News : „Ivy Bridge-EX“ mit 15 Kernen als Intel Xeon E7 v2 nun offiziell

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Heute lässt Intel die neuen Prozessor-Flaggschiffe vom Stapel, die als Xeon E7 v2 firmieren. Die CPUs zeichnen sich unter anderem durch maximal 15 Kerne, 30 Threads, 37,5 MByte L3-Cache und Taktraten von bis zu 3,4 GHz (und einem Turbo mit bis zu 600 MHz) aus, die je nach Anwendung deutliche Leistungssteigerungen versprechen.

„Ivy Bridge-EX“ im neuem Die-Design mit bis zu 15 Kernen/30 Threads

Entwickelt unter den beiden Codenamen „Ivy Bridge-EX“ und „Ivytown“ stellen die neuen Designs mit 15 und 12 Kernen einen Bruch zum klassischen Design bei Prozessoren dar. Die „Ivy Bridge-EP“ hatten als Mainstream-Server-Variante mit 12 Kernen bereits einen ersten Einblick gewährt, jetzt erfolgt der Start des echten Vollausbaus. Das Ergebnis mit dann 15 Kernen sieht wie folgt aus:

Intel Xeon E7 v2 – Die-Shot der Variante mit 15 Kernen
Intel Xeon E7 v2 – Die-Shot der Variante mit 15 Kernen

Charakteristisch ist die neue 5+5+5-Kern-Anordnung des Flaggschiffes mit dazwischen liegenden L3-Caches, von denen jeweils ein Slice 2,5 MByte groß ist – bei 15 Kernen werden daraus 37,5 MByte. Damit die Kerne/Caches alle miteinander aber auch mit dem Speichercontroller und den restlichen Elementen (QPI, PCIe, I/O) kommunizieren können, gibt es einen dreifachen Ring-Bus mit zwei inneren und einem großen äußeren Ring.

Den Aufbau des 4,31 Milliarden Transistoren fassenden und beachtliche 541 mm² großen Dies hat Intel dabei jedoch so gewählt, dass an diesem sehr leicht Eingriffe vorgenommen werden können, um daraus einen 10- oder auch nur noch 6-Kern-Prozessor zu beziehen. Dies ist wirtschaftlich auch bei der angewandten 22-nm-Fertigung sinnvoll, denn bereits der Zehn-Kern-Die ist mit 341 mm² für 2,89 Mrd. Transistoren deutlich kleiner als das Original, beim 6-Kerner fasst der Die noch 1,86 Mrd. Transistoren und belegt dabei 289 mm². Bei den Zwischenschritten in der umfangreichen Modellpalette (beispielsweise 12 oder 8 Kerne) handelt es sich dann um teildeaktivierte CPUs.

Block-Diagramm der 15-Kern-CPU
Block-Diagramm der 15-Kern-CPU
Block-Diagramm und Kürzungsoptionen
Block-Diagramm und Kürzungsoptionen
Drei verschiedene Dies
Drei verschiedene Dies

Änderungen im Vergleich zum Vorgänger „Westmere-EX“

Gegenüber dem Vorgänger „Westmere-EX“ ziehen die ganzen Neuerungen bei „Ivy Bridge-EX“ eine neue Infrastruktur nach sich. Fortan sitzt auch die absolute High-End-Sparte mit Ausnahme der Itanium auf dem Sockel LGA 2011, der bisherige LGA 1567 wird nicht weiter geführt. Zum neuen Sockel kommt auch ein neuer Chipsatz, in diesem Fall aus der C600-Serie mit dem Codenamen „Patsburg“, die bereits seit „Sandy Bridge-E/EP“ im Einsatz ist. Bei den Xeon E7 v2 wird nun die angepasste Variante C602J genutzt.

Ein Grund, den Sockel zu ändern, liegt unter anderem im neuen Speichercontroller. Wie „Ivy Bridge-EP“ besitzt auch „Ivy Bridge-EX“ zwei integrierte Speichercontroller, die jeweils zwei Module ansprechen können. Der Unterschied liegt jedoch in der Skalierbarkeit und den zwei verschiedenen Betriebs-Modi: Im Lock-Step-Modus, der dem bisherigen klassischen Schema entspricht, wird der Speicher maximal mit 1.600 MHz takten können, der Datendurchsatz liegt bei 1.600 MT/s – ein Verhältnis von 1:1. Im neuen Performance-Modus liegt das Verhältnis jedoch bei 2:1 – der interne Datendurchsatz steigt auf maximal 2.667 MT/s beim Einsatz von in diesem Modus unterstütztem DDR3-1333 – mit am Ende deutlichem Bandbreitengewinn. Dieses neue Protokoll wird als Default-Lösung konfiguriert sein, da Intel insbesondere die gestiegene Bandbreite und Kapazität der neuen Plattformen als gewichtiges Argument anführt. Die maximal mögliche Kapazität liegt dank 64-GByte-Speicherriegeln vom Typ RDIMM, DDR3L oder LR-DIMM in Form von 24 Stück pro Sockel bei einem 8-Sockel-System bei insgesamt 12 TByte.

Ivy Bridge-EX – Speichercontroller
Ivy Bridge-EX – Speichercontroller
2 Modi des Speichercontroller
2 Modi des Speichercontroller
Auswirkungen der beiden Modi
Auswirkungen der beiden Modi

Doch nicht nur der neue Speichercontroller, auch die jetzt drei schnelleren QPI-Verbindungen mit 8,0 statt 6,4 GT/s des Vorgängers, 32 PCI-Express-Lanes der dritten Generation sowie erweiterte Virtualisierungsfunktionen (Vt-d) auf dem Stand der „Ivy Bridge-EP“ erforderten eine Überarbeitung der bisherigen hin zur neuen „Brickland“-Plattform. Denn „Westmere-EX“ war bekanntlich nicht die erste Generation auf dem Sockel LGA 1567, auch dessen Vorgänger „Nehalem-EX“ war bereits Anfang 2010 für diesen Sockel vorgestellt worden und basierte dementsprechend auf einigen, inzwischen teilweise deutlich überholten Technologien.

In der Zielgruppe „Mission Critical“ mit Zuverlässigkeitsraten von über 99,99 Prozent zählen die RAS-Features (Reliability, availability, serviceability) auch in diesem Jahr zu den Stärken der Plattform, denn erneut hat Intel diese um einige Funktionen erweitert. So kann die neue Plattform auch Fehler von PCI-Express-Lösungen verkraften, ohne dass dabei ein Datenverlust zustande kommt. Auch der Arbeitsspeicher und aus diesem heraus resultierende Fehler bei einzelnen Modulen stehen weiter im Fokus: „Ivy Bridge-EX“ kann je nach Speichermodus bis zu zwei fehlerhafte Riegel erkennen und Fehler teilweise korrigieren. Weitere RAS-Maßnahmen greifen auch an der I/O-Front, allesamt mit dem Ziel, die Daten in jedem Fall zu schützen.

Neue RAS-Features
Neue RAS-Features
Intel Run Sure Technology
Intel Run Sure Technology
RAS-Features des Speichers
RAS-Features des Speichers

In den letzten Jahren hat sich jedoch nicht nur an der Front bezüglich gesteigerter Leistung etwas getan, auch bei der Leistungsaufnahme wurden deutliche Fortschritte erzielt. Mit der 22-nm-Fertigung und der passenden Architektur sieht Intel die Effizienz gegenüber dem Vorgänger als massiv gesteigert an. Allein im Leerlauf liegt die Einsparung von einem 4-Sockel-System aus dem Jahr 2014 zu dem aus dem Jahr 2011 laut Hersteller bei über 150 Watt, bei gleicher gelieferter Performance sind es noch 130 Watt, die eingespart werden sollen. Wird die Leistungsaufnahme auf das gleiche Niveau angehoben, bietet die neue Plattform 40 Prozent mehr Leistung, werden die TDP-Zügel dann komplett fallen gelassen und der Turbo darf voll greifen, kann mehr als die zweifache Leistung, dann bei allerdings höherer TDP erreicht werden. Bei der Leistungsfähigkeit spielt aber nicht nur die erhöhte Kernanzahl und TDP mit rein, auch Features wie AVX & Co. konnte der Vorgänger noch nicht bieten, was sich jetzt dementsprechend auswirkt.

Effizienzvergleich mit dem Vorgänger
Effizienzvergleich mit dem Vorgänger

Modelle und Preisgestaltung

Die Modellpalette fällt wie bei Intel üblich umfassend aus, da die Xeon E7 sowohl für skalierbare 2-, 4- als auch 8-Sockel-Systeme angeboten werden. Insgesamt stehen ab heute 20 neue Xeon E7 v2 in den Listen, mit TDP-Stufen von 105 bis 155 Watt und Preisen von 1.223 bis 6.841 US-Dollar. Mit von der Partie sind nicht nur unterschiedlich viele Kerne, sondern auch diverse Taktabstufungen zuzüglich eines Turbo-Modus'. Das Flaggschiff E7-8890 v2 beispielsweise taktet in der Basis mit 2,8 GHz, dank Turbo jedoch, selbst bei Last auf allen 15 Kernen, mit 3,2 GHz. Wird nur ein Kern belastet sind es gar 3,4 GHz, bei Dual-Core-Anwendungen dann 3,3 GHz. Diese Form der Abstufung (alle Kerne, 2 Kerne, 1 Kern) ist bei nahezu allen Modellen ähnlich gestaltet, jedoch mit unterschiedlich hohem maximalen Turbo-Multiplikator. Bei 19 von 20 Modellen ist zudem Hyper-Threading aktiv, lediglich ein Spezialfall für den HPC-Bereich verzichtet auf die Funktion.

Intel Xeon E7 v2 auf Basis der „Ivy Bridge-EX“
Modell Kerne /
Threads
Takt /
mit Turbo
L3-Cache Speicher TDP Preis
Xeon E7-2850 v2 12 / 24 2,3 / 2,8 GHz 24 MB DDR3-1333 105 Watt $2.558
Xeon E7-2870 v2 15 / 30 2,3 / 2,9 GHz 30 MB DDR3-1600 130 Watt $4.227
Xeon E7-2880 v2 15 / 30 2,5 / 3,1 GHz 37,5 MB DDR3-1600 130 Watt $5.339
Xeon E7-2890 v2 15 / 30 2,8 / 3,4 GHz 37,5 MB DDR3-1600 155 Watt $6.451
Xeon E7-4809 v2 6 / 12 1,9 / – GHz 12 MB DDR3-1066 105 Watt $1.223
Xeon E7-4820 v2 8 / 16 2,0 / 2,5 GHz 16 MB DDR3-1333 105 Watt $1.446
Xeon E7-4830 v2 10 / 20 2,2 / 2,6 GHz 20 MB DDR3-1333 105 Watt $2.059
Xeon E7-4850 v2 12 / 24 2,3 / 2,8 GHz 24 MB DDR3-1333 105 Watt $2.837
Xeon E7-4860 v2 12 / 24 2,6 / 3,2 GHz 30 MB DDR3-1600 130 Watt $3.838
Xeon E7-4870 v2 15 / 30 2,3 / 2,9 GHz 30 MB DDR3-1600 130 Watt $4.394
Xeon E7-4880 v2 15 / 30 2,5 / 3,1 GHz 37,5 MB DDR3-1600 130 Watt $5.506
Xeon E7-4890 v2 15 / 30 2,8 / 3,4 GHz 37,5 MB DDR3-1600 155 Watt $6.619
Xeon E7-8850 v2 12 / 24 2,3 / 2,8 GHz 24 MB DDR3-1333 105 Watt $3.059
Xeon E7-8857 v2 12 / 12 3,0 / 3,6 GHz 30 MB DDR3-1333 130 Watt $3.838
Xeon E7-8870 v2 15 / 30 2,3 / 2,9 GHz 30 MB DDR3-1600 130 Watt $4.616
Xeon E7-8880 v2 15 / 30 2,5 / 3,1 GHz 37,5 MB DDR3-1600 130 Watt $5.729
Xeon E7-8880L v2 15 / 30 2,2 / 2,8 GHz 37,5 MB DDR3-1600 105 Watt $5.729
Xeon E7-8890 v2 15 / 30 2,8 / 3,4 GHz 37,5 MB DDR3-1600 155 Watt $6.841
Xeon E7-8891 v2 10 / 20 3,2 / 3,7 GHz 37,5 MB DDR3-1600 155 Watt $6.841
Xeon E7-8893 v2 6 / 12 3,4 / 3,7 GHz 37,5 MB DDR3-1600 155 Watt $6.841
Intel Xeon E7 v2 Package
Intel Xeon E7 v2 Package
Intel Xeon E7 v2 Wafershot
Intel Xeon E7 v2 Wafershot
Intel Xeon E7 v2 Wafer
Intel Xeon E7 v2 Wafer

Auch die Zukunft wird Intel mit den Xeon E7 planen – Intels Tick-Tock-Modell wird, wenn auch in etwas verlängerter Form, auch in diesem Segment fortgeführt. Legt man die aktuelle Planung zugrunde, ist der nächste logische Schritt nicht „Haswell-EX“ sondern „Broadwell-EX“. Da bei „Broadwell-EP“ bereits über 18 Kerne, 36 Threads, 45 MByte L3-Cache und natürlich DDR4-Unterstützung spekuliert werden, sollte mit „Broadwell-EX“ die 20-Kern-Marke durchbrochen werden. Doch dies dürfte frühestens 2016/2017 der Fall sein.

Tick-Tock-Modell im EX-Server-Segment
Tick-Tock-Modell im EX-Server-Segment