Server-Performance: Quad-Core-CPU von AMD trifft auf Intel Xeon

Die Skalierbarkeit von Multiprozessorsystemen ist bei AMD grundsätzlich höher als bei Intel. Zum einen können bis zu vier Cores den gemeinsamen Cache nutzen. Zum anderen kann jede CPU über Hypertransport auch auf Hauptspeicher zurückgreifen, der anderen Kernen zur Verfügung steht.

Dadurch entsteht eine echte NUMA-Architektur (Non-Uniform Memory Access). Jede CPU kann Teile des Hauptspeichers besonders schnell nutzen. Um Letzteres mit Effizienz zu betreiben, müssen Betriebssystem und Anwendungen dies unterstützen. Windows ermöglicht dies auf Serverbetriebssystemen erst mit Windows Server 2008 durch die VirtualAllocExNuma-Funktion.

Um die Skalierbarkeit genauer zu testen, werden mittels Prime 95 Fast-Fourier-Transformationen (FFTs) in der Größe von 768 KByte bis 8192 KByte mit jeweils ein bis vier Cores durchgeführt. Die FFTs stellen sowohl Ansprüche an die CPU als auch an den Hauptspeicher.

Dies kommt typischen Serveranwendungen deutlich näher als beispielsweise Ray-Tracing. Beim Ray-Tracing kann jeder Pixel des fertigen Bildes völlig unabhängig von jedem anderen Pixel berechnet werden. Eine Leistungssteigerung von 285 Prozent bei vier Prozessoren ist bei einer FFT nicht möglich, da die Threads einer FFT von Abhängigkeiten gekennzeichnet sind.

Die kleinen FFT-Größen von 768 KByte bis 1024 KByte stellen sehr hohe Anforderungen an das Threading, wie bei Server-Maschinen üblich. Je größer die FFT-Größe wird, umso mehr kommt die Rechenleistung ins Spiel. In Bild 1 und Bild 2 sieht man, dass Intel bei hohen Anforderungen an das Threading nicht gut skaliert. Weil die beiden internen Dual-Cores sich gar keinen Cache teilen, kommt es dann zu Cache-Misses bei der Nutzung von drei oder vier Cores, die bei der Nutzung von nur zwei Kernen nicht auftreten.

Bild 3 zeigt jedoch, dass der Xeon 5150 mit 2,66 GHz immer schneller ist als der Opteron 2347 mit 1,9 GHz. Dies gilt auch bei der für Intel äußerst ungünstigen Konstellation mit drei Threads. Außer bei den FFT-Größen von 768 KByte und 1024 KByte liegt die Leistungssteigerung weit über der um 40 Prozent höheren Taktfrequenz. Die bessere Skalierbarkeit von AMD kommt also nur zum Tragen, wenn ein Server wenig Rechenleistung zu erbringen hat und auf Durchsatz und Responsivität ausgelegt ist.