GPU-Leistung in Abhängigkeit der CPU: Wieviel CPU tut gut?

Die CPUs vorgestellt

Als Unterbau in Sachen Prozessoren haben wir uns für die zum Beginn des Tests aktuellsten Generationen bei AMD und dessen Konkurrenten Intel entschieden: Athlon XP und Athlon 64 auf Seiten von AMD und Pentium 4, Pentium D sowie Pentium M von Intel müssen zeigen, was sie drauf haben und welche Leistung sie welcher Grafikkarte entlocken können.

Auf den „Billigprozessor“ Celeron von Intel haben wir bewusst verzichtet, da er größtenteils eine unterirdische Leistung in aktuellen 3D-Applikationen zeigt. Der AMD Sempron wird zum Benchmarkmarathon ebenfalls nicht antreten, da er dem Athlon XP bzw. dem Athlon 64 sehr ähnelt und den Zeitaufwand des Artikels relativ unnütz endgültig ins Unendliche befördert hätte.

Aufgrund des Zeitrahmens dieses Artikels konnten die Anfang 2006 vorgestellten Prozessoren Pentium D 900-Serie, Pentium XE 9x5, Core Duo sowie die Mitte Mai angetretenen Athlon 64 (X2) im neuen Sockel AM2 nicht berücksichtigt werden. Ihre Fehlen wird jedoch kein Einfluss auf das Ergebnis dieses Artikels haben.

Nun aber genug der Worte und schauen wir uns die oben genannten Prozessortypen einmal genauer an. In den Tabellen haben wir nur die Prozessoren (Prozessorserien) bedacht, die auch im Test Verwendung fanden. In den Texten versuchen wir, die Geschichte jeder einzelnen Prozessorgeneration genauer zu umreißen.

AMD Athlon XP

Merkmale	Palomino-Kern	Thoroughbred-Kern	Barton-Kern	Thorton-Kern
Logo
Kern	Palomino	Thoroughbred	Barton	Barton L2-Cache halbiert
Frontside-Bus	266 MHz DDR	266 MHz DDR 333 MHz DDR	333 MHz DDR 400 MHz DDR	266 MHz DDR
Fertigung	0,18 µm	0,13 µm	0,13 µm	0,13 µm
Sockel	Sockel A (462)	Sockel A (462)	Sockel A (462)	Sockel A (462)
Taktrate oder Modellnummer	266 MHz DDR 1500+ (1333 MHz) 1600+ (1400 MHz) 1700+ (1467 MHz) 1800+ (1533 MHz) 1900+ (1600 MHz) 2000+ (1667 MHz) 2100+ (1733 MHz)	266 MHz DDR 1700+ (1467 MHz) 1800+ (1533 MHz) 1900+ (1600 MHz) 2000+ (1667 MHz) 2100+ (1733 MHz) 2200+ (1800 MHz) 2400+ (2000 MHz) 2600+ (2133 MHz) 333 MHz DDR 2600+ (2083 MHz) 2700+ (2167 MHz) 2800+ (2250 MHz)	333 MHz DDR 2500+ (1833 MHz) 2600+ (1917 MHz) 2800+ (2083 MHz) 3000+ (2167 MHz) 400 MHz DDR 3000+ (2100 MHz) 3200+ (2200 MHz)	266 MHz DDR 2000+ (1667 MHz) 2200+ (1800 MHz) 2400+ (2000 MHz)
Transistoren	37,5 Mio.	37,2 Mio.	54,3 Mio.	54,3 Mio.
DIE-Size	129,3 mm²	80 mm² (Tho A) 84 mm² (Tho B)	101 mm²	101 mm²
L1-Cache	64 kB	64 kB	64 kB	64 kB
L2-Cache	256 KB	256 kB	512kB	256 KB
VCore (Je nach Modell)	1,75 V	1,5 V 1,6 V 1,65 V	1,65 V	1,6 V
Befehlssätze	MMX 3DNow! 3DNow!+ SSE	MMX 3DNow! 3DNow!+ SSE	MMX 3DNow! 3DNow!+ SSE	MMX 3DNow! 3DNow!+ SSE
Temperatur Diode	Ja	Ja	Ja	Ja
Energiesparfunktion	-	-	-	-
NX-Bit (Win XP SP2)	-	-	-	-
AMD64/EM64T	-	-	-	-
Multiprozessor-fähig	-	-	-	-
Dual-Core/HTT	-/-	-/-	-/-	-/-
Dual-Channel-fähig	Ja	Ja	Ja	Ja
TDP (Herstellerangabe)	60 W bis 72 W	49,4 W bis 68,3 W	68,3 W bis 74,3 W	60,3 W bis 68,3 W
CPU-Architektur	15-stufige (FPU) 10-stufige (ALU) Pipeline	15-stufige (FPU) 10-stufige (ALU) Pipeline	15-stufige (FPU) 10-stufige (ALU) Pipeline	15-stufige (FPU) 10-stufige (ALU) Pipeline

In der Ära des AMD Athlon XP gab es insgesamt drei verschiedene CPU-Kerne – der vierte in der Liste ist entgegen der Namensänderung keine Neuentwicklung, sondern ein Barton-Kern mit einem halbierten Level-2-Cache. Begonnen hat alles mit dem Palomino-Core, welcher damals gegen Intels höher getaktete Pentium-4-Prozessoren antreten musste. Der Athlon XP hatte jedoch ein Problem: Seine Geschwindigkeit war es nicht, denn dort war er selbst dem Topmodell Intels überlegen. Allerdings hatte er einen deutlich niedrigeren Takt. Und da man Prozessoren in der freien Marktwirtschaft größtenteils über den Takt verkauft, ließ sich AMD einen kleinen, jedoch verwirrenden Trick einfallen – das Modelrating.

So hatte beispielsweise der Athlon XP 1800+ nicht – wie man annehmen könnte – 1800 MHz, sondern nur 1533 MHz. Das Modelrating sollte laut AMD angeben, welchen Takt ein fiktiver Athlon Thunderbird (der Vorgänger des Athlon XP) besitzen müsste, um die Geschwindigkeit des Palomino zu erreichen.

Kommen wir nun wieder zum „Erstlingswerk“, eben diesem Palomino. Der Kern verfügt über einen Frontside-Bus von 266 MHz und ist nach dem DDR-Prinzip an die Northbridge angebunden, sprich er kann pro Takt zwei Signale weiterleiten. Der L1-Cache weist eine Größe von 64 KiloByte auf, während der L2-Cache 256 KB groß ist. Das Modelrating beginnt beim Palomino mit der Kennung 1500+ und endet bei 2100+, was einem Takt von 1333 MHz bis 1733 MHz entspricht. Die Pipeline-Struktur des Athlon XP-Prozessors ist im Vergleich zu den neueren CPUs sehr kurz gehalten, weswegen die Pro-MHz-Leistung dieses Prozessors sehr gut ist, er jedoch auf einen hohen Takt verzichten muss – dies ist wohl auch der Hauptgrund seiner damaligen Überlegenheit über den Pentium 4 gewesen.

Der Nachfolger Thoroughbred weist nur geringe Änderungen auf. Das Hauptmerkmal ist der kleinere Fertigungsprozess, da die CPU nicht mehr in 180-nm-Technologie, sondern in 130-nm-Technik produziert wird. Aus diesem Grund lassen sich entsprechende Prozessoren auch höher Takten, was den Thoroughbred auf bis zu 2250 MHz beschleunigt hat. Das Rating geht von 1700+ bis 2800+ oder auch von 1467 MHz bis 2250 MHz. Ein weiterer Grund für die Taktsteigerung ist eine niedrigere Spannung gegenüber dem Palomino, welche ebenfalls bedingt durch die Fertigungsänderung ist. Ebenfalls neu ist ein leicht erhöhter Frontside-Bus von 333 MHz. Allerdings hält sich die somit gewonnene Performanceverbesserung in Grenzen – trotz eines höheren Speichertaktes, der auf damals modernen Mainboards ermöglicht wurde.

Der Barton-Kern besitzt als größter Unterschied einen doppelt so großen L2-Cache, der nun 512 KB misst. Weiterhin wurde erneut der Frontside-Bus auf nun 400 MHz erhöht. Das Rating geht bei diesem Prozessor-Kern von 2500+ (1833 MHz) auf bis zu 3200+ (2200 MHz) hinauf, der gleichzeitig auch der schnellste Athlon XP darstellt, der jemals käuflich zu erwerben war.

Über den Thorton-Core gibt es nicht viel zu sagen, höchstens, dass er die „Müllhalde“ der Prozessoren mit einem Barton-Kern darstellte. Funktioniert auf einer Barton-CPU nur die Hälfte des Level-2-Cache, wird sie in Thorton umgelabelt und schon kann man den Kern trotz des Defektes weiterhin verkaufen. Performancemäßig ist der Thorton-Kern also identisch mit einem Thoroughbred, solange dieser mit demselben Takt und demselben FSB arbeiten.