Prozessorgeflüster

Von Sudden Deaths, NetBursts und dem IDF

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Schon vor der Großveranstaltung namens IDF (Intel Developer Forum), zu der Intel mehrere Tausend Entwickler und ein paar Journalisten einlädt, gab der Marktführer ein paar weitere Details zu den nächsten Prozessorgenerationen bekannt - und schöne neue Namen.

Kaum war das letzte Geflüster draußen, da fügte Intel ganz stiekum die dort noch als Vermutung genannten beiden Cache-Größen des Itanium-Prozessors in der ‘Itanium Processor Microarchitecture Reference’ ein. Nun ist es offiziell: Itaniums L2-Cache ist auf 96 KByte und die beiden L1-Caches auf jeweils 16 KByte beschränkt. Beides konnte man zuvor aus der Gesamtzahl der Transistoren (25 Millionen), dem veröffentlichten Die-Foto und ein paar Indizien hinreichend genau abschätzen. Vom Itanium-Konkurrenten Sledgehammer sind die Details wie Cache-Größen zwar noch nicht bekannt, wohl aber die der Architektur (siehe c't 18/2000 Seite 22). AMD überraschte mit dem ‘sudden death’ der neuen Gleitkommaeinheit TFP und der mit SSE2 vollzogenen Kehrtwendung zur Intel-Kompatibilität. Lizenzprobleme mit Intel sollte es jedenfalls keine geben. AMD hatte immer darauf hingewiesen, dass die bestehende Lizenzvereinbarung mit Intel die Nutzung von SSE (und SSE2) zuließe. Nur auf die Verwendung des P6-Busprotokolls hatte AMD im Vertrag vom Januar 96 definitiv verzichtet. Diese Vereinbarung ist auf fünf Jahre befristet, läuft also bald aus. So war es vielleicht für AMD auch deshalb höchste Zeit, auf den fahrenden SSE-Zug aufzuspringen. Es ist aber wohl kaum anzunehmen, dass die als Prototypen aufgetauchten ‘Hammerhaie’ schon mit SSE2 ausgestattet waren - wo doch selbst Intel noch keinen SSE2-tauglichen Prozessor auf dem Markt hat.

Am Vortag des IDF Herbst 2000 (diesmal im Herzen des Silicon Valley in San Jose) warf Intel schon einmal ein paar Schlaglichter auf die Highlights des Events. Intel, als Internet-Company, so erläuterte Pat Gelsinger, Vice President und Chief Technology Officer, hat sich dem neuen Trend ‘Peer to Peer’ angeschlossen, einem Trend, der im Web unter den Namen Napster und Gnutella von sich reden macht. Bei dieser ‘nächsten Computer-Revolution’ hängen die Klienten nicht an einem zentralen Server, sondern stehen unmittelbar miteinander in Kontakt und können direkt Daten austauschen und Ressourcen einander nach Bedarf zur Verfügung stellen. Intel, als Hardware-Company, steckt dieses Jahr 6 Milliarden US-Dollar in den Ausbau neuer Fabriken und 700 Millionen in Forschung und Entwicklung. Sieben Werke für den 0,13-µm-Kupfer-Prozess sollen in den nächsten zwei Jahren in Betrieb gehen, das erste im ersten Quartal 2001. Zwei Werke davon sind für 300-mm-Wafer vorgesehen.

Endlich gab Intel ein paar Details zur NetBurst genannten Mikroarchitektur des Pentium 4 bekannt. Geflüster-Stammleser wussten ja bereits, dass sein Trace Cache, der den L1-Befehlscache ersetzt, nur etwa 12 K klein ist, allerdings 12 K-µOps und nicht 12 KByte. Er speichert nicht den Original-x86-Code, sondern fertig übersetzte Mikrooperationen (µOps). Wenn man bedenkt, dass beim P6 jede Mikrooperation 118 Bit benötigt, so belegen 12 K Microops rund 177 KByte Speicherplatz. Der L1-Datencache schrumpft allerdings von 16 auf 8 KByte. Der On-Die-L2-Cache bleibt bei den vom Coppermine bekannten 256 KByte. Doch der Chip mit seiner riesigen 20-stufigen ‘Hyper Pipeline’ hat eine Vielzahl weiterer Verbesserungen gegenüber seinem Vorläufer zu bieten, zum Beispiel die Double Pumped ALU, die in jedem halben Takt einen neuen Befehl nachschieben kann und die nun unter dem Namen Rapid Execution Engine an den Start geht. Die Sprungvorhersage wurde deutlich verbessert, was bei der langen Pipeline ja besonders nötig war. So ist der Speicher für die Zieladressen (Branch Target Address Array) jetzt achtmal größer als beim Pentium III. Es gibt zwei- bis dreimal größere Zwischenspeicher für Instruktionen und Load/Store und einen dreimal schnelleren Frontside-Bus und - last, but not least - die mächtige SSE2-Einheit.

Der Pentium 4 schluckt sehr viel Strom, bei 1,4 GHz immerhin 39 A bei 1,7 V Kernspannung. Doch dass der hohe Stromverbrauch des Pentium 4 zu größeren Kühlproblemen führe, will Intel mit einem Quiet PC widerlegen: ein System mit Small Factor Board und passiver Prozessorkühlung mit externen Lüftern. Im vierten Quartal will Intel einen ‘more Intel traditional Launch’ des Pentium 4 in 0,18-µm-Ausführung mit mindestens 1,4 GHz Takt durchführen. Damit trat ‘Launch Manager’ Jeff Austin Befürchtungen entgegen, es könnte sich um eine reine Papiervorstellung wie beim Gigahertz-Pentium III handeln, mit der Intel sich viel Kritik einhandelte.

Timna soll nun nach einer langen Verzögerung im ersten Halbjahr 2001 erscheinen. Dieser hochintegrierte Chip enthält nebst Prozessorkern (‘Katmai on 0,18µm’) mit - bislang - 128 KByte L2-Cache einen Grafik-Controller und eine Northbridge. Der Grafikcontroller liefert RGB, Digital Video Out und TV-Out. Die Northbridge hat ein Rambus-Interface, für den nach dem Desaster mit dem MTH ein neuer Baustein namens MPT entwickelt wurde, der das Rambus-Protokoll auf SDRAM umsetzt. Enttäuschend ist dabei die weiterhin auf PC100 beschränkte Geschwindigkeit des MPT.

AMD hat den 1,1 GHz Athlon ‘draußen’ (siehe c't 18/2000 Seite 72) und lässt es sich nicht nehmen, unmittelbar neben Intels IDF-Großveranstaltung (konspirativ im Hilton-Hotel) ihre nächste Prozessorstufe zu präsentieren. Laut (inoffizieller) Roadmap ist 1,5 GHz für Januar 2001 geplant. Zunächst wird man wohl im September den lang erwarteten AMD 760-Chipsatz (Irongate-D) erwarten dürfen, der DDR-SDRAM unterstützt.

Schon vor dem IDF wurde Intels Roadmap fürs nächste Jahr publik, allerdings nicht von Intel selbst, sondern vom Marktanalyseinstitut InQuest. Demnach wird es noch einen Nachfolger vom Pentium III in 0,13-µm-Struktur (Codename Tualatin) geben. Tualatin soll Mitte des zweiten Quartals 2001 im PGA370 mit möglicherweise größeren Caches als der Coppermine auf den Markt kommen - aber mit einem Frontside-Bustakt von 200 MHz. Der zugehörige Chipsatz Almador ist für SDRAM und - so schätzt InQuest-Analyst Bert McComas - auch für DDR-SDRAM ausgelegt, was im Widerspruch zu Intels Aussage steht, DDR-SDRAM zunächst nur für Serverbereiche einzuplanen. Für den Pentium-4-Nachfolger in 0,13-µm-Ausführung (Codename Northwood, ab Q3/2001) soll ein Nachfolger des Tekama-Chipsatzes (Tekama-E) mit einem neuen Hub (ICH3) erscheinen, der USB 2.0 unterstützt. Northwood, der möglicherweise die 2-GHz-Grenze knacken dürfte, soll außerdem in neuer Verpackung (478-Pin-PGA) herauskommen - also schon wieder ein neuer Sockel ... (as)

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