Neue Microserver-CPUs von Intel: Immer noch zu hohe Leistungsaufnahme

Intel gibt sich alle Mühe, CPUs für sogenannte Microserver zu bauen. Gestern wurden zwei neue Modelle vorgestellt. Doch mit mindestens 20 Watt Leistungsaufnahme können sie ARM derzeit nicht das Fürchten lehren.

Intel hat zwei neue Xeon-Server-CPUs für 1P-Systeme (Boards mit nur einem CPU-Sockel) vorgestellt. Dabei handelt es sich um Prozessoren auf Basis des Sandy-Bridge-Kerns. Technisch sind sie weitgehend identisch mit den erst letzten Woche angekündigten Xeon-E3-Modellen, die Intel hauptsächlich für Workstations und nicht für Server positioniert.

Alle Modelle der Xeon-E3-Reihe passen in den Sockel LGA1155. Sie unterscheiden sich von den Core-i3/5/7-2xxx-Modellen dadurch, dass sie ECC-Speicher mit Fehlerkorrektur unterstützen und dass sie mit Ausnahme des E3-1220L über 8 MByte L3-Cache verfügen. Sie besitzen kein QPI-Interface und bieten zwei DDR3-1333-Speicherkanäle. Pro Kanal können zwei DIMMs installiert werden, so dass der maximale Speicherausbau 32 GByte beträgt.

Die Leistungsaufnahme beträgt zwischen 20 Watt beim E3-1220L (2 Cores / 4 Threads) mit einer Taktfrequenz von 2,20 GHz (Turbo bis 3,40 GHz) und 95 Watt beim Spitzenmodell E3-1280 (4 Cores / 8 Threads), der mit 3,50 GHz im Dauerbetrieb und 3,90 GHz im Turbo-Modus getaktet ist.

Übersicht über die Xeon-E3-CPUs von Intel

Modell Cores/
Threads
Basisfrequenz Max. Turbofrequenz L3-Cache TDP
E3-1280 4/8 3,50 GHz 3,90 GHz 8 MByte 95 Watt
E3-1270 4/8 3,40 GHz 3,80 GHz 8 MByte 80 Watt
E3-1260L 4/8 2,40 GHz 3,30 GHz 8 MByte 45 Watt
E3-1240 4/8 3,30 GHz 3,70 GHz 8 MByte 80 Watt
E3-1230 4/8 3,20 GHz 3,60 GHz 8 MByte 80 Watt
E3-1220L 2/4 2,20 GHz 3,40 GHz 3 MByte 20 Watt
E3-1220 4/4 3,10 GHz 3,40 GHz 8 MByte 80 Watt

Neu sind die beiden Low-Power-Modelle E3-1220L und E3-1260L. Sie kommen mit 20 beziehungsweise 45 Watt Leistung aus. Preise nannte Intel für beiden Stromspar-CPUs noch nicht.

Das Viking-System von Dell bietet Einschübe für 12 Microserver. Sie laufen allerdings noch mit Xeon-3400-CPUs (Bild: Dell).
Das Viking-System von Dell bietet Einschübe für 12 Microserver. Sie laufen allerdings noch mit Xeon-3400-CPUs (Bild: Dell).

Die L-Modelle sollen aber nicht in Workstations oder klassischen „Pizzaboxen“ zum Einsatz kommen, sondern in sogenannten Microservern. Das sind komplette Server im Formfaktor einer High-End-Grafikkarte. Meist bieten sie Platz für zwei 2,5-Zoll-Platten. Pizzaboxen werden heute in der Regel mindestens als 2P-Systeme konzipiert. Allerdings hat Intel bisher keine Sandy-Bridge-EP-Systeme mit QPI und drei oder vier Speicherkanälen angekündigt. Derzeit sind 2P-Server mit Westmere-EP-Systemen neuester Stand der Technik bei Intel.

Als einer der ersten Hersteller will Tyan das 4HE-System Yellow River mit Einschüben für 18 Xeon-E3-Micrososerver bauen. Eine solche Mini-Server-Farm kann bis zu 72 Cores, 144 Threads und 576 GByte RAM auf engem Raum aufnehmen.

Die Plattform Yellow River ist eine der ersten, die Xeon-E3-Microserver aufnehmen kann (Bild: Tyan).
Die Plattform Yellow River ist eine der ersten, die Xeon-E3-Microserver aufnehmen kann (Bild: Tyan).

Solche Microserver sind also keineswegs etwas für kleine Unternehmen, die sich keine richtig großen Server leisten können. Im Gegenteil, Unternehmen wie Google und Facebook interessieren sich für diese Architekturen. Für viele Aufgaben haben klassiche Server, etwa mit Westmere-EP-Architektur (bis zweimal sechs Cores), nicht das richtige Verhältnis von I/O und Rechenleistung.

Während die Rechenleistung immens ist, kommt der I/O über Festplatten und Gigabit-Ethernet nicht nach. Insbesondere, wenn große Mengen Daten einfach nur verschoben und nicht verarbeitet werden, etwa bei Mailservern, macht sich die zu hohe Rechenleistung auf der Stromrechnung bemerkbar. Außerdem muss man bedenken, dass ein Quad-Core-Sandy-Prozessor mit 2,40 GHz, der kurzzeitig auch mal 3,30 GHz schafft, wie der E3-1260L, nicht gerade eine langsame CPU ist.

Mit einer Microserver-Farm kommt man auf ein Verhältnis von zwei Gigabit-Ethernet-Ports zu vier Sandy-Bridge-Cores. Für viele Aufgaben ist das einfach die richtige Mischung. Für andere Aufgaben, etwa Effekte in Kinofilmen wie Rauch oder Feuer zu berechnen, ist ein Cluster aus Microservern weniger effektiv.

Hinzu kommt die hohe Serverdichte, die man erreichen kann. Mit einem Yellow-River-System bringt man 72 Cores, die über 36 Gigabit-Ethernet-Ports verfügen, in einem einzigen 4HE-System unter. Für große Rechenzentren von Firmen wie Google und Facebook ist das Einsparen von Rackspace ein wichtiger Faktor.

ARM-Architektur auf der Überholspur

Für das zweite Halbjahr 2011 hat Intel eine weitere Sandy-Bridge-Server-CPU angekündigt, die mit 15 Watt auskommen soll. Nächstes Jahr folgt ein Server-Prozessor auf Atom-Basis, der weniger als 10 Watt Leistung benötigt.

Intel muss nämlich dringend lernen, dass eine immer höhere CPU-Leistung oft gar nicht gefragt ist. Oder anders ausgedrückt: Was gestern nur Xeons, PowerPCs und SPARCs schafften, leisten heute preiswerte und stromsparende ARM-CPUs. Ein Mailserver stellt heute keine höheren Anforderungen an die CPU-Leistung als vor 10 Jahren. Er muss lediglich mehr Daten transportieren, weil die User mehr und größere Mails versenden.

Daher darf es jetzt nicht verwundern, dass Intel nunmehr auch die Atom-Architektur in den Servermarkt bringen will. Damit will es ARM etwas entgegensetzen. ARM hat angekündigt, mit Quad-Core-Modellen, die über PAE bis zu 1 TByte RAM adressieren können, in den Servermarkt einsteigen zu wollen.

Obwohl ARM-CPUs in der Leistung mit Intel-Prozessoren nicht mithalten können, verfügen sie über ein besseres Performance-pro-Watt-Verhältnis. Nvidia hat mit dem ersten Quad-Core-ARM-Prozessor der Welt gezeigt, dass es in Benchmarks eine Core2-Duo-CPU mit 2 GHz Takt schlagen kann. Dabei braucht die Nvidia-CPU "Kal-El" nur einen Bruchteil der elektrischen Leistung.

Video: Nvidia via YouTube

Der SM10000-64 von SeaMicro gilt als der energieeffizienteste x64-Server der Welt. 512 Atom-CPU-Kerne brauchen nur 2,5 Kilowatt (Bild: SeaMicro).
Der SM10000-64 von SeaMicro gilt als der energieeffizienteste x64-Server der Welt. 512 Atom-CPU-Kerne brauchen nur 2,5 Kilowatt (Bild: SeaMicro).

Zur Zeit staunen Rechenzentrumsbetreiber über den SM10000-64 von SeaMicro. Er hat 512 x64-Atom-CPU-Kerne in 10 Höheneinheiten vereint und braucht dabei gerade einmal 2,5 Kilowatt Leistung. Er ist derzeit mit 4,88 Watt pro Atom-Kern der energieeffizienteste x64-Server der Welt.

Aber mit einer Atom-CPU kann es ein ARM-Prozessor leicht aufnehmen. So baut Calxeda einen Low-Power-Server mit 480 Cortex-A9-Kernen. Pro ARM-Kern braucht er nur 1,25 Watt und kommt so insgesamt auf 0,6 Kilowatt Leistung. Das ist weniger als ein Viertel des Stroms, den der Atom-Server benötigt. Einen direkten Vergleich der Rechenleistung gibt es nicht. Man kann aber davon ausgehen, dass der ARM-Server nicht wesentlich langsamer ist als die Atom-Maschine.

Themenseiten: ARM, Chipsätze, Intel, Prozessoren, Server, Servers, Storage, Storage & Server

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