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Intel-CPU: EDRAM mit 102 GByte/s bei 1 Watt und effiziente Grafikkerne

Intel hat auf der Konferenz ISSCC die Verbindung zwischen Haswell-Prozessor und dem EDRAM erläutert. Der On-Package I/O ist nicht nur schnell, sondern auch sparsam - zudem bietet Haswell bisher unbekannte Stromspartechniken. Für die Zukunft entwickelt Intel weiterhin besonders effiziente Grafikkerne.

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Das EDRAM und der PCH sind per OPIO an die CPU angebunden.
Das EDRAM und der PCH sind per OPIO an die CPU angebunden. (Bild: Intel)

Aller guten Dinge sind fünf, zumindest bei Intels Haswell-Prozessoren. Der Hersteller fertigt eine Handvoll unterschiedlicher Chipversionen, um den Markt vom Tablet über Ultra- und Notebooks bis hin zu Spiele-PCs sowie Servern zu beliefern. Je nach Ausbaustufe sind zwei oder vier CPU-Kerne und eine von zwei Grafikeinheiten vorhanden, zudem koppelt Intel die GPU zum Teil mit Embedded-DRAM oder dem Platform Controller Hub (PCH) auf einem Träger. Der Trick hierbei nennt sich OPIO, also On-Package I/O.

  • Der spezielle Grafikkern wird mit einer adaptiven Spannung versorgt, ein eigener Controller bietet Schlafzustände mit gleichbleibendem Status. (Bild: Intel)
  • Im Vergleich zu Clock Gating ermöglicht der State-Retentive Sleep verringerte Leckströme im Leerlauf und eine höhere Effizienz bei Teillast. (Bild: Intel)
  • Der Testchip wird im 22-nm-Verfahren gefertigt und verfügt über 22,8 Millionen Transistoren. (Bild: Intel)
  • Intel fertigt fünf unterschiedliche Haswell-Versionen, mit zwei oder vier Kernen sowie GT2- oder GT3-Grafik. Hinzu kommen EDRAM oder PCH. (Bild: Intel)
  • Das On-Package I/O verbindet den Prozessor entweder mit dem EDRAM oder dem PCH. (Bild: Intel)
  • Das Embedded Dynamic Random Access Memory besteht aus acht Blöcken und taktet mit 1,6 GHz. (Bild: Intel)
  • Neben dem C7 unterstützt Haswell weitere Schlafmodi, bei denen weitere Chipteile deaktiviert werden und die Spannung verringert wird. (Bild: Intel)
  • Im C9-Zustand etwa ist nur noch die Power Control Unit aktiv. (Bild: Intel)
Das On-Package I/O verbindet den Prozessor entweder mit dem EDRAM oder dem PCH. (Bild: Intel)
Inhalt:
  1. Intel-CPU: EDRAM mit 102 GByte/s bei 1 Watt und effiziente Grafikkerne
  2. Eine Handvoll Haswell-Kerne
  3. Stromsparmodi von C7 bis C10
  4. Effizient durch Near Threshold Voltage

Auf der International Solid State Circuits Conference (ISSCC) ging Intel ins Detail und erklärte die Technik dieses speziellen Busses: Der OPIO überbrückt auf dem Träger die 1,5 mm Abstand zwischen dem eigentlichen Prozessor und dem EDRAM oder dem PCH. Das Embedded Dynamic Random Access Memory setzt sich aus acht je 16 MByte großen Speicherblöcken zusammen, die insgesamt 128 MByte EDRAM sind über das On-Package I/O per 1.024-Bit-Bus an den Prozessor angeschlossen und takten mit 1,6 GHz.

Das ergibt eine Datentransferrate von 102 GByte pro Sekunde, dies ist ähnlich wie bei einer Radeon R7 260X mit GDDDR5-Speicher. Besonders eindrucksvoll ist hierbei, dass das OPIO diese Transferrate bei nur 1,07 Watt erreicht - das ist weniger, als die meisten GDDDR5-Bausteine unter Last benötigten.

Intel kombiniert den 77 mm² großen EDRAM nur mit vier Haswell-Kernen und der GT3e genannten Grafikeinheit mit 40 Ausführungseinheit. Das "e" weist auf den Embedded-RAM hin, der Codename für diese Chipvariante lautet "Crystalwell". Der zusätzliche Speicher dient als L4-Cache für die CPU wie die GPU und erhöht die Leistung laut Intel um bis zu 75 Prozent.

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Eine Handvoll Haswell-Kerne 
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M.P. 12. Feb 2014

Ich dachte eher in die Richtung Tablets, wo man ggfs dann auf externes RAM verzichten...


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