Pentium 4 Extreme Edition: Power-CPU für Highend-Anwender

20.11.2003
Die Zeit der schnellen Takterhöhungen bei Prozessoren scheint vorbei. Schon seit Monaten dümpeln deren Taktraten bei rund 3 GHz. Nun hat sich Chipgigant Intel eine neue Strategie einfallen lassen, um trotzdem seine neuen CPUs schneller rechnen zu lassen. Von ComputerPartner-Redakteur Hans-Jürgen Humbert

Der Anwender erwartet von jeder neuen Prozessorversion auch eine Steigerung der Rechenleistung. Die Hersteller versuchten in der Vergangenheit, allein durch eine Erhöhung der Taktrate die CPU schneller zu machen. Bis zu einem gewissen Grad lässt sich auf diese Weise die Rechenleistung auch steigern. Aber es geht auch anders.

Mit seinem neuen Flaggschiff, dem Pentium 4 Extreme, beschreitet Intel zusätzlich einen anderen Weg. Neben der Erhöhung der Taktfrequenz auf stattliche 3,2 GHz spendierten die Entwickler der CPU noch einen 2-MB-Level-3-Cache.

Der komplett in 0,13-Mikrometer-Technologie gefertigte Chip enthält 178 Millionen Transistoren auf einer Die-Fläche von 237 Quadratmillimetern. Selbstverständlich arbeitet der Chip mit Intels Hyperthreading-Technologie und ist kompatibel zu den 865/875er-Chipsätzen. Damit sollte sich die CPU auf allen modernen Motherboards zu Hause fühlen.

Allerdings gibt es hier einen kleinen Schönheitsfehler zu vermelden: Bedingt durch die vielen Transistoren im Third-Level-Cache stellt der Chip nämlich erhöhte Anforderungen an die Stromversorgung des Motherboard. Laut Angaben von Intel hat der Pentium 4 Extreme eine Verlustleistung von maximal 93,9 Watt. Das sind rund 20 Watt mehr als ein handelsüblicher Pentium 4. Auf den ersten Blick erscheint dieser Wert recht niedrig. Das Netzteil im PC dürfte diese Mehrleistung auch locker aufbringen. Problematisch kann es allerdings beim Spannungsregler auf dem Motherboard werden. Denn gerade der muss jetzt rund zwölf Ampere mehr Strom liefern, und das kann nicht jeder Regler.

Am Kühlkörper braucht laut Aussage von Intel nichts geändert zu werden. Moderne Kühlsysteme könnten die höhere Verlustleistung leicht verkraften.

Die immer höheren Taktfrequenzen bei CPUs bergen ein großes Problem: Die restlichen Komponenten im Computer können heute kaum noch mithalten. Ein Prozessor kann nämlich nur so schnell rechnen, wie er seine Daten bekommt beziehungsweise sie auch wieder los wird. Mit einem Satz: Der Hauptspeicher ist zu langsam. Um ihn schneller zu machen, verfolgt die Industrie verschiedene Ansätze. Einmal den Rambus-Speicher, der zwar sehr schnell ist, aber teuer in der Fertigung und auch nicht ganz problemlos beim Design der Chipsätze und bei der Fertigung des Motherboard.

Schneller dank Cache

Durchgesetzt im Mainstream-Markt haben sich zurzeit Double-Data-RAMs. Der Trick dieser Speicher basiert auf der doppelten Ausnutzung des Systemtaktes. Sowohl mit der ansteigenden als auch bei der abfallenden Flanke des Taktsignals lassen sich Daten in den Speicher übernehmen. Das entspricht etwa der doppelten Arbeitsgeschwindigkeit eines herkömmlichen Speichermoduls.

Ein anderer Trick zur Erhöhung der Rechengeschwindigkeit einer CPU besteht darin, ihr einen kleinen, aber sehr schnellen internen Speicher zur Verfügung zu stellen. Oft benötigte Daten werden dort abgelegt und stehen im Bedarfsfall sofort zur Verfügung. Dieser so genannte Level-1-Cache (kurz L1 genannt) ist heute in jedem Prozessor vorhanden. Dieser Speicher befindet sich direkt im CPU-Kern und arbeitet mit der vollen Taktgeschwindigkeit des Prozessors. Da er aber aus technischen Gründen nur sehr klein sein kann, wurde ihm ein zweiter Zwischenspeicher, der Level-2-Cache (L2), zur Seite gestellt. Wegen der immer komplexer werdenden Anwendungen reicht auch dieser Zwischenspeicher heute kaum noch aus.

Seinem neuen Prozessor, dem Pentium 4 Extreme, verpasste Intel deshalb einen 2 MB großen Level-3-Cache, der auch bei komplexen Anwendungen wie Spielen und aufwändigen grafischen Berechnungen genügend Speicherplatz hat. Zwar bietet der L3-Cache genügend Spielraum auch für komplexe Anwendungen, aber die Verwaltung der drei Caches wird immer komplizierter. Eine interne Logik im Prozessor sorgt dafür, dass die CPU immer nur diejenigen Daten im Cache hält, die die jeweilige Anwendung auch wirklich momentan verlangt, der Rest wird in den Hauptspeicher ausgelagert. Und gerade diese Software bestimmt aber, wie schnell die CPU den Cache nutzen kann.

Der Pentium 4 Extreme Edition ist für 925 Dollar (bei Abnahme von 1.000 Stück) erhältlich.

Meinung des Redakteurs

Rechenleistung durch Erhöhung des Cache zu erzielen kann nur eine Zwischenlösung darstellen. Die ist Intel aber recht gut gelungen. Allerdings ist der Preis der neuen CPU relativ hoch für ein Massenprodukt. Aber Highend-Anwender und auch Hardcore-Spieler werden mit Sicherheit diesen Prozessor in ihr System einsetzen.