Intels CPU-Generation 5 und 6: Broadwell und Skylake im Test

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Neuerungen bei den Prozessorkernen


Bei der Broadwell-Architektur für die Prozessorkerne handelt es sich zum letzten Mal um einen sogenannten "Converged-Core-Ansatz", bei dem Intel die gleiche Architektur in allen Einsatzbereichen, also Notebooks, Desktops und Serverderivaten, verwendet. Gegenüber Haswell hatte man dabei das Ziel, die Leistung bei gleichem Takt um rund fünf Prozent zu verbessern.

Bild: Intels CPU-Generation 5 und 6: Broadwell und Skylake im Test
Um dies zu erreichen, kommen größere Scheduler und Puffer zum Einsatz, wobei man sich über exakte Details ausschweigt. Darüber hinaus wurden die Translation-Lookaside-Buffer (TLBs) für den L2-Cache verbessert (1.500, statt 1.000 Einträge, und Unterstützung von 1-GByte-Seiten). Diese werden bei der Übersetzung von logischen in physikalischen Adressen verwendet und können damit den Speicherzugriff beschleunigen.

Wie üblich wurde auch die Sprungvorhersage überarbeitet, wobei sich die Optimierungen hier wohl eher nur in wenigen Fällen spürbar auf die Leistung auswirken werden. Interessanterweise hat Intel bei Broadwell außerdem die Latenz für Gleitkomma-Multiplikationen (FMUL) von fünf auf drei Takte abgesenkt, nur um sie beim Nachfolger Skylake wieder auf fünf zu erhöhen.

Auch die Wurzelberechnung wurde verbessert, indem nun Radix-1024-Teiler (10 Bit) zum Einsatz kommen. Auch diese Optimierung dürfte im Desktop-Alltag jedoch wenig spürbar sein, denn Wurzelberechnungen gehören eher zur Ausnahme. Schlussendlich gibt es noch ein paar Verbesserungen für die Verschlüsselung rund um die AES-Unterstützung.

Bild: Intels CPU-Generation 5 und 6: Broadwell und Skylake im Test
Geblieben sind die integrierten Spannungswandler, auch wenn diese deutlich gegenüber Haswell verbessert wurden. Allerdings sind die Wandlerverluste wohl noch immer zu hoch, als dass es sich aktuell lohnt, diese für die Einsatzbereiche der Core-Prozessoren zu integrieren, weshalb Broadwell vorerst die letzte Generation mit integrierten Spannungswandlern darstellt.

Um dennoch die Energieeffizienz weiter zu verbessern, hat Intel für Broadwell die Richtlinie für Leistungsoptimierungen gegenüber den Vorgängergenerationen verschärft. So muss eine Optimierung mindestens zwei Prozent an Leistung bringen, wenn der Energiebedarf um ein Prozent wächst. Bisher stand dieses Verhältnis seit Nehalem bei etwa 1:1.

Neuerungen bei der iGPU


Im Gegensatz zu den Prozessorkernen hat Intel bei der Grafikeinheit durchaus tiefgreifendere Änderungen vorgenommen, weshalb man auch von der 8. Generation spricht (die iGPU von Haswell war noch Generation 7.5). Die auffälligste ist dabei, dass die kleinste Komponente (Sub-Slice) nun aus acht Ausführungseinheiten (Execution-Units – EUs) besteht, statt wie bisher aus zehn.
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Dadurch erhofft sich Intel eine feinere Abstufung zwischen den unterschiedlichen Varianten. Von diesen Achterblöcken werden dann immer drei Stück zu einem sogenannten Slice zusammengefasst, von dem höchstens zwei zur Verfügung stehen. Maximal besitzt Broadwell also 48 EUs (GT3-Variante) und damit acht mehr als Haswell. Dies entspricht exakt Intels Angaben von einem 20-prozentigen Leistungszuwachs.

Interessant ist in diesem Zusammenhang, dass Intel auch Lösungen mit weniger als 24 EUs anbietet, etwa mit 12 EUs (GT1-Variante). Intel lässt dabei viele Kombinationsmöglichkeiten über die drei Sub-Slices zu. So sind etwa 8/2/2-EUs möglich, aber auch 4/4/4. Offenbar will man hier die Ausbeute ganz gezielt verbessern können.
Bild: Intels CPU-Generation 5 und 6: Broadwell und Skylake im Test

Weiterhin hat Intel das Speichermanagement überarbeitet und unterstützt nun diverse aktuellere Standards, etwa DirectX 11.2, OpenGL 4.3, OpenCL 2.0 sowie die Wiedergabe von 4K-Medien. Auch wurde einmal mehr die QuickSync-Technologie verbessert, um schnelleres Kodieren von Videomaterial zu ermöglichen.

Neben diesen Architekturoptimierungen hat Intel auch an dem Energiebedarf der iGPU gearbeitet. Um diesen zu reduzieren, kann die iGPU nun für einen festen Bruchteil einer Sekunde abgeschaltet werden, zum Beispiel für 50 Prozent der Zeit. Im besten Fall ist die iGPU damit nur noch 12,5 Prozent der Zeit aktiv, was vor allem im Idle den Energiebedarf reduzieren sollte.

Die Broadwell-Modellpalette (Desktop)



Blickt man auf Intels Webseite, so findet man aktuell insgesamt 60 Prozessoren, welche auf der Broadwell-Architektur aufsetzen, allerdings nur sind nur 5 davon für den Desktop-Einsatz ausgelegt. Immerhin stolze 34 CPUs kommen im Notebook-Segment zum Einsatz, und jeweils 17 im Server- und Embedded-Bereich.

Core-Modell Sockel Basistakt [GHz] SC-Turbo [GHz] MC-Turbo [GHz] TDP [Watt] L3-Cache [MB] Speicher Takt max. [MHz] Speicher max. [GB] IGP IGP Takt [MHz]
i7-5775C 1150 3,3 3,7 3,6 65 6 DDR3L 1.600 32 IP 6200 300/1.150
i7-5775R 1150 3,3 3,8 ? 65 6 DDR3L 1.600 32 IP 6200 300/1.150
i5-5675C 1150 3,1 3,6 ? 65 4 DDR3L 1.600 32 IP 6200 300/1.150
i5-5675R 1150 3,1 3,6 ? 65 4 DDR3L 1600 32 IP 6200 300/1.150
i5-5575R 1150 2,8 3,3 ? 65 4 DDR3L 1.600 32 IP 6200 300/1.150


Und wieder überrascht Intel mit Buchstabenwirrwarr. War man bislang eine "K"-Kennung bei Intel für Prozessoren gewohnt, welche über einen nicht fixierten CPU-Multiplikator verfügen, so steht bei Broadwell dafür nun ein "C". Drei der erwähnten und von Intel als Desktop-Modelle eingestuften CPUs verfügen zudem über eine "R"-Kennung. Diese wiederum kennzeichnet Modelle, welche auf Hauptplatinen fest verlötet werden und somit auch nur für OEM-Hersteller von Interesse sind.

Der i7-5775R kommt beispielsweise in Apples iMac 4K Retina zum Einsatz. Nur vereinzelt findet man hier und dort dann noch Angebote im PC-Bereich, wo diese R-CPUs eingesetzt werden. Die R-CPUs wie auch die mobilen Ablager von Broadwell kommen im Übrigen ohne Alu-Heatspreader daher und sind damit auch einfacher zu kühlen.

Bild: Intels CPU-Generation 5 und 6: Broadwell und Skylake im Test
Für den reinen Desktop-Einsatz beim Endkunden bleiben von daher aktuell nur zwei Lösungen in Form des i7-5775C und des i5-5675C, wie wir sie im heutigen Test auch vorstellen. Gemein haben alle eine TDP von 65 Watt und eine Iris Pro Graphis 6200 mit gleichen Taktraten. Und natürlich verfügen wie üblich nur die i7-Modelle über die Hyper-Threading-Funktion.

Eingesetzt werden können diese CPUs im Sockel 1150, welcher für DDR3-Speicher ausgelegt ist. Allerdings gibt es die Besonderheit, dass es DDR3L-Speicher sein muss. Dieser arbeitet mit maximal 1,35 Volt, und das ist eine von Intel gesetzte Voraussetzung, da bei höherer Spannung der in der CPU integrierte Speicher-Controller Schaden nehmen könnte.

Intel gibt bei den Taktraten lediglich den Basistakt und den maximalen Single-Core-Takt an. Den Multi-Core-Takt sucht man aktuell in den Angaben leider vergebens.