Teil 2: Wissenswertes zu den neuen Intel® Core™ i3, i5 & i7 Prozessoren

Wie ich euch schon vor ein paar Tagen versprochen habe, folgen nun weitere Informationen zu den neuen Prozessoren aus dem Hause Intel. Ich weiß – relativ trockener Stoff, dafür mit jeder Menge Informationen. Nach der Lektüre dürft ihr euch sicherlich „Prozessor-Experte“ nennen :). Den ganzen Bericht sowie weitere Themen rund um die neuesten Intel-Entwicklungen im Prozessorbereich findet ihr wie immer übersichtlich und im Original in unseren Intel Monatsbriefen!Viel Spaß beim Lesen.

Alle facts zu den Features der neuen Intel® Core™ i3, i5 & i7 Prozessoren

 

Die neuen Intel® Core™ Prozessoren – Schneller, kühler und energieeffizienter dank neuer 32-nm-Fertigungstechnik

Neben der Intel Hyper-Threading- und Turbo-Boost-Technik ist insbesondere der zugrunde liegende Fertigungsprozess ein Innovationstreiber bei den neuen mobilen Arrandale-Prozessoren, die am 7. Januar während der CES 2010 vorgestellt wurden.

Ältere Modellreihen wie der Intel Pentium, Core Duo oder Core 2 Duo Prozessor basieren noch auf der 45 Nanometer Fertigungstechnik. Bei den neuen Intel Core i3, i5 und i7 Prozessoren setzt Intel als erster Halbleiterhersteller bei der Fertigung auf nur noch 32 Nanometer breite Prozessorstrukturen.

Doch welche technischen Neuerungen erlauben die kleinere Fertigungsweise und welche Vorteile ergeben sich aus dem neuen Fertigungsverfahren?

Die 32-nm-Fertigungstechnik gestattet Intel eine drastische Reduzierung der Abstände zwischen den einzelnen Transistoren eines Prozessors. Nahm eine Zelle im 45-nm-Prozess noch eine Fläche von 0,346 um2 ein, ist sie im neuen 32-nm-Gewand mit 0,171 um2 nur noch etwa halb so groß und ermöglicht fast eine Milliarde Transistoren auf der Größe eines Daumennagels! Möglich wurde dies durch den Einsatz der bereits zweiten Generation der Intel High-k Metal-Gate Technologie (welche erstmals mit der 45-Nanometer-Generation zum Einsatz kam), neuen Lichtübertragungs-Verfahren wie der Immersions-Technologie und durch den verstärkten Einsatz von Germanium als Legierungszusatz.

Die Folge ist eine kräftige Steigerung der Transistorperformance um bis zu 22  Prozent gegenüber mit 45 nm gefertigten Prozessoren, eine geringere Energie-Verlustleistung gegenüber vergleichbaren Prozessorpendants der Intel Core 2 Duo Familie (TDP) und eine, trotz deutlicher Erhöhung der Anzahl an Transistoren, wesentlich kleinere Fläche von nur noch 81 mm² Umfang, die die beiden Prozessorkerne auf dem Wafer (Chipoberfläche) in Anspruch nehmen.

Auf den Punkt gebracht, ermöglicht die neue 32-nm-Fertigungstechnik somit Prozessoren, die leistungsfähiger und kleiner sind als vergleichbare Prozessoren früherer Generationen, gleichzeitig weniger Energie verbrauchen und aufgrund der geringeren Verlustleistung weniger Hitze entwickeln.

Zum Einsatz kommen Prozessoren mit dem neuen Fertigungsverfahren, z.B. in den neuen Notebook-Modellen Samsung R 780 i3 Harry, dem Acer Aspire 5740G-436G50MN oder dem Sony VAIO VPC-F11M1E/H.

 

Multimedia und Mobilität? Kein Widerspruch mehr dank 2-Chip-Architektur und Intel® Turbo-Boost-Technik!

Neben der neuen 32-Nanometer Fertigungsverfahren und dem einhergehenden geringeren Platzbedarf der Prozessorkerne auf dem Waver (Chipsatz) führt Intel mit den Arrandale Prozessoren auch im Grafikbereich eine Neuerung ein. Intel bringt hier eine völlig überarbeitete Prozessorstruktur auf den Markt und verbaut auf den aktuellen Prozessoren erstmals einen integrierten Grafikkern. Dieser ist weder über die Northbridge angeschlossen, noch sitzt er wie bei bisherigen Vertretern der Intel Core 2 Duo und Core 2 Quad Reihe im Chipsatz, sondern findet direkt als zweiter Part des Multi-Chip-Modules auf der CPU oberhalb der beiden Prozessorkerne Platz.

Die integrierte Grafikeinheit, die noch auf der bekannten 45-nm-Fertigungstechnik basiert, ist bei den meisten mobilen Modellen mit 533 MHz getaktet und von der Leistung her mindestens mit einer mobilen nVidia® GeForce® 9400 vergleichbar. Insbesondere für leichte, auf Mobilität ausgerichtete Notebooks ergeben sich durch die Zwei-Chip Lösung große Vorteile, ermöglicht sie doch die Fertigung noch kompakterer Systemkomponenten wie kleineren Motherboards und den Verzicht auf eine zusätzliche Grafikkarte, was Energie und Platz spart und den Entwicklern weitere Freiheiten im Kampf um lange Akkulaufzeiten und noch kleinere Geräte gibt. Die nötigen PCI Express-Anschlüsse sind natürlich ebenfalls vorhanden, so dass auch externe Grafiklösungen im vollen Umfang unterstützt werden.

Die neuen Intel Core i3/i5 und i7 Prozessoren unterstützen hier eine intelligente, dynamische Taktregelung. Je nach Bedarf und Auslastung der Grafikunit wird der Takt des Grafikprozessors angepasst, was zum Beispiel beim surfen im Internet, arbeiten mit Office oder im Leerlauf (Idlebetrieb) für eine deutliche Minderung des Stromverbrauchs sorgt.

Die mobilen Ableger der aktuellen Core i5 und Core i7 Modelle unterstützen jedoch noch ein weiteres exklusives Feature, die Turbofunktion. Diese erlaubt bei Nichtbelastung der CPU einen Teil der Energie der GPU zuzuordnen. Möglich wird dies durch die Integration von CPU und GPU auf einem Chip. Der Grafikkern ist nun Teil der sogenannten Thermal Design Power (TDP) Domäne des Prozessors, die die Energiezufuhr des Prozessors steuert.

Werden die Prozessorkerne nur wenig beansprucht und benötigen Anwendungen ein Mehr an Grafikleistung, übertaktet sich statt einem der CPU-Kerne der Grafikkern und stellt entsprechend den Anforderungen ein Maximum an Grafikleistung zur Verfügung. Das System balanciert sich hier intelligent je nach Bedarf an Rechen- oder Grafikleistung aus (Power Balancing) und der Nutzer erhält bei geringstem Energieverbrauch immer die Leistung, die er wirklich benötigt.

 

Höhere Leistung trotz geringerer Standardtaktraten dank Turbo-Boost-Technik! Die neuen Intel® CoreTM i5 und i7 Prozessoren übertakten sich selbstständig auf bis zu 3,2 GHz!

Neben Hyper-Threading-Technik und 32 Nanometer-Fertigung, die in allen neuen 2010er Intel Core-Prozessoren integriert sind, ist die Turbo-Boost-Funktion, wie sie nur in den Vertretern Intel Core i5 und Intel Core i7 zur Verfügung steht, eine der innovativsten Neuerungen. Sie beschleunigt die Leistung des Prozessors bei anspruchsvollen Anwendungen und passt die Leistung des Prozessors intelligent und dynamisch den Anforderungen nach oben und unten an. So liefert der Prozessor je nach Bedarf mehr Rechenleistung oder arbeitet besonders energieeffizient.

Doch wie funktioniert die Turbo-Boost-Funktion technisch eigentlich? Die Prozessoren laufen im Normalbetrieb mit bestimmten Standardtaktraten von 1,06 GHz bis 2,66 Gigahertz. Ist einer der Kerne beim Bewältigen einer anstehenden Aufgabe ausgelastet, erhöht die Turbofunktion intelligent und voll automatisch in Stufen zu je 133 Megahertz diesen Standardtakt (der Multiplikator des Rechenkerns wird um zwei Zählpunkte erhöht) und taktet im Gegenzug die weiteren Kerne herunter.

Die Übertaktung des Kerns ermöglicht somit eine wesentlich höhere Rechenleistung und ist insbesondere für ältere Anwendungen, die nur einen einzelnen Prozessorkern nutzen können, geeignet.

Die Anzahl der Schritte, über die die aktuellen Intel Core i5 und Core i7 Prozessoren verfügen, variieren von Prozessor zu Prozessor und können bis zu 6 Stufen/ Schritte umfassen. Bei einzelnen Notebookprozessoren ist so eine Steigerung der Taktfrequenz auf bis zu 175 Prozent möglich. Kommt Turbo-Boost zum Einsatz, werden die Taktraten je nach Bedarf so lange erhöht, wie bestimmte festgelegte Werte für die Leistungsaufnahme (TDP), Stromversorgung und Temperatur nicht überschritten werden.

Der Prozessor erhöht und senkt hier also den Takt entsprechend der Auslastung der Kerne, dem Stromverbrauch und der Temperatur und dies geschieht intelligent und voll automatisch innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde.

Die neuen Intel Core i5 und i7 Prozessoren, wie sie etwa im Sony VAIO VPC-EB1S1E/BJ, ASUS X77JQ-TY006V oder Acer Aspire 8940G-724G50BN verbaut sind, schlagen in verschiedensten Benchmarks auch dank des Turbo-Boosts somit die meisten schnellen Zweikern-Prozessoren ebenso wie die  Vertreter der älteren Core 2 Quad Generationen mit vier Prozessorkernen.

 

Aus zwei mach vier dank Hyper-Threading-Technik, wie sie in allen neuen 2010er Intel® Core™ Prozessoren integriert ist.

Die neuen 2010er Intel® Core™ Prozessoren kommen mit einem merklichen Leistungsplus gegenüber vergleichbaren älteren Prozessorengenerationen daher. Neben einer verbesserten Architektur und mehr Rechenkernen ist insbesondere die Einführung der Hyper-Threading-Technik in den neuen mobilen Prozessoren für die gesteigerte Leistung bei Multimedia- und rechenintensiven Programmen mitverantwortlich.

Doch was versteckt sich hinter dem Begriff Hyper-Threading oder im Allgemeinen auch Simultaneous MultiThreading (SMT) genannt? Bei Hyper-Threading täuscht die CPU dem auf dem Rechner installierten Betriebssystem für jeden echten Kern einen weiteren virtuellen Kern vor. Ein Zweikern-Prozessor wird somit vom Betriebssystem als Vierkern-Prozessor erkannt, ein Vierkern-Prozessor als Achtkern-Prozessor usw.

Dank Hyper-Threading-Technik können Prozessoren somit mit jedem Prozessorkern doppelt so viele Aufgaben gleichzeitig verarbeiten. Statt zwei Rechenschritten bei einem aktuellen Intel Pentium Prozessor können so im Optimalfall durch Prozessoren, wie sie z.B. in den Packard Bell TJ75 verbaut sind, bis zu vier Rechenschritte und in den aktuellen Vierkern-Prozessor High-End Systemen wie dem G60J-JX016V von ASUS sogar bis zu 8 Rechenschritte simultan abgearbeitet werden.

Die CPU ist gleichmäßiger ausgelastet und dies wirkt sich in aller Regel auf die Performance insbesondere aktueller, rechenintensiver Anwendungen wie Kreativsoftware, Spielen und Videoverarbeitung entscheidend aus. Anwendungen werden so bis zu 20 Prozent schneller abgearbeitet.

Die einzige Vorraussetzung ist, das die Software in der Lage ist, die zu bearbeitenden Informationen in kleine Häppchen zu zerlegen und so schlau auf die vorhandenen Kerne verteilt, dass die Berechnung einer Teilaufgabe nicht abhängig vom Berechnungsergebnis eines anderen Kerns ist. Um diese getrennten Kontrollflüsse zu gewährleisten unterstützen moderne Betriebssysteme aktuelle Software und neueste Spiele sogenannte Threads, also die Aufteilung in zu bearbeitende Aufgabenblöcke. Und genau hier setzt Hyperthreading mit seinen simulierten Kernen an.

Der große Vorteil der Hyper-Threading-Technik – ein Leistungseinbruch durch einen Datenstau ist fast nicht mehr möglich, da sich selbst bei mehreren geöffneten Programmen oder komplexen Videorenderingtools die zu verarbeitenden Informationen bei Arrandale-Prozessoren auf bis zu vier simulierte Kerne aufteilen und somit auch der Datenfluss an anstehenden Rechenaufgaben durch bis zu vier Kanäle abgearbeitet wird.

Einkern-Prozessoren ohne Hyper-Threading-Technik müssen den Datenfluss chronologisch abarbeiten, ob dies nun rechenintensive Schritte sind oder nicht, was stark variierende Auslastungen des Systems mit sich bringt. Und selbst Zweikern-Varianten, wie die aktuellen Intel® Core™ 2 Duo Prozessoren kommen hier bei Multithreaded Anwendungen an Ihre Grenzen.

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5 Kommentare auf "Teil 2: Wissenswertes zu den neuen Intel® Core™ i3, i5 & i7 Prozessoren"

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Für mich ist ein sehr wichtiger Punkt die AES-Beschleunigung des Core i5. Schade dass weder i3 noch i7 nach meinem Kenntnisstand über AES-NI verfügen.
Setzt man wie ich auf eine vollverschlüsselte Festplatte — und der aktuelle Linux-Kernel sollte dafür AES-NI nutzen können — dann sollte das deutliche Vorteile bringen. Ich habe Benchmarks gesehen bei denen der Geschwindigkeitsgewinn bei AES bis zu dem Faktor 10x ging. Während HTTPS-Webseiten normalerweise keinen Geschwindigkeitsengpass darstellen (und höchstens ein paar übertrieben aufwendige Flash-Animationen dadurch ausgebremst werden), so sollte das bei Festplattenzugriffen einen deutlichen Geschwindigkeitsgewinn bringen.

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also der i7 verfügt auf jedenfall über AES-NI und zudem noch NOKA-P7 ich bin hellauf begeistert, dass die neue Generation NOKA-P7 endlich problemlos bedienen kann. Hut ab!!

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[…] Vermutungen) geisterten durch das Netz: Aufgrund eines Engpasses bei Intel konnten nicht genug i5 und i7-Prozessoren geliefert werden. Nun sollen die neuen Geräte im April ausgeliefert werden. Mit eben jenen […]

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[…] wir aus dem Vollen. Neben Geräten aller Preis- und Leistungsklassen sind zahlreiche Modelle der auch hier schon im Blog ausführlich vorgestellten intelligenten neuen 2010er Intel® […]

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[…] dass unser Frank bei Erscheinen von neuen Intel-Prozessoren wieder einige lesenswerte Berichte verfassen wird. Und ihr so? AMD, Intel oder etwas ganz […]

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