Pentium 4 mit FSB 533 MHz im Test: Intel setzt neue Maßstäbe

Bandbreite

Da wir uns in der Vergangenheit eher weniger mit den Bandbreiten der Bussysteme beschäftigt haben, möchte ich an dieser Stelle einmal kurz auf einige Grundlagen eingehen und warum sie so wichtig sind. Da ein Prozessor mit steigender Taktrate immer mehr Daten verarbeiten kann, ist es wichtig, dass er auch mit ausreichend Daten pro Takt beziehungsweise pro Sekunde versorgt werden kann. Was nützt der schnellste Prozessor, wenn er nicht ausreichend schnell mit Daten versorgt werden kann? Ebenso hat man von einer immens hohen Speicherbandbreite nichts, wenn der Prozessor gar nicht in der Lage ist, die ankommenden Daten zu verarbeiten oder die Anbindung des Prozessors einfach so schlecht ist, dass die Daten gar nicht zum Prozessor gelangen können.

Der Pentium 4 ist hierbei über einen 64 Bit breiten Bus mit der Northbridge, bei Intel dem Memory Controller Hub (MCH), verbunden. Intel ist in der Lage, auf diesem Bus pro Takt insgesamt vier Dateninformationen zu übertragen. Die Bandbreite des Buses lässt sich hierbei für die Pentium 4 Prozessoren folgendermaßen berechnen:

• 400MHz: 64 Bit Busbreite * 100 MHz Bustakt * 4 Datenpakete = 25600 MBit pro Sekunde
• 533MHz: 64 Bit Busbreite * 133 MHz Bustakt * 4 Datenpakete = 34048 MBit pro Sekunde

Das Ergebnis durch 8 dividiert um auf Byte pro Sekunde zu gelangen ergibt eine wie bereits vorher erwähnte Bandbreite vom Systembus von 3,2 beziehungsweise 4,2 GB pro Sekunde. Der neue Pentium 4 kann also 4,2 GB pro Sekunde senden oder empfangen. Somit hängt es maßgeblich vom Memory Controller Hub (MCH) ab, wie hoch die Systemleistung letztendlich beim Pentium 4 ist. Hierbei laufen beim MCH beziehungsweise die Northbridge die Daten vom Arbeitsspeicher, vom AGP-Bus und allen restlichen Systemkomponenten zusammen. Der wichtigste Faktor ist hierbei sicherlich der Arbeitsspeicher, da hier geöffnete Anwendungen „abgelegt“ werden. Grundsätzlich kann gesagt werden, dass der Arbeitsspeicher maßgeblichen Einfluss auf die gesamte Systemleistung hat. Sowohl die Grafikkarte als auch die restlichen Komponenten spielen insbesondere bei modernen Systemen nur eine untergeordnete Rolle.

Die Einführung des Accelerated Graphics Port (AGP) diente Ursprünglich dazu, um die Anbindung der Grafikkarte an den Arbeitsspeicher zu verbessern, so dass diese Texturen „schneller“ auslagern können. Aus diesem Grund hat man die Taktfrequenz des AGP gegenüber dem PCI von 33 MHz auf 66 MHz verdoppelt. Da es sich nach wie vor um einen 32 Bit breiten Bus handelt konnte man so die Bandbreite von 133 MB/s beim PCI auf 266 MB/s bei AGP 1x steigern. Inzwischen kann man durch kleine Tricks auch beim AGP vier Datenpakete pro Takt senden oder empfangen wodurch die Bandbreite bei AGP 4x auf etwas mehr als 1 GB pro Sekunde angestiegen ist. Doch bereits beim Schritt von AGP 2x auf AGP 4x konnte man trotz Verdopplung der theoretischen Bandbreite nur geringe Leistungszuwächse beobachten. Aber wieso?

Ein Grund hierfür ist sicherlich die Tatsache, dass moderne Grafikkarten aufgrund ihres großen Grafikkartenspeichers überhaupt keine Texturen mehr im Arbeitsspeicher ablegen müssen. Da der Prozessor außerdem nicht mehr für Transformations- oder Lichtberechnungen herangezogen werden muss (Stichwort T&L), müssen ebenfalls weniger Daten zwischen Prozessor und Grafikkarte ausgetauscht werden. Somit ist von der theoretischen Busbelastung von 1 GB/s nur noch ein Bruchteil übrig.

Somit wird klar, dass die Anbindung des Arbeitsspeichers besonders wichtig ist. Da weiterhin die von Festplatten oder CD-ROM Laufwerken gelesenen Daten vorerst im Arbeitsspeicher landen, ist der Arbeitsspeicher die Instanz, die einen großen Einfluss auf die Systemleistung hat. Um dem Pentium 4 mit einer Busanbindung von 3,2 beziehungsweise 4,2 GB/s seine volle Leistung zu gönnen, bedarf es also schnellen Arbeitsspeichers. Aus diesem Grund hat sich Intel mit der Einführung des Pentium 4 für Rambus als Speichertechnologie entschieden. Allein dieser war zur Markteinführung in der Lage, die Bandbreite für den Pentium 4 mit 400 MHz FSB zu liefern. Rambus mit einem Takt von 400 MHz (PC800) kann eine Bandbreite von 3,2 GB/s erreichen. Um auch den neuen 533 MHz Pentium 4 mit genügend Daten zu versorgen, gibt es so genannten PC1066 Rambus der theoretisch eine Bandbreite von 4,2 GB/s erreichen kann. Allerdings unterstützt Intels neuer Rambus Chipsatz offiziell nur den langsameren Rambus, die schnellere Variante läuft allerdings trotzdem vollkommen stabil auf derartigen Boards, so dass Hersteller wie Asus ihre darauf basierende Produkte sogar mit derartigem Rambus-Support umwerben.

Allerdings erfreut sich Rambus nach wie vor nicht der Beliebtheit, die sich Intel gewünscht hat, obwohl der Speicher vom Preis her inzwischen nicht mehr teurer als guter DDR SDRAM ist. Da Rambus für Intel jedoch nach wie vor die erste Wahl im Highperfomance-Bereich ist, startet auch der neue Pentium 4 mit einem Front-Side-Bus von 533MHz vorerst mit einem neuen Rambus-Chipsatz (i850-E). Intel wird jedoch in Kürze einen DDR SDRAM Chipsatz (i845-E) vorstellen, der ebenfalls für den neuen Pentium 4 mit 533 MHz geeignet ist. Allerdings wird dieser nicht die volle Leistung des Pentium 4 entfalten können. Der i845-E wird nur Arbeitsspeicher nach PC200 und PC266 Norm unterstützen. Die Bandbreite von PC266 beträgt, ohne an dieser Stelle große Rechnungen aufmachen zu wollen, nur 2,1 GB pro Sekunde. Wenn es darauf ankommt, einfach zu wenig für den alten Pentium 4 und besonders für den neuen Pentium 4, da die Bandbreitenerhöhung in diesem Fall nicht ausgenutzt werden kann. Auch PC333 Speicher, der von einigen Pentium 4 Chipsätzen wie dem SiS 645DX oder dem VIA P4X333 unterstützt wird, ist hier mit seinen 2,7 GB pro Sekunde noch nicht schnell genug. Wie groß der Leistungsunterschied letztendlich wirklich in der Praxis ist, werden wir einem späteren Review noch zeigen.

Beim AMD Athlon XP haben wir übrigens auch einen 64 Bit breiten Bus. Dieser ist mit 133 MHz getaktet und arbeitet mit dem Double Data Rate Verfahren. Auf diese Art und Weise kann der Athlon XP mit der Northbridge mit einer Bandbreite von 2,1 GB pro Sekunde kommunizieren. Somit kann DDR SDRAM nach PC266 Norm mit seinen 2,1 GB/s den Athlon also mit genügend Daten versorgen. Die Verwendung von schnellerem Arbeitsspeicher wie beispielsweise PC333 hat somit nur eine kleine Auswirkung auf die Gesamtperformance eines Athlon-Systems. Eine kleine Performance-Steigerung lässt sich jedoch dennoch erkennen, da im Normalfall nicht nur der Prozessor auf den Arbeitsspeicher zurückgreift. Diese Information jedoch nur am Rande.