Mehr Leistung durch Upgrading

Irgendwann ist es soweit: Der PC läuft mit der frisch erworbenen Software nur noch im Schneckentempo. Dann steht man vor der Wahl: Neukauf oder Nachrüsten? Die Entscheidung läßt sich nur individuell treffen, und dabei helfen wir Ihnen im folgenden.

Innerhalb weniger Monate mutiert ein High-End-PC zum Standardsystem. Wer lange mit derselben Software arbeitet, bemerkt kaum, wie sein PC veraltet. Doch irgendwann kommt der Punkt, an dem ein oder zwei attraktive neue Features in Betriebssystem oder Office-Paket den Ausschlag für eine Software-Neuanschaffung geben - und plötzlich erweist sich der Rechner als überfordert.

Doch beinahe jedes System läßt sich durch Aufrüsten zu mehr Leistung verhelfen. Wichtig ist hier allerdings, an der richtigen Stelle zu investieren. Nur wer den Rechner dort erweitert, wo der Engpaß tatsächlich sitzt, wird letztlich zu spürbar mehr Systemleistung kommen.

Typische Engpässe sind die CPU-Leistung, der nutzbare Hauptspeicher, die Grafikkarte und - abhängig von der Nutzung des Rechners - Kapazität und Geschwindigkeit der Festplatte. Letzterem läßt sich heutzutage leicht und preiswert durch den Zukauf einer modernen IDE-Platte abhelfen. SCSI-Platten sind leider immer noch deutlich teurer, und ihr Geschwindigkeitsvorteil für den Einzelplatzrechner schwindet stetig dahin - nicht zuletzt sind allzuschnelle Platten auch unangenehm laut. Selbst eingefleischte SCSI-Fans sollten überdenken, ob Ihnen der geringe Mehrwert einer SCSI-Platte noch so viel Geld wert ist.

Wann immer es vom Arbeitsaufwand her zu vertreten ist, sollte man versuchen, eine Neuinstallation von Betriebssystem und allen Applikationen auf der frisch erworbenen Platte durchzuführen. So kann man sich von angestautem (häufig die Systemleistung reduzierendem) Ballast und diversen Installationsleichen trennen. Damit es im Falle eines Falles noch einen Weg zurück gibt, baut man die alte Platte am besten aus und installiert alle Software erst einmal solo auf der neuen Platte. Später kann man dann gezielt die Daten und Konfigurationsdateien von der alten Platte kopieren. Allein dieser Neuanfang beschert nicht selten ein spürbar schnelleres System.

Speichermangel

Sehr oft lähmt Speichermangel den PC. Wer mit Word und Co. große Dokumente bearbeitet, hört nur allzu oft das Geräusch seiner Festplatte, weil das Betriebssystem versucht, fehlenden Hauptspeicher durch Auslagerung von Programm- und Datenteilen auf die Festplatte zu kompensieren. Mehr Hauptspeicher wirkt hier Wunder, schließlich kann der Prozessor auf das RAM um Größenordnungen schneller zugreifen als auf die Festplatte.

Generell sollte ein PC, auf dem moderne Software verwendet wird, heute nicht weniger als 64 MByte Hauptspeicher haben. Bei einem Preis von weniger als 100 Mark für 32 MByte kann man sich diesen Luxus auch für an sich sparsamere Systeme wie Linux oder Windows 95 leisten. Wer mit sehr großen Texten und Bildern arbeitet oder Audio- oder Video-Dateien komprimiert, fährt mit 128 MByte RAM recht gut.

Mehr ist nur in Ausnahmefällen sinnvoll [1|#lit1], auch wenn ganz allgemein gilt, daß ein Zuviel an RAM nie schadet. Doch es gibt natürlich Ausnahmen. Damit mehr Speicher unterm Strich wirklich mehr Leistung bringt, muß er vom Cache - das ist der schnelle Zwischenspeicher zwischen Prozessor und RAM - abgedeckt sein (cacheable area). Ist der Hauptspeicher größer als die cacheable area, kann es durch mehr RAM zu teilweise drastischen Leistungseinbußen kommen.

Moderne Rechner arbeiten mit einer zweistufigen Cache-Architektur, aufgeteilt in Level-1- und Level-2-Cache. Der normalerweise prozessorinterne L1-Cache bereitet keine Probleme, denn seine cacheable area beträgt bei allen modernen Prozessoren 4 GByte.

Beim L2-Cache sieht es anders aus: Er befindet sich bei Sockel-7-Prozessoren auf der Hauptplatine und deckt je nach Chipsatz und Cache-Größe zwischen 64 und 512 MByte ab. Moderne Boards mit dem Aladdin-V-Chipsatz von ALi oder dem MVP3 von VIA haben in der Regel eine cacheable area von 128 MByte, ältere Typen wie Intels 430TX, 430FX und 430VX können dagegen nur mit 64 MByte aufwarten. Wie groß die cacheable area des eigenen Boards ist, verrät normalerweise ein Blick ins Board-Handbuch oder auf die Website des Herstellers. Mit Hilfe unseres Programms ctcm kan man die cacheable area seines Rechners natürlich auch nachmessen - das klappt aber nur für das tatsächlich im PC befindliche RAM.

Bei Pentium II/III und Celeron steckt hingegen auch der L2-Cache im Prozessor. Ältere Pentium-II-Modelle mit Taktraten von bis zu 300 MHz haben eine cacheable area von 512 MByte, der L2-Cache moderner Pentium-II/III-Typen kann mit bis zu 4 GByte umgehen. Gleiches gilt auch für die aktuellen Celerons ab dem Modell 300A. Die zuvor gefertigten Ur-Celerons haben übrigens gar keinen L2-Cache - und sind deshalb in jeder RAM-Bestückung besonders langsam.

Neben der cacheable area bestimmen freilich auch Kosten und mitunter sogar die Beschaffbarkeit geeigneter RAM-Module die sinnvolle Obergrenze für einen Speicherausbau. Wer ein relativ modernes Board für die Bestückung mit SDRAM-DIM-Modulen (168polig) hat, kann in der Regel getrost zum Speicher-Upgrade schreiten. Wichtig ist hier aber, den korrekten Modultyp zu erwerben. Bei langsamen Systemen mit einem externen Systemtakt von 66 MHz genügen einfache Ausführungen gemäß PC66-Spezifikation. Wer ein System mit 83, 95 oder 100 MHz externem Takt betreibt, sollte unbedingt PC100-Module kaufen.

Bei diesen ist es ratsam, auf Markenprodukte zu achten, da der Speichermarkt derzeit von Modulen dubioser Herkunft überschwemmt wird. Nicht nur die auf dem Modul verwendeten Speicherchips, sondern auch das Modul selbst sollten von namhaften Herstellern stammen. Angesichts des Ärgers, den man sich mit unzuverlässig arbeitendem Speicher einhandeln kann, lohnt sich hier ein etwas tieferer Griff ins Portemonnaie. Sind die DIM-Module für ein älteres Board bestimmt, so sollte man allzu moderne Bauformen mit hoher Kapazität und wenigen Chips darauf meiden. Ältere Boards erkennen sie unter Umständen nicht korrekt.

Allgemein gilt: Wann immer Zweifel bestehen, ob das gekaufte RAM wohl funktionieren wird, sollte man ein Umtauschrecht mit dem Händler ausmachen. Klappt das nicht oder fühlen Sie sich generell außerstande, die geeigneten RAM-Module selbst auszuwählen, so lassen Sie die Aufrüstung direkt vom Händler vornehmen. Anfallende Zusatzkosten amortisieren sich bei Problemen schnell.

Werkelt in dem Rechner noch ein Board mit alten EDO-DRAMs im 72poligen SIMM-Format, so sollte man sehr genau nachrechnen, was das Speicher-Upgrade kostet. Der Preis für die aussterbenden SIM-Module ist inzwischen beachtlich hoch. Zudem ist nicht sichergestellt, daß ein altes Board die heute verkauften EDO-SIMMs noch richtig erkennt. Eine Speichererweiterung mit EDO-SIMMs lohnt sich deshalb vor allem dann, wenn man das RAM aus einem alten Rechner ausschlachtet oder günstig von einem Bekannten erwerben kann. Ähnliches gilt, wenn der PC gar die noch älteren FPM-DRAMs erfordert. Bei derart alten Systemen sollte man jedoch intensiver über eine PC-Neuanschaffung nachdenken.

Spielernaturen

Bei rasanten 3D-Action-Spielen erzielt man den größten Leistungsgewinn mit einer neuen 3D-Grafikkarte - möglichst mit AGP, sofern ein passender Steckplatz vorhanden ist. Zur brandaktuellen 3D-Beschleuniger-Hardware (Voodoo 3, Riva TNT 2) sollte aber nur greifen, wer ein recht modernes System aufrüstet. Ältere Boards haben oft Probleme, die modernen Chips korrekt zu initialisieren. Hier fährt man mit Karten auf Basis des Riva TNT oder des Banshee meist besser. Vor dem Kauf einer TNT-Karte sollte man prüfen, ob das Motherboard den hohen Strombedarf des TNT-Chips verkraftet. Aufgrund einer Änderung der AGP-Spezifikation ist dies leider nicht immer gegeben.

Eine 3D-Grafikkarte allein bewirkt zwar schon viel, aber 3D-Spiele profitieren auch von einem schnellen Prozessor, der den 3D-Beschleuniger zügig mit Daten versorgt. Wer nicht bereits einen Prozessor mit mindestens 300 MHz im Einsatz hat, sollte gleichzeitig eine Prozessoraufrüstung ins Auge fassen.

Prozessorinflation

Wer den Prozessor als Bremsklotz im System ausgemacht hat, sollte zunächst einmal ermitteln, auf welchem Leistungsniveau sich sein System im Moment befindet. Dann gilt es abzuwägen, welchen Aufwand man für die gewünschte Mehrleistung betreiben kann und will. Zur Orientierung haben wir umfangreiche Messungen mit allen derzeit auf dem Markt erhältlichen Prozessoren durchgeführt und die Ergebnisse in drei Grafiken zusammengefaßt.

Als Testsystem diente uns für die Sockel-7-Prozessoren ein P5A-Board von Asus (ALi AGP-Treiber V1.5 und ALi Busmaster-IDE-Treiber, V3.4). Die Slot-1-Prozessoren durften sich auf einem P2B (Busmastering aktiv, Windows-Treiber) aus gleichem Hause bewähren. Als Grafikkarte diente eine Diamond Viper 550 (Treiber-Version 550, Sync off) mit dem Riva TNT von nVidia; die Festplatte, eine DTTA-351010 (10 GByte, Ultra-ATA) stammte von IBM. Der Hauptspeicher bestand bei allen Messungen aus einem 64-MByte-SDRAM-Modul nach PC100. Die CPUs betrieben wir mit dem vom Hersteller vorgesehenen externen Systemtakt.

Alle Prozessoren mußten unter Windows 98 einen einheitlichen Parcours verschiedener Benchmarks absolvieren. Die verwendeten Anwendungsbenchmarks stammten aus der BAPCo98, die wir um einen Testlauf mit dem 3D-Renderer PovRay ergänzten.

Als Spiele-Benchmarks setzten wir Quake II (OpenGL-Treiber, 1024 x 768), Incoming (800 x 600), Unreal (Patch 220, 800 x 600, DirectX) und die X-Demo von Egosoft sowie die beiden Spiele-Demos First Person und Race (800 x 600) aus dem 3DMark 99 Max Pro von Futuremark ein. Dieser Test unterstützt sowohl Intels ISSE-Befehlserweiterung im Pentium III als auch 3DNow! von AMD. Außer Quake II ließen wir alle Spiele-Tests sowohl bei 16 als auch 32 Bit Farbtiefe laufen.

Als weitere Testplattform bemühten wir Linux (SuSe 6.1, Kernel 2.2.5), das eine aufwendige Kernel-Kompilation absolvieren mußte. Die Laufzeiten wurden, der besseren Lesbarkeit des Diagramms zuliebe, so umgerechnet, daß kürzere Zeiten eine höhere Punktzahl ergeben.

Um Upgrade-Willigen mit älteren Systemen einen Anhaltspunkt zu geben, wo ihr System derzeit leistungsmäßig steht, haben wir einige ältere Prozessoren in der oben beschriebenen Testumgebung zum Vergleich durchgemessen. Neben dem Pentium-133 waren dies der Pentium-MMX-233, AMDs K6-200 und -233 sowie der MII-PR233 (188 MHz) von Cyrix.

Kurvendiskussion

Ein Blick auf die drei Diagramme zeigt - abgesehen von kleinen Abweichungen - in allen Testbereichen etwa gleiche Trends. Dennoch gilt es einige Aspekte zu erklären.

Den größten Erklärungsbedarf gibt es sicher bei AMDs K6-2. Hier arbeitet die 366-MHz-Version in allen Disziplinen deutlich langsamer als der niedriger getaktete K6-2-350. Schuld daran ist der externe Systemtakt, der beim K6-2-366 lediglich 66 MHz beträgt, wogegen der K6-2-350 mit 100 MHz auf den L2-Cache und den Hauptspeicher zugreifen kann. Der höhere Takt reicht also nicht annähernd aus, um den gebremsten Speicher- und Cache-Zugriff auszugleichen.

Ähnliche Effekte sind auch beim K6-2-333 und beim 380-MHz-Modell zu beobachten. Beide arbeiten ebenfalls mit einem verringerten Systemtakt, nämlich 95 statt 100 MHz. Interessanterweise ist dieser Leistungseinbruch infolge des niedrigeren externen Taktes beim Linux-Benchmark nicht zu beobachten; hier arbeitet der K6-2-380 geringfügig schneller als der K6-2-350.

Eins haben aber alle Tests in bezug auf den K6-2 gemeinsam: Die 450- und 475-MHz-Versionen bringen gegenüber dem 400-MHz-Prozessor nur eine gerade eben noch meßbare Leistungssteigerung. Hier reißt der L2-Cache mit 100 MHz Takt nichts mehr raus. Da haben Pentium II, Celeron oder K6-III mit mindestens halbem beziehungsweise vollem Prozessortakt am L2 deutliche Vorteile.

Auch für Upgrade-Willige Besitzer eines Slot-1-Boards finden sich interessante Erkenntnisse: Alle Diagramme zeigen, daß der Pentium II seine Daseinsberechtigung verloren hat. Er arbeitet nur noch geringfügig schneller als ein gleichgetakteter Celeron. Durch den integrierten Cache kann der Pentium II (anders als Sockel-7-Prozessoren) kaum Vorteil aus dem höheren Bustakt von 100 MHz ziehen.

Eine Sonderstellung nehmen die Prozessoren von IDT ein. So ist ein WinChip-240 zwar einem Pentium-MMX-233 unterlegen, doch speziell für alte Motherboards mit Pentium-90 bis -133 ist er höchst attraktiv: Da die IDT-Prozessoren wie der MMX-lose Pentium mit nur einer Betriebsspannung auskommen, kann man hier selbst sehr alte Motherboards ohne Overdrives oder Zwischensockel noch ganz schön auf Trab bringen.

Upgrade-Pfade

Ein Upgrade sollte nicht nur zu meßbarer, sondern auch zu direkt fühlbarer Systembeschleunigung führen. Wenn sich mit den im folgenden vorgestellten Mitteln nicht mindestens 50, besser 100 Prozent meßbare Steigerung erreichen lassen, werden Sie enttäuscht sein. Eine Ausnahme von dieser Regel bilden lediglich Action-Spiele. Hier kann der Unterschied zwischen 15 und 20 Frames/s durchaus darüber entscheiden, ob einem das Spiel ruckelig oder flüssig vorkommt.

Dennoch gilt auch hier: Wer für 10 bis 15 Prozent mehr Leistung statt eines Celeron 400 oder 433 den rund doppelt so teuren Pentium-II-400 kauft, verplempert ebenso Geld wie jemand, der in einen K6-2-475 statt in einen K6-2-400 investiert. Differenzen von 10 bis 20 Prozent sind nur meßbar; der Anwender merkt in der Praxis überhaupt keinen Unterschied.

Da es je nach System generell unterschiedliche Upgrade-Möglichkeiten gibt, haben wir im folgenden jede Prozessorkategorie eigenständig behandelt. So konnten wir gezielt auf die Besonderheiten der verschiedene Plattformen eingehen. Ein Upgrade von einem Sockel-7-System auf eines mit Slot-1 oder Sockel-370-Prozessor ist ohnehin nur via Board-Wechsel möglich.

Wer ein Sockel-7-System besitzt, findet im nachfolgenden Beitrag alle Informationen, die für ein erfolgreiches Prozessor-Upgrade vonnöten sind. Soll in dem Board der schnellste derzeit erhältliche Sockel-7-Prozessor, AMDs K6-III, zum Einsatz kommen, so verrät der Artikel ab Seite 186 in c't 10/99, wie ein ideales Umfeld für diesen modernen Prozessor aussieht und welches Leistungsniveau man in nicht ganz so modernen Boards von AMDs Glanzstück erwarten darf. Ein achtseitiges Tabellenwerk auf Seite 192 in c't 10/99 zeigt zudem, welche älteren Sockel-7-Board überhaupt mit modernen Prozessoren zurechtkommen beziehungsweise was an BIOS-Updates oder ähnlichem nötig ist.

Dem Upgrade von Slot-1-PCs haben wir ebenfalls einen eigenen Artikel gewidmet. Auf Seite 214 in c't 10/99 werden die Stolpersteine und Fußangeln beleuchtet, wenn man seinen betagten Pentium-II- oder Celeron-Prozessor durch ein schnelleres Modell oder gar einen Pentium III ersetzen will.

Mit der Einführung des Celeron im neuen Sockel 370 hat uns Intel ein weiteres Testfeld eröffnet. Mit Hilfe preiswerter Adapter läßt sich diese CPU nämlich auch in normalen Slot-1-Boards einsetzen. Was man von solchen Slot-Adaptern zu halten hat, erfahren Sie auf Seite 202 in c't 10/99.

Zu guter Letzt widmen wir uns auf Seite 210 in c't 10/99 auch noch der Frage, ob es sich lohnt, seinem Prozessor durch Übertakten, also dem vorsätzlichen Betrieb mit einer höheren als vom Hersteller abgesegneten Taktrate, mehr Leistung zu entlocken. Unweigerlich müssen wir uns dabei auch mit Intels Maßnahmen auseinandersetzen, die dies verhindern sollen. (gs)

Literatur

[1] Dr. Jörn Loviscach, Power mit IQ, Aufwendige Anwendungen intelligent beschleunigen, c't 9/99, S. 122