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Generation 4 - 4 mal Haswell mit 4 Kernen: Core i7-4770K, i7-4770, i5-4670K & i5-4670

Autor: doelf - veröffentlicht am 01.06.2013 - Letztes Update: 23.12.2013
s.3/31

Haswells architektonische Verbesserungen

Haswell bringt viele kleinere und größere Verbesserungen. Es sind neue Befehlssätze wie AVX 2.0 hinzugekommen, die zwar extreme Leistungssteigerungen versprechen, hierfür aber auch neue Software benötigen. Einen generellen Leistungsschub verspricht sich Intel indes von einem weiteren Ausbau der Ausführungseinheiten. So gibt es nun vier statt drei ALUs, eine dritte AGU (Adress-Generierungs-Einheit) und eine zweite Sprungeinheit. Und damit diese neuen Einheiten auch ausreichend Futter erhalten, hat Intel dem Scheduler acht Ports zur Verfügung gestellt. Diese Maßnahmen stellen einen deutlichen Umbruch dar, denn vom ersten Core 2 auf dem Sockel LGA775 bis zur "Ivy Bridge"-Generation hatte Intel an sechs Ports festgehalten. Beim Cache bleibt auf den ersten Blick alles wie gehabt: Die erste Ebene teilt sich in je 32 KByte für Befehle und Daten auf (jeweils 8-fach assoziativ) und der L2-Cache fasst 256 KByte (ebenfalls 8-fach assoziativ). Seit Nehalem gibt es diesbezüglich keine Änderungen. Mit 64 Byte/Cycle lädt der L1-Cache die Daten beim Haswell aber doppelt so schnell und auch die Schreibrate verdoppelt sich auf 32 Byte/Cycle. Zudem wurde die Bandbreite zwischen der ersten und zweiten Cache-Ebene von 32 auf 64 Byte/Cycle erhöht.
AVX 2.0 erweitert die mit "Sandy Bridge" eingeführten " Advanced Vector Extensions" um FMA (Fused-Multiply-Add). Normalerweise wird zunächst das Produkt berechnet, dann gerundet und erst im Anschluss erfolgen die Addition und eine zweite Rundung. Bei FMA gibt es nur die abschließende Rundung, wodurch die Ergebnisse genauer sind und der Durchsatz gesteigert wird. Verglichen mit "Sandy Bridge" verdoppelt sich die Rechenleistung auf 32 FLOPs/Cycle bei einfacher und 16 FLOPs/Cycle bei doppelter Genauigkeit. Zudem benötigt Haswell für ein Multiply-Add nur noch fünf Zyklen, "Ivy Bridge" hingegen acht.
Eine weitere Neuerung ist "Transaktionaler Speicher", welcher bei Intel das Kürzel TSX ("Transactional Synchronization Extentions ") trägt. TSX soll das parallele Verarbeiten vieler Threads beschleunigen, indem die Häufigkeit der Synchronisierungsvorgänge minimiert wird. Statt vor jedem Datenzugriff einen Abgleich mit allen anderen Threads zu machen, welche auf den selben Adressbereich zugreifen, arbeiten die einzelnen Threads zunächst asynchron. Bevor die Daten weiter verwendet werden, findet eine Prüfung auf Zugriffskonflikte statt. Hat es einen solchen gegeben, was statistisch eher selten vorkommt, wird dieses Ergebnis verworfen und muss neu berechnet werden. Um TSX nutzen zu können, müssen Programme entsprechend optimiert werden. Übrigens: Einigen Modellen, beispielsweise den K-Prozessoren, bleibt TSX vorenthalten.
Wie bei praktisch jeder CPU-Generation hat Intel auch diesmal wieder an der Sprungvorhersage geschraubt. Zudem wurden etliche Puffer vergrößert. Insgesamt scheint Haswell ein gelungenes Paket aus neuen Funktionen und dem weiteren Ausbau des Erprobten zu bieten. AVX 2.0 und TSX versprechen extreme Leistungsgewinne, benötigen aber speziell optimierte Software. Die zusätzlichen Ausführungseinheiten sollten hingegen fast allen Programmen auf die Sprünge helfen.
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