Intel Core 2 Duo E6700 im Vorabtest: Das Ende des Pentium

Werdegang der Core-Mikroarchitektur

Das Hauptaugenmerk bei der Entwicklung der neuen Architektur lag nicht länger beim Erreichen hoher Taktraten, sondern in einer besonders hohen Leistung pro Watt. Intels Strategie der Vergangenheit war eine andere: Mit Prescott (Pentium 4 mit 90-nm-Fertigungstechnologie) wurde die ohnehin schon lange Pipeline des Northwood (Pentium 4 mit 130 nm) auf 31 Pipeline-Stufen verlängert, um einen Takt von bis 5,2 GHz zu erreichen. Mit Weiterentwicklungen der Pentium-4-Architektur „Netburst“ über den Prescott hinaus sollte Ende 2005 sogar die 10-GHz-Marke genommen werden.

Die Geschichte lehrt uns, dass am Ende nicht einmal die 4-GHz-Marke fallen sollte. Zu groß waren die Probleme mit dem Stromverbrauch. Während der Prescott mit Verzögerung und bereits gestiegenen Verbrauchsdaten noch vom Stapel lief, wurden dessen ursprünglich geplanter Nachfolger Tejas komplett eingestampft und der Codename Nehalem für eine neue Architektur herangezogen.

Statt der Single-Core-Prozessoren Tejas und Nehalem mit astronomischen Taktraten kamen die Dual-Core-Prozessoren Smithfield (Pentium D 8xx) und Presler (Pentium D 9xx). Die Stromprobleme lösen konnten jedoch auch diese Prozessoren nicht. Schließlich war die weiterhin eingesetzte Netburst-Architektur für hohe Taktraten und nicht für hohe Effizienz entwickelt worden.

Bereits mit der Einführung des Prescott Anfang 2004 wurde heftige Kritik laut, denn was die Prozessoren an Strom mehr aufnehmen, geben sie auch in Form von Wärme ab. Die Kühllösungen wurden komplexer und lauter. Mit BTX wurde 2003 sogar ein Gehäuse- und Mainboard-Formatstandard geschaffen, der speziell (jedoch nicht ausschließlich) für diese Hitze-Herausforderung entwickelt wurde und sich nach wie vor nicht so richtig am Markt etablieren möchte.

Diesen thermischen Problemen gegenüber standen und stehen ein stromsparender Athlon 64 und Dual-Core Athlon 64 X2 von AMD, der Intel insbesondere in Spielen Kopfzerbrechen bereitet. Die Abstände haben sich inzwischen zwar verringert, von einem Gleichstand kann jedoch noch nicht gesprochen werden. Ein gänzlich anderes Bild zeigt sich beim Blick auf den Bereich der Notebook-Prozessoren. Bereits ein Single-Core Intel Pentium M ließ bei problemloser Übertaktung mit Luftkühlung und einem Bruchteil des Stromverbrauchs jeden Desktop-Prozessor von Intel oder AMD hinter sich.

Von den thermischen Problemen aufgerüttelt, kündigte Intel im Mai 2005 mit Conroe (Desktop), Merom (Notebook) und Woodcrest (2-Wege-Server) drei neue Prozessoren an, mit denen man sich von der Pentium-4-Architektur und dem Kampf um Taktraten verabschieden wollte. Basierend auf der Weiterentwicklung der Notebook-Architektur (Banias/Pentium M) sollten auch die Stromprobleme begraben werden.

Im Rahmen des Intel Developer Forum Fall 2005 wurden weitere Details zur „Next Generation Micro-architecture“ bekanntgeben, die später in „Core-Mikroarchitektur“ umbenannt wurde. Mit der neuen Architektur soll die Effizienz der Intel-Prozessoren erheblich gesteigert werden. Man gab bekannt, dass die „Performance pro Watt“-Leistung des Conroe-Prozessors fünfmal höher als die des Smithfield (Pentium D 8xx) sein würde.

Entsprechend euphorisch ist Intel in Anbetracht der Core-Mikroarchitektur. Obwohl die Taktrate des Topmodells (abgesehen von der ebenfalls kommenden Extreme Edition) mit 2,66 GHz fast 1 GHz unter der des schnellsten Pentium D 960 (3,6 GHz) liegt, soll die Performance deutlich gestiegen und der Stromverbrauch von 130 Watt auf 65 Watt gesenkt worden sein. Das war in der Vergangenheit meist anders. So stieg mit der Performance beispielsweise der Stromverbrauch erheblich, oder aber die Performance-Vorteile traten erst bei einem deutlichen Taktunterschied zu Tage, wie bei der Vorstellung des ersten Pentium 4 (Willamette), der sich gegen den Pentium III äußerst schwer tat.

Auf dem Intel Developer Forum Spring 2006 wurden weitere Zahlen bekannt gegeben: In seiner Rede demonstrierte Justin Rattner, wie Conroe bei rund 40 Prozent mehr Leistung rund 40 Prozent weniger Strom (TDP: 65 Watt) verglichen mit Intels derzeitigem Pentium D 950 (TDP: 130 Watt) verbraucht. Bei einer Live-Demo von Office 12 war Conroe noch schneller: nach 11,4 Sekunden konnte er seine Arbeit beendet, der Pentium D musste dagegen 28,7 Sekunden rechnend verbringen.

Diese Performance hat Conroe unter anderem folgenden Eckdaten der Core-Mikroarchitektur zu verdanken, auf die wir in einem zukünftigen Artikel gesondert eingehen werden:

• Die Länge der Out-of-Order-Execution-Pipeline wurde drastisch verkürzt und ist mit 14 Stufen im Vergleich zu der des Pentium 4 „Prescott“ mit 31 Stages weniger als halb so lang. Außerdem ist die Core-Architektur 4-fach-skalar und erlaubt damit jedem Kern bis zu vier Befehle (bisher drei) gleichzeitig zu beenden. Die neuen Prozessoren führen damit mehr Befehle pro Taktzyklus aus. Intel fasst diese Eigenschaft unter der Bezeichnung „Wide Dynamic Execution“ zusammen.

• „Intel Intelligent Power Capability“ dagegen beinhaltet Funktionen, die den Stromverbrauch weiter senken, indem sie auf intelligente Art und Weise einzelne logische Subsysteme des Prozessors nur dann einschaltet, wenn diese benötigt werden. Bei den Pentium M-Prozessoren vergangener Tage konnten beispielsweise Teile des L2-Caches deaktiviert werden. Wie weit der Gedanke mit der Core-Architektur getrieben wurde, hat der Halbleiterriese noch nicht bekanntgegeben.

• Wie der aktuelle Notebook-Prozessor Core Duo (Codename „Yonah“) beinhaltet auch die neue Architektur einen gemeinsam genutzten L2-Cache zu Senkung des Strombedarfs durch Minimieren von Datenverkehr zum Speicher und steigert die Leistung, indem ein Kern den gesamten Cache dynamisch nutzen kann, wenn der andere Kern untätig ist. Das Ganze hört auf die Bezeichnung „Advanced Smart Cache“.

• „Intel Smart Memory Access“ ist ein weiteres Merkmal, das die Systemleistung verbessern soll, indem die Latenzzeit des Speichers optimal genutzt und dadurch die Bandbreite des Memory Subsystems optimiert wird.

• Mit „Advanced Digital Media Boost“ werden alle 128 Bit SSE-, SSE2- und SSE3-Befehle nun innerhalb eines einzigen Taktzyklus ausgeführt. Praktisch bedeutet dies eine Verdopplung der Ausführungsgeschwindigkeit dieser Befehle, die häufig in multimedialen und grafischen Anwendungen zum Einsatz kommen. Die Unterstützung von SSE4 wurde von Intel noch nicht offiziell bestätigt.

Soviel zur Entwicklung der Core-Mikroarchitektur. Auf der folgenden Seite stellen wir das Testsystem und die eingesetzten Benchmarks vor, bevor wir uns anschließend einem ersten Performance-Vergleich zuwenden wollen.