Xeon E5-2600 v4 alias Broadwell-EP: Intels Server-CPUs nutzen 22 Kerne und Turbo-Tricks

Neue Xeon-Prozessoren für Server: Intels Broadwell-EP werden im neuen 14FF-Verfahren produziert, integrieren bis zu 22 Kerne und können bei AVX-Code ihren Boost-Modus cleverer nutzen.

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Xeon E5-2600 v4
Xeon E5-2600 v4 (Bild: Marc Sauter/Golem.de)

Intel hat die neuen Xeon E5-2600 v4 alias Broadwell-EP vorgestellt. Die für Server gedachten CPUs sind der Nachfolger der Xeon E5-2600 v3 alias Haswell-EP und wurden in vielen Bereichen verbessert. Die Prozessoren werden weiterhin in der Fassung LGA 2011-3 montiert, die Anzahl der verfügbaren Kerne steigt allerdings von bisher 18 auf 22 Stück - wenngleich theoretisch 24 Rechenwerke machbar wären. Der Vollausbau ist jedoch den Xeon E7 v4 alias Broadwell-EX vorbehalten, die im Frühsommer erscheinen.

  • Blockdiagramm des HCC-Dies (Bild: Intel)
  • Blockdiagramm des MCC- und des LCC-Dies (Bild: Intel)
  • Wafer mit HCC-Dies (Foto: Marc Sauter/Golem.de)
  • Gemittelt soll der E5-2699 v4 rund +23 % flotter sein als der v3. (Bild: Intel)
  • Broadwell-EP und Haswell-EP im Vergleich (Bild: Intel)
  • Der Resource Director verbessert die Cache- und RAM-Nutzung. (Bild: Intel)
  • Broadwell-EP weist kleinere µArch-Verbesserungen auf. (Bild: Intel)
  • Broadwell-EP weist kleinere µArch-Verbesserungen auf. (Bild: Intel)
  • Der Divider hat kürzere Latenzen. (Bild: Intel)
  • Die AVX-Frequenzen liegen pro Kern statt pro Sockel an. (Bild: Intel)
  • Turbo-Stufen aller Modelle ohne AVX (Bild: Intel)
  • Turbo-Stufen aller Modelle mit AVX (Bild: Intel)
  • Kryptographie-Berechnungen laufen teils flotter. (Bild: Intel)
  • Broadwell-EP kann VMs schneller bedienen. (Bild: Intel)
  • Die Xeon E5 v4 nutzen die verfügbare Bandbreite besser. (Bild: Intel)
  • Statt dem OS bestimmen die CPUs ihren Takt selbst. (Bild: Intel)
  • Modellüberblick der Xeon E5 v4 (Bild: Intel)
  • Leistungssteigerung von v3 auf v4, Teil #1 (Bild: Intel)
  • Leistungssteigerung von v3 auf v4, Teil #2 (Bild: Intel)
  • Dieser kleine Spaß darf nie fehlen: Cinebench R15 auf dem E5-2699. v4 (Foto: Marc Sauter/Golem.de)
  • Taskmanager-Ansicht des E5-2699 v4 (Foto: Marc Sauter/Golem.de)
Blockdiagramm des HCC-Dies (Bild: Intel)

Technische Basis der Xeon E5 v4 bilden drei verschiedene Dies, die im 14FF- statt im 22FF-Verfahren hergestellt werden: Eines mit 10 (Low Core Count - LCC), eines mit 15 (Medium Core Count - MCC) und eines mit 24 Kernen (High Core Count - HCC). Wir haben Details wie Die-Fläche, die Transistoranzahl und die Packdichte in einem eigenen Artikel zusammengefasst. Grundsätzlich hat Intel den bekannten Aufbau beibehalten und verwendet bei den beiden größeren Dies zwei voneinander unabhängige Ringbusse statt einem. Beide kommunizieren durch zwei Brücken und tauschen so ihre Daten sehr schnell aus.

Die neue Resource Director Technology sorgt dafür, dass die dritte Cache-Stufe per Resource Monitoring ID angesprochen sowie partitioniert wird und die Blöcke entsprechend priorisiert werden. Eine ähnliche Steuerfunktion hat Intel den Speichercontrollern gegeben, um die verfügbare Transfer-Rate besser ausnutzen zu können. Obendrein steigt die maximal unterstützte RAM-Geschwindigkeit von bis zu DDR4-2133 auf bis zu DDR4-2400. Wenn jeder der vier Speicherkanäle allerdings mit drei statt einem oder zwei DIMMs bestückt ist, schaltet der Controller auf DDR4-1600-Takt herunter.

  • Blockdiagramm des HCC-Dies (Bild: Intel)
  • Blockdiagramm des MCC- und des LCC-Dies (Bild: Intel)
  • Wafer mit HCC-Dies (Foto: Marc Sauter/Golem.de)
  • Gemittelt soll der E5-2699 v4 rund +23 % flotter sein als der v3. (Bild: Intel)
  • Broadwell-EP und Haswell-EP im Vergleich (Bild: Intel)
  • Der Resource Director verbessert die Cache- und RAM-Nutzung. (Bild: Intel)
  • Broadwell-EP weist kleinere µArch-Verbesserungen auf. (Bild: Intel)
  • Broadwell-EP weist kleinere µArch-Verbesserungen auf. (Bild: Intel)
  • Der Divider hat kürzere Latenzen. (Bild: Intel)
  • Die AVX-Frequenzen liegen pro Kern statt pro Sockel an. (Bild: Intel)
  • Turbo-Stufen aller Modelle ohne AVX (Bild: Intel)
  • Turbo-Stufen aller Modelle mit AVX (Bild: Intel)
  • Kryptographie-Berechnungen laufen teils flotter. (Bild: Intel)
  • Broadwell-EP kann VMs schneller bedienen. (Bild: Intel)
  • Die Xeon E5 v4 nutzen die verfügbare Bandbreite besser. (Bild: Intel)
  • Statt dem OS bestimmen die CPUs ihren Takt selbst. (Bild: Intel)
  • Modellüberblick der Xeon E5 v4 (Bild: Intel)
  • Leistungssteigerung von v3 auf v4, Teil #1 (Bild: Intel)
  • Leistungssteigerung von v3 auf v4, Teil #2 (Bild: Intel)
  • Dieser kleine Spaß darf nie fehlen: Cinebench R15 auf dem E5-2699. v4 (Foto: Marc Sauter/Golem.de)
  • Taskmanager-Ansicht des E5-2699 v4 (Foto: Marc Sauter/Golem.de)
Der Resource Director verbessert die Cache- und RAM-Nutzung. (Bild: Intel)

Auf Kern-Ebene neu verglichen mit Haswell-EP sind bei Broadwell-EP unter anderem größere Translation Buffer und mehr OoO-Einträge, eine verbesserte Sprungvorhersage und geringere Latenzen bei der Dividier-Einheit sowie bei Vektor-Multiplikationen. Letztere erfolgen in drei statt in fünf Taktzyklen. Obendrein unterstützen die Xeon E5 v4 ein sogenanntes Hardware-controlled Power Management, wobei es sich um das handelt, was Intel bei der Skylake-Generation als Speed Shifting bezeichnet: Nicht das Betriebssystem, sondern die CPU selbst steuert weitestgehend den anliegenden Takt.

Eine weitere Verbesserung bei Broadwell-EP sind die feinkörnigeren Turbo-Frequenzen bei AVX-Berechnungen. Die heizen die Kerne deutlich mehr auf als gewöhnlicher Code, weswegen Intel die Boost-Taktraten hier drosselt. Statt das aber pro Sockel und CPU festzulegen, kann bei Broadwell-EP jeder einzelne Kern entsprechend des zu berechnenden Codes agieren. Das steigert die Leistung und die Effizienz, da die Prozessoren Workloads flexibler abarbeiten.

  • Blockdiagramm des HCC-Dies (Bild: Intel)
  • Blockdiagramm des MCC- und des LCC-Dies (Bild: Intel)
  • Wafer mit HCC-Dies (Foto: Marc Sauter/Golem.de)
  • Gemittelt soll der E5-2699 v4 rund +23 % flotter sein als der v3. (Bild: Intel)
  • Broadwell-EP und Haswell-EP im Vergleich (Bild: Intel)
  • Der Resource Director verbessert die Cache- und RAM-Nutzung. (Bild: Intel)
  • Broadwell-EP weist kleinere µArch-Verbesserungen auf. (Bild: Intel)
  • Broadwell-EP weist kleinere µArch-Verbesserungen auf. (Bild: Intel)
  • Der Divider hat kürzere Latenzen. (Bild: Intel)
  • Die AVX-Frequenzen liegen pro Kern statt pro Sockel an. (Bild: Intel)
  • Turbo-Stufen aller Modelle ohne AVX (Bild: Intel)
  • Turbo-Stufen aller Modelle mit AVX (Bild: Intel)
  • Kryptographie-Berechnungen laufen teils flotter. (Bild: Intel)
  • Broadwell-EP kann VMs schneller bedienen. (Bild: Intel)
  • Die Xeon E5 v4 nutzen die verfügbare Bandbreite besser. (Bild: Intel)
  • Statt dem OS bestimmen die CPUs ihren Takt selbst. (Bild: Intel)
  • Modellüberblick der Xeon E5 v4 (Bild: Intel)
  • Leistungssteigerung von v3 auf v4, Teil #1 (Bild: Intel)
  • Leistungssteigerung von v3 auf v4, Teil #2 (Bild: Intel)
  • Dieser kleine Spaß darf nie fehlen: Cinebench R15 auf dem E5-2699. v4 (Foto: Marc Sauter/Golem.de)
  • Taskmanager-Ansicht des E5-2699 v4 (Foto: Marc Sauter/Golem.de)
Modellüberblick der Xeon E5 v4 (Bild: Intel)

Intel verkauft 22 Modelle der neuen Xeon E5-2600 v4 für Zwei-Sockel-Systeme, hinzukommen Off-Roadmap-SKUs auf Kundenanfrage. Je nach CPU steigt die Geschwindigkeit in Spec-Int und -FP um 2 bis 22 Prozent, was meist der höheren Kernanzahl geschuldet ist. Die Preise der Xeon E5-2600 v4 liegen zwischen 213 und 4.115 US-Dollar, Details listet Intel in der Ark-Datenbank.

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