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23.06.2006

Die Kraft der zwei Gehirne

Prozessoren mit nur einem Rechenkern haben ausgedient. Künftige CPUs verfügen über mindestens zwei Recheneinheiten, die dank Parallelverarbeitung schneller bei geringerem Takt arbeiten.

Von Hans-Jürgen Humbert

Den Anfang machte vor einigen Jahren Intel mit dem so genannten Hyperthreading. Bei diesem Verfahren arbeiteten zwei ALUs (Arithmetic Logic Units), die sich aber die Input/Output-Einheiten im Chip teilen mussten. Das brachte schon einmal einen großen Geschwindigkeitsgewinn. Neue Prozessoren besitzen gleich zwei komplette CPUs auf einem Chip, einzig um den schnellen Cache müssen sie sich noch streiten. Mit der richtigen Software sind nun weitere Geschwindigkeitssteigerungen möglich. Wohlgemerkt: Zwei Prozessoren bedeuten nicht doppelte Geschwindigkeit. Grund: Für die Verwaltung der einzelnen Rechenschritte (Threads) muss ein Teil der Rechenleistung abgezweigt werden.

Warum parallel?

Der größte Vorteil der Parallelverarbeitung liegt in der geringeren Leistungsaufnahme, bei gleichzeitig höherer Rechenleistung. Während Single-Core-CPUs alle Aufgaben nacheinander ausführen müssen, teilen sich bei Duo Core zwei CPUs die Arbeit. Eine Steigerung der Rechengeschwindigkeit ist bei Einzelprozessoren nur durch eine Erhöhung der Taktfrequenz möglich. Die ist aber gleichbedeutend mit einer höheren Leistungsaufnahme und damit mehr Abwärme. Außerdem reicht es nicht aus, wenn nur die CPU schnell rechnen kann, sie muss ihre Ergebnisse auch in den Speicher schreiben können. Und die heutigen Speichertechnologien können in punkcto Geschwindigkeit längst nicht mit den CPUs mithalten.

Bei zwei Rechenkernen kann die Taktfrequenz niedrig gehalten werden, die Verlustleistung sinkt - es entsteht weniger Abwärme, und der Unterschied zwischen Speichergeschwindigkeit und CPU-Leistung ist geringer. Dadurch kann das System die integrierten Ressourcen besser nutzen.

Im Juli 2006 will Intel seine ersten Desktop-Prozessoren mit der Core-Architektur vorstellen. Die CPUs mit dem Codenamen "Conroe" erhalten die neue Markenbezeichnung Core 2 Duo - inklusive der Prozessornummern "E6000".

So wird es den Core 2 Duo als Modell E6300, E6400, E6600 und E6700 geben. Laut Insidern werden der E6300 mit 1,86 GHz und der E6400 mit 2,13 GHz Taktfrequenz betrieben. Beide CPUs greifen auf einen 2 MByte großen gemeinsamen L2-Cache zurück. Dem E6600 mit 2,40 GHz und E6700 mit 2,67 GHz Taktfrequenz spendiert Intel dagegen 4 MByte L2-Cache. Alle Modelle arbeiten mit einem FSB1066 und begnügen sich mit einem TDP-Wert von 65 Watt.

Intel ergänzt die demnächst erscheinende Prozessorfamilie seiner effizienten Core-2-Duo-Prozessoren um einen neuen 965-Express-Chipsatz. Der soll neben der Steigerung der Rechnerleistung auch für hoch auflösende Video-, Bild und Audiowiedergabe hin zu noch energiesparenderen Notebooks sorgen.

AMDs neue CPUs

Auch AMD schickt sich an, Prozessoren mit zwei Rechenkernen auf den Markt zu bringen. Für Notebooks startet AMD mit dem energiesparenden 64-bittigen Turion. Die Turion-64-X2-Mobiltechnologie enthält die gleiche Direct -Connect-Architektur wie Opteron- und Athlon-64-X2-Prozessoren. Die beiden Prozessorkerne sind auf einem gemeinsamen Die direkt miteinander verbunden, ebenso wie Speicher, I/O und Caches. So sollen sich Engpässe wie bei Architekturen mit Front-Side-Bus umgehen und die Systemleistung sowie die Effizienz erhöhen lassen. Zum Funktionsumfang dieser Technologie gehören zudem ein Multi-Core-Power-Management, das den Leistungsverbrauch absenkt und somit die Akkulaufzeit verlängert, des Weiteren sorgt die Funktion "Digital Media Xpress" für schnellere Bildverarbeitung, Audio- und Video-Encoding und Decoding sowie 3D-Grafik-Rendering. Und schließlich sorgt die Virtualization-Technologie für höhere Rechenleistung, Zuverlässigkeit und Sicherheit in Virtualisierungsumgebungen. Die ersten Notebooks mit AMD-Turion-64-X2-Mobiltechnologie werden von Acer, Asus, BenQ, Fujitsu Siemens Computers, HP, MSI, NEC und anderen Herstellern noch für dieses Quartal erwartet.

Die CPU soll dank raffinierter Stromspartechnik nur 35 Watt für sich verbuchen; sie ist jetzt schon zu haben. Intels Pendant, das bislang nur unter dem Codenamen "Merom" bekannt ist, soll im zweiten Quartal 2006 auf den Markt kommen. Für Desktops schickt AMD die Athlon-64-FX-62-Dual-Core sowie den Athlon 64-X2 -000+-Dual-Core-Prozessor ins Rennen. Die neuen Prozessoren benötigen den neuen Sockel AM2 und unterscheiden sich von der vorherigen Generation vor allem durch den integrierten DDR2-Speichercontroller. Der Zeitpunkt für diesen Technologiesprung wurde von AMD dabei keineswegs zufällig, sondern mit Bedacht gewählt. Grund: Unlängst waren die Preise für DDR2-Module um einiges höher als die ihrer DDR1-Pendants. Erst Anfang 2006 fand eine preisliche Annährung statt, die bis Ende des Jahres einen Gleichstand bringen wird, behaupten jedenfalls Branchenkenner. Außerdem bot DDR2 durch die längeren Latenzzeiten trotz höherem Takt (533 MHz DDR2 gegenüber 400 MHz bei DDR) bisher kaum einen Performance-Vorteil. Mit DDR2-800 und den kommenden DDR2-Speichern mit mehr als 1 GHz Takt soll sich das jedoch ändern.

DDR2 schließt somit preislich zu DDR1 auf und soll auch die (noch) führende Speichertechnologie bei der Leistung überholen.

Der AM2-Sockel

Für den neuen Prozessorsockel, der mechanisch mit 940 Pins dem bisherigen Sockel 940 ähnelt, werden natürlich noch Plattformen benötigt, da weder die neuen Prozessoren noch DDR2 auf die bisher erhältlichen Boards passt. Zahlreiche Hersteller haben entsprechende Lösungen angekündigt und können diese bereits in Stückzahlen liefern.

Beispielsweise stellt MSI eine komplette Riege neuer Systemplattformen für den Sockel AM2 vor. Das Angebot reicht dabei vom 65 bis 70 Euro günstigen "K9N Neo-F" für Einsteiger und Systemintegratoren bis zum Highend-Modell "K9N Diamond" für Enthusiasten.

Die Boards basieren auf Nvidias neuer "Nforce 500"-Chipsatzfamilie. Das im neuen Herstellungsprozess gefertigte Chipset kommt mit weniger Leistung aus als die funktionsmäßig fast baugleichen Vormodelle der "Nforce 4"-Familie. Deswegen benötigen die Leistungschips auch keinen aktiven Kühler.

Demnächst folgen weitere Modelle mit ATIs Xpress-3200-Chipsatz, das MSI A9N Platinum, ebenfalls passiv gekühlt und mit zwei x16-PCI-e-Lanes.