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

AMD Athlon 64

Merkmale	Athlon 64 (FX)	Athlon 64	Athlon 64	Athlon 64 (FX)	Sempron
Logo
Kern	Clawhammer (C0- und CG-Revision)	Newcastle (CG-Revision)	Winchester (D0-Revision)	Venice (E3) San Diego (E4)*	Paris (CG) Oakville (D0)* Palermo (E3)**
Frontside-Bus	entfällt	entfällt	entfällt	entfällt	entfällt
Fertigung	0,13 µm (SOI)	0,13 µm (SOI)	0,09 µm (SOI)	0,09 µm (SOI)	0,13/0,09** µm (SOI)
Sockel	Sockel 754/939	Sockel 754/939	Sockel 939	Sockel 939	Sockel 754/939
Taktrate oder Modellnummer	Athlon 64 (S754) 3200+ (2000 MHz) 3400+ (2200 MHz) 3700+ (2400 MHz) Athlon 64 (S939) 4000+ (2400 MHz) Athlon 64 FX (S939) FX-51 (2200 MHz) FX-53 (2400 MHz) FX-55 (2600 MHz)	Athlon 64 (S754) 2800+ (1800 MHz) 3000+ (2000 MHz) 3200+ (2200 MHz) 3400+ (2400 MHz) Athlon 64 (S939) 3000+ (1800 MHz) 3200+ (2000 MHz) 3500+ (2200 MHz) 3800+ (2400 MHz)	Athlon 64 (S939) 3000+ (1800 MHz) 3200+ (2000 MHz) 3500+ (2200 MHz)	Athlon 64 (S939) 3000+ (1800 MHz) 3200+ (2000 MHz) 3500+ (2200 MHz) 3800+ (2400 MHz) 3700+ (2200 MHz)* 4000+ (2400 MHz)* Athlon 64 FX (S939) FX-55 (2600 MHz)* FX-57 (2800 MHz)*	Sempron (S754) 3100+ (1800 MHz) 2600+ (1600 MHz)* 2800+ (1600 MHz)* 3000+ (1800 MHz)* 3100+ (1800 MHz)* 3300+ (2000 MHz)* 2500+ (1400 MHz)** 2600+ (1600 MHz)** 2800+ (1600 MHz)** 3000+ (1800 MHz)** 3100+ (1800 MHz)** 3300+ (2000 MHz)**
Transistoren	106 Mio.	68,5 Mio.	68,5 Mio.	68,5 Mio. 114 Mio.*	68,5 Mio. 68,5? Mio.* 68,5? Mio.**
DIE-Size	193 mm²	144 mm²	84 mm²	83,5 mm² 115 mm²*	144 mm² 84 mm²* 83,5 mm²**
L1-Cache	128 kB	128 kB	128 kB	128 kB	128 kB
L2-Cache	1024 KB	512 kB	512kB	512 KB 1024 KB*	256 KB 128/256 KB* 128/256 KB**
VCore (Je nach Modell)	1,5 V	1,5 V	1,4 V	1,35 V 1,4 V*	1,4 V
Befehlssätze	MMX 3DNow! 3DNow!+ SSE SSE2 AMD64	MMX 3DNow! 3DNow!+ SSE SSE2 AMD64	MMX 3DNow! 3DNow!+ SSE SSE2 AMD64	MMX 3DNow! 3DNow!+ SSE SSE2 SSE3 AMD64	MMX 3DNow! 3DNow!+ SSE SSE2 SSE3**
Temperatur Diode	Ja	Ja	Ja	Ja	Ja
Energiesparfunktion	Ja	Ja	Ja	Ja	Ja
NX-Bit (Win XP SP2)	Ja	Ja	Ja	Ja	Ja
AMD64/EM64T	Ja	Ja	Ja	Ja	-
Multiprozessor-fähig	-	-	-	-	Nein
Dual-Core/HTT	-/-	-/-	-/-	-/-	-/-
Dual-Channel-fähig	Ja (S939) - (S754)	Ja (S939) - (S754)	Ja	Ja	Ja (S939) - (S754)
TDP (Herstellerangabe)	89 W	89 W	67 W	67 W ab 3800+ 85,3 W 85,3 W*	62 W
CPU-Architektur	17-stufige (FPU) 12-stufige (ALU) Pipeline	17-stufige (FPU) 12-stufige (ALU) Pipeline	17-stufige (FPU) 12-stufige (ALU) Pipeline	17-stufige (FPU) 12-stufige (ALU) Pipeline	17-stufige (FPU) 12-stufige (ALU) Pipeline

Der Nachfolger des Athlon XP von AMD, der Athlon 64, brachte viele grundlegende Neuerungen mit sich und er weiß, zumindest in Spielen, wie man den Pentium 4 hinter sich lässt. Als größte Neuerung lässt sich zweifellos der in die CPU integrierten Speichercontroller nennen, welcher bei allen anderen Prozessor in der Northbridge sitzt. Somit kann der Speicher direkt mit dem Prozessor kommunizieren und erhält deswegen einen deutlichen Geschwindigkeitsschub. Die Namensgebung des Prozessors ist ebenfalls schnell gefunden – die „64“ weißt auf eine 64-Bit-CPU hin, die eben nicht mehr nur 16- und 32-Bit-Instruktionen, sondern auch 64 bittige Anweisungen bearbeiten kann. Darüber hinaus gibt es nicht mehr nur den einfachen Prozessor, sondern auch noch eine höher getaktete Serie, welche jedoch beinahe unbezahlbar ist. Athlon 64 FX nennt sich diese bei AMD und der eigentliche Kern ist identisch zum normalen Athlon 64, nur dass er etwas höher getaktet ist und nach oben hin einen freien Multiplikator besitzt, womit sich AMDs Flaggschiff hervorragend zum Übertakten eignet.

Der Clawhammer-Kern wurde im Ursprungsprozessor eingesetzt und verfügt über einen 128 KB großen L1-Cache, während der L2-Cache 1024 KB umfasst. Die CPU, die auf zwei verschiedenen Sockeln – Sockel 754 und später der Sockel 939 – eingesetzt wurde, wird im 130-nm-Prozess produziert und verfügt neben der 64-Bit-Fähigkeit auch einen Stromsparmechanismus, der sich „Cool´n´Quiet“ nennt. Er taktet den Prozessor, solange er im Leerlauf arbeitet, auf 800 MHz (C0-Revision) beziehungsweise 1000 MHz (CG-Revision) herunter und senkt gleichzeitig die Spannung. Somit lässt sich die Verlustleistung der CPU enorm verringern und gleichzeitig auch der Stromverbrauch und die Temperatur des Athlon 64 mindern. Im Gegensatz zum Vorgänger Athlon XP sind die verbauten Pipelines zwar etwas länger geworden, im Gegensatz zur Konkurrenz jedoch weiterhin sehr kurz, wodurch unter anderem die hervorragende Pro-MHz-Leistung erklärt wird. Der Clawhammer-Kern taktet beim Athlon 64 von 2000 MHz (3200+) bis 4000+ (2400 MHz); zudem wird er bei den Topprozessoren Athlon 64 FX mit 2200 MHz (FX-51) bis 2600 MHz (FX-55) eingesetzt.

Der Newcastle-Kern besitzt nur eine geringe Veränderung gegen über dem Vorgänger Clawhammer, womit sich jedoch deutlich Transistoren sparen lassen. Der L2-Cache halbiert sich auf 512 KB, wobei als Ausgleich der Takt bei gleichem Rating um 200 MHz erhöht wird. Die Newcastle-Version geht im Modelrating von 2800+ bis 3800+, was 1800 MHz bis 2400 MHz entspricht.

Der Winchester wird von AMD in einem kleineren Fertigungsprozess produziert (0,09 µm anstatt 0,13 µm), weswegen die CPU deutlich kälter bleibt, weniger Strom benötigt und höher getaktet werden kann. Ansonsten gibt es keine Änderungen gegenüber dem Newcastle-Core. Der Winchester taktet von 1800 MHz (3000+) bis 2200 MHz (3500+) und löst die entsprechenden Newcastle-Prozessoren mit dem gleichen Rating ab.

Der Venice-Core ist größtenteils identisch zum Winchester-Kern, allerdings soll es interne Verbesserungen am Speichercontroller gegeben haben, wodurch sich die Performance entsprechender CPUs minimal verbessert haben soll. Das Rating dieser CPUs ist sehr weitläufig und beginnt bei 3000+ und endet bei 3800+. Dies entspricht einem Takt von 1800 MHz bis 2400 MHz. Der San-Diego-Core entgegen besitzt wieder einen 1024 KB großen L2-Cache und soll den Clawhammer-Core ablösen, da dieser noch in 130 nm produziert wird und somit für AMD deutlich unrentabler ist. Entsprechende Kerne werden im Athlon 64 3700+ (2200 MHz) und 4000+ (2400 MHz) sowie den Spitzenmodellen FX-55 (2600 MHz) und FX-57 (2800 MHz) eingesetzt.

Als kostengünstige „Sparversion“ des Athlon 64 entpuppte sich der Sempron und das auch nicht umsonst, immerhin basiert er auf derselben Architektur. Es gibt drei verschiedene Kerne, die sich hauptsächlich in verschiedenen L2-Cachegrößen unterschieden. Ansonsten ist diese CPU identisch zum Athlon 64, auch wenn man auf den Namensgeber des größeren Bruders, also die Fähigkeit 64-Bit-Befehle abzuarbeiten, verzichten muss. Das Rating reicht von 2600+ (1600 MHz) bis 3300+ (2000 MHz), ist jedoch nicht vergleichbar mit dem des Athlon 64.

Am 23. Mai 2006 hat AMD dem Athlon 64 einen neuen Sockel zur Seite gestellt. Mit dem Sockel AM2 hielten neue Prozessorkerne Einzug, das Prozessor-Stepping wurde auf F2 angehoben und neue Features wie DDR2-Support oder eine Virtualisierungstechnologie wurden implementiert. Trotz dieser Neuerungen unterscheiden sich die neuen Athlon 64 im Sockel AM2 in ihrer Performance kaum vom Sockel 939. Alle Details zu den neuen Athlon 64 sind daher in einem gesonderten Testbericht zu finden.

AMD Athlon 64 X2

Merkmale	Athlon 64 X2	Athlon 64 X2 Athlon 64 FX
Logo
Kern	Manchester	Toledo
Frontside-Bus	entfällt	entfällt
Fertigung	0,09 µm (SOI)	0,09 µm (SOI)
Sockel	Sockel 939	Sockel 939
Taktrate oder Modellnummer pro Core	Athlon 64 X2 3800+ (2000 MHz) 4200+ (2200 MHz) 4600+ (2400 MHz)	Athlon 64 X2 4400+ (2200 MHz) 4800+ (2400 MHz) Athlon 64 FX FX60 (2600 MHz)
Transistoren	154 Mio.	233 Mio.
DIE-Size	147 mm²	199 mm²
L1-Cache	2x 128 kB	2x 128 kB
L2-Cache	2x 512 KB	2x 1024 kB
VCore (Je nach Modell)	1,35-1,4 V	1,35-1,4 V
Befehlssätze	MMX 3DNow! 3DNow!+ SSE SSE2 SSE3 AMD64	MMX 3DNow! 3DNow!+ SSE SSE2 SSE3 AMD64
Temperatur Diode	Ja	Ja
Energiesparfunktion	Ja	Ja
NX-Bit (Win XP SP2)	Ja	Ja
AMD64/EM64T	Ja	Ja
Multiprozessor-fähig	-	-
Dual-Core/HTT	Ja/-	Ja/-
Dual-Channel-fähig	Ja	Ja
TDP (Herstellerangabe)	110 W	110 W
CPU-Architektur	17-stufige (FPU) 12-stufige (ALU) Pipeline	17-stufige (FPU) 12-stufige (ALU) Pipeline

Der Athlon 64 X2 ist die erste von AMD hergestellte Dual-Core-CPU für den Desktop, die nicht mehr nur mit einem, sondern gleich mit zwei physischen Rechenkerne ausgeliefert wird. Somit ist es theoretisch, wohlbemerkt nur bei angepasster und stark optimierter Software, möglich, dass sich die Geschwindigkeit verdoppelt. Ohne eine solche Anpassung gibt es jedoch keinen Unterschied zu einem normalen Athlon 64 mit nur einem Kern, solange die restlichen technischen Daten identisch sind.

Derzeit hat AMD für den Sockel 939 zwei Dual-Core-Kerne im Angebot, die sich erneut in ihrer L2-Cache-Größe unterscheiden: Während der Toledo mit einem Megabyte L2-Cache auftrumpfen kann, muss sich der Manchester mit 512 KB zufrieden geben. Aufgrund der doppelt vorhandenen Recheneinheit erhöht sich logischerweise auch die Transistoren und müsste somit ebenfalls die Temperatur und der Stromverbrauch steigen. Hier scheint AMD jedoch eine technische Meisterleistung vollbracht zu haben, da dies in beiden Fällen nicht der Fall ist. Der Stromverbrauch steigt nur gering an, ebenso verhält es sich mit der Temperatur.

Der Manchester und der Toledo takten beide gleich, jedoch gibt es bei identischem Takt 200 Rating-Punkte beim Toledo mehr, da dieser eben auf den größeren Cache zurückgreifen kann. Insgesamt reicht das Rating beim Athlon 64 X2 von 4200+ bis 4800+ (2200 MHz bis 2400 MHz), es fällt also deutlich höher als bei den Single-Core-Varianten aus. Trotz der deutlich komplexeren Fertigung taktet der Athlon 64 X2 beinahe gleich hoch wie der „normalen“ Athlon 64. Der Anfang 2006 vorgestellte Athlon 64 FX-60 mit 2,6 GHz liegt im Takt mit dem FX-55 auf einem Level.

Mit der Einführung des Sockel AM2 (Kerne Brisbane und Windsor) und der Vorstellung des Athlon 64 FX-62 wurde der Takt des Athlon 64 FX-57 erreicht. Die Dual-Core-Prozessoren liegen somit im Takt mit den schnellsten Single-Core-Modellen gleich auf.