Intel "Ivy Bridge" Prozessor-Architektur im Detail

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Neuerungen rund um den "System Agent"


Neben CPU-Kernen und iGPU bekommt auch der "System Agent", der das PCI-Express-Interface zur Anbindung von Grafikkarten, den Speichercontroller und die "Power Control Unit" beinhaltet einige Neuerungen spendiert.

PCI-Express 3.0


So hält mit "Ivy Bridge" beispielsweise PCI-Express 3.0 Einzug, während "Sandy Bridge" "nur" PCI-Express 2.0 unterstützt. "Ivy Bridge besitzt dabei erneut 16 PCI-Express-Leitungen, die je nach eingesetzem Chipsatz auf 2x 8 aufgeteilt werden können. Gegenüber PCIe 2.0 verspricht PCIe 3.0 dabei eine Verdopplung der Übertragungsbandbreite, bei 16 Leitungen sind somit 16 GByte/s statt 8 GByte/s möglich. Auch das Kodierungsschema für die Daten hat sich im Vergleich zu PCIe 2.0 geändert. Statt einer 8b/10b-Kodierung (8 Bit Daten werden mit 10 Bit kodiert), was zu einer Verringerung der Netto-Bandbreite um 20 Prozent führt (also statt 8 GByte nur noch 6,4 GByte/s), verwendet PCIe 3.0 eine 128b/130b-Kodierung, so dass der Bandbreiten-Verlust nun nur noch bei 1,5 Prozent liegt.

Da die meisten aktuellen Mainboards keine Bauteile verwenden, die PCIe 3.0 unterstützen, kann eine "Ivy Bridge"-CPU in einem solchen Mainboard nicht das volle PCI-Express-Potential ausnutzen. Wer also die volle PCIe-3.0-Bandbreite nutzen möchte, muss möglicherweise sein Mainboard wechseln. Allerdings sei an dieser Stelle angemerkt, dass erst kürzlich vorgenommene Tests festgestellt haben, dass Grafikkarten kaum von PCI-Express 2.0 gegenüber PCI-Express 1.0 profitieren. PCI-Express 3.0 ist somit für Grafikkarten heute, aber auch noch 2012 und vermutlich auch noch 2013 nicht notwendig. Wer jedoch beispielsweise einen RAID-Controller über PCI-Express anbinden möchte, könnte bei entsprechender Ausstattung durchaus von der verdoppelten Bandbreite profitieren. In jedem Fall sollte man daher vor einem Wechsel auf "Ivy Bridge" genauestens die Spezifikationen seines Mainboards studieren.

Konfigurierbare Thermal Design Power


Außerdem wird "Ivy Bridge" – zumindest im mobilen Segment – ein neues Feature namens "Configurable TDP", also eine konfigurierbare Thermal Design Power (TDP), mitbringen. Darunter versteht Intel, dass ein Prozessor seine eigentliche Thermal Design Power (TDP) je nach Situation dynamisch anpassen kann. Befindet sich ein Notebook beispielsweise in einer Docking-Station und ist damit besser gekühlt und läuft gleichzeitig nicht im Akku-Modus, kann die TDP erhöht werden um mehr Taktreserven ausschöpfen zu können. Ein entscheidendes Kriterium ist dabei die Temperatur wie der Hersteller verriet. Wie stark der Boost allerdings genau ausfallen soll, gab man bisher nicht bekannt.

Ein entscheidender Unterschied zu den aktuellen "Sandy Bridge"-Modellen, die kurzzeitig auch ihre nominelle TDP überschreiten dürfen (max. 25 Sekunden) ist bei "Ivy Bridge" eben die dynamische Anpassung der TDP, so dass die Taktreserven auch über einen längeren Zeitraum zur Verfügung stehen.

Bild: Intel "Ivy Bridge" Prozessor-Architektur im Detail


Optimierung der Betriebsspannung


Alle "Ivy Bridge"-Ableger betrifft hingegen eine Verbesserungen hinsichtlich der anliegenden Betriebsspannungen. Bei "Sandy Bridge" berechnet die Power Control Unit die anliegenden Spannungen stets durch die lineare Interpolation aus drei Eckwerten, der minimalen Spannung im Idle, der Spannung bei nominellem Takt und jener bei maximalem Turbo-Takt (bei einem i7 2600K sind dies z. B. die Punkte bei 1,6 GHz, 3,4 GHz und 3,8 GHz). Bei "Ivy Bridge" zieht die "Power Control Unit" hingegen deutlich mehr Punkte heran, um die für den aktuellen Betriebszustand notwendige Spannung zu berechnen. Dadurch sollen in den meisten Zuständen niedrigere Spannungen anliegen, was den Energieverbrauch senken würde.

Bild: Intel "Ivy Bridge" Prozessor-Architektur im Detail