Im Test vor 15 Jahren: Als Hyper-Threading aus einem Kern mehr machte

Robert McHardy 64 Kommentare
Im Test vor 15 Jahren: Als Hyper-Threading aus einem Kern mehr machte

tl;dr: Bis Ende 2002 lieferten sich AMD und Intel über Jahre einen harten Schlagabtausch mit immer höher getakteteren Einkern-Prozessoren. Doch im November vor 15 Jahren war Schluss damit: Der Pentium 4 3,06 GHz (Test) nutzte erstmals schon lange verbaute Transistoren für Hyper-Threading und bot damit zwei logische Kerne.

Ohne passenden Chipsatz und Mainboard geht nichts

Hyper-Threading erlaubt es dem Pentium 4 in ausgewählten Modellen, in einem physischen Prozessorkern zwei Threads parallel abzuarbeiten. Wie das möglich war, erklärte ComputerBase parallel zum CPU-Test in einem eigenen Hyper-Threading-Technik-Artikel. Inzwischen ist diese Technik in vielen Intel- und seit Ryzen auch in AMD-Prozessoren zu finden, dort unter der nicht geschützten Bezeichnung „Simultaneous Multi-Threading“.

Da der Pentium 4 mit Hyper-Threading eine gänzlich neue Technik einführte, mussten sowohl Chipsatz als auch das dazugehörige Mainboard den neuen Prozessor unterstützen. Die Intel-Chipsätze unterstützten – bis auf den i845G in der ersten Revision – das neu eingeführte Hyper-Threading. Anders sah es bei den Chipsätzen von SiS und VIA aus. Während sich VIA zur Veröffentlichung des neuen Pentiums gar nicht zum Thema Hyper-Threading äußerte, wurde bei SiS auf eine neue Revision der Chipsätze verwiesen.

Doch nicht nur der Chipsatz musste passen, damit ein Pentium 4 mit Hyper-Threading in Betrieb genommen werden konnte. Die Mainboard-Hersteller mussten für die Hauptplatinen auch ein BIOS-Update veröffentlichen. Wenn der Hersteller also das Update zu spät veröffentlichte, dann mussten Nutzer trotz passendem Chipsatz warten, bis der neue Prozessor verwendet werden konnte.

Die Intel-Chipsätze im Vergleich
Features i850E i845E i845PE i845G i845GE
Unterstützte CPU-Sockel Sockel 478
Northbridge-Features
Northbridge KC82850E KC82845E KC82845PE KC82845G KC82845GE
Multiprozessor-Unterstützung Nein
Hyper-Threading-Unterstützung Ja Nein (ab B-Step) Ja
Integrierte Grafik Nein Ja
Intel Extreme GFX
200 MHz
Ja
Intel Extreme GFX
266 MHz
Front Side Bus
400 MHz Ja
533 MHz Ja
Speichertakt
100 MHz Ja (400) Ja Nein Ja Nein
133 MHz Ja (533) Ja
166 MHz Nein Ja Ja (inoffiziell) Ja
200 MHz Nein
Asynchroner Speichertakt Ja
Speicher-Slots (max.) 4 3 2
Speicher-Unterstützung
SDRAM Nein Ja Nein
DDR-SDRAM Nein Ja
(Dual)-Rambus Ja Nein
AGP-Modus
Nein
Ja
Ja
Nein
Southbridge-Features
Southbridge Intel 82801 BA Intel 82801 DB
Festplattencontroller
ATA 33/66 Ja
ATA 100 Ja
ATA 133 Nein
Anzahl PCI-Slots (max.) 6
USB-Ports (max.) 4 6
USB 2.0 Nein Ja
FireWire Nein
Sonstiges
I/O-Link Hub Interface
(266 MByte/s)

Eine weitere Hürde stellte das Betriebssystem dar. Um Hyper-Threading zu verwenden, musste Windows XP Home/Professional sowie Windows 2000 oder Linux ab Kernel-Version 2.4.18 verwendet werden. Bei Windows musste zusätzlich noch auf den Multiprozessor-Kernel gewechselt werden. Falls dies nicht automatisch geschah, konnten Nutzer im Gerätemanager den Wechsel anstoßen. Zurückwechseln ohne Neuinstallation des Betriebssystems war allerdings nicht möglich.

Der Pentium 4 brachte die Transistoren schon länger mit

Interessant war, dass der Pentium 4 nicht erst in den Modellen mit Hyper-Threading über die erforderlichen Transistoren verfügte, sondern alle Northwood-Modelle diese Funktion bereits intern vorhielten – Gerüchten zufolge soll sogar schon der erste Pentium 4 auf Basis von Willamette grundsätzlich Hyper-Threading im Die getragen haben. Zwei bis drei Millionen Transistoren sollten zur Umsetzung der Technik zusätzlich notwendig gewesen sein.

Hoher Stromverbrauch forderte einen Kupfer-Kühler

Mit 3,06 GHz stieß der neue Pentium 4 mit Hyper-Threading auch in Sachen Takt in neue Sphären vor. Daraus resultierte eine für das Jahr 2002 beachtliche Leistungsaufnahme des in 130 nm gefertigten Prozessors, im Test überholte der Pentium 4 3,06 GHz sogar den ineffizienten Pentium 4 2,0 GHz mit Willamette-Kern. 81,8 Watt verbrauchte das System allein bei Last auf der CPU, daraus folgte auch die Notwendigkeit einer stärkeren Kühlung.

Leistungsaufnahme
Angaben in Watt (W)
    • Pentium 4 1,8A (Northwood nB0)
      49,6
    • Pentium 4 2,0A (Northwood nB0)
      52,4
    • Pentium 4 2,2 (Northwood nB0)
      55,1
    • Pentium 4 2,26 (Northwood nB0)
      56,0
    • Pentium 4 2,4 (Northwood nB0)
      57,8
    • Pentium 4 2,53 (Northwood nB0)
      59,3
    • Pentium 4 2,6 (Northwood nC1)
      62,6
    • Athlon XP1600+ (Palomino)
      62,8
    • Athlon XP1700+ (Palomino)
      64,0
    • Athlon XP 2400+ (Thoroughbred B)
      65,3
    • Athlon XP1800+ (Palomino)
      66,0
    • Pentium 4 2,66 (Northwood nC1)
      66,1
    • Athlon XP2200+ (Thoroughbred A)
      67,9
    • Athlon XP1900+ (Palomino)
      68,0
    • Athlon XP 2600+ (Thoroughbred B)
      68,3
    • Athlon XP 2700+ (Thoroughbred B)
      68,3
    • Pentium 4 2,8 (Northwood nC1)
      68,4
    • Athlon XP2000+ (Palomino)
      70,0
    • Athlon XP2100+ (Palomino)
      72,0
    • Athlon 1,4 GHz (Thunderbird)
      72,1
    • Athlon XP 2800+ (Thoroughbred B)
      74,3
    • Pentium 4 2,0 (Willamette)
      75,3
    • Pentium 4 3.06 GHz (Northwood nC1)
      81,8

Intel legte dem Pentium 4 mit 3,06 GHz deshalb einen neuen Boxed-Kühler bei, der eine Bodenplatte aus Kupfer besaß, um die Wärme besser abführen zu können. Zudem wurde der Abstand zwischen den Aluminiumlamellen deutlich verringert. Zugleich entwickelte Intel auch ein Design eines Referenzkühlers, der unter anderem von EKL angeboten wurde. Dieses setzte auf einen Kupferkern und radial dazu angeordneten Lamellen.

Alter Boxed-Kühler – Neues Referenz-Design – Neuer Boxed-Kühler
Alter Boxed-Kühler – Neues Referenz-Design – Neuer Boxed-Kühler

Trotz des bereits hohen Taktes ließ sich der Pentium 4 mit Hyper-Threading noch weiter übertakten. Im Test konnte ComputerBase durch die Erhöhung der Spannung um 0,1 Volt einen Takt von 3,6 GHz erreichen. Im Test vor 15 Jahren stellte sich aber die Frage nach dem Sinn einer Übertaktung, denn „noch mehr Leistung braucht ein Desktop-System zum jetzigen Zeitpunkt definitiv nicht“, wie ComputerBase damals urteilte.

In den Spiele-Benchmarks machte sich mit dem Pentium 4 mit 3,06 GHz allerdings schnell Ernüchterung breit. Weder Unreal Tournament (2003) noch Commanche 4 oder Quake 3 Arena konnten Vorteile aus der theoretisch möglichen parallelen Abarbeitung von zwei Threads ziehen. Stattdessen zeigten alle drei Titel nur geringe Zugewinne gegenüber dem Pentium 4 mit 2,8 GHz, die aus dem leicht höheren Takt folgten. Auch 15 Jahre später ist diese Erkenntnis noch eine aktuelle, zum Teil kann Hyper-Threading auch heute noch massiv Leistung kosten.

Unreal Tournament 2003
  • Flyby (1024x768x32):
    • Pentium 4 3,06 GHz - PC4200
      162,27
    • Pentium 4 3,06 GHz no HT - PC4200
      162,25
    • Pentium 4 3,06 GHz - DDR333
      161,14
    • Pentium 4 3,06 GHz no HT - DDR333
      161,08
    • Pentium 4 2,80 GHz - PC4200
      159,95
    • Pentium 4 2,66 GHz - PC4200
      159,64
    • Athlon XP 2800+ - DDR333 (EPoX)
      158,76
    • Pentium 4 2,53 GHz - PC4200
      158,19
    • Athlon XP 2700+ - DDR333 (EPoX)
      158,14
    • Athlon XP 2600+ - DDR333
      153,47
    • Pentium 4 2,80 GHz - DDR333
      152,24
    • Pentium 4 2,66 GHz - DDR333
      151,66
    • Athlon XP 2400+ - DDR333
      150,72
    • Pentium 4 2,53 GHz - DDR333
      150,16
  • Botmatch (1024x768x32):
    • Pentium 4 3,06 GHz - PC4200
      75,93
    • Pentium 4 3,06 GHz no HT - PC4200
      75,52
    • Pentium 4 3,06 GHz - DDR333
      73,52
    • Pentium 4 3,06 GHz no HT - DDR333
      73,24
    • Pentium 4 2,80 GHz - PC4200
      72,48
    • Pentium 4 2,66 GHz - PC4200
      70,20
    • Athlon XP 2800+ - DDR333 (EPoX)
      69,79
    • Athlon XP 2700+ - DDR333 (EPoX)
      68,65
    • Pentium 4 2,53 GHz - PC4200
      67,67
    • Pentium 4 2,80 GHz - DDR333
      63,95
    • Athlon XP 2600+ - DDR333
      63,59
    • Pentium 4 2,66 GHz - DDR333
      62,23
    • Athlon XP 2400+ - DDR333
      61,46
    • Pentium 4 2,53 GHz - DDR333
      60,41

In einem weiteren Test testete ComputerBase dann allerdings, wie sich Hyper-Threading auf die Leistung in Spielen auswirkt, wenn im Hintergrund zu einem Spiel eine weitere Anwendung ausgeführt wird. Bei der Kombination von Flask und Unreal Tournament 2003 konnte sich durch die parallele Abarbeitung der beiden Threads ein Zuwachs zwischen 16 und 46 Prozent beobachtet werden – gegenüber der separaten Ausführung des Spiels brachen die FPS allerdings weiterhin stark ein.

Flask und UT2003
  • Flyby:
    • Ohne Belastung
      162,3
    • P4 3.06 HT an
      80,3
    • P4 3.06 HT aus
      54,9
  • Botmatch:
    • Ohne Belastung
      75,9
    • P4 3.06 HT an
      32,7
    • P4 3.06 HT aus
      28,2

Ein gänzlich positives Bild zeichnete sich wiederum in Anwendungen ab. So konnte ComputerBase bei dem MPEG4-Encoding mit Flask einen Leistungszuwachs von rund 20 Prozent mit aktiviertem Hyper-Threading verzeichnen. Damit war der Pentium 4 mit 3,06 GHz mit DDR333 und aktiviertem Hyper-Threading zwölf Prozent schneller als mit teurem Rambus-Speicher und deaktiviertem Hyper-Threading. In Seti@Home brachte Hyper-Threading dem Pentium 4 gar eine um knapp 30 Prozent höhere Leistung ein.

Hohe Leistung zu einem hohen Preis

Der Pentium 4 3,06 GHz war damit im November 2002 der schnellste erhältliche Prozessor für Privatanwender. Das ließ sich Intel aber auch bezahlen: 637 US-Dollar rief der Hersteller aus. Mit der gleichzeitigen Preissenkung der anderen Pentium-4-Prozessoren kostete der Pentium 4 mit Hyper-Threading über 50 Prozent mehr als der Pentium 4 mit 2,8 GHz, für den 401 US-Dollar verlangt wurden.

Wenn ich am PC spiele
  • Versuche ich keine anderen Anwendungen laufen zu lassen
    60 %
  • Nutze ich andere Anwendungen parallel (Encoding, Streaming etc.)
    40 %

Auswertung der letzten Umfrage

Vergangene Woche hat die Redaktion die Leser gefragt, welchen Mainboard-Hersteller sie aktuell präferieren. Von den sieben von der Redaktion aufgelisteten Herstellern konnte Asus mit knapp einem Drittel der Stimmen den größten Teil der Leser für sich verbuchen – das mag auch daran liegen, dass Asus nahezu alle Plattformen und Preisklassen bedient. Auf dem zweiten Platz folgt ASRock mit 21 Prozent der Stimmen. Mit 16 respektive 11 Prozent wählten die Umfrageteilnehmer Gigabyte und MSI auf den dritten und vierten Platz. 15 Prozent gaben an, keine Präferenz für einen Hersteller zu haben. Supermicro (zwei Prozent), EVGA (ein Prozent) und Biostar (null Prozent) bilden das Schlusslicht. Andere Hersteller als die aufgelisteten konnten zusammengenommen kein Prozent der Stimmen erreichen.

Wenn ich heute ein Mainboard kaufen würde, wäre das von:
  • ASRock
    21 %
  • Asus
    33 %
  • Biostar
    0 %
  • EVGA
    1 %
  • Gigabyte
    16 %
  • MSI
    11 %
  • Supermicro
    2 %
  • Einem anderen Hersteller
    0 %
  • Woher soll ich das jetzt schon wissen?
    15 %

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