Ivy Bridge im Test: Architektur-Details, IPC und Turbo

Quelle: Intel Die Tri-Gate-Transistoren IPC Verbesserungen der Kerne Ivy Bridge im Test: Architektur-Details
Die Technik von Ivy Bridge basiert im Wesentlichen auf Sandy Bridge, insbesodere was die CPU-Kerne und den Uncore-Teil (System Agent) anbelangt. Am Ende kommt die größte Ausbaustufe mit vier Kernen und der GT2-Grafikeinheit (HD Graphics 4000) auf 1,4 Milliarden Transistoren in einem länglichen Chip, verteilt auf fast schon lächerlich kompakt anmutende 160 Quadratmillimeter - das Orochie-Die eines FX-8150 ist rund doppelt so groß und selbst Sandy Bridge DT wirkt mit 216 Quadratmillimetern in der größten Ausbaustufe wie ein Riese. Möglich wird dies durch einen "Shrink" mittels des 22-Nanometer-Verfahrens samt sogenannten Tri-Gate-Transistoren, welche die Flächeneffizienz drastisch verbessern - in der Praxis aber zu einigen Problemen führen; mehr hierzu im Bereich Overclocking und Leistungsaufnahme.

Unter der Haube von Ivy Bridge werkeln wie gehabt maximal vier Kerne, die im Falle der Core i3/i7 mit SMT je zwei Threads berechnen können. Das Simultaneous Multithreading erfuhr einer kleinen Änderungen, welche es den Kernen erlaubt den SMT-Buffer dynamisch aufzuteilen, was vor allem bei dynamischen Workloads für etwas mehr Leistung sorgen kann. Die Recheneinheiten an sich hat Intel ebenfalls aufgebohrt, beispielsweise durch überarbeitete MOV-Befehle, bessere Division und Prefetching sowie u.a. zusätzliche Register. Der Uncore-Teil arbeitet wie gehabt mit Kerntakt, neu ist der Digital Random Number Generator (DRNG), welcher zufällige Zahlenkolonnen erzeugt, was vor allem für sicherheitsrelevante Software wichtig ist. In die gleiche Kerbe schlägt die Supervisory Mode Execute Protection (SMEP), welche die Ausführung von schädlichem Code in reservierten Speicherbereichen verhindert.

Der Speicher-Controller erlaubt nun offiziell DDR3-1600 statt DDR3-1333, in der Theorie ein Plus von 20 Prozent - die Bandbreite hilft jedoch eher selten und wenn, dann meist der Grafikeinheit. Um den Chip sparsamer zu machen, kann dieser im Leerlauf zudem den DDR-I/O-Part vom Strom trennen oder einen der beiden Speicherkanäle präferieren. Die GT1-Grafikeinheit (HD Graphics 2500) kommt wie die HD Graphics 2000 mit sechs Execution Units daher, die GT2-Variante (HD Graphics 4000) bietet dank ihrer 16 EUs vier mehr als noch die HD Graphics 3000. Neben DirectX 11 und Open GL 3.1 steht Open CL 1.1 auf dem Feature-Set; Verbesserungen an den Recheneinheiten, ein eigener L3-Cache für die GPU (dessen Größe Intel partout nicht nennen wollte) sowie eine laut Intel verdoppelte Quicksync-Leistung runden das Paket ab - der lästige 24p-Bug ist ebenfalls Vergangenheit. Aufgrund dieses Fortschritts spricht Intel auch von einem Tick+.

Die letzte Neuerung ist die Unterstützung von PCI-Express 3.0: Hier liefert die CPU insgesamt 16 Lanes aus, für Multi-GPU lassen sich diese in 2x 8 oder 1x 8 plus 2x 4 Lanes aufteilen. Geringe Vorteile ergeben sich durch PCI-Express 3.0 nur in sehr wenigen Spielen und einzig in Kombination mit einer entsprechenden Grafikkarte (Geforce GTX 680 oder Radeon HD 79x0, HD 78x0 sowie HD 77x0).

Ivy Bridge im Test: IPC und Turbo
Im direkten Vergleich zum Core i7-2700K kann der Core i7-3770K zudem auf einen höheren sowie aggressiveren Turbo zurückgreifen: Zwar laufen beide CPUs mit 3,5 GHz Basis- und 3,9 GHz Singlecore-Turbo-Takt, bei Last auf allen Kernen erreicht das Ivy-Bridge-Flaggschiff jedoch 3,7 statt nur 3,6 GHz. Die TDP von 77 Watt darf kurzfristig auf 96 Watt angehoben werden, bei Sandy Bridge waren das noch 95 auf 116 Watt. Vorsicht: Viele Boards legen die 3,9 GHz auf allen Kernen an, was einer Übertaktung gleich kommt - User wie Tester sollten hier genau hinschauen!

Die Verbesserungen an den Kernen sowie dem Uncore-Part lassen sich in einer erhöhten Leistung pro Takt (IPC) verifizieren. Wir messen Steigerungen im zumeist einstelligen, teils aber auch zweistelligen Prozentbereich - gerade einige Spiele wie Starcraft 2 oder der Cinebench R11.5 legen kräftig zu. Die genauen Benchmark-Werte zu IPC, SMT und dem Turbo finden Sie in der PCGH 06/2012.

Die neue HD Graphics im Überblick

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Mit dem Test von Ivy Bridge fühlt PC Games Hardware der dritten-Generation der Core-Prozessoren auf das Die: Was leisten der Core i7-3770K und der Core i5-3570K, wie sparsam sind die im 22-Nanometer-Verfahren gefertigten Chips? Zudem untersuchen wir die Leistung, Bildqualität sowie Kompatibilität der integrierten HD Graphics 4000 und HD Graphics 2500 mit DX11-Fähigkeit.

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1. Seite 1 Ivy Bridge im Test: Einleitung, Modelle und Chipsätze (PCHs)
2. Seite 2 Ivy Bridge im Test: Architektur-Details, IPC und Turbo
3. Seite 3 Ivy Bridge im Test: Spiele- und Anwendungsleistung (CPU)
4. Seite 4 Ivy Bridge im Test: iGPU-Spiele-Benchmarks (HD 4000 + HD 2500) und Bildqualität
5. Seite 5 Ivy Bridge im Test: Leistungsaufnahme (CPU) und Overclocking
6. Seite 6 Ivy Bridge im Test: Zusammenfassung und Fazit
7. Seite 7 Ivy Bridge im Test: Testsystem, Benchmarks und Treiber