Intel stellt ersten nativen Acht-Kern-Prozessor vor

Der März 2010 wird wohl als Monat mit den meisten Vorstellungen an Server-Prozessoren in die Geschichte eingehen. Nachdem Intel vor zwei Wochen mit 16 Xeon-Modellen vorgelegt hatte und AMD erst gestern mit den ersten 12-Kern-Prozessoren konterte, schlägt der Marktführer heute mit seinem neuen Flaggschiff noch einmal zurück.

Intel führt mit der „Xeon 7500“-Series erstmals einen nativen Acht-Kern-Prozessor im x86-Stil ein. Die technischen Daten für dieses Monster sind beeindruckend: acht außen liegende Kerne, die inklusive Hyper-Threading 16 Threads bearbeiten können, dazu ein Turbo-Modus, der im schnellsten Fall bis zu fünf Multiplikatorstufen bzw. ein Plus von 666 MHz zusätzlich bietet und maximal 24 MByte L3-Cache, die zentral verbaut sind und auf die jeder Kern zugreifen kann. Um das alles zu bewerkstelligen, benötigt man jedoch so viele Schaltungen wie noch nie, nämlich satte 2,3 Milliarden Transistoren. Das Ganze wird, da man hier noch nicht auf die 32-nm- sondern noch 45-nm-Fertigungstechnik setzt, in einem schlichtweg riesigen 684 mm² großen Die verschnürt und für den Sockel LGA1567 bereitgestellt.

Zielgruppe für den Nehalem-EX ist der Markt für zwei Prozessorsockel und mehr. Dabei können pro Prozessor dank vier Speicherkanälen mit Unterstützung für je vier Module insgesamt bis zu 16 Speichermodule eingesetzt werden, was bereits bei einer 4-Sockel-Konfiguration in 64 Speichermodulen fruchtet. Mit den entsprechenden Speichermodulen, die nur dem normalen DDR3-1066-Standard entsprechen müssen und etwa in Größen von 16 GByte angeboten werden, lässt sich mit solch einem System bereits 1 TByte Arbeitsspeicher verarbeiten. Greift man auf die in Kürze erwarteten neuen Speicherriegel wie Samsungs 32-GByte-Module zurück, stehen 2 TByte mit nur vier Prozessoren nichts im Weg. Da auch in diesem Segment erstmals der Speichercontroller direkt in die CPU wandert, verspricht Intel nicht weniger als eine acht Mal höhere Bandbreite als beim Vorgängermodell.

Eine Besonderheit gibt es aber noch im Bereich des Speichers. Die ursprünglichen Pläne sahen den Einsatz von „Fully Buffered“-DIMM vor, welcher jedoch nicht mehr wirklich zeitgemäß ist, da er viel Energie verbraucht und letztendlich zu wenig leistet. Intel geht jetzt einen alternativen Weg. Man nutzt herkömmlichen DDR3-Speicher, was dank großer Verfügbarkeit deutliche Kosteneinsparungen nach sich zieht. Um die Speicherzugriffe jedoch zu beschleunigen, kommuniziert der Prozessor mit einem „Message Buffer“, der sich auf dem Mainboard befindet. Dort werden Anfragen an den Speicher zwischengespeichert und dann erst an den RAM weitergegeben. Das ganze System wurde ebenfalls entwickelt, um der Fehlerkorrektur respektive Fehlerbehebung zuvorzukommen. Dabei erkennt das System fehlerhafte einzelne Lanes, kann diese deaktivieren und Reserve-Lanes hinzuschalten, die diese Funktion übernehmen und den normalen Betriebszustand wiederherstellen.

Ein weiteres Merkmal der neuen Prozessoren ist die Skalierbarkeit auf bis zu 256 Prozessoren. Dabei greift man immer wieder auf das gleiche Mittel zurück und kann ein System um zwei weitere Sockel beziehungsweise Prozessoren erweitern, die mit zwei QPI-Verbindungen in ein bestehendes System eingeführt werden. In der maximalen Ausbaustufe von 256 Prozessoren stehen am Ende in einer Bestückung mit den Acht-Kern-Prozessoren 2.048 reale Kerne und satte 4.096 Threads zur Verfügung.

Wie die Speicherverwaltung bereits aufgezeigt hat, bekommt die Fehlererkennung einen deutlich größeren Stellenwert. Dies setzen auch weitere Teile der gesamten Plattform fort, was Intel in Bezug auf die Zielgruppe der „Mission Critical“-Systeme nicht oft genug wiederholen konnte. Dafür gibt der Hersteller den neuen Xeon insgesamt mehr als 20 neue RAS-Features (Reliability, Availability, Serviceability) mit auf den Weg sowie ein „Machine Check Architecture Recovery“, der bisher nur in riesigen Mainframes oder ähnlichen Aufbauten, aber in keinem x86-System zu finden war. MCA bietet eine Fehlererkennung im CPU-, Speicher- oder Ein-/Ausgabe-System und versucht Fehler im Zusammenspiel mit dem Betriebssystem automatisch zu korrigieren.

Insgesamt bringt Intel elf Modelle auf Basis des Nehalem-EX an den Start, die sich jedoch in unzähligen Punkten unterschieden können und deshalb auch die Serien Xeon 7500 und Xeon 6500 bilden. Die grundsätzliche Unterscheidung der 7500 und 6500er Xeons ist die, dass sich die CPUs der kleineren 6500-Serie nur für skalierbare 2-Sockel-Konfigurationen eignen, während sich die Modelle der Flaggschiff-Serie für skalierbare 4- und 8-Sockel-Systeme eignen. Die detaillierte Unterscheidung fängt bei der Anzahl der Kerne an, geht über das Vorhandensein von Hyper-Threading weiter, setzt sich bei der Größe des L3-Caches fort und endet schließlich beim Turbo-Modus, der mit ganz unterschiedlichen Schritten agieren kann oder auch mal komplett fehlt.

Familie	Modell	Codename	Takt / mit Turbo	Kerne/Threads	L3-Cache	QPI	Sockel	TDP	DDR3-Speicher	Preis
Xeon	X7560	Nehalem-EX	2,26 / 2,66 GHz	8C / 16T	24 MB	6,4 GT/s	LGA1567	130 W	DDR3-1066	$3.692
Xeon	X7550	Nehalem-EX	2,00 / 2,40 GHz	8C / 16T	18 MB	6,4 GT/s	LGA1567	130 W	DDR3-1066	$2.729
Xeon	X7542	Nehalem-EX	2,66 / 2,80 GHz	6C / 6T	18 MB	5,86 GT/s	LGA1567	130 W	DDR3-1066*	k.A.
Xeon	E7540	Nehalem-EX	2,00 / 2,26 GHz	6C / 12T	18 MB	6,4 GT/s	LGA1567	105 W	DDR3-1066	$1.980
Xeon	E7530	Nehalem-EX	1,86 / 2,13 GHz	6C / 12T	12 MB	5,86 GT/s	LGA1567	105 W	DDR3-1066*	$1.391
Xeon	E7520	Nehalem-EX	1,86 / - GHz	4C / 8T	18 MB	4,8 GT/s	LGA1567	95 W	DDR3-800	$856
Xeon	L7555	Nehalem-EX	1,86 / 2,53 GHz	8C / 16T	24 MB	5,86 GT/s	LGA1567	95 W	DDR3-1066*	$3.157
Xeon	L7545	Nehalem-EX	1,86 / 2,53 GHz	6C / 12T	18 MB	5,86 GT/s	LGA1567	95 W	DDR3-1066*	$2.087
Xeon	X6550	Nehalem-EX	2,00 / 2,40 GHz	8C / 16T	18 MB	6,4 GT/s	LGA1567	130 W	DDR3-1066	$2.461
Xeon	E6540	Nehalem-EX	2,00 / 2,26 GHz	6C / 12T	18 MB	5,86 GT/s	LGA1567	105 W	DDR3-1066*	$1.712
Xeon	E6510**	Nehalem-EX	1,73 / - GHz	4C / 8T	12 MB	4,8 GT/s	LGA1567	105 W	DDR3-800	$744
*DDR3-Speicher läuft effektiv nur mit 987 MHz, da er an den QPI-Takt von 5,86 GT/s gebunden ist
**Nur für 2-Sockel-Systeme ohne Skalierung bzw. Skalierung nur mit OEM-Node-Controllern

Die Tabelle liest sich wie die nahezu perfekte Resteverwertung, was angesichts eines 684 mm² großen Dies und damit einer viel höheren Anfälligkeit für Fehler auch kaum verwunderlich erscheint. So gibt es letztendlich nur ein perfektes Modell, alle zehn weiteren haben eine Abspeckung in irgend einer Form erhalten. Je nach Art eines kleineren Defekts oder auch einfach einer künstlichen Beschneidung lassen sich Teile des L3-Caches oder auch einzelne Kerne deaktivieren, oder man beschränkt die CPUs einfach nur im Takt und kann so eine Vielzahl von Modellen trotz eventueller Defekte noch verkaufen. Diese Taktik ist insbesondere im Server-Geschäft seit Jahren Gang und Gäbe, Intels Itanium-Prozessoren und auch die Sechs-Kern-Prozessoren mit dem Codenamen „Dunnington“ mit bereits 503 mm² Die-Fläche und 1,9 Milliarden Transistoren hatten das mehrfach vorgemacht.

Die Preise für die neuen Modelle fallen sehr hoch aus. Das Flaggschiff kostet mit 3.692 US-Dollar eine gehörige Stange Geld, verzichtet man auf ein Viertel des L3-Cache und zehn Prozent Takt, spart man gleich knapp 1.000 US-Dollar und zahlt „nur“ noch 2.729 US-Dollar. Damit liegt der Xeon X7550 genau auf dem identischen Preisniveau, das der Sechs-Kern-Prozessor „Dunnington“ aktuell als Xeon X7460 mit 2,66 GHz bei sechs Kernen und 16 MByte L3-Cache hält. AMDs Vorhersage am gestrigen Tage mit einem Preisvergleich in Bezug auf 4-Sockel-Systemen trifft es in Anbetracht der Tabelle und der folgenden Folie „zufällig“ sehr genau:

Laut Intels gerade beendetem Webcast werden bereits mehr als fünfzig Systeme diverser Hersteller an den Start gehen. Dies sei nur möglich, weil Intel den Firmen bereits seit einem Jahr Zugang zu den neuen Technologien gewährt. Deshalb zählen auch erste 256-Sockel-Systeme zum Portfolio und insgesamt zwölf Hersteller, die acht Sockel oder mehr nutzen.