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Die Intel-Haswell- und Broadwell-Technologien und die 9X-Chipsätze

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Nach den "Bridges" kommen jetzt die "Wells" - so könnte man es sagen. Die beiden letzten CPU-Generationen von Intel hießen "Sandy Bridge" und "Ivy Bridge", ihnen folgen "Haswell" und "Broadwell".

Hintergrund

Über Sandy-Bridge und Ivy-Bridge wurde schon berichtet, bei Sandy-Bridge handelte es sich um einen Prozessoren, der in einer 32nm-Technologie hergestellt wurde. Es folgte - mit Ivy-Bridge, und Broadwell gehört auch dazu, - der Übergang zur 22nm-Technologie.
Die Haswell-CPUs erkennt man an ihrer vierstelligen Bezeichnung, die mit einer "4" beginnt - also zum Beispiel ist der i7-4770 eine Haswell-CPU. Die Prozessor-Reihe ist etwa seit Sommer 2013 im Handel.
Broadwell ist eine Technologie, die nach Intels-Tick-Tock-Philosopie einen "Tick" bedeutet: Den Übergang auf kleinere Strukturen (wir sind nun bei 14nm) bei weitgehend gleichbleibenden Technologie-Elementen.
Die mit Ivy-Bridge eingeführten - damals 3D-Tri-Gate-Transistoren - genannten FinFET-Tansistoren spielen jetzt die größte Rolle: Mit ihnen wurde die CPU auf Energieeffizienz und Leistung getrimmt. 8% weniger Stromverbrauch bei um 8% gesteigerter Vektorverarbeitungsleistung und 6% höherer Single-Thread-Leistung. Erreicht wurde dies durch eine neue Mikroarchtitektur, die auch eine neue Grafik beinhaltet HD4000, HD5000, Iris bzw. Iris Pro sind hier die richtigen Bezeichnungen. Je nach Prozessor kommt eine andere Grafik-Einheit zum Zuge. Allein der HD4000-Grafik bescheinigt man eine Performance-Erhöhung von ca. 25-30 %. Durch eine vierte ALU (Ausführungseinheit) und 8 statt bisher 6 Ports wird die allgemein verbesserte Performance erreicht. So sind viele Rezensenten der Meinung, dass die Grafikleistung - neben dem Stromsparen - der eigentliche Fortschritt dieser Technologie sei.
Im wirklichen Leben ist das Ganze allerding recht unübersichtlich. Es ist durchaus nicht so, dass alle Grafikeinheiten für alle Systeme zur Verfügung stehen.

Die hier abgebildete Grafik von Intel beschreibt die Entwicklung dieser CPUs:

         Entwickung CPUs

Grafik

Die ersten Varianten der Prozessoren für den Sockel 1150 beinhalteten - ab den Nummern i3-43xxx - die Grafikeinheit HD4600. Die i3-41xx-Modelle haben die Einheit HD4000 auf dem Chip.
Die Grafikeinheiten HD5000 bzw. HD5100 sind zur Zeit (Februar 2015) drei mobilen i7-CPUs vorbehalten.
Ende 2013 brachte Intel dann die "R"-Versionen einiger CPUs heraus. Diese verwenden nun die Iris-Grafikeinheit, Spitzenreiter ist hier die Iris Pro 5200, auch GTe3 genannt. Momentan sind diese CPUs verlötet auf einigen Boards mit der Sockel-Spezifikation "BGA", mit 1384 Pins, erhältlich.

Leistung und Einsatz

Die theoretische Maximal-Leistung einer i7-4770-CPU, dem Flaggschiff bei Einführung der Prozessor-Serie, liegt bei 217,6 GFlops - der Linpack-Benchmark mit der Intel MKL Library bescheinigt ihm 177 GFlops, dem i5-3570 (Ivy Bridge) 105 GFlops und dem i7-920 (aus der ersten Core-i-Serie) 40 GFlops.
Bei der letzten CPU-Serie konnte es zu thermischen Problemen kommen - Intel hatte die Kühlpaste im Inneren des Prozessors (zwischen Die und Metallkappe) geändert. bzw. weggelassen. Das führte teilweise zu abenteuerlichen Tipps in Foren und Zeitschriften ("CPU köpfen").
Aus der Haswell-Serie gibt es (siehe unten) momentan nur "U"-Prozessoren - die i3-Versionen schon eine Weile, die i5-Versionen erst seit Kurzem. Diese CPUs benötigen lediglich 15 oder 28W, beginnen bei einem Takt ab 1.6 GHz, bis 2.9 GHz und gehen im Turbo-Boost-Mode durchaus bis 3 GHz. Die Grafik geht hoch bis zu einer Nummer 6100.

Andere CPUs - besonders die Desktop-Varianten - gibt es noch nicht, das wird sich aber demnächst ändern. Denn: Die Modellpolitik von Intel hat sich geändert. Kamen bisher immer die Desktop-Prozessoren zuerst auf den Markt und die diversen - abgespeckten - Notebookvarianten später, beginnt mit Broadwell der umgekehrte Prozess. Broadwell-Prozessoren erkennt man an der "5" als führende Nummer der vierstelligen Produktbezeichnung. Eine i7-5xyz-CPU ist also ein Broadwell-Prozessor. Man sieht hier, dass der primäre Vorteil der neuen Technologie im Stromsparen liegt - und damit im Notebook- und Tabletbereich am erfolgreichsten ausgespielt werden kann. Man erhält momentan schon Notebooks mit Core-i3, -i5 und -i7-CPUs dieser Technologie und HD5500-Grafik.

Grundsätzlich vergibt Intel die angehängten Buchstaben momentan nach dem folgendem Prinzip:

  • Y-Modelle Soc (System-on-Chip): TDP 3,5 und 4,5 W, für Ultrabooks;
  • U-Modelle SoC: 15W (GP2); 28W (GP3), für stärkere Ultrabooks;
  • H-Modelle – für ITX-Boards: 37W; 47W: GT2, GT3e (erst Q2/15);
  • K-Version für S1150 mit GT3e : Q2/15, TDP 65 W;

Außerdem wird es noch Versionen für den neuen Sockel 2011v3 geben: Broadwell-EP, bis zu 18 Kerne, HT mit einer TDP bis zu 160W und Broadwell-EX-CPUs für 8-Sockel-Systeme.

Ansonsten funktionieren die neuen CPUs auf den schon bekannten Sockel 1150-Boards, wobei es auf den Chipsatz-Typ ankommt. 9x-Chipsätze (s.u.) gehen auf jeden Fall, 8x funktionieren im allgemeinen, wenn UEFI korrekt implementiert wurde.

Was hat es nun  mit GT2 oder GT3e auf sich?

DieNun, es handelt sich um eine “Iris Pro Graphics” 5200. Bei GT2 sind Grafik sowie CPU auf im gleichen Chip - links sehen Sie eine Darstellung des Siliziums.

GT3e funktioniert wie GT3, hat aber zusätzlich 128 MB “embedded DRAM cache” (eDRAM) zur Performance-CPU+GPUErhöhung.
Die 128 MB eDRAM sind auch “auf” der CPU, aber in einem eigenen Chip. Intel nennt ihn einen Level 4-Cache mit dem Namen Crystalwell, der sowohl der CPU wie auch der GPU zur Verfügung steht.

Rechts ein Bild (vom computerbase.de) eines solchen Chips im auflötbaren BGA-Gehäuse.

Weitere - besonders technische - Informationen können AUGE-Mitglieder der Dokumentation zu meinem Vortrag im März 2015 in Frankfurt entnehmen.
 

Chipsätze

Die zur Haswell-Technologie passenden Serie-8-Chipsätze kamen etwa ab Juni 2013 auf den Markt. Einige bekannte Vertreter sind: Z87, H87, H81 und B85 Express, das Spitzenmodell ist der H87. Die Boards mit diesen Chipsätzen haben im allgemeinen mehr USB-3-Ports sowie mehr S-ATA-III-Ports. "Eigentlich" ist die native PCI-Unterstützung gestrichen worden - oft haben aber die Mainboardhersteller doch noch PCI-Sockel über einen zusätzlichen Chip realisiert. Das C1-Stepping wurde mit USB-Problemen ausgeliefert, das Stepping C2 jedoch arbeitet fehlerfrei.

Serie 9 ChipsatzZu den Broadwell-Prozessoren brachte Intel die passenden Chipsätze Anfang 2014 auf den Markt: H97 und Z97. Beide werden in Boards mit dem Sockel 1150 verbaut, und können außer den Haswell- später auch die Broadwell-Prozessoren bedienen.

Die neuen Chipsätze unterscheiden sich nur in wenigen Punkten von den bisherigen - die Veränderungen sind im Intel-Diagramm links hellblau markiert.
Besonders sind das:

  • Intel-RST-for-PCIe-Storage-Technologie => SATA 3.2 ist jetzt möglich;
  • 2 gebündelte SATA-III-Ports über PCI-Express erlauben dann bis 10GBits/s;
  • PCIe M.2 Slot möglich: (für SSDs !!!!);
  • Rapid Storage Technology: die Versionsnummer steigt  von V12 auf V13;
  • “Intel Device Protection Technlogy mit Boot Guard” (bestimmte professionelle Features, zum Teil ans BIOS gekoppelt);
  • Haswell- und Broadwell-CPUs sowie alle Sockel 1150-CPUs werden unterstützt;
  • USB2/3, PCI-Expr. 2 und 3, alles bleibt so wie vorher.

ASUS X99-BoardDer ebenso veröffentlichte X99-Chipsatz ist für den neu konfigurierten Sockel LGA2011 v3 bestimmt und unterstützt dann die bald erscheinenden 8-Kerner von Intel wie den i7-5960X. Dazu wird es aber nötig sein, DDR4-RAM zu benutzen.

Solche Boards wird man in Privathaushalten wohl selten finden. Schon die dafür nötigen CPUs überfordern im allgemeinen ein privates Budget. Zur Zeit wären das etwa der I7-5960X mit 8 Kernen für ca. 1000 $ - das absolute Topmodell. Es gibt aber auch schon den 4-Kerner i7-5820K für knappe 400 $.

Ausblick

Ach ja, die Nachfolger dieser CPU-Linien sind dann die SKYs: Skylake (Tock) und Skymont (Tick) werden sie heißen.

Beis Skylake wird das Ende von VGA erwartet. Aber: Bis zu fünf Bildschirme werden angeschlossen werden können, allerdings über:  HDMI-, DisplayPort- oder “Embedded DisplayPort”-Anschlüsse (eDP).

Wir werden sehen!