CPU und Grafikeinheit vereint - Intel Core i5 "Clarkdale" im Test

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Technik: Die Westmere-Architektur



Seit einigen Jahren arbeitet Intel nach dem "Tick-Tock-Prinzip", wonach alle zwei Jahre eine neue Prozessorarchitektur auf den Markt kommen soll und in den zwischen Jahren der Übergang zu einer Fertigung mit geringeren Strukturbreiten erfolgen soll. Im November 2008 führte der Hersteller mit der Einführung der Nehalem-Architektur den letzten "Tock" durch. Der zugehörige "Tick", also die Umstellung von 45-nm-Fertigung auf 32-nm-Herstellung sollte eigentlich noch 2009 über die Bühne gehen, doch auf Grund von Weihnachten und der nun anstehenden CES verschob der Hersteller den "Tick" ein paar Tage.

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Intels "Tick-Tock-Modell"


Traditionell spendiert Intel dem "Tick" jedoch nicht nur eine verbesserte Fertigung mit kleineren Strukturbreiten, sondern auch ein paar neue Befehle, weshalb die 32-nm-Kerne nicht mehr Nehalem sondern Westmere heißen. Beim letzten "Tick", der 2007 mit der Einführung der 45-nm-Fertigung stattfand, führte der Hersteller beispielsweise SSE4.1 ein. Zusammen mit der 32-nm-Technologie integriert das Unternehmen nun die "Advanced Encryption Standard"-Erweiterung kurz AES und die PCLMULQDQ-Instruktion in den Befehlssatz.

Neuerungen der Westmere-Architektur


Die PCLMULQDQ-Instruktion ist eine Multiplikation von zwei 64-bit Operanden ohne Übertrag mit einem 128-bit Ergebnis und ist ein SIMD-Befehl. SIMD steht für Single Instruction Multiple Data, was bedeutet, dass sowohl die Eingangs als auch die Ausgangsoperanden aus mehreren kleineren Operanden bestehen können. Bei einfacher Genauigkeit wären beispielsweise zwei Daten pro Operand möglich, da in diesem Fall jedes Datum nur 32-bit breit ist.

Die AES-Erweiterung besteht aus sechs Instruktionen, die vor allem bei der Verschlüsselung von Daten ihre Vorteile ausspielen sollen. So gibt Intel an, dass die Verschlüsselung nun deutlich schneller ist und zudem die CPU nicht mehr so stark auslastet wie zuvor. Aber auch bei der Codierung von VOIP-Gesprächen oder bei anderen Aktivitäten über das Internet, kann sich diese Erweiterung als vorteilhaft erweisen. Aber Vorsicht, weder die Core-i3-Modelle noch der Pentium G9650 besitzen dieses Feature.

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Die AES-Erweiterung des Westmere-Kerns und ihre Einsatzmöglichkeiten



Was bringt die AES-Erweiterung?


Eine Frage die sich nun natürlich aufdrängt, ist jene nach der zusätzlichen Leistung, die die AES-Erweiterung mit sich bringt. Um dies herauszufinden haben wir den Kryptographie-Benchmark von SiSoft Sandra 2010 bemüht und einmal mit einer AES-, und einmal mit einer SHA-Verschlüsselung durchgeführt.

SiSoft Sandra 2010c Kryptographie
AES256
SHA256
Intel Ci5 661
3380,0
273,0
AMD Phenom II X4 965 BE
377,0
579,0
Intel Ci7 870
364,0
478,0
Intel Q9650
362,0
559,0
Intel Ci5 750
322,0
471,0
AMD Athlon II X4 630
310,0
481,0
AMD Phenom II X2 550 BE
172,0
265,0
AMD Athlon II X2 250
165,0
257,0
MB/s (mehr ist besser)


Gut erkennbar, liegt der Core i5 661 dank der AES-Erweiterung bei einer entsprechenden Verschlüsselung meilenweit vor allen anderen Prozessoren, egal in welchem Preissegment diese angesiedelt sind. Nutzt man jedoch eine SHA-Verschlüsselung nutzt dem Clarkdale-Prozessor die neue Erweiterung nichts. Hier ist neben einer hohen Kernzahl eine hohe Taktfrequenz für einen großen Durchsatz notwendig. Folglich fällt der Core i5 661 um bis zu einen Faktor von zwei hinter die Vierkern-Prozessoren zurück.


Was übernimmt die Westmere- von der Nehalem-Architektur?


Sieht man von diesen zwei Änderungen sowie der Fertigung einmal ab, ist der Westmere-Kern mit dem Nehalem-Kern identisch. Daher beherrschen auch die Clarkdale-Prozessoren wie bereits die Bloomfield- und Lynnfield-Ableger Hyperthreading und den TurboMode. Auch die restlichen Eigenschaften wie das Cache-Design und die Power Control Unit um Kerne sowie Grafikeinheit abzuschalten und den Energieverbrauch zu überwachen sind unverändert übernommen worden. Daher wollen wir an dieser Stelle auf die entsprechenden Technik-Abschnitt in dem Launch-Artikel zu den Bloomfield- bzw. Lynnfield-Prozessoren hinweisen. Dort haben wir diese Punkte sehr ausführlich erläutert, weshalb wir heute darauf verzichten wollen.

Auf Grund der hohen Taktraten fällt der Zugewinn durch den TurboMode bei den Core i5 6xx geringer aus, als bei den Lynnfield-Prozessoren. Unter Volllast steigt der Takt bei den Zweikern-Modellen lediglich um 166 MHz – also eine Taktstufe – und bei Auslastung von einem Kern sind es zwei Stufen. Natürlich funktioniert dies nur, wenn alle Energiesparmechanismen (C-States, Speedstep/EIST) im BIOS für die CPU aktiviert sind. Ob die iGPU genutzt wird oder nicht spielt dabei keine Rolle.

Bild: CPU und Grafikeinheit vereint - Intel Core i5 "Clarkdale" im Test
TMonitor: Takt für die zwei Kerne bei Nutzung von maximal 2 Threads