-CPUs dank der von AMD lizenzierte Technik EM64T.

Zudem können Sie mehrere Betriebssysteme parallel und unabhängig voneinander auf einem Rechner betreiben - die Virtualisierungs-Technik Vanderpool machts möglich. Hinzu kommt der reichlich bemessene L2-Cache von satten 4 MB und eine schnellere Anbindung an den Front-Side-Bus, die zum Start 266 (effektiv 1066) MHz betragen soll.

Intel ist von der Core-Architektur überzeugt. Bester Beleg: Das neue Prozessordesign soll flächendeckend in allen Bereichen zum Einsatz kommen. Neben dem Conroe für Desktop-Rechner wird die Notebook-Baureihe "Merom" den aktuellen Core Duo ablösen. Merom soll bei gleichem Takt 20 Prozent mehr Leistung aus den Transistoren kitzeln, als der aktuelle Core Duo. Und im Server- und Workstation-Bereich will der Halbleitergigant den "Woodcrest" ins Rennen schicken. Der soll, nach Aussage von Intel, satte 80 Prozent mehr Leistung als sein Vorgänger Xeon bieten - und das bei 35 Prozent weniger Leistungsaufnahme.

Auf dem Papier klingen die Verbesserungen, die Intel bei der Core-Architektur verwirklicht hat, viel versprechend. Und wenn auch nur die Hälfte von dem stimmt, was Intel an Leistungsdaten und prognostiziertem Stromverbrauch angibt, scheint dem Chip-Riesen ein großer Wurf gelungen zu sein. Was die Core-Architektur wirklich drauf hat werden allerdings erst unabhängige Test der Serienprodukte zeigen. Wir sind auf jeden Fall gespannt auf die ersten Testmuster, die ab Mitte 2006 verfügbar sein sollen.

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