(11.02.2015 03:31)Michael_ schrieb: Woran genau liegt das dann?
Generell sind ja erstmal die wichtigsten Parameter Kernanzahl und Taktfrequenz,
aber damit würde man hier ja erstmal total falsch liegen.
Also klar man schaut sich noch Benchmarks an und alles um auch wirklich die
passende CPU zu finden aber an welchen Parametern genau liegts dann noch?
Ein aktueller Intel Haswell-Kern schafft etwa 8,5 Instruktionen pro Takt (IPC), während AMD etwa auf 3,5 IPC kommt. Das liegt daran, dass Prozessoren schon lange nicht mehr mit jedem Takt einfach einen Befehl abarbeiten, sondern Techniken wie
Pipelining und
Out of order execution einsetzen. Bei Intel ist es sogar seit dem Pentium Pro (P6) so, dass der Prozessor selbst eine völlig andere Architektur hat und die Befehle vor der Ausführung übersetzt und umgeordnet werden.
Zwischen den Herstellern gibt es zudem Unterschiede in der Benennung. AMD-Prozessoren sind intern aus Modulen aufgebaut und je zwei Kerne teilen sich ein Modul. Das heißt, dass es für das Betriebssystem aussieht, als hätte eine CPU acht Kerne, aber intern stehen nur vier Module mit je einem Fließkommarechenwerk bereit, was bei entsprechenden Aufgaben natürlich wehtut. Führt jeder Kern komplett unterschiedliche Arten von Aufgaben durch, äußert sich der Nachteil entsprechend weniger. Bei Intel ist es umgekehrt: Viele Intel-CPUs unterstützen Hyperthreading, was mehr als einen Thread auf einem Kern auf einmal ausführen kann. Ein Vierkernprozessor kann also achtfach parallel laufen, wenn die Belastung so ausfällt, dass beispielsweise ein Thread immer wieder auf den Speicher wartet oder andere Rechenwerke nutzt als ein anderer. So ist sind zwei Kerne von AMD eher mit einem von Intel + HT zu vergleichen und damit der FX-6300 (3 Module/6 Kerne mit etwa (6 = 3*2)*3,5 IPC = 21 IPC) tatsächlich nicht weit vom i3 entfernt (2 Kerne + HT mit etwa 2*8,5 IPC = 19 IPC für 4 Threads). Daraus ergibt sich auch eine theoretische Leistung von 3,5 IPC/Thread für den FX-6300 und 4,75 IPC/Thread für den i3, also etwa 35% mehr pro Thread, dafür aber nur 4 statt 6 Threads. Die Zahlen sind allerdings nur als sehr grobe Richtwerte zu sehn, es gibt noch deutlich mehr Faktoren. Die Rechnung ist trotzdem erstaunlich genau,
Geekbench zeigt für den FX-6100 (3,5 GHz) 2310 Punkte und den i3-4130 (3,4 GHz) 3226, also knapp 40% mehr.
Dann kommen noch viele weitere Faktoren. Für viele Berechnungen werden Befehlssätze wie SSE und AVX verwendet, die in einem Schritt 128-512 Bit an Daten parallel verarbeiten können. Hier beeinträchtigt der Modulansatz von AMD die Performance, da nicht für jeden Kern ein solches Rechenwerk bereitsteht. Dazu kommt noch, dass AMD ein Pipeline-Design verwendet, dass an die alten Pentium 4 erinnert und hohe Taktraten ermöglicht, aber dafür in einem Takt nicht viel leistet und den Stromverbrauch nach oben treibt. Intel dagegen ist seit mehreren Generationen damit beschäftigt, den Verbrauch zu optimieren und hat unter anderem die Spannungswandler vom Mainboard zu den jeweiligen Komponenten in den Prozessor selbst geholt. So kann eine ungenutzte Komponente in das Power-Budget einer anderen integriert werden und die Taktrate erhöht sich entsprechend, ohne die Kühlung zu überfordern. Ein entsprechender Turbo-Modus findet sich natürlich auch bei anderen Herstellern, aber je sparsamer die CPU selbst ist, umso mehr kann der Turbo leisten. Ich sehe zum Beispiel an meinem i7 (2,2 GHz Basis, 2,8 GHz Max-Turbo) oft Taktraten von über 3 GHz unter voller Auslastung, die deutlich oberhalb der offiziellen Turbo-Frequenz liegen. Ein Extremfall sind die neuen Core M, die mit Geschwindigkeiten um etwa 1 GHz ausgeliefert werden, aber im Bedarfsfall so hoch takten wie die normalen mobile i5.
Hohe IPC sind oft auch ein Merkmal von stromsparenden Architekturen. Sowohl die mobilen Intels als auch die A*-Reihe von Apple haben für ihr Feld eine enorm hohe IPC und können dadurch mit niedrigem Takt und wenigen Kernen viel Arbeit leisten, was einiges an Energie spart. Das gilt vor allem, weil Stromverbrauch nicht linear mit dem Takt skaliert. Ein Sprung von 1,5 auf 2,0 GHz kann den Verbrauch locker verdoppeln.
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