Was AMD seit dem Aufkauf von ATI unter dem Namen “Fusion” immer wieder ankündigt, liefert Intel mal so nebenbei: Eine CPU mit integrierter Grafik und Doppelkern der aktuellen Nehalem-Generation, obendrein im nagelneuen 32-Nanometer-Prozess.

So attraktiv Intels neue Core i7 und i5 sind, günstige Rechner waren damit bisher nicht zu fertigen. Sie benötigten relativ teure Motherboards und DDR3-Speicher sowie stets auch eine extra Grafikkarte, da Intel keinen Chipsatz mit integrierter Grafik dafür anzubieten hatte. Daher waren mit diesen CPUs auch keine Laptops mit guter Akkulaufzeit und günstigen Preisen möglich. Hier sollen nun die neuen “Westmere”-CPUs Core i3 und i5 Abhilfe schaffen, für Desktops unter dem Codenamen “Clarkdale”, bei Laptops als “Arrandale”.

Varianten

Intel bietet die offiziellen Nachfolger der “Penryn”-Core-2-Duos wahlweise ohne Turbo-Modus als i3 und mit Turbo-Modus und höherem Takt als i5 an. Den Anfang macht der Core i3 530 für 113 US-Dollar (OEM-Preis bei Abnahme von 10?000 Stück) mit 2,93 GHz, gefolgt vom Core i3 540 mit 3,06 GHz (133 US-Dollar). In der Core i5-Generation geht es mit dem 650 für 176 US-Dollar los, der sich mit einem Basistakt von 3,2 GHz dank Turbo-Modus bis zu 3,46 GHz selbst übertaktet. Der Quarz des Core i5 660 für 196 US-Dollar schlägt mindestens mit 3,33 GHz und bis zu 3,6 GHz schnell, beim Top-Modell 670 für satte 284 US-Dollar ist das Minimum gar 3,46 GHz, das Maximum 3,73 GHz.

Dies sind Intels erste Chips in 32 Nanometer, und wie zu erwarten war, hat Intel nicht nur die Taktrate angehoben, sondern auch den Stromverbrauch gesenkt: Die TDP aller Clarkdale-Desktop-CPUs liegt bei 73 Watt, mit Ausnahme des Sonderfalls Core i5 661, den wir im Test hatten: Er weist bei einer TDP von 87 Watt einen Grafikkern auf, der mit 900 MHz etwas schneller läuft als bei seinen Brüdern (733 MHz). Er muss aber dafür im Gegenzug auf Business-Features wie vPro, I/O-Virtualisierung und Trusted Execution verzichten. Der Preis fällt jedoch identisch mit jenem des in Sachen Grafik schwächeren Core i5 660 aus, der über die im 661 gestrichenen Features verfügt.

Bei den Mobil-CPUs stellt Intel zusätzlich zu i3 und i5 auch i7-Varianten vor – äußerst verwirrend, da auch diese nur über zwei echte Kerne verfügen. Sie unterscheiden sich von den kleineren Brüdern nur durch 1 MByte mehr L3-Cache. Es gibt im Mobilbereich sechs leistungsorientierte M-Varianten mit unterschiedlichem Takt (2,13 bis 2,66 GHz Basistakt, bis zu 3.33 GHz mit Turbo), DDR3-1066 und 35 Watt TDP. Bei 25 Watt TDP takten die moderat stromsparenden i7-LM-Varianten mit 2,0 und 2,13 GHz Basistakt(2,8/2,93 GHz mit Turbo). Das Schlusslicht bilden drei UM-Stromspar-Varianten mit DDR3-800-Anbindung und deutlich weniger Takt (1,06 bis 1,20 GHz, 2,26 mit Turbo), dafür aber nur 18 Watt TDP.

Laut Intel besitzen die “Arrandale”-Mobilvarianten die Fähigkeit, zusätzlich zum CPU-Takt auch den Takt des Grafikkerns auf Bedarf zu erhöhen – bei den normalen M-Performance-Varianten von 500 auf maximal 766 MHz beim i5 beziehungsweise 667 MHz beim i3, im mittleren Segment der LM-Linie von 266 auf 566 MHz und bei den UM-Stromspar-Varianten von 166 auf bis zu 500 MHz.

Alle “Clarkdale”-CPUs verfügen über 256 KByte L2-Cache pro Kern, 4 MByte gemeinsamen L3-Cache, DDR3-1333-Unterstützung und simultanes Multithreading (bei Intel Hyperthreading genannt), mit dem sie dem System zwei zusätzliche virtuelle Kerne vorgaukeln. Die einzige Ausnahme stellt hier die Low-End-Variante für 87 US-Dollar mit 2,8 GHz, 533 MHz GPU-Takt und auf 3 MByte abgespecktem L3-Cache ohne Hyperthreading und Turbo-Modus dar, die Intel als Pentium G6950 verkauft. Die Mobil-Prozessoren verfügen alle über Hyperthreading, hier gebieten jedoch nur die Varianten der Core-i7-6×0-Reihe über vier Megabyte L3-Cache, die anderen nur über drei.

Aufbau

Interessant ist, dass es sich bei den Clarkdales um keine reinen 32-Nanometer-CPUs handelt: Lediglich den aus 382 Millionen Transistoren bestehenden, aber nur 81 Quadratmillimeter großen CPU-Doppelkern fertigt Intel im neuen Prozess. Der 114 Quadratmillimeter große Grafikkern aus 177 Millionen Transistoren entsteht weiter im alten 45-Nanometer-Prozess, Intel integriert dann beides in ein Gehäuse – ähnlich wie damals bei den aus zwei Doppelkernen bestehenden Core 2 Quads.

Intel spendierte den neuen CPUs auch wieder einige neue Instruktionen: Sechs Befehle tragen den Namen AES-NI (“Advanced Encryption Standard New Instructions”) und sollen Verschlüsselungsaufgaben beschleunigen, beispielsweise bei VoIP, Festplatten-, Datei- oder Media-Content-Verschlüsselung. AES-NI haben alle Clark- und Arrandales mit Ausnahme der Core-i3-Varianten.

Intel verlagerte einige der intern gerne als “Uncore” bezeichneten Funktionsblöcke wie den integrierten Speichercontroller und das PCI-Express-Interface in die langsamer getaktete GPU mit dem Codenamen “Iron Lake” (Abbildung 1), die mit der CPU über einen MCP genannten Link verbunden ist. Daher rühren wahrscheinlich auch geringfügige Einbußen im Speicherdurchsatz, denn wir messen bei zweikanaligem DDR3-1333 mit 9,1 GByte/s etwa 1,4 GByte/s weniger als in einem Core i7 750. In der Praxis dürfte sich dies aber fast nie auswirken, da es nur sehr wenige Nutzungsszenarien gibt, bei denen der Anwender überhaupt die zusätzliche Geschwindigkeit von zweikanaligem Speicher bemerkt. Zu selten kommt es vor, dass der Prozessor am Stück gigabyteweise Daten aus dem Speicher lesen muss.

Abbildung 1: Im 45nm-Grafikkern der Clarkdales sitzen nun auch Speichercontroller und PCI-Express-Interface.

Kerngrafik

Die Grafikfähigkeiten verbesserte Intel im Vergleich zum Vorgänger GMA X4500HD im G45-Chipsatz nur minimal: Zwölf statt zehn Unified-Shader-Einheiten gibt es nun, einen um 100 MHz höheren Maximaltakt (nur beim Core i5 661), leicht verbesserte Hardware-Geometriebeschleunigung und Support für OpenGL 2.1 (vorher: OpenGL 2.0). Das Shader-Modell bleibt weiterhin bei Version 4.0, auch der DirectX-10.0-Support zeigt sich unverändert.

Die GMA-HD zwackt auf Wunsch nun bis zu 1,7 GByte als Videospeicher vom Hauptspeicher ab (vorher maximal 768 MByte), auch bis zu zwei Ausgabegeräte (sogar zwei DVI/HDMI) bedient er nun gleichzeitig. Die integrierte Videobeschleunigung (H.264, VC-1, MPEG2) legt Intel jetzt passend dazu zur gleichzeitigen Dekodierung zweier Videostreams aus. An Output-Anschlüssen unterstützt der Grafikchipsatz DVI, VGA, HDMI, Displayport sowie das proprietäre SDVO. Letzteres erlaubt mit den offiziell nur für Intels OEMs erhältlichen ADD2+-PCIe-Adapterkarten das Nachrüsten eines zusätzlichen Videoausgangs für Intel-Chipsatzgrafik.

Chipsatzneuerungen

Für den Desktop bietet Intel nun drei Chipsätze an: Den Allrounder H57, den etwas abgespeckten günstigen H55 ohne RAID-Unterstützung für Home-PCs und den Q57 mit diversen Business-Features wie Remote-Zugriff für Firmen-PCs. Für die “Arrandale”-Mobilvariante tragen die Chipsätze den Namenszusatz “M” (beispielsweise HM-55). Wie befürchtet unterstützen die neuen Chipsätze weder USB 3.0 noch SATA III/6G.

Der Sockel der Wahl bleibt weiterhin der LGA1156, ein Betrieb der Clarkdales in P55-basierten Boards der Quadcore-“Lynnfield”-Generation und umgekehrt ist also möglich – dann jedoch jeweils ohne integrierte Grafik. Die Wireless-Unterstützung in der “Calpella” genannten Mobil-Plattform verbesserte Intel, sie bietet nun bis zu 300 Mbit/s mit “Centrino Advanced-N” – beim Vorgänger “Montevina” von 2008 waren es nur 150 Mbit/s. Intels WiMAX-Implementation der dritten Generation trägt nun die Nummer 6250. Auch sie dürfte der WiMAX-Technik nicht aus ihrer winzigen Nische heraushelfen – weltweit gab es laut WiMAX-Forum im Oktober 2009 gerade einmal 500 solcher Netzwerke [1].

Alle Clarkdales bieten einen direkt an der CPU angebundenen 16x-PCI-Express-Anschluss für GPUs, ein Aufspalten für SLI-Betrieb auf zwei 8x-Grafikslots wie beim Vorgänger P55 unterstützt Intel allerdings nicht. Zusätzlich stellen die P57- und Q57-Chipsätze acht weitere PCI-Express-2.0-Lanes zur freien Verteilung auf Slots bereit, auch bis zu vier Legacy-PCI-Geräte sind möglich (siehe Abbildung 2). Die Spar-Variante H55 bietet nur sechs zusätzliche PCIe-Lanes. Das ebenfalls an der CPU angebundene Speicherinterface aller Clark- und Arrandales unterstützt wie bei den Lynnfields maximal zwei Kanäle.

Abbildung 2: Neben einem 16x-Grafikanschluss am Prozessor verfügen die neuen H57-Chipsätze über 8 weitere PCI-Express-Lanes.

Für den Mobilbereich bietet Intel die Möglichkeit, im laufenden Betrieb zwischen der integrierten Grafik und einer dedizierten GPU umzuschalten. Dies macht die “Arrandale”-Core- i3/i5-Prozessoren auch für Laptops mit dedizierter Grafik äußerst attraktiv, da der Laptop im Batteriebetrieb mit integrierter Grafik den GPU-Stromfresser komplett schlafen legen kann, um so die Batterielaufzeit drastisch zu verlängern.

Rechenleistung

Wir testen den Core i5 661 auf einem DH55TC-Motherboard von Intel mit H55-Chipsatz und zweikanaligem DDR3-1333. Für die CPU-Tests verwenden wir zur besseren Vergleichbarkeit mit anderen Chips Ubuntu 9.04, bei den GPU-Tests nutzen wir Ubuntu 10.04 Beta mit dem neuesten Kernel 2.6.33rc7, der Intels neue 2009Q4-X.org-Treiber [2] schon mitbringt.

Unter dem Codenamen IGDNG arbeitet Intel bereits seit Juni 2009 an Linux-Unterstützung für den neuen Grafikkern. Ein Kernel neuer als 2.6.32 ist Pflicht, für Video-Overlay per Kernel Mode Settings gar 2.6.33. Ein Versuch, den Treiber in früheren Ubuntu-Versionen einzubinden, schlug fehl. Saubere Unterstützung des integrierten GMA-HD-Grafikchips mit der PCI-ID 8086:0042 ist also erst für die Mitte des Jahres kommenden aktuellen Linux-Varianten zu erwarten.

Der Core i5 661 schlägt sich in Rechentests gut (siehe Tabelle “CPU-Benchmarks (64 Bit)”). In Singlethread-Tests zeigt er sich dank deutlich höherer Taktrate dem gleich teuren Core i5 750 mit 2,66 GHz überlegen. In Multithread-Tests (x264, Povray) allerdings arbeitet letzterer trotz fehlendem Hyperthreading jedoch dank vier echten Kernen einen klaren Vorsprung von bis zu 40 Prozent heraus. In der Summe aller Tests übertrifft der Core i5 750 den 661 um rund 17 Prozent. Ein Core i7 870 mit Hyperthreading ist satte 46 Prozent schneller als der i5 661 – kostet allerdings auch fast drei Mal so viel.

Im Vergleich zur AMD-Konkurrenz liegt der Core i5 661 knappe acht Prozent vor einem Athlon II X4 630 mit vier echten Kernen, aber nur 2,8 GHz Takt und ohne L3-Cache. Nach der Einführung des 2,9 GHz schnellen Athlon II X4 635 im Januar kostet der 630 allerdings nur noch 99 US-Dollar – halb so viel wie der Core i5 661. AMDs schnellster Phenom, der Phenom II X4 965 Black Edition, werkelt wiederum 14 Prozent schneller als der Core i5 661. Der Phenom schluckt zwar deutlich mehr Strom, kostet aber exakt genausoviel.

Pixelpower

Testberichten aus dem Windows-Lager zufolge soll Intels GMA HD zumindest der Chipsatzgrafik von ATI und Nvidia nun endlich das Wasser reichen können [3]. Unter Linux trifft das momentan definitiv nicht zu, was wohl größtenteils auf (noch) nicht ausgereifte Treiber zurückzuführen ist. Immerhin scheinen auch unter Windows die Treiber noch nicht ganz optimal zu arbeiten [4].

Im Test unter Ubuntu 10.04 sieht der GMA HD gegen eine ATI Radeon HD 4200 in einem 785G-AM3-Chipsatz mit ATIs eigenen Treibern kein Land (siehe Tabelle “Grafiktests”). Der im ATI-System verwendete Phenom 965 mit 3,4 GHz hat zwar vier echte Kerne; da die Grafiktests allerdings nur einen davon nutzen, bleibt die CPU-Leistung sogar schwächer als bei einem dank Turbo-Modus auf 3,6 GHz selbstübertakteten Core-i5-661-Kern.

Die neue Radeon HD 4200 (RV620) Chipsatzgrafik ist nahezu baugleich mit dem Vorgänger Radeon HD 3200 (RV610) von Januar 2008 mit 40 Shader-Units, zwei GTexel/GPixel Füllrate, 500 MHz Kerntakt und 533 oder 666 MHz Speichertakt (DDR3-1066 beziehungsweise DDR3-1333) – lediglich die Video-Beschleunigung hat ATI auf UVD2 modernisiert. Wie sich im Nachhinein herausstellte, hat das in Heft 02/2010 [5] getestete Acer Ferrari One einen mit nur 380 MHz Kern- und 266 MHz Speichertakt stark gebremsten Radeon HD 3200, was wohl der Hauptgrund für dessen deutlich schlechtere Grafikperformance war.

Im besten Fall war unter SpecViewperf die Radeon HD 4200 über zehn Mal leistungsfähiger als der GMA HD, im schlechtesten Falle immer noch 69 Prozent schneller. Im Durchschnitt erzielt ATI einen Vorsprung von satten 377 Prozent. Und selbst in Nexuiz und GTKperf zeichnete ATIs Chipsatz-Konkurrenz 63 beziehungsweise 73 Prozent schneller. Unser Sauerbraten-Shadertest verweigerte aus unerfindlichen Gründen unter beiden Chipsatzlösungen seinen Dienst.

Videobeschleunigung

Intels favorisierte Videobeschleunigungs-API für Linux nennt sich VA-API (“Video Acceleration API”) [6], hinter die sich auch Via für seine Chrome-GPUs stellt. ATI hingegen schwört auf das stark an Microsofts DXVA (“DirectX Video Acceleration”) angelehnte XvBA (“X-Video Bitstream Acceleration”, [7]). Nvidia setzt wiederum auf sein – dank umfangreicher Patches für gängige Media-Player und -frameworks inzwischen relativ populäres – VDPAU (“Video Decode and Presentation API for Unix”).

Der Vorteil von VA-API: Es existieren dafür Backends sowohl für XvBC als auch VDPAU, sodass VA-API-angepasste Software auf GPUs aller vier Hersteller laufen sollte. Momentan hält sich die Unterstützung für VA-API allerdings noch in Grenzen: Lediglich Intels GMA-X4500HD-Grafik im G45, die PowerVR-GMA500-Grafik im “Poulsbo”-Chipsatz sowie Vias Chrome S3 400/500 funktionieren. Als wir testweise den VA-API-optimierten Mplayer kompilierten [8], fand dieser für die GMA HD kein passendes Ausgabemodul. Intel arbeitet eigenen Angaben zufolge jedoch an VA-API-Support für seine neue Chipsatzgrafik. MPEG2 soll bereits beschleunigt sein, an H.264 und VC-1 feilen die Entwickler noch.

Stromverbrauch

Obwohl die TDP mit 87 Watt nur knapp unter den 95 Watt der 45-Nanometer-“Lynnfield”-Serie liegt, kann Intels neuer 32-Nanometer-Prozess überzeugen: Im Leerlauf benötigt das gesamte System (mit Intel-Chipsatzgrafik, also ohne dedizierte GPU) lediglich 40 Watt, mit voller CPU-Last erhöht sich das auf 86 Watt. Bei einem Core i5 750 maßen wir (allerdings mit dedizierter, aber relativ stromsparender Radeon HD 2400 GPU) noch 54 Watt im Leerlauf und 129 Watt mit voller CPU-Last auf allen Kernen. Hierbei gilt es allerdings den deutlichen Taktunterschied zu berücksichtigen: Der Core i5 661 taktet mit 3,33 GHz Basistakt und per Turbo-Modus bis zu 3,6 GHz, der Core i5 750 mit 2,66 GHz Basistakt und bis zu 3,2 GHz per Turbo.

Fazit

Die neuen Clarkdales sind ein würdiger Nachfolger für die “Penryn”-Core-2-Duos. Die 6×0-Reihe ist jedoch nicht gerade preiswert und stellenweise gleich teuer wie echte Vierkern-Core-i5- (i5 66x vs. i5 750) oder sogar Core-i7-CPUs (i5 670 vs i7 860). In Sachen Preis/Leistung können die Clarkdales dem momentanen Spitzenreiter in der Disziplin, AMDs Athlon II X4, keine Konkurrenz machen: Den preislich vergleichbaren, langsamer getakteten Core-i3-Modellen fehlt der Turbo-Modus.

Die zwei zusätzlichen virtuellen Kerne der Clarkdales können echte Kerne zwar nicht ersetzen, bringen in entsprechender Software dennoch ordentlich Mehrleistung, auch den Takt erhöhte Intel. Nutzt Ihre favorisierte Software Multicore nicht oder nur schlecht, stellen die “Clarkdale”-CPUs eine gute Wahl dar. Die 6xx-Serie markiert in solchen Szenarien dank ihres sehr hohen Takts von bis zu 3,73 GHz momentan Intels Leistungsspitze und spart dabei obendrein Strom.

Der integrierte Grafikkern GMA HD fällt für Intel-Verhältnisse gewohnt schwachbrüstig aus. Dafür ist er stromsparend und zielt auf Billig- und Bürorechner – wo der Kunde jedoch wiederum hohe Taktraten und CPUs über 150 Euro eher wenig goutiert. Hier eignen sich die günstigeren, niedriger taktenden i3-Prozessoren besser. Die Chipsatzgrafik der neuen CPUs unterstützt Linux erst in zukünftigen Distributionen ab Kernel 2.6.33, bis dahin ist eine dedizierte Grafikkarte Pflicht.