Technic3D Review CPU's

Intel Core i7-3770K Ivy-Bridge

Richtig getickt?

Seite 1: Intel Ivy-Bridge im Detail

Seit 2007 bringt Intel nach dem Tick/Tock Modell regelmäßig neue Prozessoren auf den Markt. Dies gelingt meist in einer Regelmäßigkeit, die an ein Uhrwerk erinnert. Heute stehen mit der Intel Ivy Bridge Architektur der Nachfolger der CPUs auf Basis der Sandy Bridge bereit. Standen beim Vorgänger noch einige Änderungen ins Haus, wird heute nur "getickt" und dementsprechend handelt es sich hauptsächlich um eine Verkleinerung in den Fertigungsgrößen. Intel schickte uns vorab das vorläufige Topmodell, den Core i7-3770K, zum ausführlichen Test.

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Gut ein Jahr und drei Monate ist es jetzt her, dass Intel den letzten "Tock" vollzogen hat und mit der Sandy Bridge Architektur die zweite Generation an Prozessoren mit der sogenannten "Core Mikroarchitektur" veröffentlichte. Die heute erscheinenden Prozessoren haben in Sachen Architektur vergleichsweise wenige Änderungen erhalten und das Hauptaugenmerk liegt auf der neuen Fertigungstechnologie, welche zugleich auch für einge Verspätungen der CPUs verantwortlich ist.

Die neuen Prozessoren beschränken sich allesamt auf die Mid-Range Plattform auf Basis des Sockel 1155. Die High-End Plattform mit 2011 Sockel bleibt vorerst außen vor.

Architektur

Ivy Bridge Die Flat
Die Ivy Bridge Architektur ist ein naher verwandter der Sandy Bridge(-E) Architektur. Dies wird schon nach einem Blick auf den Die-Shot klar, so wird nach wie vor auf bis zu vier Kernen inklusive Hyper-Threading gesetzt. Die längliche Form des Dies ist durch die integrierte Grafikeinheit begründet, welche an einer der Stirnseiten ihren Platz findet. Sowohl CPU-Kerne als auch die GPU können über den Last-Level-Cache miteinander kommunizieren. Die Grafikeinheit hat vor selbigen noch einen weiteren Cache geschaltet, dessen Größe von Intel allerdings unter Verschluss gehalten wird.


Von den Modellen aus dem High-End Segment erben die Ivy Bridge Prozessoren ihre PCIe 3.0 Fähigkeit und können Erweiterungskarten verglichen mit dem Vorgänger praktisch mit doppelter Geschwindigkeit anbinden. Unabhängig davon gab es auch im Bereich des integrierten Speichercontrollers und des Plattform Controller Hubs (PCH) kleinere Änderungen, auf welche Seitens Intel aber nicht näher eingegangen wurde. Die CPU-Kerne an sich blieben weitestgehend unberührt.

Mit der RDRAND Instruktion hat es zudem eine weitere Neuerung in die CPU geschafft. Mittels des neuen Befehls lässt sich der nun in Hardware vorhandene Zufallszahlengenerator abfragen und mehr Sicherheit, zum Beispiel im Bereich Verschlüsselung, zu bieten.

Tri-Gate Transistoren

Neben Änderungen an der integrierten GPU, auf welche wir später noch detailliert eingehen, fanden die größten Veränderungen an den kleinsten Bauelementen eines Prozessors, den Transistoren, statt. In den Datenblättern und aufgelisteten Eigenschaften fällt in erster Linie die kleinere Strukturbreite auf, welche von 32 nm auf 22 nm verringert wurde. Die Strukturbreite gibt die physikalische Größe des kleinsten Bauelements eines Prozessors an. Unabhängig von der Strukturbreite gibt es allerdings noch Neuerungen im Bereich der physikalischen Form der Transistoren, welche deutlich weiter gehen als bei einem üblichen "Die-Shrink", wie man eine Verkleinerung der Strukturbreiten im Fachjargon auch nennt.


Bei Transistoren wird der Elektronenfluss mittels eines Schalters an- beziehungsweise ausgeschaltet. Dies geschieht über das Gate, welches quasi wie eine zweite Leitung orthogonal über dem Kanal liegt, welcher entweder leitend oder nicht leitend geschaltet wird und somit zwei Seiten entweder elektrisch verbindet oder trennt. Bisher lagen diese zwei "Leitungen" flach aufeinander. Das besondere an Intels 22 nm Fertigungstechnik ist nun, dass im Vergleich zu herkömmlichen Transistoren, der Kanal drei-dimensional hochsteht und somit von drei Seiten von dem Gate umschlossen wird. Dieses erst einmal recht simpel wirkende Konzept ist dafür verantwortlich, dass zum einen weniger Leckströme entstehen – eine der Hauptursachen für die entstehende Abwärme – und zum anderen die Schaltgeschwindigkeit im Vergleich zu einer planaren Konstruktion höher ausfällt. Intel nennt die ganze Technik Tri-Gate Transistor. Ein Vergleich unter dem Rasterelektronenmikroskop veranschaulicht die daraus resultierende Struktur und deren Unterschiede sehr gut.


Demonstriert wurde die Technik bereits im Jahr 2002, kommt allerdings erst bei den heute vorgestellten Prozessoren mit 22 nm Fertigung zum Einsatz. Laut Intel sollen sich die zusätzlichen Kosten für die Technik auf knapp 3 Prozent belaufen und somit bei marginal höheren Produktionskosten immense Vorteile bei quasi gleichem Preis bieten. In Produkten für die Endkunden können sich diese entweder durch geringeren Stromverbrauch oder aber durch höhere Frequenzen beziehungsweise Geschwindigkeit bemerkbar machen. Der Fokus liegt bei den heutigen Modellen im Gegensatz zu den Vorgänger Modellen auf Sandy Bridge Basis somit auch im Bereich des Stromverbrauchs.

Wer dem englischen mächtig ist kann sich in folgendem Video noch eine Veranschaulichung von Intel ansehen. Die gesamte Präsentation zu den Tri-Gate Transistoren gibt es direkt bei Intel zum Download.



Intel HD 4000

Wie bereits angedeutet, gab es neben der Transistorebene auch weitergehende Verbesserungen im Bereich der integrierten Grafikeinheit. Am offensichtlichsten dürfte hier noch die Erhöhung der Ausführungseinheiten sein. So kann die schnellere Variante, die HD 4000, jetzt auf 16 Execution Units (EU) zurückgreifen anstatt auf nur 12. Die kleinere Variante, die HD 2500, bleibt wie der Vorgänger bei 6 EUs. Neu ist auch die Unterstützung für die Microsofts DirectX 11 Schnittstelle, sowie OpenGL 3.1. Fortschritte gab es auch im Bereich OpenCL. Konnte mit dem Vorgänger nur auf den CPU-Kernen via OpenCL 1.1 gerechnet werden, kann mit den neuen Modellen auch die EUs der integrierten GPU zum Rechnen benutzt werden.

Mit den neuen Grafikeinheiten ist es nun möglich drei unabhängige Displays anzusteuern - hier zieht Intel der Konkurrenz nach. Im Bereich der Videobeschleunigung konnte Intel die Geschwindigkeit der QuickSync Technologie verdoppeln. Videos sollen somit schneller codiert oder umgewandelt werden. Die noch weniger verbreitete Technik Wireless Display (WiDi) macht ebenso einen Versionssprung und weist jetzt neben der Möglichkeit simultan zwei verschiedene Displays anzusteuern auch eine wesentlich geringer Latenz auf. Mit einer Verzögerung von nur noch 200 ms anstatt der vorherigen 600 ms lässt die Technik sogar schon das ein oder andere Spielchen zu. Auch wenn "Hardcore-Zocker" in Verbindung mit First-Person Shootern sicherlich nicht zufrieden gestellt werden können, stellt dies doch eine erhebliche Verbesserung dar. Schlussendlich soll die Bedienung wesentlich erleichtert worden sein und die Notwendigkeit eines speziellen Adapters entfällt dank einer Softwarelösung.

HD 4000HD 2500HD 3000HD 2000
Execution Units166126
Kernfrequenzbis zu 1150 MHzbis zu 1350 MHz
DirectX11.010.1
Open GL3.13.0
Shader Model4.1
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Kategorie: CPU's
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