AMD tritt mit seinen Quad-Core-Prozessoren gegen die starke Konkurrenz von Intel an. Wir testen einen Phenom X4 gegen die mobile CPU Turion X2 und einen Core-2-Duo-Prozessor von Intel.

AMDs Antwort auf die leistungsfähigen und trotzdem stromsparenden Core-2-Duo-Prozessoren von Intel heißt Phenom. Der Nachfolger des Athlons bringt vier Kerne mit und arbeitet problemlos mit Linux zusammen. Wir testeten einen auf 2,2 GHz getakteten Phenom X4 9550 auf dem Asus-Mainboard M3A78-EM (siehe Titelbild). Nur zwei Kerne bringt der Turion X2 (1,9 GHz) mit, den wir auf einem MSI-Notebook des Typs PR211 ausgiebig unter die Lupe nahmen. Notebook und Desktopsystem setzen jeweils zusätzlich zur CPU auch einen integrierten AMD-Grafikchip ein (Radeon 3200), der unter Linux mit dem freien radeonhd-Treiber für 2D/3D-Beschleunigung sorgt. Bei beiden CPUs handelt es sich um 64-Bit-Prozessoren mit Speed-Stepping. Für das Generieren von Vergleichswerten diente ein Dell Latitude E4300 mit einer Core-2-Duo-CPU (2,4 GHz) von Intel.

Performance nutzen

Wer einen Rechner mit Quad-Core-Prozessor kauft, der möchte die Performance der CPU auch ausreizen. In der Windows-Welt nutzt man solche Rechner in erster Linie mit einer entsprechend leistungsfähigen Grafikkarte zum Spielen. Unter Linux kann man damit zum Beispiel Videos encodieren. Leider gibt es immer noch relativ wenige Anwendungen, die die Multithreading-Fähigkeiten der Dual- oder Quad-Core-CPUs nutzen. So arbeitet zum Beispiel beim Umwandeln von WAV-Dateien mit lame oder oggenc auf dem Phenom X4 immer nur einer der vier Kerne. Zu den wenigen Programmen mit Multithreading-Support gehört ffmpeg. Der GNU-C-Compiler kennt auch ein paar spezielle Compilerflags für AMDs neueste Prozessorgeneration – in der Regel bringt deren Einsatz jedoch kaum Performance-Vorteile.

Eine CPU, viele Aufgaben

In einem ersten Tests wollten wir wissen, wie gut die Prozessoren mit paralleler Last umgehen. Dazu wandelte ein Skript eine rund 20 MByte große AVI-Datei in eine mit H.264 kodierte MPEG4-Datei um. Sämtliche Tests führten wir unter der 64-Bit-Version von OpenSuse 11.1 durch, die FFMPEG-Pakete stammen von Packman [1]. Neben der Kodierungszeit maßen wir auch den Stromverbrauch des Komplettsystems. Abbildung 1 zeigt die Zeiten beim gleichzeitigen einfachen bis achtfachen Kodieren mit ffmpeg und folgendem Programmaufruf:

$ ffmpeg -i test.avi -vcodec libx264 test.mpg

Abbildung 1: Erst beim vierfachen Encoden spielt der Phenom X4 seine Vorteile gegenüber der Zweikern-CPU von Intel aus. Der Turion bleibt deutlich hinter Intels Prozessor zurück und verbraucht auch etwas mehr Strom.

Wie zu erwarten, erledigt die Turion-CPU mit zwei Kernen zwar die doppelte Arbeit noch in der gleichen Zeit, wie das einfache Kodieren, danach nehmen die Zeiten jedoch linear zu, wobei die CPU für die Dreifach- und Sechsfachaufgaben etwas zu lange benötigt. Der Stromverbrauch steigt von moderaten 28 Watt im Leerlauf beim einfachen FFMPEG-Aufruf zunächst auf 43 Watt, danach über 50 Watt und erreicht bis zu 60 Watt bei voller Belastung. Für ein Notebook liegt dieser Verbrauch hart an der oberen Grenze. Zum Vergleich schickten wir das Latitude-Notebook mit der Core-2-Duo CPU von Intel ins Rennen: Das Dell-System mit Intel-Prozessor kommt im Leerlauf mit 20 Watt aus und verbraucht unter Last maximal 52 Watt.

AMDs Quad-Core-System arbeitet deutlich flotter und wandelt bis zu vier AVI-Dateien in der gleichen Zeit ins MPEG4-Format um. Mit 90 Sekunden schlägt der auf 2,2 GHz getaktete Phenom X4 den mit maximal 1,9 GHz arbeitenden Turion zudem deutlich. Auch die Phenom-Kurve weist beim sechsfachen Kodieren einen leichten Knick nach oben auf, was bedeutet, dass die CPU für diese Aufgabe überdurchschnittlich lange braucht. Die vier Kerne des Phenom X4 9550 sind beim vierfachen Kodieren zu 100 Prozent ausgelastet.

Während sich das Phenom-System im Leerlauf noch mit akzeptablen 75 Watt Leistung zufrieden gibt, steigt der Stromverbrauch mit zunehmender Leistung fast linear an, bei Volllast auf über 150 Watt. Dennoch gewinnt der Phenom X4 das Stromspar-Rennen: Er braucht für die komplette Arbeit nur 180 Sekunden bei 153 Watt (7,65 Wh), beim Turion sind es 520 Sekunden lang 60 Watt (8,66 Wh).

Eine Aufgabe, viele CPUs

Die meisten Nutzer wandeln aber nicht täglich mehrere Filme in ein anderes Format um, sondern möchten einen Film möglichst schnell konvertieren. Dazu lässt sich ffmpeg mit der Option -threads Anzahl aufrufen, wobei Ffmpeg maximal acht Threads unterstützt. Die Thread-Option hängt zudem mit dem benutzten Videocodec zusammen: H.264 und normales MPEG4 lassen sich gut verteilen, WMV und andere Codecs skalieren über mehrere Cores zum Teil gar nicht. Für den zweiten Test benutzten wir folgendes Kommando:

$ ffmpeg -threads 2 -i test.avi -vcodec libx264 test.mpg

Dabei testeten wir mit zwei, drei, vier, sechs und acht Threads (Abbildung 2). Zwei interessante Details fielen dabei auf:

• Während die CPU-Last beim gleichzeitigen Kodieren mehrerer AVI-Dateien jeweils auf 100 Prozent anstieg, schöpfte Ffmpeg beim Multithread-Encoding die Prozessorleistung immer nur zu rund 80 Prozent aus.
• Die schnellsten Zeiten ergaben sich nicht wie erwartet bei zwei (Turion/Intel) beziehungsweise vier Threads (Phenom), sondern unabhängig von der CPU bei der höchstmöglichen Anzahl von acht Threads.

Abbildung 2: Auf allen Systemen arbeitet Ffmpeg bei acht gleichzeitigen Threads am schnellsten.

Bei zwei Threads schaffen es beide AMD-Prozessoren, die Arbeitszeit beinahe zu halbieren. Danach flacht die Kurve jedoch bei beiden CPUs ab, obwohl der Phenom X4 bei vier Threads eigentlich auf Zeiten um 30 Sekunden kommen müsste. Hier scheint die Lastverteilung auf die vier Kerne nicht optimal zu funktionieren. Auch mit dem MPEG4-Codec (-vcodec mpeg4) ergibt sich das gleiche Bild. Zudem schwankten die Messwerte für zwei und drei Threads sehr stark; diejenigen für vier, sechs und acht Threads blieben jedoch stets konstant.

Fazit

Im direkten Vergleich zu Intels Core-2-Duo-Prozessoren halten die AMD-CPUs zwar in Sachen Leistung halbwegs mit, brauchen aber deutlich mehr Strom. Gerade bei Notebooks hat Intel deshalb klar die Nase vorn. Wer für zu Hause einen schnellen Rechner zum Kodieren von Video- und Audio-Dateien sucht, bekommt mit dem Quad-Core-Phenom aber eine sehr gute CPU.