Intel Core 2 Extreme QX9650: Der 45 nm Yorkfield im Praxistest - 4/19
29.10.2007 by doelf
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Advanced Digital Media Boost
Unter "Advanced Digital Media Boost" versteht Intel einen Ausbau der Befehlssatzerweiterung SSE (Streaming Single Instruction Multiple Data Extensions) um 16 neue Instruktionen. Diese wurden mit der ersten Core 2 Generation, dem Conroe, eingeführt und oft fälschlicherweise als SSE4 bezeichnet. Doch nicht die 16 neuen Befehle beflügelten die Fließkommaleistung des Conroe derart massiv, sondern die Verbreiterung der SSE-Einheiten auf 128 Bit machten den Unterschied.

Sowohl die Netburst-Prozessoren Pentium 4 und Pentium D als auch die Athlon und Athlon 64 CPUs von AMD müssen eine 128 Bit Berechnung in zwei Schritten ausführen: Zunächst werden die unteren 64 Bit, im Anschluß dann die oberen 64 Bit berechnet, das Ergebnis liegt daher erst nach zwei Taktzyklen vor. Die Core-Mikroarchitektur kann solche Operationen dank ihres 128 Bit breiten Datenpfades in einem Schritt bearbeiten - oder anders gesagt in der halben Zeit.

Neu: SSE4
Alle Prozessoren der Penryn-Generation besitzen nun tatsächlich die Befehlssatzerweiterung SSE4. SSE4 umfasst weitere 47 neue Instruktionen, welche insbesondere die Videoverarbeitung, Grafikzugriffe und das Zusammenspiel mit Koprozessoren beschleunigen sollen. Zu den ersten Anwendungen, welche SSE4 verwenden, zählen die Video-Encoder DivX und TMPGEnc sowie Adobes Videobearbeitung Premiere. Dies verwundert kaum, denn solche Programme können aus SSE4 den größten Nutzen ziehen.

Ein gutes Beispiel hierfür ist die Motion Estimation, also die Bewergungsvorraussage bei Videodaten. Um herauszufinden, wie eine Bewegung ablaufen wird, bestimmt man einen Pixel als Ausgangspunkt und prüft die Farbwerte der Pixel, die ihn umgeben. Hierzu werden unterschiedliche Muster verwendet und alle Pixel im Prüfbereich einzeln abgefragt. Wie obige Grafik zeigt, funktioniert dies mit SSE4 wesentlich einfacher: Man gibt den Ausgangspunkt an und alle Prozessorenkerne des Systems prüfen die umgebenden Pixel. Aus einer komplexen Befehlfolge wurde ein einzelner Aufruf.

Dank Write-Combining können Prozessoren sehr schnell in den Frame Buffer der Grafikkarte schreiben, Lesezugriffe sind jedoch beim Conroe und Kentsfield auf lediglich 800 MB/s beschränkt. Mit Hilfe der neuen "Streaming Load Instruction" erreicht Intel bei seiner Penryn-Generation Leseraten von bis zu 6,4 GB/s, hierbei werden Cache-Line große Datenmengen ausgelesen. Eine Cache-Line entspricht 64 Bytes, ohne SSE4 werden lediglich 8 Byte gelesen. Hieraus ergibt sich die Leistungssteigerung um den Faktor acht. Weitere Befehle sollen insbesondere wissenschaftliche Anwendungen beschleunigen, hierzu gehören auch die Erweiterungen, welche die Nutzung von Koprozessoren möglich machen.

Neu: Super Shuffle Engine
Nachdem Intel bereits bei der ersten Generation der Core-Mikroarchitektur die SSE-Einheiten auf 128 Bit verbreitert hatte, wurden nun auch die Berechnungspfade für Shuffle-Operationen auf 128 Bit gebracht. Shuffle-Operationen werden für das Formatieren von Daten bei SSE-Instruktionen benötigt, z.B. beim Verschieben von Bits (Shift), Packing oder Unpacking. Da nun 128 Bit Operationen in einem Taktzyklus bearbeitet werden können, hat sich deren Ausführungszeit halbiert.

Diese Leistungssteigerungen stehen allen Programmen zur Verfügung, welche SSE-Befehle verwenden. Eine Anpassung des Codes ist nicht notwendig.

Weiter: 5. Intelligent Power Capability, DPD, EDAT und CC3 State

1. 15 Monate Core-Mikroarchitektur
2. 45 nm: High-k und Metal Gates
3. Wide Dynamic Execution und Radix-16 Divider
4. Advanced Digital Media Boost, SSE4 und Super Shuffle Engine
5. Intelligent Power Capability, DPD, EDAT und CC3 State
6. Smart Memory Access, Advanced Smart Cache, VT und FSB1600
7. Intel Core 2 Extreme QX9650 und Testsystem
8. CPU-Leistung (synthetisch)
9. Multithreaded (synthetisch)
10. Datendurchsatz von Speicher und Cache
11. Primzahlen und Pi
12. Raytracing und Rendering
13. Kompression und mp3-Encoding
14. Video-Encoding
15. 3DMark06 und F.E.A.R.
16. Riddick und UT2004
17. Stromverbrauch
18. Übertakten
19. Fazit

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