4/20 GPU-Leistung in Abhängigkeit der CPU : Wieviel CPU tut gut?

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Intel Pentium 4

Pentium-4-Prozessoren im Überblick
Merkmale Northwood-Kern Prescott-Kern Prescott 2M-Kern Extreme Edition
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Kern Northwood Prescott Prescott 2M Gallatin
Prescott 2M*
Frontside-Bus 400/533/800 MHz QDR 533/800 MHz QDR 800 MHz QDR 800/1066 MHz QDR
1066 MHz QDR*
Fertigung 0,13 µm 0,09 µm 0,09 µm 0,13/0,09* µm
Sockel Sockel 478 Sockel 478/LGA 775 LGA 775 Sockel 478/LGA 775
LGA 775*
Taktrate oder
Modellnummer
400 MHz QDR
1600 bis 2600 MHz
in 100-MHz-Schritten 533 MHz QDR
2266 MHz
2400 MHz
2533 MHz
2667 MHz
2800 MHz
3066 MHz* 800 MHz QDR
2400 MHz*
2600 MHz*
2800 MHz*
3000 MHz*
3200 MHz*
3400 MHz*
533 MHz (S478)
2400 MHz
2800 MHz 533 MHz (LGA775)
505,505 (2666 MHz)
515 (2800 MHz) 800 MHz (S478)
2800 MHz
3000 MHz
3200 MHz
3400 MHz 800 MHz (LGA775)
52x,520J (2,8 GHz)
53x,530J (3,0 GHz)
54x,3.2F, 540J (3,2 GHz)
55x,3.4F, 550J (3,4 GHz)
56x,3.6F, 560J (3,6 GHz)
57x,3.8F, 570J (3,8 GHz)
800 MHz QDR
620 (2800 MHz)
630 (3000 MHz)
640 (3200 MHz)
650 (3400 MHz)
660 (3600 MHz)
670 (3800 MHz)
800 MHz QDR
3200 MHz
3400 MHz 1066 MHz QDR
3466 MHz 1066 MHz QDR*
3733 MHz*
Transistoren 55 Mio. 125 Mio. 169 Mio. 169 Mio.
DIE-Size 131 mm² 112 mm² 135 mm² 237 mm²
135 mm²*
L1-Cache 8 KB 16 KB 16 KB 8 KB
16 KB*
L2-Cache 512 KB 1024 kB 2048 KB 512 KB und
2048 KB L3-Cache
2048 KB*
VCore
(Je nach Modell)
1,5 V 1,4 V
1,4 V 1,5 bis 1,6 V
1,4 V*
Befehlssätze MMX
SSE
SSE2
MMX
SSE
SSE2
SSE3
EM64T*
*nur bei F- oder xx1
MMX
SSE
SSE2
SSE3
EM64T
MMX
SSE
SSE2
SSE3*
EM64T*
Temperatur Diode Ja Ja Ja Ja
Energiesparfunktion - - Ja -
NX-Bit (Win XP SP2) - Ja (nur F- und J-Modellen) Ja -/Ja*
AMD64/EM64T - Ja (nur bei F oder xx1) Ja -/Ja*
Multiprozessor-fähig - - - -
Dual-Core/HTT -/Ja* -/Ja -/Ja -/Ja
Dual-Channel-fähig ja ja ja ja
TDP
(Herstellerangabe)
46,8 W bis 89 W 85 W bis 115 W 85 W bis 115 W 92 bis 110W
115 W*
CPU-Architektur 20-stufige
Pipeline
31-stufige
Pipeline
31-stufige
Pipeline
20/31*-stufige
Pipeline

Der Intel-Pentium-4-Prozessor kämpfte bei seiner Einführung (Willamette-Kern) nicht nur gegen den Athlon XP, sondern auch mit einer recht geringen Geschwindigkeit, die er unter anderem einer etwas verlängerten Pipeline und einem, für seine Verhältnisse, recht kleinen L2-Cache sowie einer Schwäche der FPU-Einheiten (Floating Point Unit) „verdankte“. Erst bei Einführung des Northwood-Modells verbesserte sich die Leistung, die erstmals gleich oder gar über dem Athlon XP lag, welcher später zusätzlich mit Fertigungsschwierigkeiten zu kämpfen hatte.

Der Northwood-Kern wird in der 130-nm-Technik gefertigt und trägt ungefähr 55 Millionen Transistoren in sich. Die Sockel-478-CPU besitzt je nach Modell einen Frontside-Bus von 400 MHz, 533 MHz oder 800 MHz. Der L1-Cache ist Intel-typisch mit 8 KB recht klein gehalten, während der L2-Cache auf satte 512 KB zurückgreifen kann – dies ist heutzutage zwar in Anbetracht eines 2 Megabyte großen Caches keine Besonderheit mehr, war jedoch damals doppelt so groß wie der des schnellsten Athlon XP. Als Besonderheit konnte man darüber hinaus überrascht feststellen, dass der Intel-Pentium-4-Prozessor – im Gegensatz zur Konkurrenz von AMD – nicht sonderlich warm lief und immer mit einfachen Mitteln gekühlt werden konnte.

Als Neuerung wurde im Pentium 4 von Intel der SSE2-Befehlssatz integriert, welcher heutzutage in Spielen und anderen Applikationen meistens verwendet wird und deutliche Geschwindigkeitsschübe mit sich bringt. Das letzte Modell der Serie mit einem FSB von 533 MHz, welches mit 3066 MHz getaktet ist, brachte bei Erscheinung eine Besonderheit mit sich. Erstmals wurde bei dieser CPU die sogenannte Hyper Threading Technologie, kurz HTT, aktiviert, welche dem Betriebssystem eine zweite CPU vorgaukelt und den Pentium 4 durch eine bessere Verteilung der Threads optimal ausgelasten sollte. Während Hyper Threading früher eine Besonderheit darstellte, ist es bei fast jeder aktuellen P4-CPU aktiviert – die Technik schlummerte Gerüchten Zufolge zwar von Anfang an in jedem Pentium 4, allerdings war sie in den ersten Modellen nicht aktiviert.

Der Pentium 4 ist auf hohe Taktraten, dafür aber eine recht schlechte Pro-MHz-Leistung ausgelegt; so auch der Northwood-Kern. Er erreicht je nach Frontside-Bus eine Taktrate von 1600 MHz bis 3400 MHz und ist so von den heute schnellsten P4-CPUs nicht weit entfernt.

Inzwischen war der Athlon 64 auf den Markt gekommen und bedrängte den Northwood-Kern in Applikationen und vor allem in Spielen. Die Hoffnung der Intel-Gemeinde stellte der Prescott-Kern dar, welcher jedoch mehr Nachteile als Vorteile mit sich brachte. So wurde die Pipeline extrem verlängert, um das Hertz noch schneller schlagen zu lassen. Zudem wurde auf die vorerst extrem schwer zu handhabende 90-nm-Fertigung umgestiegen.

Ebenfalls neu war die Unterstützung des SSE3-Befehlssatz und die Einführung des Sockel 775 (LGA 775), der erstmals die Pins trug. Die Prozessoren besaßen nun – ähnlich wie bei AMD – ebenfalls ein Rating, welches sich jedoch an keinem Konkurrenzprodukt orientierte und nur eine dreistellige Nummer darstellte. Pentium-4-Prozessoren mit dem Prescott-Kern takteten von 2400 MHz bis 3800 MHz.

Da all' dies den P4 jedoch nicht allzusehr beschleunigte und ihn in Spielen immer noch alt gegen den Athlon 64 aussehen ließ, wurde der Prescott-2M-Kern eingeführt. Er besaß als einzigen Unterschied zum Vorgänger einen 2 MB großen L2-Cache und unterstützte von Haus aus, ohne auf verwirrende Modellendungen achten zu müssen, das NX-Bit und EM64T. Zudem besaß der Prescott 2M erstmals eine Energiesparfunktion, die auch bitter nötig wurde, da der Stromverbrauch und auch die Temperatur entsprechender CPUs extrem hoch war. Entsprechende CPUs besaßen einen FSB von 800 MHz QDR und takteten von 2800 MHz bis ebenfalls 3800 MHz.

Als direkter Konkurrent zum Topprozessor Athlon 64 FX von AMD stampfte Intel die „Extreme-Edition“ aus dem Boden. Diese war auf den ersten Blick identisch zum normalen Pentium 4, besaß jedoch einige Besonderheiten. So setzten die ersten Modelle auf den Gallatin-Kern, der eigentlich in Xeon-Server-CPUs eingesetzt wird, und somit besitzt die Extreme-Edition zusätzlich einen 2 MB großen L3-Cache. Entsprechende Prozessoren takteten mit 3200 MHz bis 3460 MHz. Die neueste Extreme-Edition setzt dagegen auf den normalen Prescott-2M-Kern und verliert somit den L3-Cache. Als Ausgleich taktet die CPU mit 3733 MHz.

Anfang 2006 hat Intel darüber hinaus die Strukturen des Prescott2M-Kerns von 90 nm auf 65 nm verkleinert. Der neue Kern hört auf den Codenamen Cedar Mill und kann weiterhin mit 2 MB L2-Cache aufwarten. Der Stromverbrauch konnte mit diesen Prozessoren herabgesenkt werden. Sie tragen die Modellnummer 6x1 und basieren weiterhin auf Weiterentwicklungen der Pentium-4-Architektur (Netburst).

Intel Pentium D und M

Pentium-D- und -M-Prozessoren von Intel zusammengefasst
Merkmale Pentium D Pentium EE 840 Pentium M Pentium M
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Kern Smithfield Smithfield Banias Dothan
Frontside-Bus 800 MHz QDR 800 MHz QDR 400 MHz QDR 400 MHz QDR
533 MHz QDR
Fertigung 0,09 µm 0,09 µm 0,13 µm 0,09 µm
Sockel LGA 775 LGA 775 Sockel 479 Sockel 479
Taktrate oder
Modellnummer
800 MHz QDR
820 (2800 MHz)
830 (3000 MHz)
840 (3200 MHz)
800 MHz DDR
840 (3200 MHz)
400 MHz QDR
1300 MHz
1400 MHz
1500 MHz
1600 MHz
1700 MHz zusätzliche Low-
Voltage-Versionen
400 MHz QDR
715 (1500 MHz)
725 (1600 MHz)
735 (1700 MHz)
745 (1800 MHz)
755 (2000 MHz)
765 (2100 MHz) 533 MHz QDR
730 (1600 MHz)
740 (1733 MHz)
750 (1866 MHz)
760 (2000 MHz)
770 (2133 MHz)
780 (2266) zusätzliche Low-
Voltage-Versionen
Transistoren 230 Mio. 230 Mio. 77Mio. 140 Mio.
DIE-Size 213 mm² 213 mm² 82,8 mm² 83,6 mm²
L1-Cache 32 KB (2x16) 32 KB (2x16) 64 KB 64 KB
L2-Cache 2048 KB (2x1024) 2048 KB (2x1024) 1024 KB 2048 KB
VCore
(Je nach Modell)
1,2 bis 1,4 V 1,4 V 1,48 V 1,34 V
Befehlssätze MMX
SSE
SSE2
SSE3
EM64T
MMX
SSE
SSE2
SSE3
EM64T
MMX
SSE
SSE2
MMX
SSE
SSE2
Temperatur Diode Ja Ja Ja Ja
Energiesparfunktion Ja Ja Ja Ja
NX-Bit (Win XP SP2) Ja Ja - Ab C0-Stepping
AMD64/EM64T Ja Ja - -
Multiprozessor-fähig Nein Nein Nein Nein
Dual-Core/HTT Ja/- Ja/Ja - -
Dual-Channel-fähig ja ja ja ja
TDP
(Herstellerangabe)
130 W 130 W 21 W 21 bis 27 W
CPU-Architektur 31-stufige
Pipeline
31-stufige
Pipeline
unbekannt unbekannt

Der Pentium D auf Basis des Smithfield-Cores stellt die Basis des ersten Dual-Core-Prozessors von Intel dar. Dabei handelt es sich, grob gesagt, bei einem Pentium D um einen Prescott-Kern, der einfach zweifach vorhanden ist und nicht direkt miteinander kommunizieren kann. Als einzign Unterschied kann man festhalten, dass Intel dem Pentium D die Hyper-Threading-Unterstützung genommen hat. Den Smithfield kann man als Intels Notlösung auf den Athlon 64 X2 ansehen, da man anscheinend nicht so schnell mit einem Dual-Core-Prozessor des Konkurrenten gerechnet hatte. Dementsprechend besitzt der Pentium D einen FSB von 800 MHz QDR und 1024 KB L2-Cache pro Kern. Die Transistoren steigen mit 230 Millionen drastisch gegenüber dem Prescott an, ebenso der Stromverbrauch unter Last. Den Pentium D gibt es mit einem Takt ab 2800 MHz bis hinauf zu 3200 MHz.

Ebenfalls auf zwei Kerne kann der Pentium EE 840 zurückgreifen, der – wie der Name bereits suggeriert – die neue Extreme Edition darstellt. Der einzige Unterschied zum kleineren Bruder ist das Vorhandensein von HTT – man hat also vier logische Prozessoren zur Verfügung. Der Pentium EE 840 wird mit 3200 MHz ausgeliefert. Genauere Details über den Smithfield-Kern kann man in unserem ausführlichen Test zur Dual-Core-CPU von Intel nachlesen. Der Nachfolger vom Smithfield-Kern hört auf die Bezeichnung Presler und wurde Anfang 2006 vorgestellt. Er basiert auf zwei in 65 nm gefertigten Cedar-Mill-Kernen und ist mit dem neuesten C1-Stepping auch im Stromverbrauch konkurrenzfähig geworden.

Darüber hinaus im Test vertreten ist der Pentium M. Eigentlich ist der Pentium M ein Mobile-Prozessor, sprich er wird vorrangig in Notebooks verbaut. Da die Unzufriedenheit mit dem Pentium 4 mit der Zeit immer größer wurde, und der Pentium M dessen Schwierigkeiten (Temperatur, Verlustleistung, Geschwindigkeit) aufgrund einer Architektur, die stark dem alten Pentium 3 ähnelt, nicht aufwies, stellen immer mehr Hersteller entsprechende Sockel-479-Mainboards her, die die Notebook-CPU aufnehmen können.

Der Pentium M passt auf den Sockel 479 und ist somit inkompatibel zum Pentium 4. Es gab lange Zeit nur zwei verschiedene Kerne – den Banias und den neueren Dothan. Während der Banias ausschließlich in der 130-nm-Technik produziert wird und einen FSB von 400 MHz QDR besitzt, hat der Dothan mit 90 nm kleinere Abstände zwischen den Transistoren und bietet neben einem Frontside-Bus von 400 MHz auch eine etwas schnellere 533-MHz-Variante an. Beide Kerne bieten einen 64 KB großen L1-Cache. Der Banias verfügt über einen 1024 KB großen L2-Cache, der Dorthan darf auf 2048 KB zurückgreifen.

Kommen wir nun zu einigen Geheimnissen, die den Erfolg des Pentium M erklären: Der Mobile-Prozessor besitzt im Gegensatz zum Intel Pentium 4 eine deutlich kürzere Pipeline, die gerade einmal halb so lang wie die der Desktop-Variante ist. Somit kann man entsprechende CPUs zwar nicht allzuhoch takten, jedoch ist die Pro-MHz-Leistung sehr gut, weswegen sich der Pentium M auch mit niedrigeren Taktraten selbst vor einem Athlon 64 nicht zu scheuen muss. Ein weiterer Grund ist die sehr niedrige Leistungsaufnahme, die noch nicht einmal unter Last die 30-Watt-Grenze überschreitet. Ebenfalls positiv beeinflusst wird die Leistungsaufnahme von eine intelligenten Stromsparfunktion, die die CPU, solange keine Last anliegt, auf 600 MHz heruntertaktet und – ähnlich wie bei AMDs Cool'n'Quiet – die Spannung stark senkt.

Allerdings besitzt der Pentium M nicht nur Vorteile gegenüber seinen Desktop-Brüdern, da er auf einige Features nicht zurückgreifen kann. So besitzt der stromsparende Pentium beispielsweise keine Hyper Threading Technology, Dual-Core und auch 64-Bit-Support bleibt ihm fremd. Auf das NX-Bit zum Verhindern von Buffer-Overflow müssen entsprechende Besitzer seit dem Dothan-Kern mit C0-Stepping (gilt für alle FSB533-Modelle und ausgesuchte FSB400-Varianten) nicht mehr verzichten. Der Banias-Kern taktet von 1300 MHz bis 1700 MHz, während der Dothan mit 1500 MHz bis 2266 MHz deutlich höher taktet.

Anfang 2006 stellte Intel mit dem Yonah-Kern den Nachfolger des Pentium M vor. Dieser sollte nicht länger den Namen Pentium tragen und wird als Core Duo und Solo vermarktet. Beim Core Duo handelt es sich um einen Dual-Core-Notebook-Prozessor, der mit einem insgesamt 2 MB großen Shared-L2-Cache aufwarten kann. Dieser kann von beiden Prozessorkernen gemeinsam genutzt werden (Smart Cache). Leider bietet der Core Duo/Solo noch kein Support für EM64T. Diese Unterstützung wird erst der Core 2 Duo bieten, der im Juli für Desktop und einen Monat später für Notebooks vorgestellt werden soll.

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