Hardwarebeschleunigte AES-Verschlüsselung, 32 Nanometer, GPU-Integration und sechs Cores - Intels CPU-Roadmap hat einiges zu bieten. Ob mit Larrabee der Einstieg in den 3D-Markt gelingt, ist jedoch alles andere als sicher.
Auf dem letzte Woche (22. bis 24. September 2009) zu Ende gegangenen Intel Developer Forum[1] (IDF) hat Intel[2] seine Roadmap für die nächsten zwölf Monate vorgelegt. Auf dem Programm stehen der langsame Umstieg auf die 32-Nanometer-Fertigung, die ersten CPUs mit integriertem Grafikchip sowie ein Sechs-Kern-Prozessor für den Desktop.
Der CPU-Primus hat aber noch ambitioniertere Pläne: Im Laufe des Jahres 2010 soll mit Larrabee ein Chip auf den Markt kommen, der in Form einer diskreten 3D-Grafikkarte ATI und Nvidia Konkurrenz machen soll. Schaut man etwas weiter in die Zukunft, zeichnet sich Ende 2010 oder Anfang 2011 mit Sandy Bridge eine neue Architektur ab.
ZDNet gibt auf den folgenden Seiten einen Überblick über die von Intel geplanten Neuerungen in den Bereichen Desktop, Notebook, Netbook und Grafik.
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Die Intel-Zukunft im Überblick[3]
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Intel-Codenamen im Überblick | ||||||
| Gerät | Marke | Kerne / Threads | integrierte GPU | Fertigung | Einführung | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Bloomfield | Desktop | Core i7 | 4 / 8 | nein | 45 Nanometer | Q4 2008 |
| Clarksfield | Notebook | Core i7 | 4 / 8 | nein | 45 Nanometer | Q3 2009 |
| Clarkdale | Desktop | unbekannt | 2 / 4 | ja | 32 Nanometer | Q1 2010 |
| Arrandale | Notebook | unbekannt | 2 / 4 | ja | 32 Nanometer | Q1 2010 |
| Lynnfield | Desktop | Core i5, i7 | 4 / 8 | nein | 45 Nanometer | Q3 2009 |
| Gulftown | Desktop | unbekannt | 6 / 12 | nein | 32 Nanometer | Mitte 2010 |
Intel-Codenamen im Überblick | |
| Merkmale | |
|---|---|
| Sandy Bridge | Architektur der nächten Generation, folgt auf Nehalem, integrierte Vektoreinheit, bei einigen Varianten GPU auf dem Die |
| Larrabee | massiv paralleler Chip mit Dutzenden pentiumbasierten x86-Cores, sie wurden um Hyperthreading , 64 Bit und eine neue SIMD-Architektur erweitert |
| Nehalem | folgte auf Core-2-Architektur, erstmals bei Intel integrierter Memorycontoller, wiedereingeführtes Hyperthreading |
| Westmere | Bezeichnung für alle 32-Nanometer-CPUs der ersten Generation: Arrandale, Clarkdale, Gulftown |
Mobile Core-i7-Prozessoren | |||||||
| Takt (Standard) | Takt (Turbo) | Cores / Threads | Cache | Unterstützter Speicher | TDP | Preis | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Core i7-920XM | 2,00 GHz | 3,20 GHz | 4/8 | 8 MByte | DDR3-1333 | 55 Watt | 1054 Dollar |
| Core i7-820QM | 1,73 GHz | 3,06 GHz | 4/8 | 8 MByte | DDR3-1334 | 45 Watt | 546 Dollar |
| Core i7-720QM | 1,60 GHz | 2,80 GHz | 4/8 | 8 MByte | DDR3-1335 | 45 Watt | 364 Dollar |
Alle vorgestellten Clarksfield-Chips verfügen über vier Rechenkerne, die dank Hyperthreading acht Threads parallel verarbeiten können. Um eine TDP von 55 beziehungsweise 45 Watt zu erreichen, musste Intel die Taktfrequenz aber deutlich herunterschrauben: Während die Desktop-Nehalems zwischen 2,66 und 3,33 GHz erreichen, schaffen die Notebook-Pendants aktuell nur zwischen 1,6 und 2 GHz.
Die Angabe der Taktfrequenz ist künftig aber nicht mehr so eindeutig wie gewohnt. Wie ihre Desktop-Brüder verfügen die mobilen Core-i7-CPUs über die Turbo-Boost-Technik. Wenn es die thermischen Verhältnisse zulassen, übertaktet der Prozessor einzelne Rechenkerne im Rahmen der TDP auf eine spezifizierte Maximalfrequenz. Während auf dem Desktop maximal 640 MHz zusätzlich drin sind, schaffen die Clarksdales bis zu 1,2 GHz mehr als ihre Dauerleistung.
Davon profitieren vor allem Anwendungen, die nicht auf Multithreading optimiert sind. Diese liefen bislang aufgrund der niedrigeren Taktraten auf Quad-Cores langsamer als auf Dual-Cores. Mit Turbo Boost will Intel dieses Problem aus der Welt schaffen.
Ein paar offene Fragen bleiben bei Turbo Boost aber doch: Wann, wie oft und wie lange Cores übertaktet werden, hängt von den thermischen Gegebenheiten ab. Ein schlecht gekühltes Notebook erreicht also eine geringere maximale Frequenz.
Der Clarksfield begründet zusammen mit dem PM55-Chipsatz, einem Abkömmling des auf dem Desktop eingesetzten P55, die Calpella-Plattform. Letztere wird künftig überraschenderweise nicht mehr unter der erfolgreich eingeführten Marke Centrino vermarket. Auf dem Notebook soll nur noch der Core-i7-Sticker zu sehen sein. Ganz verschwinden soll Centrino aber nicht: So heißt das WLAN-Modul von Calpella.
Wie die Desktop-Chips ist der Clarksfield im 45-Nanometer-Verfahren gefertigt. Eine Umstellung der mobilen Quad-Cores auf die 32-Nanometer-Technik ist vorerst nicht vorgesehen. Dieser Schritt erfolgt erst mit der nächsten Architektur Sandy Bridge. Alle 32-Nanometer-CPUs mit Nehalem-Architektur sind Teil der Westmere-Familie.
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Clarksfield bringt Nehalem-Technik ins Notebook[5]
» zur Bildergalerie ...[5]Auch wenn Intel derzeit fast ausschließlich über seine Quad-Cores redet, gehören Zweikern-Prozessoren noch lange nicht zum alten Eisen. Der Nachfolger der erfolgreichen Core-2-Duo-Serie steht schon in den Startlöchern. Vermutlich Anfang des ersten Quartals werden Desktops mit dem Clarkdale und erste Notebooks mit dem Arrandale zu haben sein.
Bei Clarkdale und Arrandale handelt es sich um die ersten 32-Nanometer-Prozessoren von Intel. Die beiden Cores basieren auf der Nehalem-Architektur und verarbeiten dank Hyperthreading vier Threads parallel. Mit im Gehäuse, aber nicht auf demselben Stück Silizium (Die), ist die Grafikeinheit (GPU) untergebracht. Bislang war sie im Chipsatz integriert. Die GPU wird allerdings noch im 45-Nanometer-Verfahren gefertigt.
Welche Taktfrequenzen von Arrandale und Clarkdale verfügbar sein werden, ist bislang nicht bekannt. Intel aber bereits mitgeteilt, dass beide CPUs über Turbo Boost verfügen, das beim Clarkdale auch auf die GPU ausgeweitet werden soll. Im Desktop sei das Feature laut Intel nicht sinnvoll, da aufgrund großzügigerer TDP-Grenzen von Haus aus ein höherer Takt möglich ist.
Ein auf dem Intel Developer Forum gezeigter Clarkdale war mit 3,33 GHz getaktet und benötigte im Idle-Modus lediglich 24 Watt. Zum Vergleich: Ein 2,33-GHz-Core-2-Duo mit GMA-950-Grafik von Fujitsu Siemens genehmigt sich 45 Watt.
Intel hat auf dem IDF in San Francisco erste Leistungsdaten zu seinem 32-Nanometer-Prozessor Clarkdale veröffentlicht. Im PC Mark Vantage und im 3D Mark Vantage lässt er seinen Vorgänger Core 2 Duo angeblich deutlich hinter sich.
Zum Vergleich standen ein 3,33-GHz-Clarkdale, ein 3,16-GHz-Core-2-Duo sowie ein 2,66-GHz-Core-2-Quad. Während der Clarkdale mit einer im CPU-Gehäuse integrierten GPU aufwartet, wurden die Core-Prozessoren mit der neuesten Chipsatz-Grafik X4500HD getestet.
In beiden Benchmarks hilft dem Clarkdale die offenbar deutlich schnellere Grafikeinheit. Das zeigt sich insbesondere im Graphics-Test des 3D Mark Vantage, der die 3D-Leistung misst. So ist es auch zu erklären, dass Core 2 Duo und Core 2 Quad in dieser Disziplin quasi gleichauf liegen. Im CPU-Test liegt der Clarkdale dank überarbeiteter Architektur mit Hyperthreading klar vor dem Core 2 Duo, muss sich dem Core 2 Quad aber knapp geschlagen geben.
Der PC Mark Vantage, der eine ganze Reihe unterschiedlicher Anwendungen[6] testet, zeichnet ein ähnliches Bild. Die Chipsatz-GPU sowie der niedrigere Takt schränken das Potenzial des Core 2 Quad ein.
Natürlich sind Hersteller-Benchmarks grundsätzlich mit Vorsicht zu genießen. Insbesondere der Quad-Core dürfte in der Praxis wohl in den seltensten Fällen auf die bekanntermaßen langsame Chipsatz-Grafik angewiesen sein. Dadurch wird das Bild etwas verzerrt.
Man kann aber durchaus erahnen, dass der neue Clarkdale insbesondere im Vergleich zum Core 2 Duo deutliche Performancevorteile bietet. ZDNet wird die Chips bei Verfügbarkeit testen.
Benchmark 3D Mark Vantage (Bild: Intel)
Benchmark PC Mark Vantage (Bild: Intel)
Wer in ein Nehalem-System mit X58-Chipsatz investiert hat, bekommt Mitte 2010 eine leistungsfähige Upgrade-Option: den zur Westmere-Famile gehörenden Sechs-Kern-Chip Gulftown. Mit seiner 130-Watt-TDP soll er nach einem BIOS-Upgrade in jedem Nehalem-Baord laufen. Welche Taktraten die Hyperthreading-CPU haben wird, ist noch nicht bekannt. Auf dem IDF wurde das System in Aktion gezeigt.
Der zur Westmere-Familie gehörende Gulftown-Chip verfügt über sechs Rechenkerne mit Hyperthreading. Das gezeigte System rendert ein Bild und spielt parallel ein HD-Video flüssig ab (Foto: ZDNet).
Im November hat Intel mit Nehalem den Nachfolger der Core-2-Architektur vorgestellt. Die wichtigsten Neuerungen (Core 2 Duo, Core 2 Quad) sind ein auf dem Die integrierter Speichercontroller, Hyperthreading sowie bessere Virtualisierungsfunktionen. Die kommenden Chips Arrandale, Clarkdale und Gulftown sind auf 32-Nanometer umgestellte Versionen dieser Architektur mit nur kleinen Verbesserungen (integrierter PCI-Express-Port, hardwarebeschleunigte AES-Verschlüsselung).
Ende 2010, wenn genügend Erfahrungen mit dem 32-Nanometer-Prozess vorliegen, bringt Intel nach Nehalem wieder eine neue Mikroarchitektur. Sie ist derzeit unter dem Namen Sandy Bridge bekannt. Die Entwicklung scheint gut voranzuschreiten, da auf dem IDF bereits ein Sandy-Bridge-Rechner in Aktion präsentiert werden konnte. Auf der Maschine lief Windows 7[8] und Windows Movie Maker beim Schnitt eines Videos. Zur Taktrate hat Intel keine Angaben gemacht, sie war offenbar für eine flüssige Erledigung der Aufgabe hoch genug.
Von Sandy Bridge sind bislang nur einige Details bekannt: Der 32-Nanomter-Chip bekommt mit AVX eine Vektor-Einheit, die bei der Ausführung von Multimedia-Aufgaben deutlich mehr Performance bringen wird. Bei den Varianten mit GPU soll diese nicht nur im Gehäuse des Prozessors, sondern auf dem Die integriert werden. Zudem verspricht Intel eine grundlegende Überarbeitung des Grafikkerns.
Intels Chipsatz-Grafik ist zwar stromsparend, hinkt Lösungen von ATI oder Nvidia aber leistungsmäßig weit hinterher. Im Bereich der diskreten Grafikchips spielt das Unternehmen gar keine Rolle - zumindest bisher. Das soll sich mit einem Chip namens Larrabee ändern, über den Intel schon seit geraumer Zeit spricht. ZDNet hat die Architektur bereits ausfühlich unter die Lupe genommen[9].
Larrabee ist ein Many-Core-Chip mit Dutzenden (24 oder mehr) x86-Cores, die um Hyperthreading, 64-Bit-Fähigkeit und eine neue SIMD[10]-Architektur erweitert wurden. Damit entsteht ein Chip, der sich gut zur Ausführung parallelisierbarer Aufgaben eignet. Dazu zählen das Enkodieren von Videos, Strömungsberechnungen und andere wissenschaftlich-technische Anwendungen.
In dieses lukrative Gebiet wollen aber auch ATI und Nvidia mit ihren GPUs vorstoßen, deren Programmierung trotz deutlicher Verbesserungen in den letzten Jahren nach wie vor relativ komplex und unflexibel ist. Das Larrabee-Konzept bietet in diesem Punkt – zumindest nach dem was man bislang weiß – deutliche Vorteile. Larrabee bietet laut Intel zudem die Möglichkeit, verschiedene 3D-Pipelines zu implementieren, beispielsweise Direct3D, Open GL oder Raytracing.
In der Branche ist aber umstritten, ob es Intel mit der Architektur gelingt, leistungsmäßig zu ATI und Nvidia aufzuschließen. Mehrere Verzögerungen des Projekts wecken Zweifel. Viele Teilnehmer erwarteten auf dem IDF ein klares Signal über die Zukunft von Larrabee. Zwar gab es in der Tat eine erste – wenn auch wenig eindrucksvolle – Demo zu sehen, ansonsten waren den Verantwortlichen aber keinerlei technische Details zu entlocken.
Auf dem IDF erneuerte Intel aber seinen Anspruch, mit der Lösung 2010 in den Bereich diskreter Grafikkarten einzusteigen. Nach aktuellem Stand ist also weder eine leise Einstellung noch Repositionierung des Projekts für den wissenschaftlichen Bereich geplant. Zweifel, ob Intel den 3D-Platzhirrschen Konkurrenz machen kann, bleiben jedoch. Der Atom-Nachfolger Pineview (Plattform: Pine Trail) war auf dem IDF kein großes Thema. Er soll aber noch in diesem Jahr erscheinen. Erst kürzlich trat Intel-Manager Mooly Eden Gerüchten entgegen, wonach sich die Einführung auf 2010 verzögert.
Mit der als Pineview bezeichnet CPU integriert Intel nach dem Vorbild von Arrandale und Clarkdale die Grafik und den Speichercontroller. Bisher waren sie Bestandteil des Chipsatzes. Nur der I/O-Hub verbleibt als separater Chip. Weitere Details hat Intel nicht bekannt gegeben.
Fazit
Intel hat auf dem IDF eine robuste CPU-Roadmap für die nächsten zwölf Monate vorgelegt. Auch wenn die jeweiligen Varianten noch nicht bekannt sind: Die 32-Nanometer-Chips Arrandale, Clarkdale und Gulftown scheinen pünktlich auf den Markt zu kommen. Auch die Demo von Sandy Bridge ist ein gutes Signal.
Eine solches hätte man auch zu Larrabee erwartet, mit dem Intel 2010 in den Markt diskreter 3D-Chips einsteigen möchte. Zwar wurde der Chip erstmals öffentlich gezeigt, der Mangel an technischen Details weckt allerdings Zweifel am Erfolg dieses Vorhabens.
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