Xeon-CPUs für Workstations mit 2,2 GHz und größerem Cache

Wenige Tage nach der Vorstellung des neuen Pentium-4-Kerns Northwood zieht die 0,13-µm-Technik auch bei den Xeons ein. Hier heißt der Prozessorkern statt Foster jetzt Prestonia und läuft mit bis zu 2,2 GHz Taktfrequenz. Ebenso wie beim neuen Pentium 4 sorgt auch bei den Dual-Processing-tauglichen Xeons ein auf 512 KByte verdoppelter L2-Cache für mehr Leistung.

Die Prestonia-Xeons sind nicht für Server gedacht, sondern Intel zielt mit diesen Prozessoren, die jeweils nur etwa 50 US-Dollar teurer sind als ein Pentium 4 mit gleicher Taktfrequenz, ausschließlich auf Workstations. Für die im µPGA-603-Gehäuse verpackten Xeons gibt es mit dem Intel i860 zurzeit nur einen passenden Chipsatz. Dieser unterstützt bis zu vier GByte RDRAM in seinen beiden Speicherkanälen. Entsprechende Mainboards gibt es zu Preisen ab etwa 450 Euro von Iwill, Supermicro und Tyan.

Für Multiprozessor-Server mit vier oder mehr CPUs hat Intel die MP-Xeons vorgesehen, die demnächst mit Taktraten von bis zu 1,6 GHz auf den Markt kommen sollen. IBM war bereits im Dezember vorgeprescht und bietet seither den eSeries xServer 360 mit maximal vier dieser teuren Prozessoren an. Die MP-Xeons stellt Intel noch mit dem Foster-Kern in 0,18-µm-Technik mit 256 KByte L2-Cache her, doch sollen die Prozessoren später 512 KByte oder 1 MByte L3-Cache enthalten.

Spannend ist die mit den Prestonia-Xeons erstmals bei x86-Prozessoren eingeführte HyperThreading-Technik. Dieser Intel-Marketing-Begriff steht für ein auch Simultaneous Multi Threading (SMT) genanntes Verfahren, das für eine bessere Auslastung der diversen Recheneinheiten moderner Prozessoren sorgt. Dazu gaukelt der Prozessor dem Betriebssystem mehrere logische Prozessoren vor. Wenn ein Anwendungsprogramm seine Rechenaufgaben auf mehrere Unterprozesse verteilt (Multithreading), können diese teilweise gleichzeitig auf den diversen logischen Prozessoren laufen. SMT für die Xeons hatte Intel unter dem Codenamen "Jackson Technology" entwickelt.

Windows XP erkennt, werden Prestonia-Xeons eingesetzt und das HyperThreading durch das BIOS aktiviert, ohne weiteres zwei Prozessoren, auf einem Dual-Xeon-System also vier. Entsprechende Patches für Linux sind bereits in Arbeit. Die Auswirkungen von SMT auf die Rechenleistung sind, wie auch bei SMP (Symmetric Multiprocessing auf mehreren Prozessoren), stark von den einzelnen Programmen und den konkreten Rechenaufgaben abhängig. Während manche multiprozessortaugliche Programme keinen Einfluss von SMT zeigen, erfährt beispielsweise der Maxon Cinebench2000 unter Windows XP bereits auf einem Xeon einen Schub von 16 Prozent durch die Nutzung des zweiten virtuellen Prozessors. Auf einem Dual-Xeon-System erreicht der "Multiprocessing"-Messwert mit 1,99 fast das theoretische Optimum. Auch beim SPEC-CPU2000-Benchmark bringt SMT Vorteile: Die Messungen der SPEC_rate_base2000-Werte mit vier statt zwei "Usern" (entsprechend oft laufen die Benchmarks parallel) zeigen knapp sechs (int_rate-base2000) beziehungsweise acht Prozent (fp_rate_base2000) mehr Punkte in der Vierfach-Messung.

Laut Intel soll SMT allerdings erst in Servern sein wahres Potenzial offenbaren. Jedoch ist nicht auszuschließen, dass einzelne Anwendungsprogramme mit SMT sogar langsamer laufen -- schließlich steckt hinter zwei logischen Prozessoren nur ein echter.

Wie alle Pentium-4-verwandten Prozessoren mit NetBurst-Architektur sind auch die Xeons nur dann wirklich beeindruckend schnell, wenn die Software entsprechend optimiert wurde. Die Messungen mit dem SPEC CPU2000 belegen dies eindrucksvoll und zeigen den Xeon deutlich vor AMDs Athlon MP, der bisher mit maximal 1,6 GHz als QuantiSpeed-1900-Version zu haben ist.

Prozessoren	Chipsatz / Speicher	Linux Kernel 1000000*s-1	SPEC fp_base2000	SPEC int_base2000	SYSMark 2001
Intel Xeon 2,2 GHz	Intel i860 / PC800	10991	12,3	13,8	240
AMD Athlon MP 1900+ (1,60 GHz)	AMD 760MPX / PC2100-2022	9733	9,75	13	216

Alle Messungen durchgeführt mit 256 MByte Hauptspeicher, Grafikkarte mit Nvidia-GeForce-3-Chip und 64 MByte DDR-SDRAM, Onboard-Sound.
Linux: Kompilierung eines Kernels unter RedHat7.2, Kernel**2.4.14, GCC**2.96, DMA-Modus der Festplatte eingeschaltet, Dual-Werte mit make -j4, Angabe des Kehrwerts der Kompilierungszeit* 1000000
SYSMark: BAPCo SYSMark 2001, Patch 3, 1024 × 786 × 32 Punkte, Windows XP Prof.
SPEC: SPEC CPU2000, Intel-Compiler 5.1, zwei "User"

Detaillierte Informationen zu den neuen Prozessoren und ausführliche Vergleichsmessungen bringt c’t in Ausgabe 2/2002 (ab Montag, 14. Januar 2002 im Handel). (ciw/c't) (jow)