AMD´s x86-64 Technologie: K8 "Hammer"

17. Oktober 2001 / von Leonidas / Seite 2 von 2

Die Auswirkungen dieser Maßnahme sind gleich mehrfach positiv: In einem Einzelprozessor-System ergeben sich deutlich geringere Latenzzeiten, da so die CPU direkt am Speicher angebunden ist und nicht den (bisher üblichen) Umweg über den Mainboard-Chipsatz nehmen muß. Die genauen Performance-Auswirkungen dieser Maßnahme lassen sich allerdings ungeheuer schwer voraussagen, weil bis dato noch niemand ein solches Design bei einem Desktop-Prozessor vorgestellt hat und dementsprechend keine diesbezüglichen Erfahrungen existieren.

Richtig interessant wird es für Mehrprozessor-Systeme: Diese haben nun alle ein eigenes Speicherinterface und müßen sich nicht mehr das eine einzige Speicherinterface des Mainboard-Chipsatzes teilen. Das System wächst hier zudem mit jedem weiteren Prozessor symetrisch mit, der Speicherbandbreiten-Engpaß in Multiprozessoren-Systemen wird somit gleich prinzipiell vermieden, siehe dazu auch folgendes Bild (die blauen Blöcke links/rechts oben symbolisiert den Speicher, welcher direkt am Prozessor angebunden ist):

Bei allen anderen "normalen" Architekturen (nehmen wir mal die speziellen Server-Chipsätze aus) müßen sich alle Prozessoren die Speicherbandbreite des Chipsatze brüderlich teilen, einfach weil der Speicher dort an den Chipsatz und nicht an den Prozessor angebunden ist. Nicht so beim K8 - dort hat jeder Prozessor seinen eigenen Speicher und damit ungeteilten Zugriff auf diesen. Insbesondere die Anhänger von MultiProzessoring-Systemen können sich also auf den K8 freuen - eleganter hat das Bandbreitenproblem bisher im Massenmarkt keiner gelöst (wieder ausgenommen die ganzen Spezial-Prozessoren und -Chipsätze für den HighEnd Einsatz).

Um kurz auf die zu erwartende Bandbreite einzugehen: Wenn wir vorerst bei den von AMD angegebenen Taktungen bleiben wollen, ergeben sich momentan folgende daraus resultierende Speicherbandbreiten:

Insbesondere die letztere Variante sticht natürlich ins Auge - 5 GB/sec. Speicherbandbreite sind der feuchte Traum von Programmierern unnötig ressourcenfressender Anwendungen (also von MS :-)). Hier muß allerdings gesagt werden, daß die 128bittigen Speicherinterfaces möglicherweise vorerst nur den (teuren) Server-Varianten des K8 vorbehalten bleiben und der Massenmarkt möglicherweise vorerst nur die "kleine" Variante mit 64 Bit DDR Speicherinterface sehen wird. Einrechnen sollte man bei obiger Tabelle genauso auch, daß der Pentium 4 ab der Mitte des nächsten Jahres bei 133 MHz QDR FSB dann auch mit 4 GB/sec. Speicherbandbreite antreten wird.

Abschließend sei zum Prozessor-Design zu sagen, daß der K8 ansonsten noch reichlich Detail-Veränderungen besondern im Bereich "Decoding" und "Branch Prediction" besitzt. Deren Erklärung führt aber an dieser Stelle zu weit - ganz abgesehen davon, daß AMD in den momentan dazu releasten Dokumenten sowieso nur die Rosinenseite zeigt. Und natürlich wird AMD momentan auch noch nicht alles über den K8 verraten :-). Wer sich hier allerdings selber ein Bild machen will: AMD K8 "Hammer" Präsentation und AMD x86-64 Technology White Paper (beides PDFs).

Womit wir beim Punkt der daraus resultierenden Performance wären:
Laut AMD-Versprechungen soll der K8 in der Pro-MHz-Leistung doppelt so schnell wie ein Pentium 4 mit 2 GHz sein. Ergo soll ein K8 mit einem Gigahertz den P4 mit zwei Gigahertz schlagen können. Dies erscheint nicht einmal gänzlich unrealistisch: Der aktuelle Athlon XP liegt schon ca. 35 Prozent vor einem gleichgetaktetem Pentium 4 - mit dem eigenen, höherwertigeren Speicherinterface, mehr Level2 Cache und einigen Detailverbesserungen kann man sich dies durchaus mit etwas gutem Willen vorstellen.

Ob diese "100% mehr" erreicht werden können, ist sowieso jetzt noch nicht klar feststellbar und man sollte sich da einfach überraschen lassen. Die in der Pro-MHz-Leistung schnellste 32-Bit-CPU zu stellen, was ebenfalls erklärtes Ziel AMD´s mit dem K8 ist, wird dagegen ein problemlos zu erreichendes Ziel sein: Weil Intel´s Pentium 4 bezüglich der Pro-MHz-Leistung ein klarer Rückschritt ist, braucht AMD in diesem Falle nur sich selbst bzw. das eigene K7-Design zu übertreffen - und dies ist anhand der aktuell vorliegenden Daten todsicher der Fall. Langsamer wird es also auf keinen Fall, auch wenn die von AMD prognostizierten "doppelt so schnell wie ein P4" möglicherweise nicht ganz erreicht werden.

Wir für unseren Teil halten aus heutiger Sicht bei SingleProzessor-Systemen schätzungsweise 50 bis 70 Prozent mehr Pro-MHz-Leistung als ein Pentium 4 für denkbar - immer gesetzt den Fall, daß der kommende Northwood-Core für den Pentium 4 keine wirklich wesentlichen Änderungen enthält (aus heutiger Sicht gibt es nur mehr Level2 Cache). Bei MultiProzessoring-Systemen wird dieser Unterschied noch ein ganzes Stück größer sein - je mehr Prozessoren man verwendet, umso besser positioniert sich der K8 gegenüber bisherigen Prozessoren, welche sich alle den einen Speichercontroller auf dem Mainboard teilen müssen. Hier könnten sich problemlos diese 100 Prozent Mehr-Leistung einstellen, welche AMD verspricht.

So könnte der K8 für AMD zum großen Wurf werden, wenn er denn planmäßig im 3. Quartal 2002 antreten wird. Die jetzigen 35 Prozent Unterschied in der Pro-MHz-Leistung zwischen Pentium 4 und Athlon XP kann Intel momentan noch durch ein gutes Marketing und durch höhere verfügbare Taktfrequenzen wettmachen. Bei 50 bis 70 Prozent Unterschied in der Pro-MHz-Leistung zwischen Pentium 4 und K8 wird aber hoffentlich auch beim letzten ALDI-Käufer ein Umdenken einsetzen, daß Megahertz eben nicht mehr gleich Leistung ist - einfach, weil der Unterschied dann so groß ist, daß er wirklich jedem auffällt.

Bleibt abschließend zu sagen, daß wir weitere Details zum "Hammer" und dessen im nächsten Jahr zu erwartende Markteinführung schon jetzt mit Spannung erwarten. Insbesondere als Anhänger der "alten Schule", wo es ursprünglich einmal darum ging, die reele Leistung eines Prozessors zu steigern und nicht nur zu Marketing-Zwecken die reinen Taktraten, halten wir den AMD K8 für einen Prozessor, welcher durch überlegene Pro-MHz-Leistung wieder einmal ein richtiges Stück Fortschritt in die x86-Welt bringen kann (und aller Voraussicht nach auch wird). Daß der K8 Prozessor eben auch 64 Bit Code verarbeiten kann, ist dabei aus unserer Anwender-Sichtweise eher ein nettes, aber sicher noch auf Jahre hin ungenutzes Zusatzfeature.