Intel Core i7 "Nehalem" im Test - des Kaisers neue Kleider

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Core i7-Technik: Neuerungen und das Baukastenprinzip



Bild: Intel Core i7


Core 2 Extreme QX6850 Core 2 Extreme QX9650 Core i7 Exteme
Codebezeichnung Kern Kentsfield Yorfkfield Bloomfield
Taktraten 3,0 GHz 3,2 GHz 3,2 GHz
Fertigungsprozess 65 nm Strained Silicon 45 nm high-k / Metall Gate 45 nm high-k / Metall Gate
Die-Größe 2x 143 mm² 2x 107 mm² 275 mm²
Transistoren 582 Mio. 820 Mio. 731 Mio
TDP 130 Watt 130 Watt 130 Watt
TCase ? ? ?
VCore multiple VIDs multiple VIDs multiple VIDs
L1 Cache (Daten) 32 KByte 8-fach assoziativ 32 KByte 8-fach assoziativ 32 KByte 8-fach assoziativ
L1 Cache (Befehle) 32 KByte 32 KByte 32 KByte
L2 Cache, Bandbreite 2x 4 MByte 16-fach assoziativ, 256 bit 2x 6 MByte 16-fach assoziativ, 256 bit 256 kB
Speicheranbindung FSB1333 via MCH FSB1333 via MCH 3x DDR3-1066
Pipelinestufen 14 14 16
Dekoder 1 komplexer + 3 einfache 1 komplexer + 3 einfache 1 komplexer + 3 einfache
Maximale Dekoderrate 4+1 4+1 4+1
FPU Einheiten 4 (FMUL, FADD, FSTORE, FLOAD) 4 (FMUL, FADD, FSTORE, FLOAD) 4 (FMUL, FADD, FSTORE, FLOAD)
Integer Einheiten 3 ALU, 2 AGU 3 ALU, 2 AGU 3 ALU, 2 AGU
SSE Einheiten 3 3 3
Erweiterungen MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, Intel 64, XD, EIST, VT MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4, Intel 64, XD, EIST, VT MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4, SSE4.2, Intel 64, XD, EIST, VT, HTT


Nehmen wir es vorweg: Vor ein paar Monaten warfen wir die Frage in den Raum, wie groß der Anteil der Jahrzehnte dominierenden P6-Architektur denn noch in Nehalem sei. Inzwischen ist die Antwort klar und sie lautet: In ungefähr so groß wie in der Core-Architektur der Core-2-Prozessoren, aber eben punktuell erweitert.

Bild: Intel Core i7

Die augenfälligsten Änderungen sind sicherlich die von Intel erstmals umgesetzte Integration des Speichercontrollers und dem damit einhergehenden Begräbnis des Front Side Bus (FSB). Doch auch das erneute Auftauchen von Hyper-Threading, neuer SSE-Befehle und der veränderten Cache-Hierarchie werden auf den folgenden Seiten unser Thema sein. Ebenso betrachten wir die Erweiterungen in den Recheneinheiten, die Intel unter dem Gesichtspunkt höherer Effizienz statt größerer Anzahl betrieb. Ergänzt wird das Paket von Energiespar- und Überwachungsfunktionen, denn laut Aussagen der Chipdesigner stand jede Implementierung hinsichtlich des Energieverbrauchs auf dem Prüfstand.

Keine neue Prozessorarchitektur von Intel kann ohne neue SSE-Befehle an den Start gehen. Bei Nehalem ist es die SSE4.2 genannte Revision, die sieben neue Befehle verglichen zu Penryn enthält. Hervorzuheben sind POPCNT, das die Anzahl von "nicht-Null"-Bits in einem Register zählt (AMD implementierte diese Funktion mit den Barcelona-Cores) und CRC32 zur schnelleren Berechnung von Fehlerkorrekturwerten.

Bild: Intel Core i7

Doch relativ geschickt ging Intel beim Core i7 Prozessor in der Grundaufgliederung vor. Intel unterteilt die neuen CPUs in einen Core- und einen Uncore-Bereich. Während der Erstere die Rechenkerne enthält, befinden sich im Zweiteren der L3-Cache, der Speichercontroller, die Anbindung zum Restsystem in Form von QuickPath Interconnects (QPI) bzw. Direct Media Interface (DMI) sowie die Taktgenerierung und Systemüberwachung.

Bild: Intel Core i7

Mit dieser Untereilung verschaffte sich Intel Spielraum, um das CPU-Design für verschiedene Zielmärkte mit geringem Aufwand zu modifizieren. Das Baukastensystem sieht eine verschiedene Anzahl von Kernen (derzeit vier), Grafikmodule, 0-4 QPIs (je nach Server-Anwendungsgebiet) oder ein DMI für den Desktop, 2- oder 3-Kanal DDR3-Speichercontroller bzw. (nach zurückhaltender Aussage von Ronak Singhal) „irgendwann vielleicht auch FB-DIMMs“ vor.

 

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