Xeon 5500: Intels Nehalem-Generation für Server startet

Nehalem-EP schlägt Opteron bei Rechenleistung und Energieeffizienz. Nach Wochen der gezielten kleinen Indiskretionen der Serverbranche hat Intel seine neuen Quad-Core-Xeons endlich offiziell vorgestellt. Ersten unabhängigen Benchmarks zufolge hat Intel die Rechenleistung im Vergleich zur vorherigen Generation glatt verdoppelt.

30. März 2009 um 21:01 Uhr / Nico Ernst

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Die Xeon-Serie 5500 (Codename Nehalem EP) löst die Serie 5400 (Harpertown) ab. Der einfacheren Lesbarkeit halber bezeichnen wir die Prozessoren, ebenso wie AMDs Shanghai-Generation , im Folgenden mit ihren Codenamen. Die Nehalem-Xeons basieren auf derselben Architektur wie der Core i7 , einige der Neuerungen kommen jedoch erst jetzt im Serverumfeld wirklich zum Tragen.

Gedacht ist der Nehalem-EP für kleine Server und Workstations mit einem oder zwei Prozessorsockeln. Laut Daten der Marktforscher von IDC machen die Zwei-Sockel-Systeme bei x86-Servern 70 Prozent des Marktes aus, weitere 24 Prozent sind gar nur mit einer CPU bestückt. Diesen riesigen Markt will Intel AMD, die nach der Barcelona-Schlappe mit Shanghai wieder überzeugen konnten, nicht kampflos überlassen.

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Während die Rechenwerke der Nehalem-Architektur beim neuen Xeon identisch mit dem Core i7 sind, unterscheidet sich die Server-CPU vor allem in zwei wichtigen Punkten von ihrem Desktoppendant. So verfügt Nehalem-EP über zwei QPI-Links statt nur einen beim i7. Darüber kommunizieren die beiden CPUs untereinander und mit dem Chipsatz. Im Blockschaltbild ähnelt das nicht nur äußerlich der Verbindung von AMDs Opterons per HyperTransport, das Prinzip ist das gleiche.

Der zweite wesentliche Unterschied zum Core i7 ist der erweiterte Turbomodus , oder "Turbo Boost", des Nehalem-EP. Während der i7 sich bei Auslastung von zwei Kernen um eine 133-MHz-Stufe übertakten kann und bei Last auf einem Kern um zwei, gehen die Steigerungen beim Nehalem-EP deutlich weiter. Bei Last auf allen vier Kernen kann um zwei Stufen hochgeschaltet werden, rechnen nur zwei Kerne, sind es gleich drei Stufen. Wann die CPU sich selbst übertaktet, regelt alleine ihre Power Control Unit , welche die Einhaltung der TDP überwacht. Diese kann jedoch per BIOS eingestellt werden, so dass die Serverhersteller hier etwas Freiheit beim Tuning haben.

Das schnellste Modell Xeon W5580 mit nominal 3,2 GHz kommt dank Turbo-Boost bei Auslastung von zwei Kernen so schon auf 3,6 GHz. Selbst unter Volllast können es noch 3,46 GHz sein. Ein Übriges tut noch das HyperThreading , das dem Betriebssystem aus den vier physikalischen Kernen acht Cores vorgaukelt. Da Serveranwendungen meist viel besser in Threads aufgeteilt sind als Desktopprogramme, geht Intel von bis zu 30 Prozent mehr Leistung allein durch das HyperThreading aus. Der ebenfalls gut gethreadete Cinebench R10 kommt auf einem Core i7 immerhin schon auf 18 Prozent mehr Tempo durch HyperThreading.

Neben diesen Architekturtricks bringt beim Nehalem-EP der integrierte Speichercontroller deutlich mehr Leistung als beim Vorgänger Harpertown. Auf die Mitte 2006 noch als Innovation gefeierten FB-DIMMs hat Intel zugunsten geringerer Leistungsaufnahme jetzt verzichtet. Ebenso wie der Core i7 läuft Nehalem-EP mit DDR3-Modulen, vorzugsweise aber solchen mit Fehlerkorrektur (ECC). Die Speicher für den i7 sind jedoch nur bis effektiv 1.066 MHz laut Spezifikation zugelassen – auch wenn es deutlich schnellere und auch stabile Module gibt -, beim Nehalem-EP ist hingegen auch DDR3-1.333 zulässig. Apple verbaut im neuen MacPro mit den Nehalem-Xeons übrigens nur DDR3-1.066-Module, die neue Apple-Workstation ist damit in puncto Speicher leicht untermotorisiert.

Da die Speichercontroller über die QPI-Links Cache-Kohärenz(öffnet im neuen Fenster) viel schneller herstellen können als über das bisherige FSB-Design, ist nun hoher Durchsatz auch in Intel-Servern garantiert. Und üppiger dürfen auch die Anwendungen selbst werden, denn pro CPU-Sockel sind in Nehalem-EP-Servern sechs DIMM-Slots vorgesehen, je zwei für einen der drei Speicherkanäle der CPU. ECC-DIMMs mit 4 GByte sind bereits erhältlich, ebenso solche mit 8 GByte. Und noch im zweiten Quartal 2009 erwartet Intel eine breite Verfügbarkeit von 16-GByte-Modulen. Damit ergeben sich bis zu 192 GByte für einen Zwei-Sockel-Server. Mit zwei Modulen pro Speicherkanal sind dann aber nur noch effektiv 1.066 MHz zulässig.

An den Cachegrößen hat Intel, anders als bei früheren Xeons, nicht gedreht. Die meisten Modelle des Nehalem-EP verfügen über 8 MByte L3-Cache, die Energiesparversionen der Serie L5500 zum Teil nur über die Hälfte. Dort hat Intel bis auf den L5520 (2,26 GHz, 60 Watt) aber auch den Speichertakt auf effektiv 800 MHz reduziert. Der Speichercontroller der Nehalem-Architektur gilt eben nicht umsonst als kleiner Stromfresser.

Alle diese Neuerungen führen laut ersten Tests zu einer in vielen Benchmarks verdoppelten Rechenleistung, wenn man Server mit Harpertown (Xeon 5400) und Nehalem-EP (Xeon 5500) bei gleicher Anzahl der Sockel vergleicht. So konnte die c't im SPEC_fp_rate2006(öffnet im neuen Fenster) für den Nehalem-EP X5570 (2,93 GHz) 169 Punkte erreichen, ein Hapertown-System mit zwei Xeon 5470 (3,3 GHz) kam nur auf 72 Punkte.

Mit 940 Punkten für den neuen Xeon gegenüber 501 Punkten beim Test SPECPower ist laut c't auch die Energieeffizienz deutlich gestiegen. Dabei schlägt der Nehalem-EP nun auch AMDs Shanghai, der mit einem Opteron 2384 (2,7 GHz) auf 638 Punkte kommt. Das ist besonders bitter für AMD, die bisher stets das bei ihren Produkten gute Verhältnis von Rechenleistung zu Energieeinsatz herausgestellt hatten. Im Vergleich mit der Hapertown-Generation steht AMD mit seinen aktuellen Produkten aber immer noch gut da.

Ein einfaches Upgrade ist der Nehalem-EP nämlich nicht, er benötigt vollständig neue Systeme. AMD ist hier seit der Einführung des Socket F stets kompatibel geblieben. Das zählt im Serverumfeld jedoch nicht so viel wie bei Selbstbaudesktops, denn über die gesamte Lebensdauer sind die Kosten für Energie und Kühlung wesentlich höher als für die Anschaffung der Hardware. Nach Intels eigenen Berechnungen, die in der Galerie zu diesem Artikel wiedergegeben sind, soll sich der Umstieg auf Nehalem-EP in acht Monaten amortisieren.

Bei solchen Werten sind auch andere Tester begeistert, der tecChannel schreibt in einer Pressemitteilung(öffnet im neuen Fenster) sogar, "Intel deklassiert mit neuen Serverprozessoren der Xeon-5500-Serie die Konkurrenz" . Auch bei tecChannel konnte eine gegenüber den Shanghai-Opterons 60 Prozent höhere Energieeffizienz(öffnet im neuen Fenster) gemessen werden.

Neben den Nehalem-EP für Rechner mit zwei Sockeln hat Intel mit den Modellen W3570 (3,2 GHz), W3540 (2,93 GHz) und W3520 (2,66 GHz)auch drei Nehalem-Xeons für Rechner mit einer CPU-Fassung im Programm. Diese Prozessoren laufen laut Intel auch in X58-Mainboards, wenn ein passendes BIOS zur Verfügung steht.

Intel zufolge sind alle neuen Prozessoren bereits erhältlich und bei den Herstellern von Servern und Workstations heiß begehrt. Noch nie gab es vor einem Marktstart derart viele Ankündigungen rund um eine Intel-CPU, von den Serverherstellern Lenovo, Cisco und Dell sogar konkrete Produktdetails. Und Apple durfte – wieder einmal – seinen neuen MacPro sogar schon verkaufen.

Auch andere Hersteller reiten derzeit auf der Nehalem-EP-Welle. Parallels hat seine neue Virtualisierungslösung pünktlich vorgestellt, und der offizielle Marktstart von Nvidias neuen Quadro-FX-Karten liegt ebenfalls auf dem Termin der neuen Xeon-Serie. Zusammen mit den Virtualisierungsfunktionen "VT-d" des Chipsatzes 5520 für den Nehalem-EP lassen sich so auch mehrere Grafikkarten mit mehreren Betriebssystemen parallel mit 3D-Beschleunigung nutzen. Dadurch werden die neuen Xeons auch für Grafikworkstations besonders interessant, nicht nur für Server.

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