Elf CPUs von Athlon bis Phenom im Test: Vier Kerne für ein Halleluja?

Überblick

Einen guten, ersten Überblick über die neuen Eigenschaften eines AMD Phenom liefert das kleine Tool CPU-Z. So wird beispielsweise der hier links abgebildete Prozessor mit dem Barcelona-Kern und einer Thermal Design Power von 95 Watt wie alle aktuellen Phenom-Modelle im Stepping „B2“ ausgeliefert. Im 2. Quartal 2008 wird dann die im rechten Bild erkenntliche Revision „B3“ auf den Markt kommen und die bekannten Probleme mit dem so genannten TLB-Bug beheben und schnellere Prozessoren mit 2,4 GHz und darüber hinaus ermöglichen. Der L2-Cache aller aktuellen und kommenden Phenom besitzt eine Größe von 4 x 512 KB und erstmals seit geraumer Zeit kommt bei AMD auch wieder ein L3-Cache in der Größe von 2 MB zum Einsatz. Die Spannung unserer 2,2 und 2,3 GHz schnellen Prozessoren rangiert mit offiziellen 1,25 Volt etwas unter der des bisherigen Athlon 64 X2, das Engineering Sample des 2,4 GHz schnellen Phenom arbeitet außer Konkurrenz mit 1,3 Volt. Zu den unterstützten Befehlssätzen gehören neben den alt bekannten Erweiterungen wie 3DNow! und MMX auch die neuen Streaming SIMD Extensions (SSE) in der Version 4A, die aber nicht kompatibel mit Intels SSE4.1 sind.

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Der erste gravierende Unterschied zu bisherigen Modellen von AMD besteht neben dem L3-Cache in der Anzahl der Kerne. Aber auch die weiteren Eigenschaften des Prozessors und sein Ökosystem wurden auf den aktuellen Stand gebracht. Der HyperTransport-Link wurde auf bis zu 2.000 MHz angehoben und auch der Arbeitsspeicher arbeitet fortan mit der Frequenz, die man ihm zuweist. Auf viele dieser Einzelheiten gehen wir in den folgenden Abschnitten näher ein.

Runde 460 Millionen Transistoren vereint AMD auf einem neuen Prozessor mit vier Kernen. Die 65-nm-Fertigung erlaubte dabei die Verdoppelung der Anzahl der Transistoren, welche beim Athlon 64 X2 mit zwei Kernen bei etwa 227 Millionen lag. Fasst man die neuen und alten Eckdaten der Prozessoren in einem Schaubild zusammen, zeigen sich die markanten Unterschiede zum Vorgänger, aber auch zum direkten 65-nm-Konkurrenten von Intel, Codename Kentsfield, auf. Auch viele Gemeinsamkeiten sind bei den Prozessoren zu finden, insbesondere wenn man sich den K8 und den K10 genauer ansieht.

Neben einem handelsüblichen Phenom 9500 haben wir auch einen Prozessor mit freiem Multiplikator in den Test einbezogen, mit dem sich viele Aussagen über die nahe Zukunft treffen lassen. Mit diesen beiden Modellen lassen sich ganze acht Phenom-Prozessoren nachbilden, die bereits jetzt verfügbar sind, oder in den kommenden Wochen und Monaten auf den Markt kommen sollen.

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Die vereinfachte Abbildung eines Prozessors wollen wir jedoch nicht allein im Raum stehen lassen. Im Detail sieht ein AMD Phenom natürlich weit komplizierter aus. Man erkennt, dank der Beschriftung des ersten Kerns, welches technische Bauteil sich genau an welcher Stelle im Prozessor befindet. Die Aufteilung des L1-Caches in seine zwei unterschiedlichen Bereiche ist dabei genau so aufgezeigt wie die Positionierung des pro Kern zur Verfügung stehenden L2-Caches und des umrahmenden L3-Caches, auf den jeder Kern zugreift.

Die Vielfalt aktueller Prozessoren macht AMDs Produktportfolio teilweise sehr unübersichtlich. In einigen Bereichen tummeln sich vier verschiedene Prozessorkerne mit jeweils unterschiedlichem L2-Cache, die sich lediglich zwei Namen teilen. Hinzu kommt der Faktor, dass AMD den Athlon 64 X2 Zug um Zug von 90 auf 65 nm umstellt, was zum Teil erneut doppelte Belegungen der Bezeichnungen zur Folge hat. Die folgende Tabelle versucht, den Überblick und die Unterschiede zwischen den Varianten zurück zu gewinnen.

Merkmale	AMD Phenom	Athlon 64 X2	Athlon 64 Sempron 64
Logo
Codename	Agena Barcelona (Deerhound)	Windsor (1 MB/512 kB) Brisbane (512 kB)	Lima (512 kB) Manila (256 kB/128 kB) Sparta (512 kB/256 kB) Orleans (1 MB/512 kB)
Taktrate oder Modellnummer (Takt in GHz)	9950 (2,6 GHz) 9850 (2,5 GHz) 9750 (2,4 GHz) 9650 (2,3 GHz) 9600 (2,3 GHz) 9550 (2,2 GHz) 9500 (2,2 GHz) 9150e (1,8 GHz) 9100e (1,8 GHz)	3800+ (2,0 GHz, 2x 512 kB) 3800+ EE (2,0 GHz, 2x 512 kB) 4000+ (2,1 GHz, 2x 512 kB) 4200+ (2,2 GHz, 2x 512 kB) 4200+ EE (2,2 GHz, 2x 512 kB) 4400+ (2,3 GHz, 2x 512 kB) 4600+ (2,4 GHz, 2x 512 kB) 4600+ EE (2,4 GHz, 2x 512 kB) 4800+ (2,5 GHz, 2x 512 kB) 5000+ (2,6 GHz, 2x 512 kB) 5000+ EE (2,6 GHz, 2x 512 kB) 5200+ (2,7 GHz, 2x 512 kB) 5200+ (2,6 GHz, 2x 1 MB) 5200+ EE (2,6 GHz, 2x 1 MB) 5400+ (2,8 GHz, 2x 512 kB) 5600+ (2,8 GHz, 2x 1 MB) 6000+ (3,0 GHz, 2x 1 MB) 6000+ EE (3,0 GHz, 2x 1 MB) 6400+ (3,2 GHz, 2x 1 MB) BE-2300 (1,9 GHz, 2x 512kB) BE-2350 (2,1 GHz, 2x 512kB) BE-2400 (2,3 GHz, 2x 512kB)	Athlon 64 4000+ (2,6 GHz, 512kB) 3800+ (2,4 GHz, 512 kB) 3500+ (2,2 GHz, 512 kB) 3200+ (2,0 GHz, 512 kB) 3000+ (1,8 GHz, 512 kB) LE-1600 (2,2 GHz, 1 MB) LE-1620 (2,4 GHz, 1 MB) LE-1640 (2,6 GHz, 1 MB) Sempron 64 3800+ (2,2 GHz, 256 kB) 3600+ (2,0 GHz, 256 kB) 3500+ (2,0 GHz, 128 kB) 3400+ (1,8 GHz, 256 kB) 3200+ (1,8 GHz, 128 kB) 3000+ (1,6 GHz, 256 kB) 2800+ (1,6 GHz, 128 kB) LE-1100 (1,9 GHz, 256 kB) LE-1150 (2,0 GHz, 256 kB) LE-1200 (2,1 GHz, 256 kB) LE-1250 (2,2 GHz, 256 kB) LE-1300 (2,3 GHz, 256 kB)
Fertigung	65 nm	90 nm 65 nm	90 nm
Sockel	Sockel AM2+ (940)	Sockel AM2 (940)	Sockel AM2 (940)
Quad-Core	✓	X	X
Dual-Core	X	✓	X
Multithreading	✓	X	X
Frontside-Bus	entfällt	entfällt	entfällt
Frontside-Bus-Last	entfällt	entfällt	entfällt
Peripherieinterface	14,4 GB/s HyperTransport	8 GB/s HyperTransport	8 GB/s HyperTransport 6,4 GB/s HyperTransport
Speichercontroller	integriert für DDR2-1.066	integriert für DDR2-800	integriert für DDR2-667
Transistoren	463 Mio. (4x 512 kB + 2MB)	153,8 Mio. (2x 512 kB) 227,4 Mio. (2x 1MB)	kA (128 kB) 81,1 Mio. (256 kB) 81,1 Mio. (512 kB)
Chipgröße	283 mm²	183 mm² (2x512 kB) 230 mm² (2x 1MB)	kA (128 kB) 103 mm² (256 kB) 103mm² (512 kB)
L1-Execution-Cache	4x 64 kB	2x 64 kB	64 kB
L1-Daten-Cache	4x 64 kB	2x 64 kB	64 kB
L2-Cache	4x 512 kB	2x 512 kB 2x 1024 kB	128 kB 256 kB 512 kB
L2-Anbindung	128 Bit	128 Bit	128 Bit
L2-Modus	L1 exklusiv	L1 exklusiv	L1 exklusiv
L3-Cache	2 MB (shared)	-	-
L3-Modus	L2 exklusiv	-	-