Prozessorgeflüster

Von Nanos und Picos

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Intels Atom, AMDs Griffin und VIAs Nano: Viele neue Prozessoren wollen sich für kleine energieeffiziente Designs empfehlen. Und bei den Mobilen Internet Devices will auch Nvidia mit dabei sein.

Die Kleinen kommen: Während sich die Prozessoren Atom und Turion X2 (Griffin) in unserem Testlabor – wenn auch zum Teil nur sehr kurz – bewähren konnten (Seiten 64 und 85), muss man hierzulande auf VIAs neuen Nano-Prozessor noch ein wenig warten. Aber auf der Computex in Taipeh zeigte er schon mal, was in ihm steckt, und gemeinsam mit seinem VX800-Chipsatz wurde er prompt zum „Best of Computex“ gewählt. Isaiah, wie der Prozessor beim taiwanischen Chipsatzhersteller VIA intern genannt wird beziehungsweise CN, sein nicht so biblischer Codename bei VIAs Prozessorschmiede Centaur in Austin/Texas, wurde bereits Ende Januar als Prototyp einer kleinen Schar von Journalisten vorgeführt. Nun hat VIA ihn kurz vor der Computex offiziell gelauncht – rund zwei Jahre später als ursprünglich geplant.

Gut Ding braucht halt Zeit, schließlich handelt es sich bei Nano nicht um eine einfache Versionsverbesserung des alten C7-Prozessors, sondern um eine komplett neue Mikroarchitektur, dreifach superskalar für gebündelte (fused) Mikrooperationen, mit spekulativem Out-of-Order-Design und mit sieben Ports hin zu den Ausführungseinheiten. Der Kern besitzt zwei 64 KByte große L1-Instruktions- respektive -Daten-Caches, einen exklusiven L2-Cache von 1 MByte sowie einen speziellen Prefetch-Cache. Er unterstützt AMD64-kompatible 64-Bit-Operationen, SSE3 und SSSE3, Vom C7 geerbt hat der Nano zudem die Verschlüsselungseinheit namens Padlock samt zweier Hardware-Zufallsgeneratoren.

Die jetzt vorgestellte Produktfamilie reicht vom Nano U2300 mit 1 GHz und 5 Watt TDP, der in „atomaren“ Bereichen wildern soll, bis zum LS2100 mit 1,8 GHz und 25 Watt TDP als Konkurrenten zum Celeron-M 520 und AMDs Turion X2.

Beeindruckend ist die von VIA angegebene niedrige Energieaufnahme für den von Fujitsu in 65-nm-Technik gefertigten Prozessor im Leerlauf (Idle) mit 100 mW (500 mW beim LS2100), wobei nicht ganz klar ist, für welchen Schlafzustand dieser Wert gilt. Intel spezifiziert für die Atom-Prozessoren je nach Version sehr unterschiedliche Idle-Werte, für den N270 (Diamondville) etwa 500 mW für den Deeper Sleep Mode (C4) und für den Atom 230, der nur bis C1 heruntergeht (Auto Halt), ist es 1 Watt.

Wirklich vergleichbare Benchmarkergebnisse des Nano gibt es noch nicht, VIA führt einen nicht weiter spezifizierten „Officebench 2007“ an, bei dem der Nano L2200 mit 1,6 MHz etwa so schnell ist wie ein Celeron-M 520, aber mit maximal 17 W (TDP) nur rund halb so viel wie jener (31 W TDP) verbraucht.

Ferner liefert VIA ein paar Low-Level-Benchmarkwerte wie den „ALU Power Bench“ von SiSoft Sandra IIc, der die ALU-Performance irgendwie mit tabellierten Energieverbrauchswerten gewichtet. Intels winzigen Atom-230-Prozessor, mit nur 25 mm2 großem Die, hat SiSoft schon mit in die Liste aufgenommen, sodass wir den Wert für ihn nachmessen konnten. In dieser Disziplin kann sich der fast dreimal so große Nano mit 1,8 GHz mit 887 klar vor dem Atom 230 mit 541 Punkten behaupten. VIAs alter C7 blieb hier mit nur 274 Punkten weit zurück. Letztlich kann man aber nur in einer konkreten Plattform im Zusammenspiel mit dem Chipsatz und in realistischen Szenarien die Performance-pro-Watt-Metrik wirklich bestimmen. VIA spricht von erreichbaren 7,5 Watt für die ganze Plattform, mit nur 3,5 Watt für den VX800-Chipsatz. Dagegen sähe Intel mit dem gefräßigen 945G wohl recht alt aus (siehe Seite 86 in c't 13/08).

Verbessert haben VIAs Texaner vor allem die bestenfalls mäßige Gleitkommaperformance der bisherigen CPU mit nunmehr 128-bittigen Pfaden und einer Multiplikation in drei (SP) respektive vier Prozessortakten (DP). Blu-ray und H.264 sollen im Zusammenspiel mit dem VX800-Chipsatz flüssig funktionieren, und auch 3D-Spiele – bei Einsatz einer entsprechenden Grafikkarte – „exzellente Spielerfahrung“ ermöglichen.

Beim Floating-Point-Benchmark von Passmark ist der Neue mit 148,8 nun gut doppelt so schnell wie ein C7, der beim gleichen Takt von 1,8 GHz 73,8 erreicht. Auch in dieser Disziplin muss sich Intels Atom 230 mit 95,9 recht deutlich geschlagen geben. Gleitkommaberechnungen scheinen ohnehin nicht so sehr die Sache des Atom-Rechners zu sein: mit dem SPECfp2006-Benchmark quält er sich schon seit Tagen; er dürfte einen Wert von etwa 4 erreichen. Bei SPECint_base2006 kam er nach 26 Stunden Laufzeit auf geruhsame 4,1. Beides entspricht etwa der Hälfte eines alten Pentium M 750 (1,8 GHz) im Lenovo Thinkpad 43.

Derweil gibt es viele Spekulationen um VIA und Nvidia. Sie könnten enger zusammenrücken, um sich so gegen Intel einerseits und AMD/ATI andererseits zu behaupten. Nvidia greift Intel inzwischen recht offensiv an (Seite 94 in c't 13/08), will mit Tesla im High Performance Computing punkten und nun auch mit Tegra bei den Mobile Internet Devices (Seite 24 in c't 13/08). Während sich Intel anschickt, mit dem Atom Z500 Silverthorne in diesem Marktsegment dem ARM-Prozessor so langsam zu Leibe rücken, kontert Nvidia mit einem System-on-a-Chip mit ARM11-Kern. Das wird hier noch ein heißer Fight.

Ein weiterer heißer Fight entbrennt wieder verstärkt am anderen Ende der Skala: bei den Servern und Supercomputern. Dort wittert AMD nämlich Morgenluft. Zahlreiche neue Supercomputer bauen auf die Gleitkomma- und Speicherperformance der Quad-Core-Opterons, nach dem DLR in Braunschweig nun gleich drei Institute in Japan mit geplanten Rechenleistungen von 61 bis 140 TFlop/s. Bei speicher- und rechenintensiver Software, wie Computational Fluid Dynamics (CFD) mit 300 Millionen Punkten und mehr, so erzählten mir Formel-1-Computerspezialisten, hätte der QC-Opteron klare Vorteile. Und so haben außer Ferrari jetzt mehrere F1-Rennställe Opteron-Systeme geordert – ihre Namen sollen aber geheim bleiben. Zudem liefern IBM und HP neue Opteron-Systeme aus, die energiesparenden HE-Versionen sind auch endlich lieferbar und Dell hat wieder SPEC-CPU2006-Werte für den Barcelona mit 2,5 GHz unter anderem für Vierwege-Systeme veröffentlicht. Die letzten musste die SPEC wegen Nichtlieferbarkeit der Systeme für ungültig erklären. Im Integer-Bereich liegen die Xeon-MPs zwar knapp mit 7 Prozent vorne, aber bei Gleitkomma beweisen die Opteronen mit einem Vorsprung von 41 Prozent ihre Qualitäten. Das wird wohl auch auf der Internationalen Supercomputer-Konferenz ISC2008 zur Sprache kommen, die Mitte Juni in Dresden tagt, wo dann die neue mit Spannung erwartete Top500-Liste der Supercomputer präsentiert werden wird. (as)

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