Test: AMD Prozessor Roundup

Vorwort

Nachdem wir uns in der Vergangenheit oft mit Mainboards für den von Advanced Micro Devices (AMD) eingeführten Sockel A beschäftigt haben, soll es nun zum ersten Mal um die Prozessoren für diesen Prozessorsockel gehen. Im Gegensatz zu Intel hält AMD seit der Präsentation im Jahre 2000 weiter an diesem System fest. Intel erkor dagegen von 1999 bis in die Gegenwart den Sockel 370, Sockel 423 und letztendlich den Sockel 478. Für Intel ist ein neuer Sockel zumeist mit einer völlig neuen Architektur verbunden gewesen, die mit dem Pentium 4 mit dem älteren Willamette- und dem neuen Northwood-Kern, der bereits in 0,13µm gefertigt wird, vorerst seinen Höhepunkt erreicht hat. Dass es aber nicht unbedingt immer einen neuen Sockel benötigt, um die Leistung des Prozessors deutlich zu erhöhen, zeigte AMD kürzlich mit der Einführung des Athlon XP mit Palomino-Kern sowie des neuen Duron-Prozessors mit Morgan-Core. Wir haben uns einmal die neuesten Prozessoren aus diesem Hause angesehen und möchten zeigen, wo die eventuellen Stärken und Schwächen der Neulinge liegen. Unser Dank geht an dieser Stelle an AMD, die so freundlich waren, uns ein breites Spektrum an Testprozessoren zur Verfügung zu stellen.

Geschichte

Um nicht zu sehr vom eigentlichen Thema dieses Prozessor-Vergleichstest abzulenken, haben wir uns dazu entschiedenen, die Geschichte der AMD Prozessoren, beginnend beim K5, in einem gesonderten und daher auch etwas ausführlicheren Artikel [1] zu veröffentlichen. Wir haben uns bemüht, die Entwicklung und die einzelnen Architekturschritte so genau wie nötig darzustellen. Sicherlich ginge es noch etwas genauer, doch schließlich handelt es sich um Auslaufmodelle, die heute kaum noch eine Rolle spielen. Allerdings gibt es auch einige interessante Parallelen zu beobachten. So kam der K5 ähnlich wie der Athlon XP aus der heutigen Zeit mit einem Performance Rating daher. Das heißt, die Geschwindigkeitsangabe auf dem Prozessor ist nur eine Vergleichsgröße zu einem anderen Prozessor, hat aber selbst nur wenig mit dem realen Takt des Prozessors zu tun. Auf das Performance Rating des Athlon XP sowie dessen technischen Raffinessen und auch die des neuen Duron werden wir unter anderem im nächsten Abschnitt dieses Artikels eingehen.

Überblick

Bevor wir in die technischen Feinheiten der neuen Prozessoren einsteigen, soll es an dieser Stelle erst einmal um die grundlegenden Neuerungen des Duron mit Morgan- und des Athlon XP mit Palomino-Kern gehen. Die folgende Tabelle soll einen ersten Überblick über die offensichtlichsten Neuerungen geben.

Auf den ersten Blick sind die grundsätzlichen Unterschiede zwischen den neuen Modellen und ihren Vorgängern gar nicht so gravierend. Nicht verwunderlich, hat AMD mit dem Athlon XP oder dem neuen Duron ja keine neue Architektur eingeführt. Vielmehr wurden alte Strukturen weiter verbessert. Auch der Fertigungsprozess blieb sowohl beim Morgan als auch beim Palomino der Alte. Gefertigt wird nach wie vor unter Verwendung der 0,18µm Kupferprozess-Technologie in der Fab30, dem Wafer-Werk in Dresden. Erst die Einführung des Throughbred im erstem Quartal diesen Jahres wird hier Veränderungen mit sich bringen. Neue Funktionen wird es zwar nach aktuellen Informationen nicht geben. Durch die Verwendung der 0,13µm Fertigungstechnologie dürfte jedoch zum einen die Größe des Prozessor-Cores (DIE-Größe) um einiges sinken, zum anderen reduziert sich dadurch die Leistungsaufnahme des Prozessors und damit die Wärmeentwicklung, sowie mitunter auch die Kernspannung. Höhere Taktraten werden möglich.

Eine der auffälligsten Neuerungen, die auch stark zur Performance-Steigerung der neuen Prozessoren beiträgt, dürfte die Unterstützung von 3DNow! Professional neben dem altbekannten 3DNow! und MMX sein. Bei 3DNow! Professional handelt es sich um eine Erweiterung 3DNow!s um 52 Befehle, die bei Intel zusammen mit dem Pentium III unter dem Namen ISSE (Intel SIMD Streaming Extention) oder SSE1 eingeführt wurden. Da allgemein die Einbindung von SSE1 Befehle in Anwendungen oder Spiele besser erfolgte, als dies bei 3DNow! größtenteils der Fall war bzw. ist, lässt sich hierdurch bereits eine Leistungssteigerung erwarten. 3DNow! Professional umfasst weiterhin 19 zusätzlichen Befehle zur Verbesserung der Festkomma-Berechnungen für Sprach- oder Video-Verschlüsselung sowie 5 Digital-Signal-Prozessing-Befehle (DSP-Befehle) zur Verbesserung von Soft Modem, Soft ADSL, Dolby Digital Surround Sound und MP3 Anwendungen, die bereits im Enhanced 3DNow! des Athlon enthalten waren. Zur Einbindung der neuen Befehle erhöhte AMD die Anzahl der Transistoren beim Morgan und Palomino-Kern geringfügig gegenüber dem direkten Vorgänger. Während beim Duron lediglich 180.000 neue Transistoren hinzugekommen sind, waren es beim Palomino gar 500.000. Weiterhin haben der Athlon XP und der Duron zusätzlich zu den neuen Befehlen noch einen größeren 'Translation Lookaside Buffer' erhalten. Dazu jedoch mehr im Abschnitt Technik. Auch auf das nun vorhandene Hardware Data Prefetching, das auch beim Intel Pentium III und Pentium 4 zum Einsatz kommt, sowie die interne Temparatur-Diode wird genauer im Abschnitt Technik eingegangen.

Allgemein lässt sich sagen, dass durch die Integration der neuen Technologien eine Vergrößerung des Prozessors-Kerns zu beobachten ist, die ohne weiteres mit bloßem Auge sichtbar wird.

Bei der direkten Gegenüberstellung fällt deutlich auf, dass der Morgan im Vergleich zum Spitfire in die Länge gezogen wurde. Auch die Verteilung der Widerstände hat sich ebenso geringfügig verändert, wie die nach außen geführten L-Brücken, deren Anzahl nun auf 12 gestiegen ist. Zum Beseitigen des Multiplikatorlock sind jedoch nachwievor die L1-Brücken ausschlaggebend. Ähnliches ist auch beim Vergleich Thunderbird/Palomino zu beobachten. Zusätzlich den Merkmalen des Durons sind hier noch sämtliche Widerstände auf die Unterseite des Prozessors gewandert.

Eine weitere offensichtliche Veränderung beim Betrachten des Athlon und des Athlon XP dürfte die Farbe des Prozessorgehäuses sein. Die Ursache diese Farbgebung ist eine neue Gehäusefertigung. Während beim Athlon- und allen Duron-Prozessoren noch ein CPGA (Ceramic Pin Grid Array), also ein Keramikgehäuse zum Einsatz kommt, wird der Athlon XP im OPGA (Organic Pin Grid Arry), einem organischen Gehäuse, gefertigt. Dieses Material kommt bei der Konkurrenz (Intel Pentium III Copermine, Intel Pentium 4) schon länger zum Einsatz, ist besonders hitzebeständig und zeichnet sich durch eine größere Elastizität aus. Darüber hinaus ist es deutlich leichter als die altere Keramik-Lösung. Rein farblich dürfte sich das Bild allerdings demnächst von braun nach grün wandeln, da AMD neue Hersteller des Gehäuses verifiziert hat.

Technik

AMD selbst fasst alle performancesteigernden Architekturneuerungen des Palomino unter dem Begriff der so genannten "QuantiSpeed Architektur" zusammen. Auch Intel hat für die Performance des P4 mit der 'Netbrust Technologie' ein Schlagwort parat. Die QuantiSpeed Architektur nimmt eine Schlüsselposition bei AMDs Markting für den Athlon XP ein und stellt die Grundlage beziehungsweise die Begründung für die Einführung von Modellnummern abseits des realen Prozessortakts, also dem Performance-Rating, dar. Wir werden dieser QuantiSpeed Architektur deshalb einen eigenen Abschnitt zukommen lassen.

QuantiSpeed Architektur

Hat man sich ein wenig mit der 'QuantiSpeed Architektur' beschäftigt, steht man schon bald vor einem Verständnisproblem. Aufgrund der ähnlichen Kerne des Morgan und dem Palomino müsste der Begriff der QuantiSpeed Architektur eigentlich auch voll auf den neuen Duron (Morgan) sowie auf den Mobile Athlon 4 (Mobile Palomino) und den Athlon MP (Multiprozessor Palomino) zutreffen. Allerdings wird dieser Name weder beim mobile Athlon 4 noch beim Duron in den Mund genommen. Auch beim Athlon MP Processor Model 6 Data Sheet [2] vom Juni 2001 ist noch keine Spur von diesem Begriff zu sehen. Erst beim Athlon MP Processor Model 6 OPGA Data Sheet [3] vom Dezember 2001 nimmt AMD auch hier den Begriff QuantiSpeed Architektur in den Mund. Da es in dem Zeitraum von sechs Monaten, die zwischen diesen beiden Dokumenten liegen, außer dem neuem Gehäuse keine weiteren grundlegenden Modifikationen am Prozessor gegeben hat, ist davon auszugehen, dass man beim Prozessorhersteller aus Kalifornien den Begriff in diesem Zeitraum erst neu geschaffen haben muss. Da der Athlon MP im OPGA (Organic Pin Grid Arry) wie seine Palomino-Brüder über Modellnummern und nicht länger über den realen Takt zu identifizieren ist, scheint sich die Theorie, dass die QuantiSpeed Architektur als Begründung für die Einführung des Performance Ratings herhalten soll, zu bestätigen.

Was beinhaltet die QuantiSpeed Architektur nun eigentlich wirklich?? Vor allem: handelt es sich tatsächlich um eine neue Architektur, oder nur um eine neue „TradeMark™“, einen Namen also, der als Teil einer Strategie zur Vermarktung des Performance Ratings geschaffen wurde?

Laut AMD besteht die QuantiSpeed Architektur aus vier Kernelementen (teilweise frei übersetzt):

• Die neunfache, pipelinegestützte, superskalare x86 Prozessor-Mikroarchitektur, die eine optimale Ausgewogenheit zwischen Arbeit pro Taktzyklus und Frequenzskalierbarkeit sicherstellen soll. Sie setzt sich aus jeweils drei pipelinegestützten, superskalaren Fließkomma-Ausführungseinheiten, Integereinheiten und Adress-Kalkulationseinheiten zusammen.
• Die 3DNow! Professional fähige Fließkommaeinheit soll die schnellste heutzutage erhältliche sein.
• Ein neuartiger hardwareseitiger Vorab-Datenzugriff (data pre-fetch) der besonders die Leistungen anspruchsvoller Software unter Ausnutzung hoher zur Verfügung stehender Speicherbandbreiten verbessern soll.
• Verbesserte exklusive und spekulative two-level Translation Look-aside Buffer (TLB) sollen verhindern, dass der Prozessor ins stocken gerät, während er auf zukünftige Daten und/oder Anweisungen wartet.

Wenn man sich diese von AMD angegebenen Schlüsselmerkmale der QuantiSpeed Technologie genau anschaut, wird deutlich, dass sich hinter dem neuen Namen einige alte Bekannte verbergen. Die „neunfache, pipelinegestützte, superskalare x86 Prozessor-Mikroarchitektur“ entspricht im Prinzip genau der des Thunderbirds. Den zweiten aufgeführten Punkt betreffend muss man sagen, dass auch die Fließkommaeinheit des Athlon XP (Palomino) der des Thunderbird Athlons ähnlich ist, allerdings verspricht hier, wie schon erwähnt, die Erweiterung der Befehlssätze um die 52 SSE1 Befehle etwas zusätzliche Leistung. Einen wirklich großen Fortschritt in Sachen Performance verspricht dagegen Punkt 3, also der hardwareseitig implementierte Vorab-Datenzugriff (hardware data pre-fetch), den Intel schon mit dem PIII und seiner „Data Prefetch Logic“ einführte, und den nun auch der Palomino beherrscht. Dem aktuellen Befehlsablauf folgend, lädt die pre-fetch Technik von AMD bald benötigte Daten aus dem Arbeitsspeicher in den sehr viel schnelleren on-die Level 2 Cache, so dass sie dem Prozessor ohne Verzögerung zugeführt werden können, wenn sie gebraucht werden. Ähnlich klingt zumindest die Zielsetzung des vierten und letzten aufgeführten QuantiSpeed Elements, das ebenfalls keine absolute Innovation darstellt, sondern eine Verbesserung einer bereits bekannten Technik darstellt. Durch den Einsatz eines weiterentwickelten Translation Look-aside Buffers (TLB) soll nämlich verhindert werden, dass der Prozessor auf Daten/Anweisungen warten muss. Das Prinzip, dass dieses Ziel verwirklichen soll, unterscheidet sich allerdings deutlich von dem des data pre-fetchings. Im TLB werden nämlich nicht die Daten selbst bereitgehalten, sondern, vereinfacht gesagt, der Weg zu ihnen bzw. den Weg enthaltende „Landkarten“; auf Englisch also maps zu häufig und in jüngster Vergangenheit genutzten Daten/Anweisungen werden im TLB aufbewahrt. Etwas genauer gesagt bilden diese maps die Verknüpfung zwischen den (dem Prozessor bekannten, vom Programm ausgegebenen) logischen Speicheradressen der Daten und den (vom Prozessor benötigten) physischen Speicheradressen. Im TLB werden also die physischen Adressen zu den meistgebrauchten Daten ständig bereitgehalten. Somit fällt das zeitaufwendige Umrechnen von logischen in physische Adressen weg. Beim Athlon XP sollen drei konkrete Verbesserungen an dieser Technologie zum Leistungszuwachs beitragen. Erstens wurde der Level 1 Daten-TLB von 32 auf 40 Einträge vergrößert. Zweitens beseitigt nun, so AMD, die „exclusive buffer“ Struktur der Level 2 Daten- und Anweisungs-TLBs doppelt vorhandene Daten, wodurch Level 2 Cache für andere Daten frei wird. Drittens soll auch das „spekulative Generieren und Laden“ neuer maps den TLB und damit den Palomino beschleunigen.

Rekapitulieren wir das eben von uns hergeleitete Material noch einmal. Auch wenn der Athlon XP an einigen Stellen erweitert (Data Prefetch Logic) bzw. ergänzt (Translation Look-aside Buffers) wurde, ist der Begriff der 'QuantiSpeed Architektur' wohl eher als schlagkräftiges Argument für das P-Rating und die erzielten Leistungsgewinne zu sehen. Eine wirkliche Neuerung versteckt sich im Endeffekt nur hinter einem der Unterpunkte und dieser trifft gleichmaßen auf den neuen Duron, den Athlon 4 und den Athlon MP zu.

Temperatur Diode

Eine weitere interessante Neuerung im neuen Duron und Athlon XP ist eine Temperatur-Diode, die über zwei Pins auf der Unterseite des Prozessors (THERMDA und THERMDC) vom Mainboard ausgelesen werden kann. Damit hat man erstmals als Besitzer eines Prozessors von AMD die Möglichkeit, die genaue Temperatur des Prozessors zu erfahren, wie es bei Intel schon seit der Einführung des Pentium Pro Gang und Gebe ist. Allerdings bedarf diese Funktion erst einmal der Unterstützung des Mainboards. Bislang gehören die nVidia nForce basierenden Mainboards zu den ersten Vertretern, die von der Temperatur Diode erfolgreich Gebrauch machen. Allerdings sollte es nur eine Frage der Zeit sein, bis auch andere Mainboards auf diese Funktion zurückgreifen.

Die Temperatur Diode selbst wird von AMD an jeder erdenklichen Stelle mit „not 100% tested“ eher zurückhaltend umworben- sicherlich keine unbedingt ermutigende Aussage. Laut AMD ist die Sonde in der Lage, Temperaturveränderungen von 40°C in mindestens einer Sekunde zu erkennen. Wird die Temperatur Diode verwendet, so werden mittels T-Shutdown und T-SD_Delay die Faktoren für das Notfall-Ausschalten des Prozessors vorgegeben. Für T-Shutdown gibt AMD eine zulässige Temperatur von maximal 125°C an, diese sollte jedoch auf entsprechenden Mainboards im BIOS zu verändern sein. Für T-Shutdown, also der Zeit bis der Prozessor von der Spannungsversorgung getrennt werden muss, sind maximal 500ms vorgesehen. Mit Hilfe dieser Vorgaben möchte AMD den Hitzetod des Prozessors verhindern. Doch es ist zu bezweifeln, dass ein Athlon XP Prozessor, der für eine halbe Sekunde mit einer Temperatur von 125°C läuft und erst nach dieser Zeit abgeschaltet wird, also vollkommen innerhalb der Spezifikationen, anschließend noch zu gebrauchen ist. Zumal AMD die maximal zulässige Betriebstemperatur sowohl beim Athlon als auch beim Athlon XP und den Duron-Prozessoren mit 90°C angibt. Dennoch ist die Temperatur Diode ein Schritt in die richtige Richtung. Allerdings bisher ohne die korrekte Unterstützung der Hardware oftmals noch nutzlos. Auch die Reaktionszeit der Diode ist beim Ausfall des Lüfters durchaus zu gebrauchen, denn in diesem Fall würde die Prozessortemperatur selbst unter Belastung nicht um mehr als 40°C in der Sekunde ansteigen- der Kühlköper schluckt in diesem Fall noch genug Energie. Bei der kompletten Abnahme des Kühlkörpers ist dies unter voller Belastung jedoch durchaus der Fall. Doch wann nimmt mal als Privatanwender schon einmal den Lüfter samt Kühlkörper vom Prozessor?

Zusammen mit der Einführung des Athlon XP hat AMD übrigens auch die zulässigen Maximal-Temperaturen im Vergleich zum Vorgänger leicht nach unten korrigiert. Denn nach bisherigen zulässigen 95°C sind nunmehr noch 90°C Kerntemperatur erlaubt.

Leistungsaufnahme

Durch eine nicht näher erläutere Prozessorüberarbeitung beim Palomino und Morgan war AMD in der Lage, die Leistungsaufnahme der neuen Prozessoren geringfügig zu reduzieren. Da damit verbunden auch die Wärmeverlustleistung geringfügig gesenkt werden konnte, hat man auch den Weg für höhere Taktraten frei gemacht.

Die Grenzen, die in der derzeitigen Prozessorarchitektur selbst begründet liegen, konnte AMD damit zwar nochmals weiter nach oben setzen, doch viel mehr als die derzeitigen 1,66GHz beim Athlon 2000+ wird man mit dem Palomino wohl kaum erreichen.

True Performance Initiative

Wie bereits im letzten Abschnitt erwähnt, hat AMD mit der jetzigen siebten Generation der Prozessorarchitektur das Problem, dass die Taktrate nur noch schwerlich und wenn dann nur mit ausreichender Kühlung angehoben werden kann. Da man damit jedoch so gut wie aus dem Taktfrequenzrennen ausgeschieden ist, mussten andere Mittel her, die die Leistung der Athlon XP Prozessoren ins richtige Licht rücken. Das XP im Prozessornamen steht hierbei übrigens für eXtra Performance und nicht für eXPerience, wie dies im Namen von Windows XP der Fall ist.

Im Rahmen der True Performance Initiative hat sich AMD zum Ziel gesetzt, seinen Kunden die Vorteile der PC-Leistungsfähigkeit nahe zu bringen. Die True Performance Initiative (TPI, Initiative für reale Leistungsfähigkeit) will deshalb eine neue, genauere Messmethode zur Ermittlung der PC-Prozessorleistung festlegen. Die Frage, warum die Endanwender eine neue Methode zur Messung der Leistungsfähigkeit brauchen, beantwortet AMD mit folgendem Satz:

Zitat

„Endanwender, die sich nur auf Megahertz als Indikator für die Leistungsfähigkeit stützen, überblicken die PC-Prozessorleistung nicht vollständig und werden deshalb unter Umständen enttäuscht, da sie falsche Erwartungen haben.“

Damit kritisiert man natürlich nicht nur den Endanwender, sondern auch Intel, die den Begriff Megahertz beim Pentium 4 nach eigener Ansicht zum oberflächlichen Käufer-Fang missbrauchen. Man möchte über die reine Betrachtung der PC-Prozessorfrequenz hinaus und sieht die tatsächliche Leistungsfähigkeit des Prozessors bei einem breiten Spektrum von Anwendungen.

Im Rahmen dieser True Performance Initiative führt AMD mit dem Athlon XP das alte Performance Rating wieder ein, das zuletzt beim K5 Verwendung fand. Begründet wird dieser Schritt mit der Tatsache, dass der Athlon XP z.B. im Vergleich zum Pentium 4 deutlich mehr Anweisungen pro Takt (Instructions per Clock, IPC) ausführen kann und somit bei deutlich geringerem Takt nach wie vor mit den Leistungen eines Pentium 4 mithalten kann. Während sich AMD um ein ausgeglichenes Verhältnis zwischen Prozessortakt und IPC bemüht hat, muss der Pentium 4 durch seinen im Vergleich zum Pentium III geringen IPC-Wert mit deutlich höheren Taktraten betrieben werden, um die Leistung seines Vorgängers zu übertreffen. Durchaus ein wohl kallkulierter Marketing-Trick der Intel-Ingenieure.

Die folgende Tabelle enthält die aktuellen Athlon XP Prozessoren mit ihrem Performance Rating. Also ihrer Modellnummer und ihren dazugehörigen Takt.

Obwohl das Performance Rating scheinbar einen Vergleich mit einem Pentium 4 mit gleichem Takt nahe legt, bezieht sich dieses Rating laut AMD auf die Überlegenheit gegenüber einem bestehenden Athlon (Thunderbird) Prozessor.

Zitat

„AMD benennt den AMD Athlon XP Prozessor anhand von Modellbezeichnungen anstatt mit Megahertz-Taktraten. Die Modellbezeichnungen sollen die relative Leistungsfähigkeit des AMD Athlon Prozessors kennzeichnen und die architektonische Überlegenheit über bestehende AMD Athlon Prozessoren hervorheben. Je höher die Modellnummer, desto besser die Leistung.“ (Pressemeldung zur Athlon XP 1900+ Einführung)

Ob beispielsweise ein Athlon XP 1600+ wirklich schneller als ein gleichgetakteter Athlon mit 1,4 GHz ist, werden unsere Benchmarks zeigen müssen. Das Performance-Rating lässt sich übrigens mit der Gleichung: 1,5 x Prozessortakt - 500 berechnen.

Voraussetzung

Die gute Nachricht zuerst: Sowohl der Athlon XP, als auch der neue Duron sind nach wie vor für AMDs Sockel A mit 462 Pins konzipiert. Im Gegensatz zu Intel hält AMD also wesentlich länger an einer Plattform fest, so dass man nicht gezwungen ist, sich ein neues Mainboard zuzulegen. Allein vom Intel Pentium 4 gibt es eine Variante für den Sockel 423 und eine für den Sockel 478, wobei die Einführung des neuen Sockels gut ein Jahr nach dem Start des Pentium 4 erfolgte. Natürlich konnte Intel dadurch die Taktfrequenzen weiter erhöhen, was AMD, wie bereits angesprochen, Kopfzerbrechen bereitet.

Mit dem Betrieb eines Duron mit Morgan-Kern sollte es in den meisten Fällen keine Probleme geben. Da der Prozessor mit einem Front-Side-Bus von lediglich 100 MHz läuft, sollte selbst ein Betrieb auf recht alten Mainboards mit VIA KT133 oder SIS 730 Chipsatz möglich sein. Auch die auf 1,75 Volt angehobene Betriebsspannung stellt hier kein Hindernis dar, da Athlon Prozessoren schon länger mit dieser Spannung betrieben werden müssen. Einzig und allein ein BIOS-Update für die neuen Funktionen des Durons sollte Pflicht sein, so dass unter anderem auch die SSE-Funktionalität des Prozessors zur Verfügung steht. Auf unserem Testboard, dem Asus A7V266, mit dem aktuellsten BIOS, wurde der Prozessor zwar erkannt, doch nach dem ersten Start wollte dieses Board unserem Duron 1,1 GHz mit 12,5x133 MHz, also 1,66 GHz zu Leibe rücken. Da dieser Prozessor standardmäßig ohne Multiplikatorsperre daher kommt, würde er diesen Takt auch annehmen, ein Betrieb mit diesem Takt ist jedoch ohne extreme Kühlung selbstverständlich nicht möglich. Doch im BIOS waren die 11x100 MHz dann schnell per Hand festgelegt. Die Erkennung dieses Prozessors ließ hier jedenfalls zu wünschen übrig. Da jedoch sofort nach dem Prozessorwechsel das BIOS das Erste ist, was der Nutzer zu Gesicht bekommt, ergaben sich hieraus keinen weiteren Probleme.

Auch der Betrieb des neuen Athlon XP sollte auf den meisten Boards, die einen Front-Side-Bus von 133 MHz liefern, ohne größere Probleme möglich sein. Mit der Vorstellung des neuen Athlon haben zahlreiche Mainboardhersteller umgehend Kompatibilitätslisten zu Ihren Platinen veröffentlicht. In den meisten Fällen war die volle Unterstützung des Athlon XP mit einem BIOS-Update erledigt. Allerdings z.B. nicht bei Abit. Aufgrund eines Hardwareproblems existiert hier laut Hersteller eine Inkompatibilität zwischen allen Athlon XP Prozessoren und den Revisionen 1.0, 1.1 sowie 1.2 des KT7A mit oder ohne integriertem Raid-Controller. Erst die neuen Revisionen des Boards unterstützen den Athlon mit Palomino Kern voll. Doch auch andere Boards können Probleme mit der Leistungsaufnahme der schnellsten Athlon XP Prozessoren haben. Auf unserem Asus A7V266 mit 400 Leadmann Netzteil war ein Athlon XP 1900+ zum Beispiel nicht zum Leben zu erwecken. Das EPoX 8KHA+ beispielsweise soll in Einzelfällen Probleme beim Betrieb eines Athlon XP 2000+ haben.

Übrigens gelten für Mainboardhersteller mit der Einführung des Athlon XP strenge Vorschriften, was die Ausgabe des Prozessortaktes betrifft. Da die Bezeichnung des Athlon XP nicht länger im Zusammenhang mit dem wahren Prozessortakt besteht, darf beim Bootvorgang eben dieser reale Prozessortakt nicht mehr ausgegeben werden. Laut AMD ist nur noch die Ausgabe der Modellnummer oder anders ausgedrückt, die Ausgabe des Performance-Ratings sowie der Prozessorname selbst, also Athlon XP, zulässig. Mainboard-Hersteller, die sich nicht an diese Vorgaben halten und entsprechende BIOS-Updates veröffentlichen, bestehen ab sofort nicht mehr den Validations-Prozess von AMD.

Overclocking

Ein wichtiger Faktor für den Erfolg des Athlon- und natürlich auch des Duron-Prozessors im Endanwendermarkt- war bzw. ist sicherlich das Overclockingpotential der CPUs. Dadurch, dass es beim Athlon mit Thunderbird- und dem alten Duron mit Spitfire-Kern durch einen einfachen Trick möglich ist, den Taktmultiplikator auf geeigneten Mainboards frei zu variieren, wurde der Feldzug dieser Prozessoren positiv beeinlußt. So läuft ein Athlon Thunderbird mit 1,4GHz mit etwas Glück und entsprechender Kühlung durchaus mit 1,53 oder gar 1,6GHz, ohne die anderen Systemkomponenten wie z.B. AGP-Grafikkarte, PCI-Steckkarten oder den Arbeitsspeicher durch einen überhöhten Front-Side-Bus- bzw. AGP- oder PCI-Takt aus dem Tritt zu bringen. Da die Konkurrenz, allen voran Intel, die eigenen Prozessoren seit dem ersten Pentium MMX mit einem festen Multiplikator ausliefern, ist hier ein Übertakten dagegen nur durch Anheben des Systemtaktes (FSB) möglich, wodurch allerdings alle anderen Systemkomponenten außerhalb ihrer Spezifikationen betrieben werden müssen und es früher zu Komplikationen kommen kann.

Während auch beim neuen Duron die Multiplikatorsperre ganz leicht über den Bleistifttrick durch Verbinden der L1-Brücken aufgehoben werden kann, steht man dagegen beim Athlon XP vor einem mittelgroßen Problem. Der Widerstand des Bleistift-Graphits ist einfach zu groß, so dass der Signalfluss nicht mehr gegeben ist. Weiterhin wird bei der Fertigung des Athlon XP beim Durchtrennen der L1-Brücken zum Festlegen des endgültigen Multiplikators durch AMD ein kleines Loch in das Prozessor-Package gebrannt. Denn im Gegensatz zum Keramikgehäuse, in dem die alten Desktop und Server Athlons sowie alle Duron-Prozessoren verpackt werden, ist das organische Gehäuse des Athlon XP deutlich weicher. Dieses kleine Loch macht ein direktes Verbinden nahezu unmöglich. Da die Not bekanntlich erfinderisch macht, gibt es inzwischen zahlreiche Anleitungen im Web, die auch das „Unlocken“ des Athlon XP erklären. In den meisten Fällen wird hierbei gut leitender Silberlack verwendet, wobei entweder um die Löcher seitlich vorbei „gemalt“ wird, oder gegebenenfalls die Löcher erst mit einem nicht leitenden Material, wie z.B. Klebstoff, aufgefüllt werden und anschließend die L1-Brücken mit Silberlack auf direktem Wege verbunden werden. Beide Wege führen hierbei zum gewünschten Ziel.

Allerdings steckt in den neuen Athlon XP Prozessoren bei weitem nicht mehr so viel Potential, wie es noch bei den Athlons mit Thunderbird-Kern der Fall gewesen ist. Neben der Abwärme stößt man nämlich schnell an die Grenzen der Multiplikatoren. Diese werden dem Prozessor über vier Pins auf der Unterseite der CPU (FID[3], FID[2], FID[1] und FID[0]) übergeben. Wobei übergeben eigentlich der falsche Ausdruck ist, da es sich eigentlich um Output Signale (2,5V) handelt, die dem Chipsatz sagen, welches SIP (Serialization Initialization Packet) an den Prozessor gesendet werden soll. Sobald die Multiplikatorsperre des Prozessors überwunden wurde, hat das BIOS das Sagen und meldet dem Chipsatz das entsprechende SIP. Der Prozessor akzeptiert nun beim Starten jeden beliebigen Multiplikator. Da der Multiplikator allerdings nur über vier Pins festgelegt wird und somit eine Datenbreite von lediglich 4-bit hat, ist die Anzahl der möglichen Kombinationen auf insgesamt 16 beschränkt. Folgende Auflistung zeigt die 4-bit Codierung der Pins für den Multiplikator.

Wie wir sehen, haben alle Multiplikatoren über 12,5 dieselbe Codierung erhalten. Im Bios kann somit kein Multiplikator über 12,5 festgelegt werden, alle Multiplikatoren über diesem Wert müssen somit im Prozessor selbst geregelt werden. Ist man so z.B. im Besitzt eines Athlon XP 1,9+, der mit einem realen Takt von 1,6GHz läuft und dessen Multiplikator bereits 12,0, beträgt, kann man diesen Prozessor ohne Verändern des Front-Side-Bus lediglich mit 12,5 x 133MHz, also 1,66GHz, übertakten. Genau diesen Takt wird der Athlon XP 2,0+ bieten, ein Übertakten dieses Prozessors über den Multiplikator ist nicht mehr möglich.

Bekannte Fehler

Seit dem Athlon werden nun auch bei AMD detaillierte Informationen zu bekannten Fehlern, die in der Architektur selbst ihre Ursache haben, in so genannten Revision Guides zusammengefasst. Diese Fehler-Transparenz, die bei Intel schon länger üblich ist, ist besonders dann wichtig, wenn man genaue Informationen über die Veränderungen zwischen einzelnen Prozessor-Steppings erhalten möchte. Während ein älteres Prozessor-Stepping z.B. zu unerklärlichen Systemhängern neigte, kann dieses Problem bereits in einer überarbeiteten Version des Prozessors ausgemerzt worden sein. Selbst beim Athlon MP, Athlon XP oder Athlon 4, die bekanntlich allesamt auf dem sechsten Model des Athlon Prozessors basieren, Codename Palomino [4], sind inzwischen drei Revisionen bzw. Prozessor-Steppings im Handel. Beim alten Athlon Model 4, Codename Thunderbird [5], gab es beispielsweise sechs Steppings von A4 bis A9. Das A8 Stepping verließ allerdings nie die Entwicklungshallen.

Insgesamt geht AMD auf sieben Fehler beim Model 4 genauer ein. Wer allerdings glaubt, dass mit dem A9-Stepping alle Fehler aus dem alten Athlon entfernt wurden, der täuscht sich gewaltig, denn beim Schritt von Revision A7 auf A9 wurde lediglich ein Fehler beseitigt. Außerdem gibt es mit dem A9 Stepping des Athlon einen neuen Fehler, der auch im derzeit aktuellen A5 Stepping des Athlon XP enthalten ist. Natürlich sind die Fehler mehr oder weniger unkritisch. Eines der akuteren Probleme ist hierbei ein vereinzeltes Hängen beim Aufwachen aus dem Standby-Modus, wenn ein Taktmultiplikator mit Kommastelle, also beispielsweise 9,5 oder 8,5, zum Generieren des Prozessortaktes verwendet wird. Dieser Fehler tritt bei genau zwei ACPI Stromsparmodi (C2 und C3) auf. AMD schlägt deshalb den Mainboard-Herstellern vor, diese Unterstützung im Bios von vornherein zu deaktivieren und kündigt eine Fehlerbeseitigung in einem neuen Stepping an.

In der Tat wurde dieser Fehler gleich im ersten Stepping (A0) der neusten Athlon Prozessor-Generation (Model 6) behoben. Das aktuelle Stepping des Athlon XP lautet A5 und ist bis auf einen Bug fehlerfrei ( beim Athlon MP ist noch ein weiterer Fehler verhanden, der jedoch beim Athlon XP keine Rolle spielt). Interessanterweise war der Fehler zeitweise im A0 und A2 Stepping nicht vorhanden. Der Fehler trägt die Bezeichnung „Processor Does Not Support Reliable Microcode Patch Mechanism“, was soviel bedeutet, wie der Prozessor verfügt nicht über einen verlässliche Microcode Patch Mechanismus. So gravierend ist der Fehler allerdings nicht. Denn es ist durchaus möglich einen Prozessor-Patch in den dafür zuständigen Patch RAM zu laden, allerdings hat AMD im neusten Stepping den Build In Self Test (BIST) für diesen Patch RAM deaktiviert. AMD warnt hier somit nur vor möglichen Problemen beim Verwenden dieser Funktion, durch die z.B. Fehler via BIOS-Update aus der Welt geschaffen oder umgangen werden können.

Über die Fehler des neuen Durons (Model 7), Codename Morgan, ist dagegen bislang noch nichts bekannt. Im alten Duron mit Spitefire [6] Kern (Model 3) waren sieben Fehler bekannt, von denen einige auch im Athlon Model 4 enthalten waren. Insgesamt gab es beim alten Duron zwei Steppings die im Handel waren, Stepping A0 und A2. Das A2 Stepping wurde hierbei um zwei Fehler erleichtert. Ein Problem, das vielleicht noch am ehesten durch die Medien ging, war die Tatsache, dass das A0 Stepping beim Auslesen der CPUID z.B. mit dem Programm WCPUID, einen L2-Cache mit einer Größe von 1kb auswies. Dass dies nicht stimmen kann, dürfte klar sein. Steckt ein neues A2 Stepping im Rechner, so werden nun die korrekten 64kb L2-Cache gemeldet. Welche Fehler es nun ins A0 Stepping des Duron (Model 7) mit Morgan Kern geschafft haben, wird sich erst im Laufe der Zeit heraus stellen, wenn AMD entsprechende Revisions Guides veröffentlicht. Die folgende Tabelle zeigt die CPUIDs über die sich das Stepping des Prozessor-Kerns herausfinden lassen.

Alle bei uns im Test verwendeten Prozessoren wiesen übrigens das jeweils aktuelle Stepping der Prozessor-Serie auf.

Testsystem

Als Betriebssystem verwendeten wir Windows XP Professional. Dabei aktualisierten wir die integrierten VIA 4in1 Treiber auf die Version 4.37. DirectX 8.1 blieb dagegen unverändert. Immer häufiger setzen auch Spieler auf Windows 2000 und nun auch langsam auf den Nachfolger, so dass wir bewusst Windows XP für die Tests verwendeten. Darüber hinaus ist davon auszugehen, dass die in XP vorherrschenden Performanceunterschiede zumindest in der Relation auch auf jedem anderen Windows auftreten. Für die Grafikkarte wurde der offizielle Treiber in der Version 23.11 verwendet. Das System wurde entsprechend den Vorgaben von Microsoft für das Benchen mit Windows XP konfiguriert.

• Prozessor (FSB: Athlon 266 MHz, Duron 200 MHz)
  • AMD Athlon XP 1700+
  • AMD Athlon XP 1600+
  • AMD Athlon XP 1500+
  • AMD Athlon-C 1,4 GHz
  • AMD Athlon-C 1,33 GHz
  • AMD Athlon-C 1,2 GHz
  • AMD Athlon-C 1 GHz
  • AMD Duron 1,2 GHz
  • AMD Duron 1,1 GHz
  • AMD Duron 1,0 GHz
  • AMD Duron 950 MHz
• Motherboard
  • Asus A7V266 [7]
• Arbeitsspeicher
  • 256MB PC266 Apacher CL2,5 DDR SDRAM
• Grafikkarten
  • Inno3D Tornado Geforce3 [8]
• Peripherie
  • Asus 50x
  • IBM DTLA 307030
  • IBM DJNA 370910
  • Creative Labs Soundblaster Live Value
  • Intel Etherexpress 100Pro
• Treiberversionen
  • nVidia Detonator 23.11
  • Via 4in1 4.37
• Software
  • Windows XP Professional

Benchmarks

Um konkrete Aussagen über die Leistung der Prozessoren im praktischen Einsatz treffen zu können, haben wir neben rein theoretischen Benchmarks auch Anwendungen und Spiele herangezogen. Als besonderes Extra haben wir auch Tests mit SETI@Home nicht gescheut. Weiterhin durfte jeder der Prozessoren PI auf die ersten 1 Million Nachkommastellen berechnen. Auf Sysmark 2001 haben wir verzichtet, da hier die fehlerhafte Erkennung von 3DNow! Professional beim Athlon XP die Ergebnisse verfälschen würde. Die verwendeten Benchmarks sollten aber dennoch alle für den User interessanten Bereiche abdecken können.

• Synthetische Tests:
  • 3DMark 2001
  • 3DMark 2000
  • Final Reality
  • GLMark
  • Sandra 2001te
• Computerspiele:
  • Aquamark
  • Quake 3 Arena
• Anwendungen:
  • SETI@Home
  • SuperPI
  • Winace 2.11
• Encoding:
  • FlaskMPEG
  • Lame
• 3D Rendering:
  • Cinema 4D
  • Spec ViewPerf 6.1.2

Wer die Benchmarks bei sich zu Hause selbst einmal nachvollziehen möchte, der findet einen Großteil der oben aufgelisteten Testprogramme bei uns in der Downloadsektion [9].

Windows Boottime

Da AMD als einen von zehn Gründen [10] für den Kauf eines Athlon XP auch das "äußerst schnelle Hochfahren" des Computers angibt, wollten wir dieser Aussage natürlich genauer auf den Grund gehen. Zu diesem Zweck haben wir uns von Microsoft das Programm Bootvis organisiert. Dieses Programm ist eigentlich zum Optimieren des Boot-Vorgangs entwickelt worden und analysiert zu diesem Zwecke allerdings bis ins kleinste Detail den Systemstart. Unter anderem wird die Boot-Aktivität, CPU-Nutzung, der Festplatten In-/Output die Treiberverzögerung und vieles mehr untersucht. Bei der Bootzeit generell hat sich gezeigt, dass diese so gut wie gar nicht von der Taktfrequenz des Prozessors abhängig ist, da in der Regel andere Komponenten den Systemstart unnötig verzögern. Während die Bootzeit beim Athlon XP 1700+ durchschnittlich 31,87 Sekunden betrug, war ein Duron 950 (Spitfire) beispielsweise in 31,86 Sekunden hochgefahren. Natürlich schwanken diese Werte von Fall zu Fall um bis zu zwei Sekunden, so dass man zusammenfassend sagen kann, dass der Systemstart nicht durch den Athlon XP wesentlich beschleunigt wird.

Sandra 2001te

Bevor wir die Riege von insgesamt 12 Prozessoren in realen Anwendungen gegeneinander antreten lassen, möchten wir uns an dieser Stelle erst einmal die theoretischen Leistungswerte der Boliden genauer ansehen. Zu diesem Zweck haben wir Sandra herangezogen, da hier sowohl die 3DNow! als auch die SSE1 Erweiterung der Prozessoren korrekt erkannt und dementsprechend auch ausgenutzt wird.

Sandra Prozessor-Test

Sandra 2001te bietet gleich zwei Benchmarks, die ausschließlich die Leistung des Prozessors ermitteln sollen. Hierbei kommt zum einen der Dhrystone Benchmark zum Einsatz, der ursprünglich von Siemens entwickelt wurde um die Leistung des Hauptprozessors zu messen. Zum anderen wird über den Whetstone Benchmark die Leistung des Co-Prozessors bestimmt. Beide Tests erfolgen ohne die Berücksichtigung der erweiterten Mutlimedia-Befehlssätze. Auch bei der Verwendung von Gleitkommazahlen (Floating Point Data) bestätigt sich dieses Ergebnis.

Wie man recht deutlich erkennen kann, ist für die Prozessorleistung an dieser Stelle vornehmlich der Prozessortakt selbst verantwortlich. Die Größe des L2-Cache, der beim Duron ja bekanntlich deutlich kleiner ausfällt, spielt keine Rolle. Die Vergrößerung des Translation Lookaside Buffers (TLBs), sowie das Hardware-Prefetch scheint an dieser Stelle jedoch keinen Einfluss zu haben. Der Co-Prozessortest Whetstone verdeutlicht dieses Ergebnis nochmals.

Sandra Multimedia-Test

Beim Multimedia-Test von Sandra 2001te wird ein Algorithmus (Chaostheorie von Mandelbrot) verwendet, der unter anderem auch beim Generieren von realistischen Naturobjekten wie Bergen oder Wolken zum Einsatz kommt. Bei diesem Benchmark werden auch die erweiterten Befehlssätze des Pentium 4 oder die des Athlon XP und des neuen Durons berücksichtigt.

Während der alte Duron und Athlon mit Thunderbird Kern mit der 3DNow! Erweiterung angesteuert wurden, kamen beim Athlon XP und beim Duron mit Morgan Kern die SSE Erweiterung zum Einsatz. Wie man sieht profitiert der Multimedia-Test mit ganzen Zahlen (Integer Data) hiervon leicht.

Sandra Speicher-Test

Der Speichertest von Sandra belegt mindestens 50 Prozent des verfügbaren Arbeitsspeichers. Dieser Benchmark ermittelt die Leistung des Speicher-Subsystems, ebenso wie die Caches. Hierfür werden sowohl arithmetische als auch Gleitkommaopertationen durchgeführt.

Wie man hier sieht, schneiden die neuen Cores in diesem Test ausgesprochen gut ab. Da biesem Test kein Gebrauch von der MMX, 3DNow! oder SSE Erweiterung gemacht wird, beruht dieses Ergebnis einzig und allein auf dem Data Prefetching sowie den verbesserten Translation Lookaside Buffern. Unter Verwendung von Gleitkommainformationen, bei der der interne Prozessorcache eine größere Rolle spielt, kann der Athlon "C" den Duron mit Morgan-Kern auch aufgrund des höheren Front-Side-Busses von 133MHz und des größeren L2-Cache wieder übertrumpfen. Es sei jedoch angemerkt, dass die Ergebnisse wie immer in einem bestimmten Bereich schwanken. Allgemein lässt sich jedoch ein Treppeneffekt zwischen den verschiedenen Prozessor-Cores erkennen.

3DMark 2000

Der 3DMark 2000 hat zwar schon einen Nachfolger gefunden, ist allerdings auch weiterhin bestens dafür geeignet, eine Aussage über die Direct3D Leistung des Systems zu geben. Auch die Prozessorleistung lässt sich mit diesem Test recht gut messen. Da es sich um einen synthetischen Benchmark handelt können die Ergebnisse zwar nicht direkt auf Spiele übertragen werden. Aber nichtsdestotrotz wird er überall eingesetzt und gehört einfach zu jedem Test dazu.

Wie man bei 3DMark 2000 deutlich erkennt, ist das Performance Rating des Athlon XP 1,5+ durchaus gerechtfertigt. Die Neuerungen des Palomino-Kerns schlagen knappen 30 Punkte Vorspung gegenüber dem Athlon 1,4 GHz heraus. Auch der neue Duron hält sich recht wacker, allerdings kann selbst ein 1,2 GHz Duron dem 1,0 Athlon der älteren Generation nicht gefährlich werden, was angesichts des um 33MHz niedrigeren FSB auch nicht weiter verwundert.

3DMark 2000 CPU Mark

Ein wichtiger Bestandteil des 3DMark2000 ist auch der CPU-Mark. Obwohl hier auch die Grafikkarte eine große Rolle spielt, sowie Chipsatz und Speicher des Mainboards, werden diese Faktoren hier durch die fixierte Testumgebung ausgeschaltet.

Die Ergebnisse des CPU Mark bestätigen die erreichten Werte beim Default 3DMark 2001. Spitzenreiter ist wie bereits in den vorhergehenden Tests der Athlon XP 1700+. Der Thunderbird liegt klar vor dem Duron mit Morgan Kern.

3DMark 2001

Wenn es derzeit einen Benchmark gibt, der immer wieder als das Vorzeigeprogramm die Leistung des eigenen Rechners repräsentieren muss, dann ist dies sicherlich der 3DMark 2001.

Zwischen einem Duron 950 MHz Spitfire und dem Athlon XP 1700+ liegen lediglich 1700 Punkte, was deutlich den Einfluss der Grafikkarte in dieser Testdisziplin zeigt. Dennoch lassen sich mit einen schnelleren Prozessor ein paar Pünktchen mehr herausquetschen. Wie bereits in 3DMark 2000 hat auch hier der Duron mit Morgan-Kern keine Chance gegen den mitunter 200 MHz geringer getakteten Athlon. Der um 33Mhz geringere FSB läßt auch hier den Duron Tribut zollen.

Final Reality

Der Final Reality Benchmark stammt aus dem Jahre 1997 und stellt damit eine ziemlich alte Anwendung dar. Ursprünglich als Grafikkartentest gedacht, bedeutet er für heutige Grafikkarten kein großes Hindernis mehr. Neben einem Test für 3D-Grafik werden auch 2D Operationen getestet, bei denen die Grafikkarte nur wenig Einfluss hat. Der Benchmark unterstützt die MMX Technologie und wird daher nicht durch 3DNow! oder SSE1 beeinflusst.

Im Gesamtergebnis macht zwar wieder der Athlon XP 1700+ das Rennen, viel interessanter ist jedoch, dass selbst ein auf 950 MHz gedrosselter Duron mit Morgan Kern einen 1 GHz Athlon übertreffen kann. Wie es zu diesem überraschenden Ergebniss kommt, klärt die Betrachtung der Einzeltests von Final Reality.

Wie man sieht kann der neue Duron den Athlon bei den 2D-Tests deutlich abhängen. Die Vorteile vom Hardware Data Prefetching zeigen sich hier so deutlich wie in kaum einer anderen Anwendung. Sowohl der Duron (Morgan) als auch der Athlon XP spielen hier in einer eigenen Liga.

Konnte der Duron bei den 2D-Tests noch glänzen, muss er sich im Bereich 3D wieder deutlich dem älteren Athlon geschlagen geben. Aufgrund der höheren Gewichtung des 2D Tests kann der Duron (Morgan) den Athlon (Thunderbird) in der Gesamtwertung überholen. In dem 3D Test wird übrigens das Performance-Rating des Athlon XP 1500+ nicht ganz bestätigt, da dieser von einen Athlon 1,4 GHz, wenn auch leicht, überholt werden kann.

Aquamark

Der Aquamark ist ein DirectX 8.0 Benchmark aus dem Hause Massive und basiert ebenso wie Aquanox auf der Krass-Engine. Dargestellt wird eine detaillierte Unterwasserwelt. AquaNox nutzt die GeForce3 nFiniteFX Engine. Mit mehr als 160 Vertex Shaders werden Spezialeffekte wie Layered Fog, Caustics, fotorealistische Materialien, Radiosity Lighting und Shadows in Echtzeit erzeugt. Pixel Shader werden für Bump Mapping und maßgeschneiderte Lighting Effekte verwendet. Die Frameraten aus dem Aquamark liegen jedoch deutlich unterhalb der aus Aquanox. Auch hier beeinflusst der Prozessor verständlicherweise die Ergebnisse.

Beim Aquamark gab es sowohl in der niedrigen als auch in der hohen Auflösung keine Überraschungen. Der Athlon XP 1700+ geht als Sieger hervor und der Duron (Morgan) hat wie bei bisher allen 3D Tests keine Chance gegen den langsameren Athlon.

GLMark

Der GLMark ist von der deutschen Softwareschmiede Vulpine entwickelt worden und ist ebenso wie 3DMark2000 und 3DMark2001 für DirectX ein rein synthetischer Benchmark für OpenGL. Der Benchmark ist hochkomplex und kann schon einige der neuen GeForce3 Features nutzen. Auch hier lässt sich eine Leistungssteigerung durch einen neuen Prozessor erreichen.

Die Abstände zwischen den einzelnen Prozessoren sind zwar nicht weltbewegend, bestätigen allerdings alle bisherigen Ergebnisse. Der Duron (Morgan) 950, eine für unseren Test heruntergetaktete Variante des 1,0 GHz Duron, hat damit bisher jedes mal seinen gleichgetakteten Vorgänger, den Duron 950 mit Spitefire-Kern schlagen können. Der Athlon schlägt auch hier wieder die komplette Morgan-Riege.

Quake 3 Arena

Quake3 Arena verwendet ausschließlich OpenGL. Der Ego-Shooter zeichnet sich durch eine hohe Anzahl an Polygonen und komplexen Szenarien aus. Da viele Spiele auf der Quake III Engine basieren, sind die Tests mit Quake III sehr praxisnah. Bei uns kam neben der in Quake 1.17 bereits enthaltenen Demo 001 noch die NV15 Demo von nVidia zum Einsatz, die den Prozessor auf das Äußerste belastet. Getestet wurde sowohl mit der Normal-Config als auch mit einer Custom-Config (16 Bit, geringe Texturdetails, High Geometic Detail).

Die Frameraten skalieren wunderbar mit der Taktfrequenz des Prozessors. Auch hier bestätigt sich das Performance Rating in allen getesteten Auflösungen unter Verwendung von zwei verschiedenen Configs. Auch hier kommt der neue Duron nicht an den alten Athlon heran.

Auch mit der NV15-Demo gibt es keine Überraschungen. Allerdings ist der Abstand zwischen Duron (Morgan) und Athlon (Thunderbird) ein ganzes Stück größer geworden. Auch in Quake 3 ist der Sieger erwartungsgemäß der Athlon XP 1700+.

Seti@Home

Besonders stolz bei unserem Vergleichtest sind wir natürlich auf die Einbeziehung des Textclienten von Seti@Home [11] (3.03). Aufgrund der langen Laufzeit sollte sich hier ein klares Bild über die Leistung der einzelnen Prozessoren ergeben.

Wie man an dieser Stelle ganz klar erkennen kann, gehört Seti@Home dem neuen Duron und dem Athlon XP. Durch das Data Hardware Prefetching, dessen Wirkung im Speicher- und FSB-limitierten SETI besonders zum tragen kommt, ist der Duron 1,2 GHz in der Lage, eine komplette SETI Workunit schneller als ein Athlon mit Thunberbird Kern und 1400MHz zu bearbeiten. Hiermit bestätigt sich die ausgezeichnete Leistung des Duron aus den gesamten Sandra-Testlauf. Auch wenn der Athlon XP 1700+ hier das Rennen macht, gehört der neue Duron zweifelsohne mit zu den Siegern.

SuperPI

Der SuperPI Benchmark ist an für sich eine recht betagte Anwendung, eignet sich allerdings nach wie vor recht gut, um die Leistung von Prozessoren bei Rechenoperationen zu bestimmen. Um die Rechendauer nicht unnötig in die Länge zu ziehen, haben wir uns auf die Berechnung der ersten Millionen Nachkommastellen der Zahl Pi beschränkt. Das Ergebnis war eine 1,5 MB große Textdatei mit der Auflistung der Stellen.

Alles in allem ein sehr gutes Ergebnis für den Palomino- und den Morgan-Kern. Das Ergebnis aus SETI@Home wird hiermit nochmals bestätigt. Was Rechenoperationen angeht, konnten die neuen Prozessoren deutlich an Leistung zulegen. Auch hier wird das Performance Rating einmal mehr bestätigt.

WinACE

Um den Sinn und Unsinn eines schnelleren Prozessors bei häufig genutzten Applikationen weiter zu verdeutlichen, zogen wir an dieser Stelle WinACE in der Version 2.11 heran. Das Programm hatte die Aufgabe, eine 200 MB große WAV-Audiodatei bei maximaler Kompressionsstufe (bei 4096k) als ACE-Datei zu packen.

Auch hier nicht viel Neues. Der Duron kann bei gleichem Takt deutlich seine Überlegenheit gegenüber dem Vorgänger zeigen. Und zumindest der der Duron 1,2 ist in der Lage den Athlon 1,0 GHz zu überholen. Beim direkten Vergleich mit einem 1,2 GHz Athlon entscheidet allerdings der Athlon diesen Test aufgrund des größeren L2-Cache und des höheren FSB für sich. Erneuter Sieger ist, zur allgemeinen Überraschung, der Athlon XP 1700+.

FlaskMPEG

Natürlich durften die Prozessoren auch zeigen, was beim Encoden von Videos in ihnen steckt. Hierfür durfte jeder der Kontrahenten ein 451MB großes MPEG1 Video mittels Flask in das DiVX Format bringen. Die im Durchschnitt erreichte Framerate wurde auf Papier festgehalten.

Unheimlich viel kann auch hier zu dem Ergebnis nicht gesagt werden. Unter Verwendung des jeweils neuen Cores können beide Prozessorserien auf ihre Vorgängerserie bei gleichem Takt gut vier Bilder pro Sekunde gutmachen. Der Duron 1,2 GHz ist sogar in der Lage einen Athlon 1,2 GHz zu übertrumpfen, obwohl er mit niedrigerem FSB ins Rennen gehen muss. Deutlicher Sieger mit 50 Bilder pro Sekunde ist jedoch ganz klar der Athlon XP 1700+. 1,41 Frames vor seinem kleinen Bruder 1600+.

Lame

Die zweite Disziplin, die beim Encoding anstand, war das dynamische Umwandeln einer 200 MB WAV-Datei in das MP3 Audioformat. Hierfür kam das Programm Lame 3.90 zum Einsatz, das sowohl MMX, als auch 3DNow! und SSE1 voll unterstützt. Das Programme wurde mit den Parametern -v -V 0 gestartet. Dadurch wird eine MP3-Datei mit variabler Bitrate zwischen 160 kbps und 320 kbps erstellt.

Auch hier kann der Athlon XP 1700+ das Rennen für sich entscheiden. Ungewöhnlicherweise kann der Athlon 1,4 GHz seinen gleichgetakteten Nachfolger, den Athlon XP 1600+, schlagen oder liegt zumindest auf.

Cinema 4D

Als Vertreter professioneller 3D Render-Programme wählten wir neben der eher theoretischen Applikation Spec ViewPerf 6.1.2 auch den Cinemark 1.0. Dieser Benchmark ist in drei Teile unterteilt und lässt den Prozessor mit und ohne Unterstützung der Grafikkarte diverse 3D Szenen rendern.

Beim puren Shading ohne Zuhilfenahme der Grafikkarte zeigt sich das alte Bild. Der Athlon XP 1700+ ist der Spitzenreiter. Auch hier zeigt der neue Duron was ihm steckt und kommt gefährlich nahe an seinen gleich getakteten Athlon-Vertreter heran. Auch beim Shading mit Grafikkartenunterstützung wandelt sich dieses Bild nicht. Das Performance Rating wird voll bestätigt.

Auch beim Raytracing gibt es nicht viel zu sagen. Der Duron 1,2 kann seinen Athlon Konkurrenten leicht übertrumpfen. Das Performance Rating wird im Falle des Athlon XP 1500+ allerdings nicht bestätigt, da hier im Gegensatz zu Polygonreichen 3D-Modellen ausschließlich die FPU gefragt ist und das Hardwareprefetch kaum zum tragen kommen kann.

Spec ViewPerf 6.1.2

Der von Spec veröffentlichte Benchmark ViewPerf 6.1.2 basiert insgesamt auf sechs Einzeltests, die zwar primär durch die Leistung der Grafikkarte begrenzt werden. Drei dieser Tests zeigen hierbei jedoch recht gut die Qualitätsunterschiede zwischen den verschiedenen Prozessoren.

Auch hier kann der Athlon XP 1700+ als Sieger hervorgehen. Doch auch der wesentlich günstige Duron macht hier eine recht gute Figur, kann einen gleichgetakteten Athlon Thunderbird allerdings nicht übertrumpfen.

Weiterhin wenig Neues. Allgemein sind die Ergebnisse recht eng beieinander, so dass hier kleine Schwankungen bereits den Sieg des ein oder anderen Prozessors bedeuten könnten. Dennoch, der Athlon XP 1700+ liegt unbeirrt an der Spitze.

Beim MedMCAD ergibt sich ein recht schöner Treppeneffekt, der die verschiedenen Prozessorkerne sehr schön hervorhebt. Der kleine Hänger des Athlon C 1000 ist uns jedoch schleierhaft.

Preisgestaltung

Schon seit längerem hat AMD neben der Leistung der eigenen Prozessoren ein weiteres nicht minder wichtiges Kaufargument für seine Athlon und Duron Prozessoren in der Hand. Die Rede ist ganz klar vom Preis, der vor allem in der Vergangenheit ein großer Grund für den Kauf eines Athlon- oder Duron-Systems darstellte. Schon vor einiger Zeit hatte man es sich mehr oder weniger zur Aufgabe gemacht, Intel mit der eigenen Preispolitik das Leben schwer zu machen. Doch wie sieht es mit den Preisen für den Athlon XP und den neuen Duron heute aus? Lässt sich AMD das Mehr an Leistung spürbar bezahlen, oder blieb man dem eigenem Motto treu? Die folgende Tabelle zeigt die Preise der aktuellen AMD-Prozessorfamilie im Vergleich zu Intel-Konkurrenz.

Wie man an dieser Tabelle sehr schön erkennen kann, hat Intel inzwischen mit den Preisen von AMD gleichgezogen. Zumindest bei den Händler-Preisen, die jeweils auf der Abnahme von 1000 Stück beruhen. Ein gleichgetakteter Athlon XP, oder besser gesagt ein Athlon XP mit dem Performance Rating eines gleichgetakteten Pentium 4, ist momentan nur noch ein paar Dollar günstiger, als die CPU aus dem Hause Intel. Für die Low-End Lösungen aus beiden Häusern zahlt man momentan sogar exakt den selben Preis. Doch in der Praxis ergibt sich hier ein völlig anderes Bild. In den aktuellen Preislisten der Online-Shops muss man für einem Pentium 4 grundsätzlich 25 € mehr auf den Tisch legen. Je nach dem, welche Taktfrequenz man wählt, sind es in Einzelfällen sogar 80 €, die man bei dem Kauf eines Athlon XP z.B. in mehr RAM oder eine bessere Grafikkarte sinnvoll anderweitig investieren könnte.

Doch der starke Preiskampf hinterlässt auch seine negativen Spuren in der Bilanz- insbesondere bei AMD. Zwar konnte AMD im vergangenen Jahr so viel Prozessoren wie noch nie unters Volk bringen, muss sich aber dennoch unter dem Strich mit einem Verlust begnügen. Allerdings hat man bereits mit Umstrukturierungsmaßnahmen begonnen, durch die die laufenden Kosten des Unternehmens weiter gesenkt werden sollen. So wird es bis zum zweiten Quartal 2002 zur Schließung der beiden AMD Werke Fab 14 und Fab 15 in Austin kommen. Im Zuge dieser Fab-Schließungen werden in Austin ca. 1000 Stellen eingespart. Dazu werden im Rahmen weiterer Kürzungen knapp 1500 Mitarbeiter ihren Arbeitsplatz verlieren. Ab dem zweiten Quartal rechnet man dann sogar wieder mit einem Gewinn. In einer aktuellen Meldung aus dem vierten Quartal 2001 heißt es:

AMD nimmt an, dass seine Programme zur Kosteneinsparung zusammen mit der Umsatzsteigerung den operativen Verlust des laufenden Quartals unter das Niveau des dritten Quartals reduzieren. Das Unternehmen erwartet weiterhin, dass es im zweiten Quartal 2002 in die Gewinnzone zurückkehren wird, wenn die Auswirkungen der Kostenkontrollprogramme vollständig umgesetzt worden sind.

All diese Probleme hat Intel trotz der gebeutelten Chipindustrie trotz eigentlich selber Voraussetzungen nicht. Man lässt sich seinen ausgezeichneten Namen im Server- oder Notebookbereich sehr gut bezahlen. AMD muss hier bei den potentiellen Kunden noch Punkte sammeln, hat den Markt mit dem Athlon 4 (Mobile) und Athlon MP (Server) allerdings schon in Angriff genommen.

Fazit

Inzwischen dürfte sich jeder von euch ein eigenes Bild über die neuen Prozessoren von AMD gemacht haben. Für einen angemessenen Preis erhält man sowohl mit dem Athlon XP als auch mit dem Duron mit Morgan Kern zwei ausgezeichnete Prozessoren. Die Leistung konnte AMD durch leichte Modifikationen und gezieltes Tuning an der richtigen Stelle in einigen Anwendungen deutlich steigern. Auch Spiele und andere mathematischen Applikationen können mehr Leistung bei gleichem Prozessortakt für sich verbuchen. Vor allem der Leistungszuwachs beim neuen Duron konnte uns an vielen Stellen begeistern. Besonders die im Vergleich zum "alten" Athlon deutlich schnellere Bearbeitung einer Seti-Workunit wollte uns nicht los lassen. Eine interessante Tatsache, wenn man bedenkt, dass der Duron neben einem geringen L2-Cache auch über einen geringen Bustakt von nur 100 MHz (Athlon 133) besitzt. Damit eignet sich dieser Prozessor besonders gut für Aufrüster, deren Sockel A Mainboard (z.B. mit VIA KT133 Chipsatz) lediglich den langsameren Bustakt liefern kann. Sofern die Mainboard-Hersteller für ihre Boards noch ein kleines Bios-Update zur vollen Unterstützung des Duron mit 1,0 GHz und mehr veröffentlicht haben, ist diese Lösung durchaus erstrebenswert. Auch Spiele laufen hier mit einer entsprechenden Grafikkarte nur unwesentlich langsamer als auf einem Athlon System. Doch auch Besitzer eine "athlonfähigen" Platine, die nicht auf der Suche nach einem Athlon XP sind, sollten sich bei dem geringen Preis und der niedrigeren Leistungsaufnahme des Durons zweimal überlegen, auf welchen Prozessor in diesem Fall letztendlich die Wahl fällt.

Für den Fall, dass es der derzeit schnellste Prozessor-Typ mit Top-Leistungen in allen Bereichen sein soll, so kann die Antwort momentan nur Athlon XP lauten. Der Prozessor ist der unangefochtene Geschwindigkeitskönig, wird allerdings im Vergleich zum Duron auch deutlich wärmer und verlangt noch immer nach sorgfältiger Kühlung. Über die Frage, inwiefern die erneute Einführung eines Performance Rating im Form der Modellnummern nun gerechtfertigt ist, kann man sich natürlich streiten. Da der Athlon allerdings in seiner Leistung durchaus mit einem wesentlich höher getakteten Pentium 4 mithalten kann und der User neben dem Preis natürlich sehr stark auf die Taktfrequenz achtet, kann man hier unter Berücksichtigung der Marktsituation sein "Ok" geben. Und auch die Intention AMDs, mit dem P-Rating den Vergleich zum Athlon 'Thunderbird' ziehen zu wollen, konnten wir in den meisten Anwendungen nachvollziehen.

Für Fragen ist natürlich wie immer unser Forum [12] zuständig.