Intel Core i-10000: Übersicht zur neuen Architektur Ice Lake

Bereits 2015 zum Skylake-Launch stand "fest", dass ein Architektur-Shrink von 14 auf 10 nm (Cannon Lake) und anschließend eine neue Architektur im gleichen Prozess namens Ice Lake (kurz: ICL) folgen werden. Anvisierter Zeitrahmen: Ende 2016 respektive Anfang 2018. Daraus wurde bekanntermaßen nichts; Intel produzierte nur ein paar Alibi-Cannon-Lake-CPUs und verschob den Großserienstart der 10-nm-Produktion ein ums andere Mal. Ganz behoben scheinen die zahlreichen Probleme immer noch nicht. Doch so langsam ist Licht am Ende des Tunnels, denn in den nächsten 12 Monaten sollen neue Produkte von Intel erscheinen.

Quelle: Intel Intel möchte mit Sunnycove neu definieren, was in kompakten sowie leichten Laptops möglich ist. Vorerst gibt es nur Notebook-CPUs. Und vier Kerne bei 28 W deuten auch keine Nachfolger für die Coffee-Lake-H-Flaggschiffe mit acht Kernen und 65 W an; abgelöst werden vorerst nur die effizienzoptimierten Coffee-Lake-U- und Whiskey-Lake-U-Serien (15 W, 28 W) sowie die ultra-mobilen Amber Lake Y (5 W). Tatsächlich hat Intel nur Package-Details für die verlöteten 9- und 15-W-Versionen genannt, sodass selbst die 28-W- oder gar gesockelte CPUs auf sich warten lassen dürften. Noch düsterer sieht es für Desktop-Nutzer, also die meisten Spieler aus: Gerüchte erwarten für 2020 zunächst die (hoffentlich) letzte 14-nm-Generation Comet Lake mit bis zu 10 Kernen, aber ohne Architektur-Veränderungen. Erst danach, also eher Anfang 2021, kann Ice Lake die 2015 eingeführte Skylake-Architektur mit ihren Ablegern vollständig beerben.

Quelle: Intel Eine Übersicht, was maximal mit Sunnycove möglich sein wird.

Sunnycove: Neue Architektur

Wortwörtlich im Zentrum stehen dabei die Rechenkerne mit Sunnycove-Mikroarchitektur - erstmals seit Nehalem vergibt Intel wieder getrennte Codenamen für Chips und Architektur. Der eigenen Enwicklungstradition bleibt man aber treu - abgesehen von den Netburst- und Atom-Familien waren alle Intel-CPUs seit dem Pentium Pro eine Mischung aus neuen und vom Vorgänger übernommenen Bereichen.

Quelle: Intel Intel ist in allen Bereichen breit aufgestellt und möchte weiter expandieren. So nutzt die (Coffee-/Kaby-/) Skylake-Architektur ähnliche Recheneinheiten wie Broadwell, brachte aber ein runderneuertes, erweitertes Front-End. Genau dieses wandert 1:1 in die Sunnycove-Kerne: Ein komplexer und vier simple Befehlsdekoder oder alternativ, bei aufwendigen Befehlsstrukturen, ein Microcode-Sequencer, füttern die Pipeline mit neuen Instruktionen; bereits von vorherigen Durchläufen bekannte werden aus einem auf 2.250 Micro-Ops vergrößerten Cache eingeschleust (zuvor 1.500 dekodierte Instruktionen). So werden, genau wie bei AMDs Zen-Architektur, pro Takt sechs Befehle an die Ausführungseinheiten übergeben. Wie üblich sollen Verbesserungen an der Sprungvorhersage sicherstellen, dass diese Rechenergebnisse später auch gebraucht werden, obwohl moderne Out-of-Order-Prozessoren oft nicht darauf warten (können), dass ein bestimmter Befehl tatsächlich aufgerufen wird. Dank erweiterter Verwaltungseinheiten und dem auf 48 kB gewachsenen L1-Daten-Cache (+50 Prozent) kann Ice Lake jetzt bis zu 352 statt bislang 224 spekulativ ausgeführte Instruktionen im Auge behalten.
Quelle: Intel Ice Lake soll durch geringe Latenz und hohem Durchsatz mit der vorhandenen Hardware sehr effizient umgehen.
Die großen Änderungen erfolgen aber bei der Befehlsausführung: Nachdem zuletzt Haswell die Zahl der zuständigen Einheiten auf acht anhob, arbeitet Sunnycove künftig zehnfach parallel. Vier statt drei Ports kümmern sich um RAM-Lesezugriffe, zwei anstelle eines einzelnen können Daten im Speicher ablegen. Die eigentliche Datenverarbeitung läuft weiterhin über vier Pipelines, deren jeweilige Fähigkeiten aber zugenommen haben. Insbesondere beteiligt sich ­neben Port 0 und 1 jetzt auch Port 5 an SIMD-Vectorberechnungen, beherrscht also einen Teil des AVX-Befehlssatzes. Genauer gesagt verarbeiten Port 0 und Port 5 gemeinsam eine neue AVX-Generation: Mit Ice Lake führt Intel die bislang nur im professionellen Bereich verfügbare dritte Ausbaustufe mit 512-Bit-Registern auch für Endkunden ein. Vermutlich wird Sunnycove die Befehle noch nicht nativ, sondern in zwei 256-Bit-Blöcken berechnen - aber die Basis für und die Kompatibilität zu künftigen Programmen ist gelegt.

Damit die beschleunigten Recheneinheiten genug Daten zur Verfügung haben, wächst außerdem der L2-Cache auf 512 KiB pro Kern und die offizielle RAM-Geschwindigkeit steigt. Genaue Rückschlüsse auf die Desktop-Plattform sind aber nicht möglich, da mobile Speicherspezifikationen schon immer getrennt festgelegt wurden.

Quelle: Intel Übersicht Core i-10000 CPUs

Core i-10000: Übersicht

Im Folgenden stellen wir die neuen CPUs vor. Vorerst werden sechs neue Prozessoren der U-Serie sowie fünf neue der Y-Serie erscheinen. Bis zu vier Kerne, inklusive SMT also acht gleichzeitig bearbeitete Threads, bis zu 4,1 GHz Turbo-Takt und 9, 18 oder 28 W Thermal Design Power sind an Bord. Alle CPUs verfügen über die neue Iris Plus iGPU, welche inklusive neuer Grafik-Engine für flüssiges Gameplay unter Full HD sorgen sollen - 64 Execution Units bei 1,1 GHz schlagen mit bis zu 1,12 TFLOPS ihre Vorgänger deutlich und könnten AMDs APUs unter Druck setzen.

Fester Architektur-Bestandteil sind die zusätzlich zu CPU-Kernen, Caches und RAM-Controller integrierten Funktionen. Für PCGH-Leser interessant ist die Unterstützung von VESA Adaptive Sync, HDR und Display Port 1.4, die eine gute Eignung für Multimedia-PCs erwarten lässt.
Quelle: Intel Diese Folie fasst alle neuen Features zusammen, für PCGH-Leser am interessantesten dürfte dabei die Leistung für Games und Multimedia ausfallen.
Wesentlich spannender sind zwei andere Integrationen: Seit Jahren vorhergesagt, kommt nun endlich internes Thunderbolt. Zwar hat sich die 40-GBit/s-Schnittstelle allenfalls bei Notebook-Docks durchgesetzt, dank Abwärtskompatibilität zu USB 3.1 sind die vier Controller aber sehr willkommen. Nicht nur steigt die Zahl der flotten Ports, die kürzeren Wege vom CPU-Sockel zum I/O-Panel verglichen mit dem Controller im I/O-Hub dürften auch die Integration durch die Mainboard-Hersteller erleichtern und damit die Verfügbarkeit auf günstigen Intel-Platinen verbessern. Zusätzlich legt Intel hier den Grundstein für weitere Ausbaustufen: Für USB 3.2 mit 20 GBit/s braucht es gegenüber 3.1 nur mehr Datenleitungen, Thunderbolt 3 verfügt bereits über diese. Theoretisch wäre es für Intel also sehr einfach, bei (Desktop-)Ice-Lake-Modellen USB 3.2 zu unterstützen. Und Thunderbolt 3 selbst dient als Grundlage für die USB-4-Entwicklung.

Quelle: Intel Intel Core i-10000: Übersicht der neuen Architektur Ice Lake (2) Die zweite Integration betrifft überraschenderweise den I/O-Hub und könnte auf das mobile Segment beschränkt bleiben. Bereits 2015 wurde vermutet, dass mit Ice Lake die voll integrierten Spannungswandler (FIVR) von Has- und Broadwell zurückkehren: Miniaturisierte Bauteile, die direkt auf dem CPU-Package alle benötigten Spannungen generieren und nicht nur wesentlich schneller auf Laständerungen reagieren als Mainboard-Spannungswandler, sondern auch die Ansprüche an und Kosten für Letztgenannte verringern. Bei Skylake hatte Intel die Technik vorübergehend aufgegeben, weil die FIVR-Chips nur schlecht skalierten, die Wärmeentwicklung im CPU-Package konzentrierten und das Übertaktungspotenzial limitierten. Zumindest bei den mobilen Ice Lakes ist FIVR jetzt zurück - und zwar als Teil des (Notebook-)I/O-Hubs. Dieser stellt nicht nur weitere USB-, die SATA- und PCI-Express-Anschlüsse sowie Audio bereit, sondern übernimmt auch seine eigene Stromversorgung und die des Prozessors. Apropos PCI-E: Intels Abbildungen des CPU-Siliziums zeigen weder einen integrierten PCI-Express-Controller noch größere unerklärte Bereiche, in denen er sitzen könnte. Selbst eine High-Speed-Schnittstelle zum I/O-Hub wird nicht erwähnt, dieser ist seinerseits mit 16 PCI-E-3.0-Lanes für ein Notebook-Modell üppig ausgestattet. Möglicherweise verbindet Intel die Bus- respektive Fabric-Systeme beider Baugruppen direkt mit einer EMIB-Brücke zwischen CPU-/GPU- und I/O-Silizium

Fazit: Die Sonne geht auf

Die Intel Core i-10000 Serie nimmt ihren Anfang im Mobile-Segment und möchte mit hoher Effizenz, mehr iGPU-Leistung und bis 4,1 GHz Takt die Messlatte höher setzen. Die nahe Zukunft wird zeigen müssen, inwiefern die Neuerungen auch für Spieler interessant sind. Bereits jetzt steht aber fest, dass Intel mit Ice Lake eine neue Plattform für jedermann schaffen möchte, vom einfachen Multimedia- bis hin zum Power-User.

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Intel Core i-10000: Übersicht zur neuen Architektur Ice Lake Wenn AMD neue CPUs vorstellt, dann ist Intel selten weit. Erstmals gibt es handfeste Informationen zu Intels neuer CPU-Serie Ice Lake, die als Core i-10000 erstmals mit fünf Ziffern kommt. Gleich elf neue Prozessoren (Sunnycove) wurden vorgestellt, allerdings alle im Mobile-Bereich. Wir verschaffen uns einen Überblick über die neuen Notebook-Dual- und Quadcores.

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