Mit dem heutigen Tag geht die Nehalem-Prozessorenarchitektur von Intel (etwas vorfristig) an den Start: Der eigentliche Launch samt Verfügbarbeit bei den Händlern liegt weiterhin auf dem 17. November, aber heute fällt das NDA für die Berichterstattung zu den neuen Prozessoren, so daß in der Folge jede Menge an entsprechenden Berichten im Web zu erwarten sind. Diesen Artikeln sind natürlich die eigentlichen Tiefeninformationen zu entnehmen, unser Artikel soll Nehalem nur grob skizzieren und vor allem für einen Überblick angesichts der Informationsmasse sorgen.

Damit kurz zur Nehalem-Architektur selber: Trotz daß diese Architektur schon zu Pentium-4-Zeiten in der Entwicklung war, handelt es sich letztlich doch um eine nahe Weiterentwicklung der Core-2-Architektur der aktuellen Core 2 Duo/Quad Prozessoren. Die rein internen Unterschiede sind eher gering – hier und da gab es einige Optimierungen und oben drauf dann noch HyperThreading, welches es letztmalig beim Pentium 4 gab. Die Unterschiede im (relativ gesehen) "äußeren" Bereich sind da schon größer: Ein Level3-Cache nun durchgehend auch bei den Desktop-Modellen sowie die Ablösung des FSB-Interfaces durch einen integrierten Speichercontroller und der neuen QPI-Anbindung.

In der Summe sind die Unterschiede natürlich absolut ausreichend, um eine neue Prozessorenarchitektur rechtfertigen zu können – der Sprung von AMD vom K8 (Athlon 64 /X2) zum K10 (Phenom) war jedenfalls mitnichten größer. Allerdings sollte man von Nehalem auch keine Wunderdinge erwarten, dafür ist die Performance der eigentlichen Prozessorkerne viel zu nahe an der der bisherigen Core-2-Architektur. Nehalem dürfte somit weniger durch eine ernsthaft neue interne Architektur beschleunigen, sondern in erster Linie durch den integrierten Speichercontroller sowie die Hinzunahme von HyperThreading.

Allerdings ist Nehalem nicht gleich Nehalem, Intel wird mit der Nehalem-Architektur erstmals bei Desktop-Prozessoren für verschiedene Marktsegmente regelrecht unterschiedliche Prozessoren mit verschiedenen Sockeln und Plattformen bringen. Dabei wird es sogar erhebliche Unterschiede in der Anbindung geben, die Prozessoren und Plattformen für die einzelnen Marktsegmente also nicht untereinander vollständig kompatibel sein:

Wie gut zu sehen, handelt es sich eigentlich um zwei grundverschiedene Nehalem-Plattformen, welche Intel da herausbringen wird: Auf der einen Seite der Bloomfield-Core samt dem X58-Chipsatz auf dem Sockel LGA 1366, auf der anderen Seite die Lynnfield- und Havendale-Prozessoren samt dem P55-Chipsatz auf dem Sockel LGA 1160. Eine Kompatibilität zwischen diesen beiden Nehalem-Klassen wird es aufgrund der verschiedenen Sockel, der verschiedenen Speicherinterfaces (TripleChannel bei Bloomfield gegen DualChannel bei Lynnfield/Havendale) und der verschiedenen Chipsatzanbindungen (QPI bei Bloomfield gegen DMI bei Lynnfield/Havendale) nicht geben.

Der Nehalem-Käufer wird also vorab eine möglichst weise Entscheidung treffen müssen, von welcher er im nachhinein dann nur unter der Auflage eines totalen Neukaufs zurücktreten kann. Dies bedeutet natürlich nicht, daß Aufrüsten generell nicht gehen würde – aber es wird eingeschränkt. Insbesondere das beliebte Spiel, sich zuerst ein Mainstream-Angebot zuzulegen, und dieses dann später mit einem günstig gewordenen HighEnd-Prozessor aufzurüsten, dürfte bei Nehalem nicht mehr so gut möglich sein.

Andererseits gilt auch zu sagen, daß die kommenden Mainstream-Prozessoren mit Lynnfield-Core durch das integrierte PCI Express Interface noch ein gewisses Ass im Ärmel haben, was womöglich die Spieleperformance positiv beeinflußen könnte. Ob das was bringt, ist noch nicht heraus, bislang ist das nur die "Vermutung einer Möglichkeit". Und eigentlich ist es recht unwahrscheinlich, daß da viel herauskommt, denn Intel wird sicherlich den HighEnd-Modellen nicht gerade seine beste Technologie vorenthalten.

Das größere Augenmerk verdient daher eher der TurboMode, in seiner Langform "Dynamic Speed Technology" (DST) genannt. Dieser steht nun entgegen der Vorberichterstattung für alle Bloomfield-Prozessoren zur Verfügung, wenngleich jener bei der Extreme Edition (Core i7 965 XE) deutlich stärker ausgeprägt ist. Wie dies bei den kommenden Nehalem-Modellen für die anderen Marktsegmente aussieht, ist noch nicht heraus, zumindest ist der Einsatz von DST bei den DualCore-Modellen auf Havendale-Basis für das LowCost-Segment sehr unwahrscheinlich, da man bei typischen OEM-Computern ungern Übertaktungen sieht. Spannend wird noch die Frage, ob auch die Mainstream-Prozessoren auf Lynnfield-Basis DST beherrschen werden.

Allen DST-fähigen Prozessoren ist erst einmal gleich, daß sich der Prozessor damit um bis zu zwei Taktstufen dynamisch selber übertakten kann, dabei kann jeder einzelne Core einen unterschiedlichen Takt haben oder nach Bedarf auch deaktiviert sein. Der Prozessor richtet sich bei dieser dynamischen und automatischen Übertaktung zum einen nach der anliegenden Rechenlast und zum anderen nach der Abwärme, welche er produziert. Wichtig ist insbesondere letzterer Punkt: Hat man viel Reserve bei der TDP, wirft sich der Turbo Mode im Prinzip immer dann (selbst) an, wenn dieser aufgrund der Rechenlast benötigt wird. Hat man dagegen kaum Reserven zwischen tatsächlicher Verlustleistung und der TDP-Angabe, wird sich der TuboMode eher selten einschalten können.

So gesehen handelt es sich zum Teil eigentlich um eine Antioverclocker-Technologie, obwohl sie selber eine Übertaktung vornimmt. Aber sie behindert echte Overclocker zumindestens in dieser Art in ihrem Tun, als daß diesen der TurboMode faktisch nicht mehr zur Verfügung steht. Denn wenn man seinen Prozessor übertaktet, kommt man ziemlich schnell an die Grenzen der TDP und darüber hinaus, was wegen der Bindung des TurboMode an die TDP dann den TurboMode verhindert. HighEnd-Overclocker dürfte das sicherlich kaum an ihrem Tun hindern, aber der Effekt der kleinen Standard-Übertaktung wird somit doch eingeschränkt (kommt natürlich immer auf die Höhe der Übertaktung an).

Denn wirklich groß ist der Takt-Effekt des TurboMode nicht: Bei einem nominell mit 3.2 GHz taktendem Prozessor ergeben die vorgenannten zwei Taktstufen gerade einmal 3.45 GHz (eine Taktstufe sind bei Nehalem genau 133,33 MHz). Das sind je nach default-Taktung zwischen 8 und 10 Prozent Mehrtakt – was selbst bei einer perfekten Umwandlung in Mehrperformance in der Praxis kaum merkbar ist. Wer aber den Nehalem-Prozessor auf herkömmlichen Weg übertaktet, sollte diese 8 bis 10 Prozent im Hinterkopf behalten: Die Höhe der eigenen Übertaktung muß immer deutlich überhalb 10 Prozent liegen, um das potentielle Fehlen des TurboMode nach einer herkömmlichen Übertaktung wieder auszugleichen. Bei Prozessoren, die sehr viel Luft in ihrer TDP-Angabe haben, kann dies natürlich anders aussehen, hier sollte der TurboMode dann trotz herkömmlicher Übertaktung funktionieren.

Angesehen von diesen kleineren Problemen bei herkömmlichen Übertaktungen ist dem TurboMode aber in erster Linie anzulasten, daß damit die Problematik von auf SingleCore- oder DualCore-Prozessoren ausgelegter Software nur sehr ungenügend angegangen wird. Sicherlich kann der TurboMode auch einzelne Cores deaktivieren, was deutlich mehr Platz bei der Verlustleistung läßt und damit den verbleibenden aktiven Cores Raum gibt, die höchstmögliche Taktfrequenz zu fahren. Allerdings geht es (außerhalb der Extreme Edition) nicht überhalb dieser zwei Taktstufen respektive 8 bis 10 Prozent mehr Takt hinaus – und zwar ganz egal, wie groß die TDP-Reserven sind.

Stichwort Extreme Edition, was sich damit nur auf den Core i7 965 XE und seinen Mondpreis von 999 Dollar bezieht: Hier ist der TurboMode doch reichlich anders gelöst. Zum einen kann man bei diesem Prozessor den für den TurboMode herangezogenen TDP-Wert (zuzüglich eines Stromwerts) verändern und sich somit selber mehr Reserven für das Übertakten geben – und zum anderen auch die Anzahl der Taktstufen nahezu unlimitiert verändern, um welche sich Prozessor nach oben takten darf. Theoretisch kann man damit dem Prozessor auch den Auftrag geben, unter dem TurboMode auf 4.5 GHz zu laufen – ob der das schafft, steht dann auf einem anderen Blatt.

Somit kann man dieses Feature auf dem Core i7 965 XE auch als automatische Übertaktungsfunktion nutzen – mit der Absicherung über den TDP-Wert hat man hier gleich eine zusätzliche Sicherheit dabei. Eine gleichzeitig mögliche Anwendung wäre es, wenn man diesem Prozessor mittels des TurboMode zu einer deutlich besseren Performance unter auf SingleCore- oder DualCore-Prozessoren ausgelegter Software verhilft. Möglich wird dies dadurch, daß sich nur bei diesem Extreme-Prozessor die TurboMode-Übertaktung für jeden Core einzeln festlegen läßt. Man kann hier also durchaus ein System fahren, welches unter dem TurboMode zwei Kerne mit (maximal) 4.0 GHz und die zwei weiteren Kerne mit (maximal) 3.45 GHz definiert.

Dies würde die Verlustleistung ganz sicher nicht so weit hochtreiben wie bei einem Prozessor mit vier Kernen auf 4.0 GHz, gleichfalls besteht bei dieser nach Kernen unterschiedlichen Übertaktung immer eine größere Chance darauf, daß der Höchsttakt auch erreicht wird. Man könnte faktisch sogar ein System fahren, wo unter dem TurboMode zwei Kerne bestmöglich übertaktet werden und die beiden weiteren Kerne selbst unter dem TurboMode nur mit Nominalgeschwindigekeit laufen. Mit diesem Modell würde man dann auf SingleCore- oder DualCore-Prozessoren ausgelegter Software die höchstmögliche Performance zur Verfügung stellen, ohne aber prinzipiell auf QuadCore zu verzichten.

Aber wie gesagt steht diese Funktionalität nur einem einzigen Prozessor zu Verfügung, so daß der TurboMode eine äußerst differentiert zu betrachtende Sache ist: Auf den normalen Nehalem-Prozessoren erfüllt er sowohl die Funktion des regulären Übertaktens als auch das Hochtakten zweier Cores zur bestmöglichen Unterstützung von auf SingleCore- oder DualCore-Prozessoren ausgelegter Software nur zu geringfügig, um irgendeinen bemerkbaren Effekt zu erreichen. Bei den Prozessoren mit dem Kennzeichen "Extreme Edition" ist der TurboMode hingegen ein exzellentes Features, welches die beiden vorgenannten Anwendungszwecke hervorragend erfüllt.

Damit ist natürlich der Praxisnutzen dieses Features begrenzt, die Extreme-Prozessoren gehen nun einmal nicht in beachtbaren Stückzahlen über die Ladentheken. Während dies im Sinne einer gewöhnlichen Übertaktungsfunktion fast egal ist (man kann schließlich auch auf herkömmlichen Wege übertakten), ist dies bezüglich der bestmöglichen Unterstützung von auf SingleCore- oder DualCore-Prozessoren ausgelegter Software eine schlechte Wahl seitens Intel. Man bringt hier endlich einmal ein Feature, welches sich dieses Problems annimmt – und vor allem genau zu dieser Zeit, wo ein solches Feature benötigt wird – und dann beschränkt man dieses Feature auf nur einen einzigen und zudem maßlos überteuerten Prozessor.

Normalerweise müsste die unlimitierte Übertaktung (gemeint ist: bis zu physikalischen Grenze) von zwei der vier Kerne zu einem Standardfeature der Nehalem-Architektur gehören. Selbst wenn Intel immer auf der Suche nach extra Features für das HighEnd-Segment und speziell für die Extreme-Prozessoren ist – dies ist das falsche Feature, dieses Feature gehört in jeden QuadCore-Prozessor. Es ist einfach zu wichtig angesichts der aktuellen Softwarelandschaft, um es weit über 99,9 Prozent der Nutzer vorzuenthalten. Ehrlicherweise ist in diesem Punkt das Vorgehen Intels enttäuscht und zeigt an, daß man bei Intel derzeit schon wieder etwas auf zu hohem Roße sitzt.

Denn wenn wirklich Wettbewerb herrschen würde (was derzeit durch die Schwäche AMDs verhindert wird), wäre Intel diesbezüglich sicherlich freigiebiger. Natürlich bleibt in diesem Punkt noch abzuwarten, was die Zukunft bringt, gewöhnlich wandern neue Intel-Features mit der Zeit dann doch noch in die übrigen Marktsegmente. Schneller würde es natürlich gehen, wenn AMD sich das Funktionsprinzip des TurboModes abschaut und schnellstmöglich in die eigenen Prozessoren integriert – hier könnte man mal gegenüber Intel punkten.

Damit bleibt als einziges relevantes Feature von Nehalem die höhere Grundperformance. Und diese ist durchaus überzeugend, wenngleich sich das Bild hierbei doch stark aufteilt: Wie schon erwartet, ziehen die Nehalem-Prozessoren den Core-2-basierten Prozessoren unter theoretischen wie Anwendungs-Benchmarks zumeist maßgeblich davon, hier sind Performanceunterschiede von 20 bis 50 Prozent auf gleichem Takt zugunsten der Nehalem-Modelle die absolute Normalität. Damit überflügelt das kleinste Nehalem-Modell in Form des Core i7 920 mit 2.66 GHz Takt in aller Regel das schnellste Core-2-basierte Modell in Form des Core 2 Extreme QX9770 mit 3.2 GHz Takt.

Bei der Spiele-Performance sieht die Welt dagegen grundlegend anders aus – auch wenn es glücklicherweise nicht zum Debakel kommt, Nehalem also auch hier doch mehr Performance als die Core-2-basierten Prozessoren vorweisen kann. Allerdings ist der Performancegewinn, schraubt man Spiele auf CPU-limitierte Settings herunter (unter Grafikkarten-limitierten Settings kann sich logischerweise nichts bewegen), mit zwischen 5 und 10 Prozent weitaus überschaubarer. Vor allem aber setzen sich damit die Nehalem-Modelle nicht deutlich von den bisherigen Prozessoren ab, sondern liegen mit den schnelleren Core-2-basierten Prozessoren im selben Performancefeld.

Dies forciert dann auch den Umstand, daß wie schon bei der Core-2-Familie die schnellgetakteten DualCore-Modelle noch gut mithalten können, auch wenn sie (mangels daß Intel sie bei der Taktrate wirklich ausreizt) nirgendwo die Spitzenplätze belegen. Allerdings ist es mit Nehalem inzwischen geschafft, daß selbst das kleinste Nehalem-basierte QuadCore-Modell mit 2.66 GHz im Schnitt schon schneller ist als der schnellste Core-2-basierte DualCore-Prozessor mit 3.33 GHz, bei einem Taktraten-Vorteil von 25 Prozent zugunsten des DualCore-Modells sind 7 Prozent Performance-Vorteil zugunsten des QuadCore-Modells schon nicht schlecht.

Aber wie gesagt: Zieht man das große Bild in Augenschein, sind die "Dualies" immer noch gut mit dabei – und gerade unter Spielen sind die Anwendungsmöglichkeiten der QuadCore-Modelle eben immer noch maßgeblich limitiert auf nur wenige Titel mit gutklassigem QuadCore-Support. Dies ist insofern schade, als daß ausgerechnet die Spieleperformance unserer Meinung nach eines der letzten Felder (wenn nicht gar das letzte) ist, wo die Käufer von Desktop-Prozessoren eventuell noch mehr Performance benötigen würden. Ansonsten kann man generell sagen, daß der Ruf nach mehr Performance im Desktop-Bereich immer mehr in Spezialgebiete abdriftet und damit auf den durchschnittlichen Käufer immer weniger zutrifft.

Intel bleibt damit in Erklärungsnot, wieso man unbedingt diese Prozessoren benötigt: Es gibt inzwischen einfach zu wenige Einsatzmöglichkeiten für so viel Prozessorenpower. Und im einzigen Anwendungsfeld, wo für eine breite Masse an Nutzern ständig mehr Performance notwendig wird – den Computer-Spielen – schneidet die Nehalem-Architektur eher nur durchschnittlich ab. Aber dies ist ein allgemeines Problem der Prozessorenbauer, nicht speziell das von Intel oder das auch der neuen, sehr potent ausschauenden Nehalem-Prozessorenarchitektur.

Intel Nehalem

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Nachtrag vom 4. Februar 2009:

Der Heise Newsticker spricht ein wenig über den kommenden Ausbau der Nehalem-Prozessorenlinie von Intel. So vermutet man, daß der gestern schon erwähnte Core i7-975 XE mit 3.33 GHz einen Core i7-960 mit 3.2 GHz nach sich ziehen wird – sprich, einen genauso schnellen Prozessor wie aktuell der Core i7-965 XE, nur eben nicht als "Extreme Edition". Zudem werden die verschiedenen Sockel der weiteren noch kommenden Nehalem-Prozessoren genannt: Während der aktuelle Core i7 im Sockel 1366 antritt, werden die Server-Variante den Sockel 1567 benutzen – die vielen zusätzlichen Pins sind wegen der drei zusätzlichen QPI-Links vonnöten, mittels welcher sich die Server-Prozessoren mit sehr hoher Bandbreite untereinander verbinden können (ähnlich AMDs HyperTransport).

Für die LowCost- und Mainstream-Varianten der Nehalem-Prozessorenarchitektur scheinen dagegen die Sockel 1155 und 1156 vorgesehen – laut dem Heise Newsticker der Sockel 1155 für die Varianten mit integrierter Grafik (Havendale-Core) sowie der Sockel 1156 für die Varianten ohne integrierter Grafik (Lynnfield-Core, möglicherweise "Core i5"). Dies würde letztlich bedeuten, daß diese bisher als im gleichen Sockel laufenden Prozessoren doch nicht so einhunterprozentig kompatibel zueinander sind, das gesamte Nehalem-Angebot im Desktop-Bereich dann letztlich aus unterschiedlichen Plattformen bestehen würde. Sollte dies so Bestand haben, wäre es dann also im besten Fall möglich, den LowCost-Prozessor Havendale mit dem Sockel 1155 auch in Mainstream-Plattformen mit dem Sockel 1156 zu betreiben – aber nicht umgedreht.

Intel scheint da mit dem Modell der aktuellen Core-2-Prozessoren, wo auf fast jedes Sockel-775-Mainboard jeder Prozessor dieser kompletten Prozessorenserie passt, nicht besonders zufrieden zu sein – zudem fehlt ja bei der Nehalem-Architektur auch noch das Trennmerkmal des FSBs, was aktuell Aufrüstungen hier und da erschwert. Mit den drei verschiedenen Plattformen bei Nehalem festigt Intel nunmehr seine Strategie zur physischen Trennung der Marktsegmente weiter, was man dann natürlich als Nachteil dieser Intel-Prozessoren einbuchen müssen wird. AMD beispielsweise wird zukünftig sein komplettes neues Programm auf dem Sockel AM3 veröffentlichen, welcher vermutlich auch erst 2011 ersetzt werden wird – ein klarer Vorteil für die AMD-Angebote.

Laut Theo’s Bright Side Of IT, dem Blog von Theo Valich (ehemals The Inquirer), gibt es an vorstehenden Intel-Plänen allerdings noch eine kleine Änderung: Der in 45nm geplante Havendale-Core, welcher kürzlich gerade erst auf das erste Quartal 2010 verschoben wurde, ist nunmehr seitens Intel komplett aufgegeben worden, dafür kommt jetzt gleich dessen 32nm-Ablösung namens "Arandale" zum nahezu gleichen Termin in den Markt. Da eben der Termin der gleiche ist, steht zu vermuten, daß der Grund für diese Planänderung nicht im Havendale-Core selbst liegt, sondern daß Intel schlicht mit der 32nm-Fertigung so weit fortgeschritten ist, daß man sich nunmehr diesen Schritt leisten kann. Intels Nehalem-Familie sieht damit aktualisiert folgendermaßen aus:

Diese Auflistung enthält auch schon die Daten zu Intels Bloomfield (Core i7) Nachfolger "Westmere", welcher als 32nm-Ablösung des 45nm-Prozessors Bloomfield im ersten Halbjahr 2010 antreten soll. Damit schafft es Intel im übrigen nicht mehr, die ursprüngliche Tick-Tock-Strategie beizubehalten, nachdem es immer im Abstand eines Jahres eine neue Prozessorenarchitektur und einen Refresh geben sollte – dafür hätte Westmere noch dieses Jahr erscheinen müssen, wie ursprünglich auch geplant. Allerdings deutet sich mit Westmere wiederum ein Prozessor an, welcher eher denn ins Server-Segment gehört – mit 6 Kernen samt HyperThreading und eine angeblich gleich doppelt ausgelegte QPI-Anbindung. Viel interessanter ist nach wie vor, wie Intel seine im dritten Quartal diesen Jahres anstehende Nehalem-Mainstream-Klasse mit Havendale-Core und P55-Chipsatz letztlich positionieren wird.