CPU-Multitasking anno 2013 im Retro-Test: AMD FX vor Intel Core i7 und i5

Hinweis: Der folgende Artikel über Multitasking mit Prozessoren wie AMD FX-8350, Core i7-3770K oder Core i5-3470 entstand im Jahre 2013. Heute, 2019, sind beim Thema Multitasking aufgrund der fortschreitenden Kernzahl naturgemäß weiter, dafür haben sich aber auch die Anforderungen an das parallele Nutzen von Programmen erheblich gesteigert. Erst zuletzt haben wir ausprobiert, wie gut oder schlecht hardwareseitiges Multithreading funktioniert.

Original-Artikel vom 22.06.2013
Vor nicht allzu langer Zeit gab es neben der Größe von Caches nur ein einziges Kriterium für die Geschwindigkeit eines Prozessors, nämlich seine Taktfrequenz. Das wohl beste Beispiel dieser Ära ist die Netburst-Architektur, besser bekannt als Pentium 4. Allerdings erkannt auch Intel nach einigen Jahren, dass Takt alleine nicht genug ist - die Leistungsaufnahme erreicht für damalige Verhältnisse grotesk hohe Werte von bis zu 115 Watt für einen Kern und das Sudden Northwood Death Syndrome (SNDS) ließ "dank" der Elektromigration so manchen Chip jäh dahin scheiden. Simultaneous Multithreading war schließlich der indirekte Vorgänger von Mehrkernprozessoren und AMD zeigte Intel mit dem Hammer alias dem Athlon 64, dass eine hohe Leistung bei geringen Taktfrequenzen und akzeptablem Stromverbrauch auch mit einem Bruchteil des R&D-Budgets machbar ist.

Multitasking im Test: CMP, SMT und CMT

Quelle: PC Games Hardware AMDs FX schlagen sich sehr gut Der heutige Desktop-Markt mit für Spieler relevanten Prozessoren kennt vereinfacht ausgedrückt drei Varianten von Multicore-CPUs: Chip Level Multiprocessing (CMP) mit oder ohne Simultaneous Multithreading (SMT) sowie Core Multithreading (CMT), also die Modul-Technik von AMDs aktuellen Prozessoren. Während bei CMP alle Funktionsblöcke wie die Integer- oder die Floating-Point-Einheit einmal pro Kern vorhanden sind und gegebenenfalls durch SMT samt erweiterten Registern mehr als einen Thread bearbeiten können, teilen sich bei CMT zwei Integer-Cluster eine mächtige FPU und auch der Decoder wird gemeinsam genutzt.

Intels heutiger CMP-Ansatz liefert viel Leistung pro Takt und liefert besonders bei weniger stark parallelisierten sowie FPU-lastigen Anwendungen eine hohe Geschwindigkeit, während AMDs CMT-Variante vor allem bei massivem Multithreading mit viel Integer-Code seine Vorzüge hat. Die meisten aktuellen Spiele liegen zumindest in der oberen Leistungsklasse ab vier Kernen daher Intel-CPUs besser, wohingegen AMDs sein Modul-Design nur im unteren Preisbereich ausspielen kann, da der Mitbewerber hier nur Dualcores (zum Teil mit SMT) positioniert.

Wie aber sieht die Sache aus, wenn nicht nur ein Spiel von der CPU berechnet wird, sondern im Hintergrund ein Download läuft, Bilder umgewandelt werden oder gar ein Video konvertiert wird?

Multitasking im Test: Die Hardware, die Spiele, die Settings und das Verfahren an sich

Quelle: PC Games Hardware Mit der Geforce GTX 670 nutzen wir eine populäre Oberklasse-Grafikkarte Um herauszufinden, wie sich unterschiedliche Hintergrundlasten auf die (CPU-)Leistung in Spielen auswirken, haben wir uns mehrere Szenarien ausgedacht: Die Ausgangsbasis ist ein sauberes System, bei dem nur der jeweilige Titel läuft - wir nutzen The Elder Scrolls 5 Skyrim, welche nur zwei Kerne für sich beansprucht, und Crysis 3, welches in Abschnitten mit dichtem Grasbewuchs selbst mehr als sechs Kerne dankend annimmt. Als Grafikkarte verwenden wir eine Geforce GTX 670 mit fixiertem Boost, beide Spiele testen wir in praxisnahen 1.920 x 1.080 Pixeln samt höchster Detailstufe inklusive Kantenglättung (8x MSAA bzw. 2Tx SMAA) und anisotroper Filterung.

Als ersten Hintergrund-Task starten wir den Steam-Download von id Softwares Rage, was einen CPU-Kern teilweise beschäftigt. In der zweiten Stufe verkleinern wir zusätzlich mit dem Faststone Image Viewer einhundert Bilder von 5.120 x 2.880 auf 1.920 x 1.080 Pixel unter Zuhilfenahme eines Lanczos- Filters. In Kombination mit dem Steam-Download muss nun auch ein zweites Rechenherz arbeiten. In der dritten Stufe beenden wir Steam und den Image Viewer und starten den x264-HD-Benchmark auf zwei Kernen - diese werden nun vollständig ausgelastet, Zeit für weitere Tasks bleibt Ihnen nicht.

Für reproduzierbarere Ergebnisse pinnen wir den Benchmark an den hinteren beide Recheneinheiten fest - im Falle eines Prozessors mit SMT nutzen wir hierfür die "echten" Kerne und im Falle eines Chips mit Piledriver-Technik die zwei Module. Das gleiche Verfahren wenden wir in der finalen Stufe an, allerdings beschäftigt der x264- HD-Benchmark hier gleich vier Kerne.

Multitasking im Test: FX-8350 vor Core i7-3770K und Core i5-3470

Im Falle von Crysis 3 in Kombination mit der Geforce GTX 670 in 1080p samt Kantenglättung und Co. liegt eindeutig ein Grafiklimit vor. In The Elder Scrolls 5 Skyrim hingegen können sich die beiden Intel-CPUs deutlich vom FX absetzen, flüssig ist der Titel aber auch jedem dieser Prozessoren. Alle drei CPUs stören sich weder am Steam-Download noch an diesem in Kombination mit der Bildumwandlung sonderlich - allerdings zeigt sich ein dezenter Leistungseinbruch.

Spätestens mit der Video-Konvertierung auf zwei Kernen brechen beide Intel-CPUs messbar ein. In Skyrim hält sich der Fps-Verlust in Grenzen, da das Spiel ohnehin nur zwei Rechenherzen nutzt. Crysis 3 hingegen verliert drastisch an Leistung, da dieser Titel alle Kerne nutzt - die um nun fehlen. Der Core i7 ohne SMT wie auch der Core i5 brechen auf unter 30 Fps ein, an ein flüssiges Spielvergnügen ist nicht mehr zu den. Der 3770K mit aktivem SMT federt die Video-Konvertierung noch ab, der FX-8350 zeigt sich unbeeindruckt. Mit Last auf vier Kernen sind der SMT-lose i7 und der i5 völlig überfordert, der FX-8350 überholt den 3770K mit SMT knapp.

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Crysis 3 The Elder Scrolls 5 Skyrim

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Multitasking im Test: FX-6300 vor Phenom II X6 1100T, Core i3 mit herbem Leistungsverlust

The Elder Scrolls 5 Skyrim zeigt deutlich die überlegene Leistung pro Takt des Core i3-3220, daher ist dieser ohne Last klar flotter als der FX und der X6. In Crysis 3 sieht die Situation von Beginn an umgedreht aus, nur zwei Rechenherzen samt SMT sind angesichts von drei Modulen respektive sechs Kernen chancenlos. Während der FX wie auch der X6 den Steam-Download und die Bildbearbeitung mit geringerem Leistungsverlust berechnen, bricht der Core i3 drastisch ein - in Skyrim reicht es immerhin noch für einen Gleichstand, in Crysis 3 unterschreitet er die 30-Fps-Marke.

Dank seiner SMT-Fähigkeit übersteht der Core i3-3220 in Skyrim sogar noch die Video-Konvertierung auf zwei Kernen, der Crytek-Shooter ist bereits unspielbar. Mit der Konvertierung auf vier Rechenherzen liefert der Intel-Chip nur noch eine Dia-Show, wohingegen sich bei Skyrim der FX und der X6 wenig geben. Mit 30 Fps ist der Bethesda-Titel aber noch leidlich spielbar. Interessant verhält sich Crysis 3, denn auf dem X6 bricht die Bildrate viel stärker ein als auf dem FX.

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Crysis 3 The Elder Scrolls 5 Skyrim

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Multitasking im Test: Phenom II X4 955 vor Core 2 Quad und Athlon II X4 740X

Das Duell der Oldies entscheidet der Phenom II X4 955 ganz klar für sich, der Core 2 Quad Q9550 ist durch die Bank langsamer und wird stellenweise vom etwa 60 Euro teuren Athlon II X4 740X geschlagen. Wie schon bei den schnelleren Modellen verkraften auch diese drei CPUs die zusätzliche Last in The Elder Scrolls 5 Skyrim vergleichsweise gut - durchweg über 40 Fps -, in Crysis 3 aber landen alle bei unter 30 Fps, sobald der Download und die Bildumwandlung im Hintergrund laufen.

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CPU-Multitasking anno 2013 im Retro-Test: AMD FX vor Intel Core i7 und i5 Welchen Vorteil haben Prozessoren mit zwei, vier, sechs oder noch mehr Kernen, wenn nicht nur gespielt wird? Im Retro-Test zeigt sich, dass vor allem AMD FX-Modelle zur Hochform auflaufen, wenn Sie mehr machen, als nur Crysis 3 oder Skyrim zu zocken.

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