Mit den 6xx-Prozessoren betritt Intel den Markt der 64-Bit-Desktop-CPUs. Die neuen Chips bieten zudem besseres Power-Management (EIST) und Schutz vor gefährlichem Code (XD-Bit).
In Sachen 64-Bit-Prozessoren für Desktop-PCs hatte bisher AMD mit dem Athlon 64 die Nase vorn. Allerdings gibt es bis heute noch kein 64-Bit-Windows-Betriebssystem, das für den optimalen Betrieb von 64-Bit-CPUs notwendig ist. Microsoft hat allerdings Anfang Februar den Release Candidate 2 von Windows XP Professional x64 vorgestellt. Die endgültige Version könnte also bald vom Stapel laufen. Fachleute rechnen damit, dass spätestens im Mai das 64-Bit-Betriebssystems erscheinen wird.
Mit den jetzt vorgestellten Pentium-4-Prozessoren der 6xx-Reihe springt Intel rechtzeitig auf den 64-Bit-Zug auf. Die 6xx-Chips verfügen über die so genannte EM64T-Erweiterung, die den x86-64-Betriebsmodus von Windows ausführen kann. Die Intel-Technik ist zu AMD64 kompatibel. Daher braucht man für den Betrieb der 64-Bit-Prozessoren keine unterschiedlichen Windows-Betriebssysteme.
Neben der 64-Bit-Erweiterung EM64T bieten die neuen Prozessoren noch einige andere Neuerungen. Alle 6xx-CPUs bieten im Vergleich zu den 5xx-Modellen einen doppelt so großen L2-Cache von 2 MByte. Zudem kommt ein verbessertes Power-Management (Enhanced Intel Speedstep Technology, kurz EIST) und ein Schutz vor Speicherüberlauf (Execute Disable, kurz XD) zum Einsatz.
Neben den 6xx-Prozessoren mit FSB800 für Standard-Desktop-PCs stellt Intel auch einen neuen Pentium 4 Extreme Edition vor. Der mit 3,73 GHz getaktete High-end-Chip basiert auf einem FSB von 1066 MHz. Der Chip ist mit 999 Dollar sehr teuer und hat daher keine große Marktbedeutung.
Nach Angaben von Intel werden die neuen Pentium-4-Prozessoren aus der 6xx-Reihe die alte 5er-Linie mittelfristig ersetzen. Bis es keine 5xx-Chips mehr zu kaufen gibt, dürften aber einige Monate verstreichen.
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Die neuen Intel-Chips verfügen über einen Speicherschutz, der das Ausführen von gefährlichem Code, der beispielsweise in Mail-Anhängen enthalten sein kann, verhindert.
Das so genannte Execute Disable-Bit, kurz XD, führt Intel nun erstmals auch in großem Stil bei Desktop-CPUs ein. Bisher hat Intel diesen Schutz nur beim Itanium und einigen P4-Modellen mit der Kennung "J" implementiert. Die AMD-Prozessoren Athlon 64, Athlon 64 FX und Opteron bieten dieses Feature ebenfalls. Dort heißt es "No Execute" (NX).
Windows XP unterstützt dieses CPU-Feature seit Service Pack 2 (Datenausführungsverhinderung). Dieses Feature erweitert den Schutz des Betriebssystem vor Würmer und Trojanern, der bisher nur durch die Installation von so genannten Sicherheits-Patches nachträglich aktiviert werden kann. Microsoft schätzt, dass 50 Prozent aller Virenattacken zu einem Speicherüberlauf führen. Somit sind Systeme mit XD oder NX besser vor solchen Attacken geschützt als ohne dieses Feature.
Mit Enhanced Intel Speedstep Technology, kurz EIST, verfügen die neuen Intel-CPUs über ein neues Power-Management. Damit und mit Verbesserungen bei der Produktion wird die Leistungsaufnahme der P4-Prozessoren deutlich abgesenkt.
Unter EIST verbirgt sich prinzipiell die gleiche Funktionalität wie bei Cool & Quiet und den Athlon-Prozessoren. Befindet sich das System im Idle-Mode (Leerlaufprozess), wird die Spannung und die Taktfrequenz reduziert. Erhöht sich die CPU-Last wird die Spannung und Taktfrequenz stufenweise angepasst. Die Werte zur Leistungsaufnahme zeigen die Auswirkung dieser Technik. Während das PC-System (Intel Mainboard D925XCV, 2 x 512 MByte Micron DDR2-Speicher, MSI Geforce 6600GT, Maxtor Maxline III 250 GB) mit Pentium 4 560 ohne EIST im Leerlauf schon 153 Watt benötigt, sinkt die Leistungsaufnahme allein durch den Wechsel der CPU beim P4 660 um 40 Watt. Und das, obwohl der neue P4 durch den doppelt so großen L2-Cache deutlich mehr Transistoren unter Spannung hält. Der Vergleich zum Athlon 64 4000+ (Asus A8N-SLI Deluxe) zeigt, dass der P4 in Sachen Leistungsaufnahme deutlich aufgeholt hat und jetzt nur noch zehn Prozent mehr Leistung benötigt.
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Anmerkung: Die angegebenen Werte über die Leistungsaufnahme beziehen sich auf ein Komplettsystem mit identischer Ausstattung. Für die Leistungseinordnung des stärksten Intel-Prozessors aus der 6xx-Reihe (Pentium 4 660 mit 3,6 GHz) zieht ZDNet den Athlon 64 4000+ heran. Beide Prozessoren kosten mit etwas über 600 Dollar ungefähr gleich viel.
Als Testsystem dient für die P4-Prozessoren das Intel-Board 925XCV, das mit 1 GByte DDR2-Speicher 533 MHz ausgestattet wird. Für den Athlon wird das Asus-Board A8N-SLI verwendet, das ebenfalls mit 1 GByte Speicher (DDR400) ausgestattet ist. Die sonstigen Ausstattungsmerkmale sind identisch und bestehen aus der MSI-Grafikkarte Geforce 6600GT und der Maxtor-Festplatte Maxline III 250GB SATA.
Für die Benchmarks werden in erster Linie aktuelle Programme herangezogen, die in einem typischen Digital-Home-PC zur Anwendung kommen. Zusätzlich werden auch derzeit verfügbare 64-Bit-Programme zum Leistungsvergleich herangezogen. Einige Tests werden auch parallel durchgeführt, um somit etwas über die Multitaskingfähigkeit der Prozessoren zu erfahren. 3D-Spiele dürfen natürlich nicht fehlen: Hier verwendet ZDNet die Klassiker des letzten Jahres: Doom3, Far Cry und Half Life 2.
Hauptsächlich werden die Leistungsmessungen mit Windows XP Professional x64 Edition RC2 (Build 1433) durchgeführt. Lediglich die Erstellung einer HTML-Bildergalerie mit Jalbum erfolgt mit dem 32-Bit-Windows-Betriebssystem, da diese Applikation eine Java Virtual Machine voraussetzt, die es für die 64-Bit-Plattform noch nicht gibt. ZDNet hat im Vorfeld des Tests zahlreiche Hersteller bezüglich 64-Bit-Software kontaktiert. Leider war die Resonanz nicht besonders groß. Trotzdem werden bei diesem Leistungsvergleich auch einige 64-Bit-Appliklationen berücksichtigt, die sich allerdings zum großen Teil noch im Beta-Status befinden.
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Entsprechende Plugins zum Abspielen dieser Daten stehen für verschiedene Media-Player wie für Winamp zur Verfügung. APE-Dateien werden mit Monkey's Audio 3.99 erstellt. FLAC-Dateien sind mit dem Open-Source-Tool Flac 1.1.1a komprimiert. Für dieses Tool liegen auch einige Optimierungen für die Pentium-Plattform vor.
Für den Benchmark wird eine komprimierte Audio-Datei (APE: Pink Floyd - Dark Side of the Moon, FLAC: J.S. Bach - Complete Cantata) zunächst dekomprimiert und anschließend wieder komprimiert.
Bei Monkey's Audio 3.99 hat zunächst der Athlon 64 4000+ die Nase vorn. Ähnlich sieht es bei FLAC aus. Allerdings profitiert der Pentium 4 von der optimierten auf der Intel-Math-Library basierenden Flac-Version 1.1.2. Damit verkürzt sich die Zeit für das Dekomprimieren von 32 auf 23 Sekunden. Der Athlon benötigt für die gleiche Aufgabe mit 32 Sekunden deutlich mehr Zeit, kann aber bei der Kompression dem Pentium davonziehen. Für diesen Modus enthält Flac offensichtlich noch keine Intel-Optimierung.
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Multitasking-Test
Der Blick auf die Ergebnisse bei der Kompression zeigen Vorteile zugunsten der Athlon-CPU. Für die Komprimierung der beiden Audio-Dateien benötigt der Athlon 157,2 Sekunden (APE: 32,2 s, FLAC: 115 s). Der Pentium 4 braucht mit 190 Sekunden deutlich mehr Zeit. Anders sieht es jedoch aus, wenn die Komprimierung der beiden Audio-Dateien gleichzeitig erfolgt. Dann profitiert der Pentium 4 von seiner Hyperthreading-Fähigkeit. Bei diesem Szenario kann der P4, der zuvor bei der seriellen Abarbeitung langsamer als der Athlon war, die AMD-CPU überholen. Der P4 benötigt für die Kompression der beiden Dateien 163 Sekunden und kann damit die Gesamtzeit bei der seriellen Abarbeitung von 190 Sekunden klar unterbieten. Beim Athlon ist es umgekehrt. Bei der gleichzeitigen Komprimierung der Dateien verlängert sich die Zeit von 157,2 Sekunden auf 170 Sekunden.
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Bei der Komprimierung von Video-Daten kann der Pentium 5 660 seinen Rivalen klar in Schach halten. Hyperthreading-Support bieten die meisten Anwendungen in diesem Bereich, so dass dieser Vorteil der Intel-Architektur in diesem Umfeld kaum verwundert.
TMPEG Enc Xpress 3.0 unterstützt sogar die SSE3-Einheit des Pentium 4. Der Athlon kennt diese Funktionalität noch nicht. Erst die nächste Revision soll SSE3 unterstützen. Die Komprimierung der Video-Datei ins SVCD-Format verläuft mit dem P4 daher schneller.
Mit Nero Recode kann man eine nicht kopiergeschützte DVD mit 8,7 GByte Kapazität auf eine handelsübliche DVD-R mit 4,7 GByte kopieren. Hierfür werden die Daten von der DVD komprimiert. Für diesen Prozess benötigt der Pentium 4 660 im High-Quality-Modus 15:05 Minuten. Der Athlon 64 4000+ lässt deutlich mehr Zeit verstreichen und ist erst nach über 20 Minuten fertig.
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Interessante Ergebnisse liefert das Nvidia-Demo Blobby Dancer, das neben der herkömmlichen Windows-Version auch als 64-Bit-Variante vorliegt. Die 64-Bit-Version läuft bei beiden Prozessoren etwa 20 Prozent schneller ab.
Interessant sind auch die Ergebnisse von Quake II: Der in den 90er-Jahren sehr beliebte Action-Shooter ist inzwischen Open-Source und liegt in einer .Net-Variante vor. Für Windows XP Professional x64 RC2 ist eine Beta-Version von Microsoft .Net 2.0 verfügbar. Damit kann man das Spiel auch unter dem 64-Bit-Betriebssystem ausführen. Die Ergebnisse zeigen zweierlei: Zum einen bietet der Pentium 4 auch bei der .Net-Version eine bessere Performance als der Athlon - dies war schon bei der normalen Version so. Anders als bei der Blobby-Dancer-Demo ist Quake II mit dem 64-Bit-.Net-Framwork langsamer als mit dem 32 Bit-.Net-Framework. 64-Bit-Programme sind also nicht in jedem Fall schneller als eine 32-Bit-Version.
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Bei der Erstellung einer HTML-Bildergalerie mit Jalbum[2] werden insgesamt 151 Bilder eingebunden. Neben der Darstellung besondere Effekte werden die Bilder in eine andere Auflösung konvertiert. Diesen Vorgang bewältigen die beiden Prozessoren etwa gleich schnell.
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Der Povray-Test verläuft im 64-Bit-Modus auf dem Athlon-Prozessor gut 27 Prozent schneller als unter 32 Bit. Beim Pentium 4 ist es erstaunlicherweise genau umgekehrt. Im 64-Bit-Betrieb ist der Pentium 4 daher langsamer als der Athlon, während er bei 32-Bit schneller ist. Das Programm ist noch im Beta-Stadium - daher sollte man keine allzu voreiligen Schlüsse ziehen.
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Der Test mit Panorama Factory zeigt hingegen wieder die Vorteile der 64-Bit-Architektur. Beide Prozessoren können in der Leistung zulegen. Der P4 verbessert sich um knapp 25 Prozent, während der Athlon sogar um knapp 30 Prozent die Zeit für die Erstellung des Panorama-Fotos verkürzt.
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Intel unterstützt mit den Pentium-4-6xx-Prozessoren nun ebenfalls 64 Bit. Für die meisten Anwender dürfte das zum jetzigen Zeitpunkt allerdings keine große Rolle spielen. Windows XP Professional x64 Edition ist zwar bald verfügbar, doch für einen massenhaften Umstieg fehlt es noch an den nötigen Treibern wie etwa für DVB-TV-Karten. Die Anzahl von 64-Bit-Programmen kann man derzeit an einer Hand abzählen: Für einen Umstieg ist dies zu wenig.
Gut, dass die neuen Intel-Prozessoren noch mehr als 64-Bit zu bieten haben. Für die Praxis relevanter dürften vor allem das verbesserte Power-Management und der Schutz vor Speicherüberlauf (XD-Bit) sein. Die Enhanced Intel Speedstep Technology (EIST) ermöglicht eine dynamische Anpassung von Spannung und Taktfrequenz, was die Leistungsaufnahme im Durchschnitt drastisch reduziert. Selbst beim Abspielen eines HDTV-Videos verbleibt der Chip in der niedrigsten Leistungsstufe von 2,8 GHz und einer abgesenkten Spannung. Damit ist auch die Kühlung eines solchen Systems längst nicht mehr so aufwändig wie noch bei der Einführung der Prescott-CPU vor gut einem Jahr. Somit können jetzt auch mit leistungsstarken Pentium-4-Prozessoren sehr leise Systeme gebaut werden. Eine zwingende Voraussetzung, wenn der PC als Basis für das digitale Zuhause seinen Platz im Wohnzimmer finden soll. Auf der CeBIT dürften zahlreiche Wohnzimmer-taugliche PCs mit den neuen Intel-Prozessoren zu sehen sein.
Performance
In Sachen Performance braucht sich der Pentium 4 660 mit 3,6 GHz nicht vor seinem Hauptkonkurrenten Athlon 64 4000+ zu verstecken. Seine besonderen Fähigkeiten zeigt der Intel-Chip vor allem, wenn mehrere Aufgaben gleichzeitig ausgeführt werden. Dann enteilt er seinem Konkurrenten auch, wenn dieser bei der seriellen Abarbeitung zunächst schneller ist. Dank Hyperthreading verteilt der Pentium 4 660 die anfallenden Tasks auf seine virtuell vorhandenen zwei CPU-Kerne. Eine effizientere Ausnutzung der CPU-Ressourcen ist die Folge. Solche Szenarien sind in der Praxis immer häufiger anzutreffen. Ohne Firewall, Viren- und Anti-Spyware-Schutz sollte heute kein Anwender mehr ins Internet gehen. Diese Dienste sind somit ständig aktiv und benötigen entsprechende Ressourcen. Ebenso können Daten-Verschlüsselungs-Anwendungen oder Festplatten-Defragmentierungsprogramme den Prozessor belasten, während der Anwender gerade Video- oder Audio-Daten komprimiert. Bei solchen Szenarien macht sich Hyperthreading besonders positiv bemerkbar.
Mit den P4-Prozessoren aus der 6xx-Reihe schließt Intel in wichtigen Bereichen zum Athlon 64 auf: Schutz vor Speicherüberlauf, Power-Management und 64-Bit-Unterstützung bei Desktop-Prozessoren sind nun nicht mehr eine AMD-Domäne. Zieht man Hyperthreading-Support und SSE3-Unterstützung hinzu, ergeben sich für die neuen Intel-Prozessoren sogar wichtige Vorteile. Eines wird Intel allerdings trotzdem ärgern: Auf der Installations-CD von Windows XP Professional x64 befinden sich die wichtigsten Betriebssystem-Dateien nicht mehr im Ordner i386. Auch Intel-Systeme müssen jetzt die Installations-Dateien aus dem Ordner AMD64 laden. Das dürfte der Branchen-Primus allerdings verschmerzen können. Zudem, wenn er wie behauptet schon jetzt mehr 64-Bit-CPUs verkauft hat, als der Erfinder der x86-64-Erweiterung AMD.
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