Seit AMD mit dem Ryzen 4000 auch die schnellsten Prozessoren auf dem Laptop-Markt eingeführt hat, haben alle Augen darauf gerichtet, wie Intels Gegenangriff aussehen könnte. An einem Architektur- und Konferenztag auf der Hot Chips HC32-Konferenz gab der Chipgigant die ersten Details bekannt, wie der 11. Core i der nächsten Generation mit dem Codenamen Tiger Lake dem entgegenwirken will Dominante AMD-Prozessoren: mit Optimierungen an allen Fronten.

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Es beginnt mit der Tatsache, dass Intel einen neuen Transistortyp namens SuperFin für seinen problematischen 10-Nanometer-Produktionsprozess entwickelt hat – daher sind unverständliche Marketingbegriffe wie „10nm +“ weg. SuperFin-Transistoren werden in den neuen Prozessorkernen (Codename Willow Cove) verwendet, die die Sunny Cove-Kerne von der Ice Lake-Generation erben. Wenn letzteres kaum mehr als 4 GHz erreicht, weil die verwendeten FinFET-Transistoren die für höhere Taktfrequenzen erforderlichen Spannungen nicht unterstützen, sollte sie jetzt bei etwa 5 GHz liegen. Darüber hinaus verspricht Intel eine höhere Taktfrequenz und damit mehr Leistung bei gleichem Stromverbrauch, auch bei niedriger Spannung.

Architektonisch hat Willow Cove viel größere Caches: Der L2-Cache pro Kern reicht von 0,5 bis 1,25 MB, und der L3-Cache wird von mehreren Kernen zu 50% gemeinsam genutzt – mit einem Vierkern von 8 Intel lehnte es ab, Fragen zu den Varianten mit mehr Kernen zu beantworten, verwies jedoch auf den sorgfältig abgestimmten Startplan: Bestimmte CPU-Modelle und ihre technischen Details werden erst nach 2 vorgestellt September. Am Tag der Architektur wurde jedoch auch gesagt, dass Tiger Lake bis zu 24 MB L3-Cache hat – es sieht einem Octa-Core sehr ähnlich. Ob es Chips wie den Achtkern-Ryzen 4000 im 15-Watt-Abwärmebudget für flache Laptops oder nur in der 45-Watt-Klasse für Spielautomaten und mobile Workstations gibt, ist ebenfalls offen. als konkrete Leistungsaussagen.

Dank der neuen SuperFin-Transistoren würde Intels Willow Cove-Kern für den Core i der 11. Generation eine konstant höhere Leistung bieten als der vorherige 10-Nanometer-Kern Sunny Cove.

Dank der neuen SuperFin-Transistoren würde Intels Willow Cove-Kern für den Core i der 11. Generation eine konstant höhere Leistung bieten als der vorherige 10-Nanometer-Kern Sunny Cove.

(Bild: Intel)

Der bereits in Ice Lake integrierte Thunderbolt-Controller wurde überarbeitet: Thunderbolt 4 wird jetzt anstelle von Thunderbolt 3 geliefert – und da er auf USB 4 basiert, ist letzteres natürlich auch möglich. Der Speichercontroller steuert wie gewohnt DDR4-3200 oder LPDDR4x-4267. LPDDR5 wird auch später im Lebenszyklus erwartet.

Der PCIe-Host-Controller der CPU spricht jetzt PCIe 4.0. Bisher wollte Intel nicht die genaue Anzahl der Lanes preisgeben, sondern lediglich angeben, dass dies vom spezifischen Prozessormodell und der Anzahl der Kerne abhängt. Gerüchten zufolge haben alle vier Kerne vier PCIe 4.0-Lanes für eine schnelle NVMe-SSD. Bisher wurde PCIe 4.0 nur in Desktop- und Serversystemen mit AMD-Prozessoren gefunden. Ryzen 4000 als mobiler Ableger spricht nur von PCIe 3.0 – laut AMD ein bewusster Schritt, um Energie zu sparen. Es bleibt abzuwarten, ob AMD dies mit dem Nachfolger Cezanne (auch bekannt als Ryzen 5000) ändern wird – außerhalb der konvertierten Zen 3-CPU-Kerne gibt es noch kaum sichere Informationen über Cezanne, obwohl der Chip für Anfang erwartet wird 2021.

Die wahrscheinlich größte Umbauaktion am Tiger Lake betrifft die integrierte GPU: Intel bringt die brandneue Xe-Architektur auf den Markt. Tiger Lake hat eine Low Power (LP) Variante; Zukünftige Tests sollten zeigen, wie es mit früheren iGPUs und AMDs internen Vega-Varianten funktioniert.

Xe selbst ist als eine Familie von Chips konzipiert, deren Varianten für verschiedene Zwecke geeignet sind. Die in Tiger Lake enthaltene LP-Version ist aus Gründen der Energieeffizienz gekürzt, sollte jedoch auch für dedizierte Grafikkarten für Einsteiger verwendet werden. Bei normalen Servern wird die HP-Variante (High Power) berücksichtigt, die aus vier identischen Chips besteht. Für Beschleunigerkarten in Supercomputern gibt es den HPC-Dialekt (High Performance Computing). Seine erste Inkarnation heißt Ponte Vecchio und ist für den Aurora-Supercomputer bestimmt. Laut Intel ist Xe so modular aufgebaut, dass Sie 3D-Einheiten in einem zukünftigen Chipdesign für HPC-Varianten weglassen könnten, um einen reinen AI-Beschleuniger zu erstellen.

Mittelklasse- und High-End-Spieler sollten sich wiederum nach dem neuen Mitglied Xe-HPG (High Performance Gaming) sehnen, das über zusätzliche Funktionseinheiten für Raytracing-Effekte verfügt. Ein scharfes Detail: Intel ahmt AMD und Nvidia mit den HPG-Chips sogar nach, indem die Chips extern und nicht in eigenen Fabriken bestellt werden. Intel sagte nichts über den Zeitplan; Daher wird eine Intel-Grafikkarte wahrscheinlich erst 2021 im Handel erhältlich sein.

Apropos neue Grafikkarten: Nvidia plant, die Ampere-Generation, die bisher nur als A100-Chip erhältlich war, als Nachfolger der jetzt zwei Jahre alten GeForce RTX 2000-GPU-Familie zu verkaufen. Nvidia wird am 1. September bei einem großen Online-Event alle Details der GPU der nächsten Generation bekannt geben – nur bekannte Details der GPGPU wurden auf Hot Chips zusammengefasst.

Mit dem dritten in der Gruppe sind Vermutungen jedoch immer noch an der Tagesordnung. In der jüngeren Vergangenheit hatte AMD wiederholt darauf hingewiesen, dass die nächste High-End-GPU mit Raytracing-Unterstützung, die unter dem Namen Big Navi entwickelt wurde, vor Jahresende erscheinen sollte, aber bisher auch nicht Architekturdetails oder der Startplan wurden nicht veröffentlicht.

Derzeit könnte AMD jedoch ein Ressourcenproblem haben: Die nächste Konsolengeneration ist für den Herbst geplant, und die PlayStation 5 und Xbox Series X verfügen über individuelle Prozessoren, die von AMD in Zusammenarbeit mit Sony bzw. Microsoft entwickelt wurden. Bei beiden Konsolen ist die Bereitschaft zur Massenproduktion gerade in die Spitzenphase der Korona gefallen – die Fertigstellung der SoCs der Konsole könnte Vorrang vor PC-Komponenten haben.

Nachdem Sony bereits im Frühjahr die technischen Details der PlayStation 5 bekannt gegeben hatte, präsentierte Microsoft auch das Hardware-Design des Scarlett SoC auf dem Hot Chips HC32. Die acht Zen 2-Kerne ähneln den mobilen Prozessoren Ryzen 4000 und nicht der Desktop-Implementierung in Bezug auf leichte Caches. Dies war zu erwarten, aber seltsamerweise sprach Microsoft früher gern über die Leistung der Serverklasse in Bezug auf Epyc-Prozessoren.

Microsoft verspricht, dass die Prozessorkerne kontinuierlich mit 3,8 GHz (oder 3,6 GHz mit aktiviertem SMT) betrieben werden sollen. Die GPU, die den größten Teil des Matrixbereichs einnimmt, soll insgesamt 1,8 GHz liefern – Konsolenentwickler sind mit schwankender Leistung nicht befreundet. Microsoft wollte keine Fragen zum TDP beantworten.

Zehn GDDR6-Kanäle sorgen für einen ausreichenden Speicherdurchsatz – HBM (High Bandwidth Memory) wurde aus Kostengründen verworfen. Die interne SSD ist über zwei PCIe 4.0-Lanes verbunden, was die geringeren Übertragungsraten im Vergleich zur PlayStation 5-SSD erklärt. Der proprietäre Erweiterungssteckplatz bietet außerdem zwei PCIe 4.0-Lanes. Vier zusätzliche Kanäle verbinden den Chipsatz, der zusätzliche Schnittstellen wie USB und SATA (für Blu-ray-Laufwerke) bietet.

Der Audio-Controller von Microsoft hingegen ist Teil des Scarlett SoC und für 3D-Audio optimiert: Bei Gleitkommaberechnungen mit einer einzigen Genauigkeit liefert er mehr Durchsatz als die acht Zen 2-Kerne zusammen. Neben den vier bekannten Logan-DSP-Kernen aus der Xbox One-Familie gibt es jetzt auch den Echtzeit-Decoder “Opus”, der mehr als 300 Kanäle gleichzeitig verarbeiten kann. Von benutzerfreundlichen Surround-Profilen kam keine Rede, wie die Tempest-Engine von Sony auf dem PS5-Chip bieten soll. Wie dort gibt es jedoch Hardwareeinheiten, die die von der SSD gelesenen komprimierten Daten ohne Eingreifen von Zen-Kernen dekomprimieren und so die Übertragungsrate erhöhen.

Microsoft

Mit dem Scarlett SoC der kommenden Xbox Series X-Spielekonsole nimmt die GPU den größten Teil der Würfel auf. Die E / A-Einheiten sind auf drei Seiten verteilt. Der vierte ist notwendig, um den Chip mit ausreichend Strom zu versorgen.

(Bild: Microsoft)

Schließlich sagte Microsoft, dass trotz der Strategie, auch alle internen PC-Spiele anzubieten, nichts an der Tatsache ändern würde, dass die Xbox vorhandene Hardware besonders effektiv nutzt, wie es für die Konsole typisch ist: Betrieb und Treiber sind viel enger auf Hardware ausgerichtet – diejenigen der allgegenwärtigen HAL (Hardware Abstraction Layer) von Windows-PCs würden beispielsweise vollständig eliminiert. Leistungsstarke Entwickler können auch auf einige Komponenten zugreifen, indem sie die DirectX-API direkt umgehen.

Dieser Artikel ist von c’t 19/2020.


(mausern)

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