Broadwell-EP: Mit bis zu 18 Turbo-Stufen zum maximalen (AVX-)Takt

Unter Nutzung der aktuellen AVX-Instruktionen werden Intels Prozessoren zwar schneller, aber auch deutlich hungriger bei der Leistungsaufnahme. Auch für Broadwell-EP gibt es die erstmals mit Haswell-EP eingeführten separaten AVX-Taktangaben wieder, die Umsetzung ist aber intelligenter geworden.

Der Hintergrund

Dass diese Technik noch einmal übernommen wird, ist keine Überraschung. Denn die Broadwell-Architektur ist zum großen Teil der Vorgänger als verkleinerte 14-nm-Version. Die AVX/AVX2-Befehle sind ein wichtiger Bestandteil der Architektur, die bisher aber kaum genutzt wird, wenn dann vornehmlich im Server-Umfeld. Die aus dem Desktop-Einsatz bekannte Spannungserhöhung beim Prozessor, beispielsweise wenn in Prime95 oder Linpack 2 der dazu passende Test gestartet wird, sorgt für eine deutlich gesteigerte Leistungsaufnahme im Vergleich zu normalen Anwendungen. Was im Desktop in der Regel aber durch zumeist überdimensionierte Kühllösungen kein Problem ist, kann in schmalen Racks mit genau definierten Kühlern problematisch werden.

Die alte und die neue Lösung

Um dem Problem zu begegnen hatte Intel deshalb bereits mit den professionellen Prozessoren der Haswell-Generation eine Neuheit eingeführt. Der Prozessor erkennt, ob die AVX-Instruktionen genutzt werden, oder nicht und wenn ja, senkt er den Takt. Bisher geschah dies verhältnismäßig langsam und wurde dann, wenn AVX-Einsatz bei nur einem Thread in dem 18-Kern-/36-Thread-Prozessor festgestellt wurde, für alle weiteren Threads so festgelegt. Dies bedeutete im Schnitt einen rund 400 MHz geringeren Takt.

Bei den neuen Broadwell-EP hat Intel das System deutlich intelligenter gemacht. Fortan wird jede Millisekunde überprüft, ob die AVX-Befehle genutzt werden. Ist dies der Fall, werden jedoch nur die betroffenen Kerne/Threads auf den AVX-Takt eingebremst, die weiteren arbeiten mit den regulären Taktraten. Bei einem Zwei-Sockel-System mit insgesamt 44 Kernen und 88 Threads können je nach Arbeitseinsatz gegenüber dem Vorgänger weitaus größere Leistungsunterschiede auftreten, als dies nur über die leicht gesteigerte IPC oder die zusätzlichen Kerne möglich wären.

Dort greift nun nicht nur der höherer Basistakt, sondern auch die zusätzlichen Turbo-Stufen. Aus den 1,9 GHz Basistakt plus maximal 14 Turbo-Stufen des bisherigen 18-Kern-Flaggschiffs Xeon E5-2699 v3 (Haswell-EP) bei Einsatz von AVX-Anwendungen auf nur wenigen Threads wird jetzt eine Mischung aus 1,8 GHz zuzüglich 18 Turbo-Stufen mit AVX-Einsatz zuzüglich 2,2 GHz + 14 Turbo-Stufen ohne AVX beim neuen 22-Kern-Flaggschiff Xeon E5-2699 v4 (Broadwell-EP).

Die Spezifikationen im Detail

Für alle neuen Xeon E5-2600 v4 sind alle Taktraten öffentlich detailliert definiert. Dafür hat der Hersteller umfangreiche Listen veröffentlicht, die den Takt der CPUs je nach Last auf wie vielen Kernen mit oder ohne AVX klar definiert.

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