Sechs Kerne sollt ihr sein

Test: Intels Sechskern-CPU "Gulftown"

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Intel bringt mit dem Core i7 980X den ersten Sechskern-Prozessor für Desktops – stromsparend in 32 Nanometer, aber wählerisch bei der Software.

Nachdem die CPU-Hersteller vor einigen Jahren nicht mehr weiter an der MHz-Schraube drehen konnten, begann die Ära der Mehrkern-Prozessoren. Ursprünglich von IBM für Großrechner erfunden, sind Mehrkern-CPUs inzwischen auch auf dem PC der Standard. Längst treiben Doppelkerne die Mehrzahl aller verkauften Rechner an, und selbst Quadcore ist schon lange keine Nische für ständig leistungshungrige Spieler und Workstation-Benutzer mehr, Vierkern-Prozessoren wie der Athlon X4 wandern schon für unter 100 Euro über den Ladentisch.

Intel läutet nun mit dem ersten Desktop-Sechskern Core i7 980X Extreme Edition, Codename „Gulftown“, eine ganz neue Runde ein. Die 9 als erste Ziffer der Modellbezeichnung und der Namenszusatz „Extreme Edition“ verraten schon: Dies ist ein Chip für die teureren X58-Systeme mit LGA1366-Sockel. Laut Intel bleiben sechs Kerne vorerst auch exklusiv für LGA1366-Systeme: Da sechs Kerne auch mit Daten gefüttert werden wollen, bieten die drei DDR3-Speicherkanäle in X58-Systemen die beste Lösung. Das dürfte Early Adopters freuen, die bei der Vorstellung der ersten „Bloomfield“ Core i7 eines der teuren Systeme kauften. Bei den kurz nach Bloomfield veröffentlichten „Lynnfield“ Core i7 der 800er-Serie war der Ärger groß, denn die LGA1156-Systeme boten dieselbe Leistung wie der Bloomfield Core i7 für deutlich weniger Geld.

Intel liefert die Box-Versionen des Core i7 980X mit dem neuen DBX-B-Kühler aus, der deutlich größer ist als der bisherige Rundkühler, Die Luft wird nun seitlich durch die zum Motherboard parallel laufenden Kühlrippen geblasen statt von oben auf den Rundkühler. Die Montage ist etwas verzwickt, da man bei eingesetzten Speichermodulen nicht richtig an die hinteren Rändelschrauben kommt — wohl dem, der einen sehr langen, dünnen Schraubenzieher sein Eigen nennt, denn damit kann er durch entsprechende Löcher im Kühler diesen auch festschrauben.

Preis

Intel liefert den Core i7 980X ab sofort zu einem Preis von US$ 999 (Intel-Stückpreis bei Abnahme von 10.000 Stück). Erstaunlicherweise ist der Gulftown also nicht teurer als seine Vorgänger, denn das ist der Standard-Preis für Intels „Extreme Editions“. Sein Vierkern-Vorgänger Core i7 975 Extreme Edition steht immer noch zum selben Preis in Intels Preisliste, hier wird aber nur noch der Bestand abverkauft, da Intel stets nur ein „Extreme Edition“-Modell im Angebot hat.

Aufbau

Der aus nicht weniger als 1,17 Milliarden Transistoren bestehende 980X (zum Vergleich: „Bloomfield“-Core-i7: 731 Mio) integriert Hyperthreading. Durch diese virtuelle Kernverdopplung sieht das System nun 12 Kerne. Dank Turbo-Modus übertaktet der Gulftown sich von 3,33 GHz je nach Auslastung in zwei 133-MHz-Schritten („Speed bins“) auf bis zu 3,6 GHz. Er beherrscht jetzt auch die Encryption-Befehlserweiterung AES-NI, die Intel mit den Westmere-Core i5/i3 eingeführt hat, ihren ersten 32-Nanometer-CPUs. Den L3-Cache hat Intel von 8 auf 12 MByte vergrößert. Keine Veränderungen gibt es beim QPI-Link, der den Gulftown mit dem Rest des Systems verbindet: Er bewegt wie bei allen bisherigen „Extreme Edition“ Core i7 bis zu 25,6 GByte/s — dies entspricht exakt der Speicherbandbreite der drei DDR3-1066-Kanäle, die der Chip mit seinem integrierten Speichercontroller (IMC) anbindet.

Gulftown unter Linux

Unsere Testumgebung für den Core i7 980X ist ein Intel DX58SO-Motherboard. Um es zur Zusammenarbeit mit dem Sechskern zu überreden, aktualisieren wir dieses zunächst auf ein Gulftown-fähiges BIOS. Beim ersten Start von Festplatte stellen wir fest, dass unsere bislang einwandfrei funktionierende Test-Platte nicht booten will: „No bootable device“ erscheint am Bildschirm. Nach viel Gefrickel finden wir heraus, dass die Ursache dafür in Intels BIOS begründet liegt. Es sucht auf allen primären Partitionen nach einem Boot-Flag. Findet es keines (was auch passiert, wenn das Boot-Flag in einer erweiterten Partition liegt), verweigert es den Start. Es lädt dann noch nicht einmal GRUB in Stage 1 vom Master Boot Record der Festplatte, obwohl sich GRUB für Boot-Flags auf Partitionen gar nicht interessiert. Die Lösung: Setzen Sie mittels fdisk ein Boot-Flag in eine primäre Partition. Dabei geht es nur darum, Intels BIOS auszutricksen. Deshalb ist es irrelevant, ob von der Partition wirklich gebootet wird — es kann also auch eine Swap-Partition sein. Intel wurde über das Fehlverhalten informiert und verspricht Nachbesserung.

Das Upgrade klappt ansonsten reibungslos. Auch ältere Kernel wie Version 2.6.28 von Ubuntu 9.04 kommen problemlos mit dem Gulftown und seinen sechs Kernen klar. Nach dem für alle älteren Motherboards nötigen BIOS-Update kann man also Bloomfield-Core i7 problem- und bedenkenlos durch Intels neuen Hexacore ersetzen.

Leistung

Wir ziehen zum Vergleich mit dem Gulftown einen „Bloomfield“-Core i7 975-Vierkern heran, welcher denselben Basistakt und dieselben Turbo-Stufen hat. Zwar hat der Gulftown um die Hälfte mehr Cores, und auch auch ebensoviel mehr L3-Cache. Dennoch ist er bei Programmen, die nur in einem Thread laufen (in unserem Benchmark beispielsweise oggenc, lame oder bzip2) keinen Deut schneller — mit Ausnahme von RAR, das immerhin 5 % zulegt. Doch selbst bei den Multithread-Programmen zeigt sich ein durchwachsenes Bild: 18% mehr Bilder pro Sekunde in x264, aber nur 6% mehr im H.264-Replay über ffmpeg-mt. Die Raytracing-Tests skalieren hingegen sehr gut mit einem Drittel Zugewinn unter Yafray und stolzen 47% bei POVray. Mit steigender Core-Anzahl zeigen sich auch bei normalerweise äußerst gut skalierenden Programmen wie x264 erste Schwächen. Ffmpeg-mt weigert sich gar, mit mehr als 8 Threads zu starten. Hier schlägt Amdahls Gesetz gnadenlos zu, das besagt, dass die Leistung nicht linear mit der Anzahl der Cores skaliert. Hier hilft nur Warten auf weitere Code-Optimierungen. Effizient parallel programmieren ist kein Zuckerschlecken und braucht viel Zeit, und die steigende Kern-Anzahl macht es nicht leichter. POVray demonstriert dennoch, dass man auch einen Sechskern-Prozessor inklusive sechs zusätzlichen virtuellen Threads ausreizen kann.

Test Compilebench oggenc LAME x264 bzip2 7zip RAR POVray Yafray ffmpeg-mt Gesamt
Maßeinheit Files/Sek Faktor Faktor FPS Mbyte/s MByte/s MByte/s Pixel/s Pixel/s FPS LUbench-Punkte
Core i7 980X 6×3,33GHz 722 47,9x 22,4x 22,7 13,2 4,7 10,6 7590 7418 377 863
Core i7 975 4×3,33GHz 709 48,0x 22,3x 19,3 13,5 4,6 10,0 5178 5700 356 726
Core i7 870 4×2,93 GHz 774 50,1x 22,6x 18,4 12,6 4,4 9,6 4767 5347 335 695
Phenom II X4 965 4×3,4GHz 780 41,2x 19,1x 14,1 11,4 3,8 6,8 3560 3433 226 532

Getestet unter Ubuntu 9.04 64 Bit mit LUbench v2.1.1, größer = besser

Der Core i7 980X übernimmt die Führung in unserer Benchmark-Liste, wenn auch nicht so deutlich, wie wir es dank 50% mehr Leistungspotenzial erwartet hätten. Insgesamt ist er nur 19% schneller als der Core i7 975 und lediglich 24% schneller als der nur rund halb so teure Core i7 870. Im Vergleich zu AMDs Spitzen-Vierkern, dem Phenom II X4 965, rechnet der Core i7 980X um fast zwei Drittel schneller — doch AMD steht mit dem Phenom II X6 auch schon in den Startlöchern.

Stromverbrauch

Da der Gulftown in 32 Nanometer gefertigt ist und der Bloomfield in 45 Nanometer, erwarten wir eine bessere Strom-Effizienz; Die TDP der bisherigen Vierkern-Core-i7 von 130 Watt behält Intel bei, auch die Prozessor-Dies sind fast gleich groß. Tatsächlich fällt die Effizienz besser aus als wir dachten, denn wir rechneten damit, dass der Mehrverbrauch der zusätzlichen Kerne die Einsparungen durch den Strukturshrink zunichte macht. Liegt die Leistungsaufnahme beider CPUs im Leerlauf noch nahezu gleichauf (110 Watt für den 975, 107 Watt für den 980X, gemessen am Gesamtsystem), so klafft sie unter Last doch deutlich auseinander: Schon bei Last auf nur einem Kern braucht der Bloomfield rund 20 Watt mehr (165 W versus 144 W), bei x264 sind es schon 42 Watt (232 W gegen 190 W) und bei Maximal-Last unter POVray immerhin 33 (262 und 229 Watt). Spitzenreiter ist allerdings Yafray, hier verbraucht der Quadcore ganze 60 Watt mehr als sein Sechskern-Bruder (262W vs 206W). Die Strom-Ersparnis schont nicht nur die Stromrechnung, sondern auch das Nervenkostüm: Da der Lüfter bei etwa 230 Watt Last eine Stufe schneller schaltet dreht er mit dem 975 hoch, wenn alle Kerne rechnen, während er mit dem 980X im gleichen Szenario ruhig bleibt.

Fazit

Wer schon immer mit einem Top-Core-i7-System geliebäugelt hat, der kann beim Core i7 980X bedenkenlos zugreifen. Er und kostet genausoviel wie sein Vierkern-Vorgänger und braucht weniger Strom. Außerdem bietet er bis zu 50% mehr Leistung — sofern die Software gut angepasst ist. Dies ist allerdings auch der Pferdefuß von Intels neuem Rennpferd: Software, die sechs reale oder gar 12 virtuelle Kerne ausnützt, ist nur äußerst dünn gesät. Selbst aus unserer Benchmark-Suite, die wir explizit mit Multicore im Hinterkopf entwickelten, konnte nur ein Programm mit Intels Sechskern richtig glänzen: POVray.

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