Intel Xeon E5-2600 v4: Broadwell-EP mit bis zu 7,2 Mrd. Transistoren auf 456 mm²

Wenige Stunden vor dem Ende des ersten Quartals hat Intel die neue Prozessorfamilie Xeon E5-2600 v4 offiziell vorgestellt. Erneut bringen drei Die-Größen viele Kerne auf kleinstem Raum unter. Das Ziel: Die bisher beste Leistung im Server-Umfeld und allen voran für die Cloud zu bieten. Ein Überblick.

Als „most advanced platform for the cloud“ gehen die neuen Prozessoren mit dem Codenamen Broadwell-EP an den Start. Dabei wird weiterhin der mit Haswell-EP eingeführte Sockel LGA 2011-3 genutzt, auch die DDR4-Unterstützung ist gesetzt, wenngleich nun nach Standard DDR4-2400 statt bisher DDR4-2133. Die Anzahl der Kerne steigt seit Jahren immer weiter an, die vierte Generation der Xeon E5-2600 bietet jetzt maximal 22 Kerne inklusive Hyper-Threading für insgesamt 44 Threads. Mit einher gehen auch bis zu 55 MByte Last-Level-Cache. Nach Problemen bei der letzten E5-Serie mit der TSX-Unterstützung gibt es diese jetzt auch ganz offiziell. Einher gehen bei den Neulingen aber auch Optimierungen beim AVX-Takt und weiteren Power-Management-Einstellungen, es gibt zusätzliche Sicherheitsinstruktionen und Virtualisierungsmöglichkeiten und neue Features, die je nach Anwendung für deutlich mehr Leistung sorgen sollen.

Drei Die-Größen für alle Einsatzgebiete

Nicht jeder Einsatzzweck benötigt die gleiche Anzahl an Kernen, Intel legt deshalb drei verschiedene Die-Größen auf. An der Spitze steht der High Core Count (HCC) mit der maximalen Anzahl an Kernen und vollem L3-Cache-Ausbau. Der Die beherbergt dabei sogar 24 Kerne, diese werden jedoch erst für Broadwell-EX freigeschaltet. Deshalb hat der Die auch insgesamt 60 MByte L3-Cache, für Broadwell-EP gibt es aber maximal 22 Kerne und besagte 55 MByte L3-Cache. Dort im Einsatz gibt es pro „Seite“ elf aktive Kerne, die am doppelten Ringbus hängen. Die Kommunikation zwischen den beiden Hälften hat sich im Vergleich zum Vorgänger nicht geändert.

Unterhalb des größten Dies gibt es die beiden Varianten Medium Core Count (MCC) und Low Core Count (LCC) mit maximal 15 respektive 10 Kernen. Der kleinste Die der neuen Xeon ist darüber hinaus auch der, der für die erwartete Desktop-Lösung Broadwell-E geplant ist. Im Desktop wird es damit erstmals zehn Kerne und 20 Threads geben, einen Termin dafür nannte Intel bisher aber nicht – auch die Vorstellung erfolgt nicht heute.

Modellserie	Fertigungstechnik	Kerne	Die-Fläche	Transistoren
Haswell-E/EN/EP	22 nm FinFET	4 – 8	354 mm²	2,60 Mrd.
Haswell-EN/EP	22 nm FinFET	10 – 12	492 mm²	3,84 Mrd.
Haswell-EP/EX	22 nm FinFET	14 – 18	662 mm²	5,69 Mrd.
Broadwell-E/EN/EP	14 nm FinFET	4 – 10	246 mm²	3,4 Mrd.
Broadwell-EN/EP	14 nm FinFET	12 – 15	306 mm²	4,7 Mrd.
Broadwell-EP/EX	14 nm FinFET	16 – 24	456 mm²	7,2 Mrd.

Dank der 14-nm-Fertigung machen die Broadwell-EP-Prozessoren gegenüber dem direkten Vorgänger einen gewaltigen Sprung nach vorn, sowohl was das Verhältnis von Kernen pro Fläche als auch Transistoren pro Fläche angeht. Traditionell geht der Pokal in der Disziplin an den flächenmäßig größten Die, da Kerne und Cache sehr gut mit einer neuen Fertigung skalieren. Der Speichercontroller und die I/O-Elemente lassen sich weniger gut auf neue Fertigungsschritte anpassen und nehmen in jedem Die den gleichen Platz ein. Auf weitere Details zu diversen Vorgängergenerationen geht der parallel erschienene Bericht Moore's Law lebt (noch): Skalierung von sechs Intel-CPU-Generationen im Detail, ein.

Im Herzen ein Broadwell

Die Prozessorarchitektur mit dem Codenamen Broadwell bietet im Server-Segment alle Eigenschaften aus dem Notebook- und Desktop-Bereich, wird jedoch um weitere Features ergänzt, die nur im Server-Bereich vonnöten sind. Bei der Architektur selbst ging es in erster Linie den Fließkommaeinheiten an den Kragen, dort wurde nicht nur der Durchsatz sondern auch die Latenz verringert. Wie bei jeder Architekturstufe wurde auch an der Sprungvorhersage gefeilt, die TLBs und Scheduler erneut ein wenig vergrößert und einige zusätzliche Instruktionen hinzugefügt. Am Ende führt das zu einer laut Intel rund fünf Prozent gesteigerten IPC gegenüber Haswell.

Große Leistungssteigerungen in Spezialfällen

Zum Workshop Anfang März in den USA hatte Intel auch diverse Server-Systeme im Einsatz und viele Benchmarks vorbereitet. Natürlich übertrifft der Xeon E5-2600 v4 in jedem Bereich seinen direkten, namensgleichen Vorgänger, wenn aber Kerne und Takt identisch sind, ist es nur ein Wimpernschlag. Erst wenn zusätzliche Kerne ins Spiel kommen wird es ein leichtes Unterfangen für die neue Generation, die alte abzulösen. Am Ende ist es deshalb einfach, heute die eigenen Rekorde, aufgestellt durch eben den Vorgänger, zu brechen: Intel nennt 25 neue „Weltrekorde“ zum Start.

Wie üblich sind aber auch Server-Prozessoren extrem auf die Software angewiesen, um alle neuen Instruktionen umsetzen zu können. Ist dies der Fall, können die Leistungszuwächse gewaltig ausfallen. Bei den neuen Security-Erweiterungen sollen diese für bis zu 70 Prozent mehr Leistung sorgen, beim Einsatz der neuen Intel Resource Director Technology (RDT) sind es gar plus 90 Prozent in Spezialfällen.

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IBM als letzter Konkurrent

Als einzigen Konkurrenten mit aktuellen Produkten im Server-Markt hat Intel nun IBM im Visier – AMD spielt dort keine Rolle mehr. Das Unternehmen greift IBM folglich in allen Bereichen an, sei es bei der Leistung, der Leistungsaufnahme aber insbesondere auch dem Preis. In allen Bereichen sieht sich Intel besser aufgestellt, und das nicht nur in der Broadwell-EP-Serie, vor allem auch bei den noch folgenden Broadwell-EX für das Mission-Critical-Segment und die erweiterte Skalierbarkeit. Die Power-Prozessoren von IBM können den Intel-Produkten zwar leistungsmäßig das Wasser reichen, allerdings ist die Leistungsaufnahme extrem höher und die Anschaffungspreise liegen deutlich über der Massenware von Intel.

27 Modelle für 217 und 4.115 US-Dollar in der Übersicht

Auch in diesem Jahr legt Intel viele Modelle auf, sehr viele um genau zu sein. Zum Start werden nicht weniger als 27 Prozessoren als Xeon E5-2600 v4 in den Markt entlassen, die bereits nahezu jedes Einsatzgebiet abdecken sollen. Einige der Modelle werden aber nicht in der klassischen Roadmap oder in Intels frei zugänglicher Preisliste zu finden sein, denn es sind bereits Spezialmodelle.

An der Spitze der regulären Vertreter stehen sechs High-Core-Count-Modelle, die in Intels Gebiet „Segment Optimized“ fallen. Direkt darunter sind ebenfalls sechs Modelle mit Medium Core Count aufgestellt, die Intel aber bereits in die drei Gruppen Advanced, Low Power und Workstation aufteilt. Es folgen zehn Prozessoren mit wenigen Kernen (Low Core Count), die in vier Klassen unterteilt sind: Standard, Basic, Frequency Optimized und Low Power.

Die zweite große Gruppe mit insgesamt 13 Prozessoren sind teilweise extravagante Modelle, die mit einem erweiterten Support in den Markt geschickt werden und auf ein längeres Leben ausgelegt sind. Die 13 Prozessoren stammen aus allen Bereichen der neuen Xeon-Familie, von einem Flaggschiff mit vielen Kernen, welches bereits in der Gruppe der Standard-Modelle enthalten ist, bis hin zum kleinsten Einsteigermodell als Low-Power-Variante mit wenigen Kernen. Doch auch multiple Exoten sind dort anzutreffen.

Auch im Jahr 2016 unterstützt nicht jeder Prozessor der Familie Xeon E5-2600 v4 alle Funktionen oder bietet immer die maximalen Taktraten. Bei einigen ist der Turbo-Modus deaktiviert, anderen fehlt Hyper-Threading, weiterhin gibt es Anpassungen beim QPI-Takt von 9,6 bis hinab zu 6,4 GT/s und der Speicherunterstützung von DDR4-2.400 bis lediglich DDR4-1.866 für die kleinsten Modelle. Die Preise der neuen Generation bewegen sich zwischen 217 und 4.115 US-Dollar. Was es mit den Taktraten und dem Turbo-Modus unter Last und speziell bei AVX-Anwendungen auf sich hat, legt eine separate Meldung dar.

Modell	Kerne/Threads	Takt/mit max. Turbo	L3-Cache	QPI	Speicher	TDP	Preis
Xeon E5-2699 v4	22 / 44	2,2 / 3,6 GHz	55 MB	9,6 GT/s	DDR4-2400	145 W	$4.115
Xeon E5-2698 v4	20 / 40	2,2 / 3,6 GHz	50 MB	9,6 GT/s	DDR4-2400	135 W	$3.226
Xeon E5-2697A v4	16 / 32	2,6 / 3,6 GHz	40 MB	9,6 GT/s	DDR4-2400	145 W	$2.891
Xeon E5-2697 v4	18 / 36	2,3 / 3,6 GHz	45 MB	9,6 GT/s	DDR4-2400	145 W	$2.702
Xeon E5-2695 v4	18 / 36	2,1 / 3,3 GHz	45 MB	9,6 GT/s	DDR4-2400	120 W	$2.424
Xeon E5-2690 v4	14 / 28	2,6 / 3,5 GHz	35 MB	9,6 GT/s	DDR4-2400	135 W	$2.090
Xeon E5-2687W v4	12 / 24	3,0 / 3,5 GHz	30 MB	9,6 GT/s	DDR4-2400	160 W	$2.141
Xeon E5-2683 v4	16 / 32	2,1 / 3,0 GHz	40 MB	9,6 GT/s	DDR4-2400	120 W	$1.864
Xeon E5-2680 v4	14 / 28	2,4 / 3,3 GHz	35 MB	9,6 GT/s	DDR4-2400	120 W	$1.745
Xeon E5-2667 v4	8 / 16	3,2 / 3,6 GHz	25 MB	9,6 GT/s	DDR4-2400	135 W	$2.057
Xeon E5-2660 v4	14 / 28	2,0 / 3,2 GHz	35 MB	9,6 GT/s	DDR4-2400	105 W	$1.445
Xeon E5-2658 v4	14 / 28	2,3 / ? GHz	35 MB	9,6 GT/s	DDR4-2400	105 W	$2.040
Xeon E5-2650L v4	14 / 28	1,7 / 2,5 GHz	35 MB	9,6 GT/s	DDR4-2400	65 W	$1.329
Xeon E5-2650 v4	12 / 24	2,2 / 2,9 GHz	30 MB	9,6 GT/s	DDR4-2400	105 W	$1.166
Xeon E5-2648L v4	14 / 28	1,8 / ? GHz	35 MB	9,6 GT/s	DDR4-2400	75 W	$1.544
Xeon E5-2643 v4	6 / 12	3,4 / 3,7 GHz	20 MB	9,6 GT/s	DDR4-2400	135 W	$1.552
Xeon E5-2640 v4	10 / 20	2,4 / 3,4 GHz	25 MB	8,0 GT/s	DDR4-2133	90 W	$1.939
Xeon E5-2637 v4	4 / 8	3,5 / 3,6 GHz	15 MB	9,6 GT/s	DDR4-2400	135 W	$996
Xeon E5-2630L v4	10 / 20	1,8 / 2,9 GHz	25 MB	8,0 GT/s	DDR4-2133	55 W	$612
Xeon E5-2630 v4	10 / 20	2,2 / 3,1 GHz	20 MB	8,0 GT/s	DDR4-2133	85 W	$667
Xeon E5-2628L v4	12 / 24	1,9 / ? GHz	30 MB	8,0 GT/s	DDR4-2133	75 W	$1.364
Xeon E5-2623 v4	4 / 8	2,6 / 3,2 GHz	10 MB	8,0 GT/s	DDR4-2133	85 W	$444
Xeon E5-2620 v4	8 / 16	2,1 / 3,0 GHz	20 MB	8,0 GT/s	DDR4-2133	85 W	$417
Xeon E5-2618L v4	10 / 20	2,2 / ? GHz	25 MB	8,0 GT/s	DDR4-2133	75 W	$779
Xeon E5-2609 v4	8 / 8	1,7 / – GHz	20 MB	6,4 GT/s	DDR4-1866	85 W	$306
Xeon E5-2608L v4	8 / 16	1,6 / – GHz	20 MB	6,4 GT/s	DDR4-1866	50 W	$441
Xeon E5-2603 v4	6 / 6	1,7 / – GHz	15 MB	6,4 GT/s	DDR4-1866	85 W	$213

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