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Intel enthüllt neue CPU-Architektur


20.08.2015 - 

Intel Skylake

Christian Vilsbeck war viele Jahre lang als Senior Editor bei TecChannel tätig. Der Dipl.-Ing. (FH) der Elektrotechnik, Fachrichtung Mikroelektronik, blickt auf langjährige Erfahrungen im Umgang mit Mikroprozessoren zurück.
Intel präsentiert auf dem Intel Developer Forum seine neue Prozessor-Generation mit der Skylake-Architektur. Mehr Performance, weniger Energieverbrauch und neue Features bieten die CPUs.
Intel produziert seine neuen Skylake-Prozessoren weiterhin mit 14 nm Strukturbreite, spendiert aber viele neue Features.
Intel produziert seine neuen Skylake-Prozessoren weiterhin mit 14 nm Strukturbreite, spendiert aber viele neue Features.
Foto: Intel

Bei Skylake handelt es sich um eine Mikroarchitektur, die Intel wieder schrittweise für seine Prozessoren der Serien Celeron, Pentium, Core und Xeon zum Einsatz bringen wird. Die Fertigung von CPUs mit Skylake-Architektur erfolgt unverändert mit 14 nm Strukturbreite. Intel spricht bei Skylake auch von der sechsten Generation seiner Core-Prozessoren.

CPUs schon vor der Architektur vorgestellt

Intel fährt bei Enthüllung seiner neuen Mikroprozessorarchitektur allerdings einen ungewöhnlichen Weg. Normalerweise gibt es zuerst die Details zur neuen Architektur, also was hat Intel am Prozessor geändert, damit Befehle noch schneller und effektiver abgearbeitet werden. Wochen oder Monate später landen dann die ersten CPUs mit dieser Architektur im Handel. Bei Skylake ist es umgekehrt: Schon vor dem Intel Developer Forum - hier werden traditionell neue Architekturen enthüllt - präsentiert der Hersteller mit dem Core i5-6600K und Core i7-6700K sowie dem mobilen Xeon E3-1500M v5 erste Prozessoren mit Skylake-Architektur. Damit sind die relativ unveränderten Cache-Größen und Befehlssätze ebenso bekannt wie die Anzahl der Kerne oder die Taktfrequenzen bei diesen Modellen.

Jetzt hat Intel auf seinem Entwicklerforum enthüllt was sich hinter der Skylake-Architektur verbirgt. Doch auch auf dem IDF hebt sich Intel noch Details zur Architektur sowie die zu erwartenden Modellserien für Tablets, Notebooks oder Desktops auf. Vermutlich will der Hersteller für die IFA in Berlin Anfang September noch Neuigkeiten bezüglich Skylake im Gepäck haben.

Skylake setzt auf Optimierung in allen Bereichen

Zunächst einmal bleibt bei Skylake die Ring-Architektur der Vorgänger unverändert; sprich alle Kerne, der Cache sowie die interne neue Grafik-Engine (Gen9; neunte Generation) kommunizieren bidirektional über 32 Bit Datenbreite untereinander. Allerdings hat Intel die Transfergeschwindigkeit über den Ring erhöht. Ebenfalls am Interconnect Ring hängt die Logik für den Speicher-Controller sowie der PCI-Express-Anbindung. Durch die Ringarchitektur können Prozessoren sehr modular mit unterschiedlicher Kernanzahl, Cache-Größen und interner oder ohne Grafik-Engine produziert werden. Intel unterstützt mit Skylake auch die direkte Anbindung von Embedded DRAM über die Ringarchitektur. Speziell für Skylake-Prozessoren mit integrierter Grafik-Engine ist diese Option interessant.

Höhere Performance erreicht Skylake durch schon dadurch, dass der Prozessorkern "breiter" ist. Pro Taktzyklus kann Skylake mehr Instruktionen laden und dekodieren. Die Architektur handelt dabei weiterhin nach dem Prinzip "Out of Order" (OoO-Architektur), sprich die eingelesenen Befehle werden für eine optimierte Abarbeitung im Prozessor und je nach Auslastung der einzelnen Recheneinheiten im Kern umsortiert. Hierdurch lassen sich alle Recheneinheiten der Kerne optimiert auslasten. Im Vergleich zum Vorgänger Broadwell besitzt Skylake auch ein größeres OoO-Fenster von 224 statt 192, damit mehr anstehende Befehle für die Optimierung im Prozessor vorrätig sind. Die Erhöhung der gleichzeitig zu verarbeitenden Instruktionen macht die Skylake-Architektur zwar komplexer, aber laut Intel auch effizienter. Mit Skylake bringt Intel erstmals innerhalb der Core-Generationen auch jeweils eigene Kernanpassungen für Client- und Server-Prozessoren - und damit sind nicht die üblichen Cache-Größen gemeint.

Für mehr Sicherheit sorgen bei Skylake die neuen Software Guard Extensions (SGX). Mit diesen neuen Instruktionen lassen sich zum Schutz vor Malware abgeschottete Speicherbereiche kreieren.

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