Intel versus AMD: so haben sich Prozessoren weiterentwickelt

Intels Rechenzentrumsstrategie

Anfang dieses Jahres hat Intel seinen skalierbaren Xeon-Prozessor der dritten Generation, Ice Lake, veröffentlicht. Der Chip basiert auf der Sunny-Cove-Mikroarchitektur, mit der Intel erstmals seine Client-Prozessoren der 10. Generation aktualisiert hat. Das Gerät basiert auf dem 10nm+-Prozess von Intel, wobei es sich um die zweite Generation des 10-nm-Prozesses handelt.

Der Chip enthält mindestens 28 Kerne mit einem Anstieg der Instruktionen pro Takt (IPC) um etwa 18 Prozent gegenüber der Skylake-Architektur, die derzeit in Xeon-Scalable-Produkten verbaut ist.

Laut Intel gibt es mehrere signifikante Verbesserungen in der Sunny-Cove-Mikroarchitektur, darunter:

• neue System-on-Chip-Architektur mit drei unabhängig getakteten Ultra-Path-Interconnect-Links für Multiprozessor-Verbindungen;
• ein verbessertes Befehls-Frontend mit höherer Kapazität und Sprungvorhersage;
• breitere und tiefere Zuweisungswarteschlangen und Ausführungsressourcen;
• Verbesserungen bei Übersetzungspuffern (Translation Lookaside Buffer, TLBs), um die Latenz beim Zugriff auf den Speicher zu reduzieren;
• größerer Mid-Level-Cache (L2) plus eine zweite feste Multiply-Add-Funktion, um Vektoroperationen zu beschleunigen;
• Anweisungen zum Beschleunigen von Kryptographie- und Kompressions-sowie Dekompressionsoperationen;
• neues I/O-Virtualisierungsdesign (Input/Output, Eingabe/Ausgabe, E/A) mit bis zu dreifacher Bandbreite für große Nutzlasten und integrierte PCIe Gen 4 Controller;
• Unterstützung für Total Memory Encryption des physischen RAM; und
• bessere Leistung und geringere Latenz beim Umschalten zwischen den Energieverwaltungszuständen.

Auf dem Architecture Day 2020 gab Intel bekannt, dass der Xeon-Prozessor der nächsten Generation mit dem Codenamen Sapphire Rapids DDR5 zahlreiche technische Neuerungen unterstützen wird: PCIe-Gen 5; Compute-Express-Link 1.1; erweiterte Matrixerweiterungen zur Beschleunigung von KI-Berechnungen (künstliche Intelligenz); und einen Daten-Streaming-Beschleuniger.

Intel gab im Juni bekannt, dass Sapphire Rapids im ersten Quartal 2022 in Produktion gehen wird. Erwarten Sie weitere technische Informationen vom Anbieter bei Hot Chips 2021 im August und Intel Innovation im Oktober.

AMD lässt nicht locker

AMD bringt immer wieder Client-, Server- und GPU-Produkte heraus, mit denen der Anbieter kontinuierlich seinen Preis-Leistungs-Vorteil bei den Zen-3-Kernen in den Epyc-Serverprozessoren ausbaut.

Im Gegensatz zu Intel hat AMD den 10-nm-Prozess übersprungen. Das Unternehmen stellt seine Chips in einem 7-nm-TSMC-Prozess her und verwendet eine aktualisierte Version für Zen 3.

Zen 3 bietet mehrere architektonische Verbesserungen, darunter:

• genauere Verzweigungsvorhersage durch einen größeren L1-Cache, schnelleres Erholen von verpassten Vorhersagen und algorithmische Verbesserungen;
• schnellere Ausführungs-Engine durch größere Ausführungsfenster, geringere Latenz, breitere Integer-Ausführungseinheiten und schnelleres Multiply-Accumulate; und
• höhere Load-Store-Bandbreite, mehr Flexibilität bei Load-Store-Operationen und Verbesserungen der TLBs.

Die größte Änderung bei Zen 3 ist jedoch die Chiplet-Topologie, bei der jedes 8-Kern-Chiplet um einen einzelnen 32-MB-L3-Cache herum organisiert ist, anstatt in zwei 4-Kern-16-MB-Cache-Komplexe aufgeteilt zu werden. Das Design verdoppelt den für jeden Kern verfügbaren L3-Speicherplatz, erhöht die Trefferquote und reduziert die effektive Speicherlatenz zwischen zwei beliebigen Kernen. Zusammengenommen bedeuten diese Verbesserungen, dass Zen 3 im Vergleich zu Zen 2 eine Verbesserung der IPC um 19 Prozent und eine um 24 Prozent erhöhte Leistung pro aufgenommenem Watt bietet.

Zen 3-Produkte verwenden das gleiche Chiplet-Packaging wie bestehende Epyc-Modelle mit acht 8-Kern-Prozessorchips, die ein I/O-Speichermodul umgeben.

AMDs Roadmap sieht vor, dass die Zen-4-Genua-Prozessoren, die einen neuen 5-nm-Prozess verwenden, im Jahr 2022 auf den Markt kommen werden.