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Drei Kerne

Zwei Desktops mit Atom-CPU im Vergleich

16.12.2008
Bei Netbooks hat sich Intels Atom-CPU als Quasi-Standard etabliert – jetzt kommen auch auch Desktops mit der Stromspar-CPU auf den Markt. Wir schauen uns zwei Geräte näher an.

Wer schon einmal ein Netbook in den Händen hielt und ein paar Stunden damit herumspielen konnte, der weiß, dass die Leistung der Minirechner zwar nicht gerade üppig ausfällt – aber fürs Surfen, Chatten und Filmeschauen reicht sie in der Regel problemlos aus. Nun gibt es auch erste günstige Desktopsysteme mit Atom-Prozessor. Dieser Artikel stellt ihnen das Komplettsystem Atom 230 von Brunen-IT (Abbildung 1, [1]) und den Shuttle Barebone X27D (Abbildung 2, [2]) vor und geht detailliert auf die Performance der zwei Atom-Prozessoren ein.

Abbildung 1: Micro-ATX in einem Midi-Tower: Das Brunen-System mit Atom 230-Prozessor.
Abbildung 2: Der Shuttle-Barebone mit dem Dualcore-Atom. Festplatte (2,5 Zoll) und Slim-DVD-Laufwerk finden im Deckel Platz.

Das Shuttle-System bringt eine Dualcore-Atom-CPU und neben der VGA-Schnittstelle auch einen DVI-Ausgang mit. Der Brunen-Rechner wartet lediglich mit einem VGA-Ausgang auf, dafür gibt es auf der Asus-Platine zusätzlich einen PCI-Slot und eine parallele Schnittstelle. Die übrigen Ausstattungsmerkmale fallen identisch aus: Zwei USB-Ausgänge und Audio (Mic-In, Line-Out) an der Frontseite, vier USB-Schnittstellen sowie 5.1-Sound auf der Rückseite. Beide Rechner kommen mit einem 1-GByte-RAM-Modul bestückt und vertragen maximal 4 GByte Arbeitsspeicher. Im Preis unterscheiden sich die beiden Kandidaten deutlich: Während Brunen-IT für den Single-Core-PC 149 Euro haben will, wandern für den Zweikerner von Shuttle 240 Euro über den Ladentisch.

Stromverbrauch

Netbooks mit Atom-Prozessor verbrauchen mit einer Solid State Disk zwischen 10 und 12 Watt, mit einer konventionellen Festplatte steigt der Stromverbrauch auf 12 bis 14 Watt an. Von einem Desktop-System mit Atom-Prozessor könnte man theoretisch ähnliche Werte erwarten. Trotzdem schluckten im Test beide Systeme im Normalbetrieb zwischen 40 und 50 Watt. Schuld an diesen relativ hohen Werten tragen mehrere Komponenten:

  • Während in den Netbooks die Atom-Variante N270 mit einer maximaler Leistungsaufnahme von 2,5 Watt zum Einsatz kommt, findet sich im Brunen-Rechner die 230er-Variante. Dabei handelt es sich um eine 64-Bit-fähige CPU mit einer maximalen Leistungsaufnahme von 4 Watt (siehe Kasten "Die Atom-Familie"). Der Shuttle setzt auf den Dual-Core Atom 330: Diese CPU verbraucht bis zu 8 Watt. Mangels Speed-Stepping arbeiten diese zwei Atom-Prozessoren nicht besonders stromsparend.
  • In Netbooks kommt entweder eine Solid State Disk oder eine 2,5-Zoll-Festplatte zum Einsatz. Die 3,5-Zoll-Festplatte Excelstore J8160S im Brunen-Rechner (chinesische Version der Hitachi Deskstar 7K160) benötigt zwischen 6 und 8 Watt. Da wir das Shuttle-System als Barebone (ohne Festplatte und optisches Laufwerk) erhielten, nutzten wir auch hier die Excelstore-Platte für die Tests.
  • In den Netbooks setzt Intel den Mobile-945GME-Chipsatz ein, der maximal 7 Watt verbraucht. Dagegen kommt in den Nettops der Intel-Chipsatz 945GZ/GC zum Zug: Er verbrät bis zu 22 Watt.

Der größere Stromverbrauch bei den Nettops hängt somit in erster Linie mit dem Grafikchipsatz zusammen; CPU und Festplatte tragen dann nochmals mit bis zu 16 Watt bei.

Die Atom-Familie

Die neue stromsparende Prozessorgeneration von Intel besteht aus zwei Familien mit mehreren Mitgliedern. Die zurzeit fünfköpfige "Silverthorne"-Verwandtschaft ist für den Einsatz in mobilen Kleingeräten optimiert; allerdings setzt Dell in seinem 12-Zoll-Netbook Inspiron Mini ebenfalls eine "Silverthorne"-CPU ein. Der schwächste Prozessor dieser Familie (Atom Z500) verbraucht gerade mal 0,65 Watt bei einer Taktrate von 800 MHz. Das stärkste Modell (Atom Z540) taktet mit 1,86 GHz und verbraucht maximal 2,4 Watt. Bei sämtlichen Modellen handelt es sich um 32-Bit-CPUs.

Die auf den Codenamen "Diamondville" getauften Atom-Prozessoren kommen in Netbooks und Desktop-Rechnern zum Einsatz und arbeiten mit einem 533 MHz schnellen Frontside-Bus. Beim Atom N270 handelt es sich um eine reine 32-Bit-CPU mit einem Hyperthreading-fähigen Kern. Dieser Prozessor – er verbraucht laut Intel nur 2,5 Watt – ist in den meisten aktuellen Netbooks verbaut und bringt 512 KByte Cache mit. Je nach Leistungsanforderung lässt sich die CPU mit 800, 1000 1200 oder 1600 MHz Taktrate betreiben.

Der große Bruder des N270 heißt Atom 230. Der 64-Bit-Prozessor mit Hyperthreading-fähigen Kern verfügt ebenfalls über 512 KByte Cache. Speedstepping unterstützt die 64-Bit-CPU nicht, sie arbeitet konstant mit einer Frequenz von 1,6 GHz. Der Atom 230 verbraucht rund 4 Watt. Noch mehr Rechenpower bringt der Atom 330 mit. Die ebenfalls 64-Bit-fähige CPU besteht aus zwei Hyperthreading-fähigen Atom-Kernen und bringt 1 MByte Cache mit. Der Atom 330 verbraucht 8 Watt und unterstützt kein Speed-Stepping.

Performance

Obwohl die Desktopsysteme im Vergleich zu einem Netbook vier mal mehr Strom verbrauchen, bringen sie auf den ersten Blick nur unwesentlich mehr Leistung. Das liegt zum Teil daran, dass 32-Bit-Betriebssysteme die Performance der 64-Bit-CPU nicht ausnutzen: Während oggenc unter einem 32-Bit-Linux mit nur knapp fünffacher Geschwindigkeit WAV-Dateien ins OGG-Vorbis-Format umwandelt, bringt es die gleiche CPU unter einem 64-Bit-Linux immerhin auf den Faktor 7,3. Zudem gibt es kaum Programme, die auf Möglichkeiten der Atom-CPU optimiert wären; der GNU-C-Compiler GCC verfügt noch nicht über entsprechende Compiler-Flags.

Besser sieht es da beim Intel-eigenen, proprietären ICC aus. Er bietet seit Version 11.0 mit -xL beziehungsweise -xsse3_atom speziell auf die Atom-CPU zugeschnittene Optimierungsoptionen [3], die vor allem das In-Order Scheduling des Atoms ausnutzen. Wir übersetzten deshalb libogg, libvorbis und vorbis-tools mit dem Intel-C-Compiler. Dazu benutzten wir folgenden ./configure-Aufruf:

./configure CC=icc CXX=icpc CFLAGS='-xsse3_atom''

Zu unserem nicht geringen Erstaunen konvertierte das per ICC erzeugte oggenc auf einem 32-Bit-Linux in 6,2-facher Geschwindigkeit, während es das per GCC kompilierte Standard-Oggenc nur auf 4,8-fache Geschwindigkeit brachte. Auf eine komplette CD bezogen bedeutet dies: 9 statt 12 Minuten. Messungen mit ICC auf der 64-Bit-Architektur konnten wir leider nicht vornehmen, da der Intel Compiler sich jeweils mit einem internen Fehler verabschiedete.

Da sich auch ffmpeg und flac mit dem ICC nicht unter der 64-Bit-Suse kompilieren ließen, versuchten wir es mit Bzip. Hier zeigen sich ebenfalls deutliche Performance-Unterschiede zwischen dem GNU- und dem Intel-Compiler, wobei die Differenz auf dem 64-Bit-System etwas geringer ausfällt (siehe Tabelle "Performance-Vergleich: Bzip2"). Für die Tests packten wir eine 35 MByte große WAV-Datei mit Bzip2 und entpackten sie danach mit bzip -d. Während das vom Intel-Compiler erzeugte Binary beim Packen durchwegs die besseren Ergebnisse liefert, sieht das Bild beim Entpacken genau umgekehrt aus: hier schlägt sich das mit gcc übersetzte Programm besser.

gcc icc
Packen 32 Bit 40,5 s 34,2 s
Entpacken 32 Bit 11,3 s 14,2 s
Packen 64 Bit 36,1 s 33,4 s
Entpacken 64 Bit 11,3 s 13,8 s

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