Xeon E7 v3 alias Haswell-EX: Intels Performance-Trick bei Server-Chips heißt TSX

Die neue Server-Prozessor-Generation von Intel ist da: Die Xeon E7 v3 alias Haswell -EX passen ungeachtet der integrierten Spannungsregler in die Sockel ihrer Vorgänger. Im Mittel sind die Xeon E7 v3 auch dank des DDR4- statt DDR3-Speichers viel schneller, der sogenannte Transactional Memory beschleunigt die CPUs dann richtig.

5. Mai 2015 um 19:05 Uhr / Marc Sauter

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Wafer mit Haswell-EX-Chips (Bild: Intel) — Wafer mit Haswell-EX-Chips Bild: Intel

Intel hat seine neuen Xeon-Prozessoren für Server vorgestellt(öffnet im neuen Fenster) . Sie werden als Xeon E7-4800 v3 sowie Xeon E7-8800 v3 vermarktet, intern als Haswell-EX bezeichnet und eignen sich für Systeme mit bis zu acht Sockeln. Die Chips werden beispielsweise in Data-Warehouse(öffnet im neuen Fenster) -Systemen oder beim Hochfrequenzhandel mit Aktien eingesetzt. Verglichen mit der Vorgänger-Generation von Anfang 2013, die Xeon E7 v2 alias Ivy Bridge EX, steigt die Anzahl der verfügbaren Rechenkerne drastisch. Dazu kommen mehrere neue Speichertechniken und eine verbesserte Effizienz.

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Die technische Grundlage für die neuen Haswell-EX-Modelle bilden die Haswell-EP-Chips alias Xeon E5-2600 v3 vom Herbst 2014: Intel kombiniert bis zu 18 CPU-Kerne in Form von drei Clustern, die mittels zwei Ringbussen zusammengeschaltet sind. Ein solcher im 22-nm-FinFET-Verfahren hergestellter Chip misst 662 Quadratmillimeter und beinhaltet 5,69 Milliarden Transistoren. Zum Vergleich: Ein handelsüblicher Desktop-Prozessor wie der Core i5-4570 bringt es auf nur 185 Quadratmillimeter und 1,4 Milliarden Transistoren.

Bild 1/36: Details zu den Xeon E7 v3 (Bild: Intel)

Günstig sind solch große Chips wie die Xeon E7 v3 alias Haswell-EX freilich nicht: Die Listenpreise reichen von 1.224 bis 7.175 US-Dollar bei Abnahme von mindestens eintausend Prozessoren.

Weniger Modelle sorgen für mehr Übersicht

Um potenziellen Käufern die Wahl des richtigen Xeon E7 v3 leichter zu machen, hat Intel die Zahl der Modelle stark verringert - statt 21 gibt es nur noch ein Dutzend. Diese unterteilen sich in acht Chips für allgemeine Aufgaben und vier, die für Bereiche wie Datenbanken optimiert wurden.

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Ein solches Modell bietet keine 18 mit 2,5 GHz taktenden Kerne, sondern nur vier, die mit 3,2 GHz laufen. Die Xeon E7-4800 v3 unterstützen vier Prozessoren auf einem Mainboard, die Xeon E7-8800 v3 können auch in einem 8-Sockel-System betrieben werden. Ein solches ist zwar nicht doppelt so schnell wie eines mit vier Chips, aber nahe am Optimum (laut Intel mit Faktor 1,8 im Mittel).

Wie schon bei Haswell-EP gibt Intel für den Betrieb mit und ohne den AVX-2.0-Befehlssatz unterschiedliche Taktraten an: Mit AVX 2.0 steigt die Leistung bei angepasster Software zwar stark an, die thermische Verlustleistung der Chips aber auch. Damit beispielsweise der Xeon E7-8890 v3 seine spezifizierte TDP von 165 Watt nicht sprengt, darf er mit AVX nur 2,1 statt 2,5 GHz anlegen.

Allerdings hat Intel die Effizienz durch viele Techniken verbessert.

Die Effizienz steigt deutlich - und die Leistung meistens auch

Alle neuen Xeon E7 v3 setzen ein Mainboard mit Sockeln vom Typ LGA 2011-1 voraus, also die Plattform ihrer Vorgänger. Da die Haswell-EX anders als die Ivy Bridge EX über im Chip integrierte Spannungsregler ( Fully Integrated Voltage Regulators ) verfügen, erhöht dies die Leistungsaufnahme der Prozessoren.

Da Intel einen Weg gefunden hat, die Haswell-EX und den Nachfolger Broadwell-EX auf alten Platinen laufen zu lassen und die dort auf den Boards verbauten Regler zu übergehen, sinkt der Energiekonsum der Plattform: Die integrierten Spannungsregler ermöglichen eine feinere Regelung der Chipspannungen.

Weitere Verbesserungen betreffen die Architektur: Bei Ivy Bridge EX müssen der Ringbus und der L3-Cache mit dem Takt der CPU-Kerne laufen. Bei Haswell-EX sind die Frequenzen dieser Domänen voneinander entkoppelt, was beispielsweise bei Cache-lastigen Anwendungen die Leistungsaufnahme reduziert. Außerdem unterstützt Haswell-EX neuen Speicher, nämlich DDR3L- (Low Power mit niedriger Spannung) und noch sparsameren DDR4-RAM.

Insgesamt nennt Intel eine deutlich höhere Effizienz von bis zu einem Drittel mehr Leistung pro Watt für die neue Xeon-Generation.

Der Geschwindigkeitszuwachs hängt von der Software ab

Rein von der Leistung liegen die Xeon E7 v3 in vielen Fällen nicht sehr weit vor den Xeon E7 v2 - und das, obwohl Intel nicht das schnellste Vorgängermodell zum Vergleich herausgepickt und die neue Plattform mit schnellerem DDR4- statt DDR3L-Speicher ausgestattet hat. So ist der Xeon E7-8890 v3 mit 18 Haswell-Kernen bei 2,5 GHz in vielen Messungen nur 5 bis 39 Prozent schneller als der E7-4890 v2 mit 15 Ivy-Bridge-Kernen und 2,8 GHz.

Die größten Leistungszuwächse gibt es bei Software, welche bereits die Transactional Synchronization Extensions (TSX) nutzt. Diese Funktion war bei den Haswell-EP noch fehlerhaft und daher nicht freigeschaltet; Ivy Bridge EX unterstützt kein TSX. Von transaktionalem Speicher profitieren insbesondere Multithreading-Anwendungen, da sich Speicherzugriffe weniger gegenseitig behindern. Intel nennt eine Steigerung der Geschwindigkeit von Faktor sechs in SAPs Hana-Datenbank, vergleicht aber unterschiedliche Versionen. Mit gleicher Software ist Haswell-EX noch drei Mal so schnell.

Erste Systeme mit den Xeon E7 v3 alias Haswell-EX wollen Hersteller wie Bull, Cisco, Dell, Fujitsu, Hitachi, HP, Huawei, Lenovo, Oracle und Supermicro in den kommenden Wochen anbieten.

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