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  • IDF 2010: Sandy Bridge - ausführliche Technik-Details zu Intels neuer CPU-Architektur

    Ring-Interface, integrierte Grafikeinheit, AVX und überarbeiteter Cache - auf dem IDF stellte uns Intel heute alle Technik-Besonderheiten der kommenden Sandy-Bridge-Prozessoren ausführlich vor und zeigte, was sich im Vergleich zur Vorgängergeneration geändert hat.


    Die erste auffällige Besonderheit von Sandy-Bridge-CPUs ist schon lange bekannt: Die integrierte Grafikeinheit gehört nun direkt zum Prozessor - beim Vorgänger Clarkdale (Westmere-Generation) waren CPU und Grafikchip noch separat untergebracht. Erstmals verriet Intel zudem auf dem IDF, dass die Grafikeinheit, die CPU-Kerne, der gemeinsam genutzte Cache und die übrigen Komponenten des Prozessors per Ring-Interface miteinander verbunden sind. Dieser Bus erreicht bei einer Quadcore-CPU eine Übertragungsrate von 384 GByte/s und ist damit deutlich schneller als die bisherige Cache-Anbindung. Dieses Ring-System nutzte Intel zum ersten Mal bei den Server-Prozessoren Nehalem-Ex; für die Sandy-Bridge-Generation soll das System aber noch deutlich verbessert worden sein.

    In den folgenden Absätzen erklären wir alle wichtigen Bestandteile von Sandy-Brige-Prozessoren.

    Sandy-Bridge-Details 02 Sandy-Bridge-Details 02 Quelle: PC Games Hardware Cache
    Bei dem schnellen Zwischenspeicher (Cache), den sich Grafikeinheit und CPU-Kerne per Ring-Interface teilen, spricht Intel neuerdings von Last Level Cache. Auf unsere Nachfrage hin bestätigte Intel jedoch, dass es sich um L3-Cache handelt. Genau wie aktuelle Lynfield- oder Clarkdale-Kerne verfügen auch die CPU-Kerne bei Sandy-Bridge-Prozessoren zusätzlich über 32 Kbyte Daten- und 256 Kbyte Mid-Level-Cache (L2-Cache). Im Gegensatz zu bisherigen Intel-CPUs wird bei der Sandy-Bridge-Generation ein so genannter Decoded Uop Cache genutzt. Dieser soll einen höheren Datendurchsatz und eine geringere Leistungsaufnahme ermöglichen und sogar für eine kürzere und daher effizientere Pipeline sorgen. Hierfür wird die traditionelle x86-Pipeline für die meisten Befehle abgeschaltet - das soll sowohl Strom sparen als auch mehr Performance bieten.

    Sandy-Bridge-Details 15 Sandy-Bridge-Details 15 Quelle: PC Games Hardware Grafikeinheit
    Intel war es wichtig, die Spielele-Performance deutlich zu steigern, aber dennoch eine niedrige Leistungsaufnahme zu erreichen. Da die Grafikeinheit nun im Prozessor sitzt, teilt sie sich den Last Level Cache mit den CPU-Kernen. Dadurch sind die Latenzen deutlich geringer. Da oft benötigte Daten direkt im Cache (Zwischenspeicher) abgelegt werden können, muss die Grafikeinheit zudem seltener auf den im Vergleich zum Cache deutlich langsameren Arbeitsspeicher des PCs zurückgreifen. Neben einer besseren Performance soll damit sogar eine niedrigere Leistungsaufnahme erreicht werden. Dank konfigurierbarer Cache-Partitionierung kann der schnelle Zwischenspeicher dynamisch zwischen CPU-Kernen und Grafikeinheit aufgeteilt werden.

    Außerdem spricht der Turbo-Modus sowohl die CPU-Kerne als auch den Grafikpart an. Wird beispielsweise bei einer Szene in einem Spiel viel Grafik- aber wenig CPU-Leistung benötigt, takten sich die Prozessorkerne herunter, während die Grafikeinheit beschleunigt wird. Laut Intel bringt das einen deutlichen Performance-Vorteil. Somit soll auch sichergestellt werden, dass die aufgenommene Energie optimal genutzt wird.

    Sandy Bridge Architektur 13 Sandy Bridge Architektur 13 Quelle: PCGH Herzstück der Grafikeinheit sind die Execution Units - in Intels Block-Diagramm auf der rechten Seite sind diese mit "EU" gekennzeichnet. Sie entsprechen den Shader-Einheiten aktueller Grafikchips. Im Vergleich zur Grafikeinheit von Clarkdale-Prozessoren, sollen die neuen Execution Units einen doppelt so hohen Datendurchsatz bieten. Zudem verfügt die neue Grafikeinheit über größere Register und beherrscht neue Instruktionen.

    CPU-Kerne
    Intel hat die Sprungvorhersage (branch-prediction) komplett neu entwickelt und angeblich gegenüber dem Vorgänger weiter verbessert - dadurch steigt erneut die Effizienz. Eine der wichtigsten Neuerungen ist zudem die Unterstützung von AVX (Advanced Vector Extensions). Damit sollen zweimal so viele Flops (Floating Point Operations Per Second, also Fließkommaberechnungen) pro Taktzyklus möglich sein als mit der bisherigen SSE-Technik. Auch die Out-of-Order-Execution-Einheit soll von Grund auf neu entwickelt worden sein.

    Sandy Bridge Architektur 12 Sandy Bridge Architektur 12 Quelle: PCGH Übrige Komponenten
    Wie bei Lynnfield- und Clarkdale-CPUs sitzt neben dem RAM-Controller ein PCI-Express-Controller im Prozessor. Der Speicher-Controller bietet zwar "nur" ein Dual-Channel-Inerface, wurde aber für Sandy-Bridge-CPUs neu entwickelt. Steckt nur eine Grafikkarte im PC, liefert ihr der integrierte PCI-Express-Controller 16 Lanes, also die volle Bandbreite; setzt man zwei Karten ein, müssen diese jeweils mit acht Lanes auskommen - ebenso wie bei Lynnfield und Clarkdale. Die Display-Engine sitzt nicht in der Grafikeinheit, sondern zusammen mit dem RAM-Controller im so genannten System Agent. Das hat einen entscheidenden Vorteil: Wenn lediglich ein Bild aus dem Buffer geladen und dargestellt werden soll (beispielsweise bei ruhendem Desktop), kann die Grafikeinheit unabhängig von der Display-Engine schlafengelegt werden. Zudem hat Intel die Unterstützung für einen Display-Port in Sandy-Bridge-CPUs integriert. Der eigentliche Mainboard-Chip - bei Sandy Bridge dementsprechend P67 oder H67 - ist erneut per Direct Media Interface (DMI) mit dem Prozessor verbunden.

    Wissenswert: Mehr Informationen zum Thema finden Sie in:
    CPU-Tests 2016: Benchmark-Bestenliste - Leistungsindex für Prozessoren [Juni]
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    Es gibt 33 Kommentare zum Artikel
    Von ruyven_macaran
    So1366 hat kein FDI, So1356 wird nach den bisherigen Gerüchten wohl auch drauf verzichten. 20% waren großzügig für…
    Von quantenslipstream
    Glaube ich nicht, dass Intel sowas machen wird, die schmeißen lieben weg und haben dann entsprechende Preise für die…
    Von Rizzard
    So is es.Wenn die Dinger gute Leistung für nen "kleinen" Preis bieten kann man doch nicht meckern. Dann hat man eben…
    Von Sturmtank
    es wird genauso sein wie es derzeitig ist, wo der p55 keine ipg unterstützt und der H55 schon
    Von thysol
    Dass ist doch voellig egal ob du fuer etwas fuer dich Sinnfreies zahlst. Die Sockel 1155 CPUs sollen kaum bis gar…
      • Von ruyven_macaran Trockeneisprofi (m/w)
        Zitat von Skysnake
        Naja, aber die Aussage von XE85 ist wenn man die Gerüchte mal rann immt (Bild) dann wirds halt doch auch für 1366 CPU´s mit iGPU geben.


        So1366 hat kein FDI, So1356 wird nach den bisherigen Gerüchten wohl auch drauf verzichten.

        Zitat
        Was die DIE-Fläche angeht, so hab ich atm keinen DIE-Shot im Kopf, um die 20% als richtig zu erkennen. Man sollte aber auch anmekren, das selbst 20% schon nen ganzs Eck sind, und dabei ja die ganze Logic etc zum Anbinden der GPU noch nicht mit drin ist. Ebenso die ganze Grafikausgabe etc.


        20% waren großzügig für den gesamten Bereich des DIEs angegeben, der irgendwas mit der Grafikberechnung zu tun hat, dass schließt die Anbindung an den L3 mit ein. Die Ausgabe erledigt der Chipsatz und da hast du die Wahl zwischen H67 mit Grafik und P67 ohne Grafik.


        Zitat von BigBubby
        Intel wird garantiert später günstig Modelle ohne GPU rausbringen.
        Genau genommen mit deaktivierter GPU, denn alle wo ein fehler im GPU bereich ist, können ja "einfach" als normale CPUs verkauft werden. Ähnlich den x3 bei AMD.
        Das ist einfach verdientes Geld mit Ausschuss und das wird Intel sich vermutlich nicht entgehen lassen...


        Die Gerüchte sprechen bereits von Sandy Bridges, bei denen unterschiedlich viele der Recheneinheiten in der IGP inaktiv sind. D.h. nur für die wenigen DIEs mit Totalschaden müsste Intel noch eine Lösung finden. (ich tippe mal darauf, dass die -wenn sie überhaupt in nenneswerter Anzahl anfallen- z.B. zu "K" Modellen werden. Aber eine komplette nonIGP-Palette täte mich überraschen)
      • Von quantenslipstream Flüssigstickstoff-Guru (m/w)
        Zitat von BigBubby

        Genau genommen mit deaktivierter GPU, denn alle wo ein fehler im GPU bereich ist, können ja "einfach" als normale CPUs verkauft werden. Ähnlich den x3 bei AMD.
        Das ist einfach verdientes Geld mit Ausschuss und das wird Intel sich vermutlich nicht entgehen lassen...

        Glaube ich nicht, dass Intel sowas machen wird, die schmeißen lieben weg und haben dann entsprechende Preise für die Modelle, somit ist das Wegschmeißen defekter mit drin.

        Zitat von Blizzard23
        So is es.
        Wenn die Dinger gute Leistung für nen "kleinen" Preis bieten kann man doch nicht meckern. Dann hat man eben ne integrierte Technik, die man nicht benötigt und auch nicht nutzen muss.

        Wie viele Leute gibts, die sich ein CF/SLI fähiges Brett kaufen (also 2x 16 Lanes) und dann nur eine Grafikkarte einbauen?
        Da wird auch Geld für Technik ausgegeben, die nicht genutzt wird.
      • Von Rizzard PCGH-Community-Veteran(in)
        Zitat von thysol
        Die Sockel 1155 CPUs sollen kaum bis gar nicht teurer werden als aktuelle Sockel 1156 CPUs. Also da kann mann wirklich nicht meckern. Mir ist dann wurscht ob ich fuer eine iGPU zahle die ich nicht brauche solange die CPU trotzdem ein gutes P/L Verhaeltnis hat.
        So is es.
        Wenn die Dinger gute Leistung für nen "kleinen" Preis bieten kann man doch nicht meckern. Dann hat man eben ne integrierte Technik, die man nicht benötigt und auch nicht nutzen muss.
      • Von Sturmtank Freizeitschrauber(in)
        Zitat von XE85
        nö muss man nicht - der P67 unterstützt die GPU nicht

        mfg
        es wird genauso sein wie es derzeitig ist, wo der p55 keine ipg unterstützt und der H55 schon
      • Von thysol BIOS-Overclocker(in)
        Zitat von Skysnake
        1155 ist damit aber auf jedenfall für mich gestorben, denn son MB mit DVI Anschlüssen etc hab ich kein bock drauf, ebenso für wirklich für mich sinnfreie Sachen zu zahlen.
        Dass ist doch voellig egal ob du fuer etwas fuer dich Sinnfreies zahlst. Die Sockel 1155 CPUs sollen kaum bis gar nicht teurer werden als aktuelle Sockel 1156 CPUs. Also da kann mann wirklich nicht meckern. Mir ist dann wurscht ob ich fuer eine iGPU zahle die ich nicht brauche solange die CPU trotzdem ein gutes P/L Verhaeltnis hat.
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Sandy-Bridge-Details
Ring-Interface, integrierte Grafikeinheit, AVX und überarbeiteter Cache - auf dem IDF stellte uns Intel heute alle Technik-Besonderheiten der kommenden Sandy-Bridge-Prozessoren ausführlich vor und zeigte, was sich im Vergleich zur Vorgängergeneration geändert hat.
http://www.pcgameshardware.de/CPU-Hardware-154106/News/Sandy-Bridge-Details-774356/
14.09.2010
http://www.pcgameshardware.de/screenshots/medium/2010/09/Sandy_Bridge_Architektur_01.jpg
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