„Alder Lake“ und „Sapphire Rapids“

Das bringen Intels neue CPU-Architekturen

19. August 2021, 16:54 Uhr | Lars Bube | Kommentar(e)
Intel Alder Lake CPUs
© Intel

Mit den „Alder Lake“-Prozessoren führt nun auch Intel das Prinzip getrennter CPU-Kerne für performante und einfache Aufgaben ein. Das bringt vor allem bei der Energieeffizienz erhebliche Vorteile und soll damit auch Apples Silicon-Plattform den Schneid abkaufen.

Auf seinem diesjährigen Architecture Day hat Intel wie üblich auch einen Ausblick auf die nächsten Prozessorengenerationen gegeben. Und die haben es im wahrsten Sinne des Wortes in sich. Sowohl die im Herbst kommenden Client-CPUs mit der „Alder Lake“-Architektur als auch die im nächsten Jahr folgenden neuen „Sapphire Rapids“-Xeon-Prozessoren fürs Rechenzentrum versprechen einen technologischen Sprung, wie es ihn lange nicht mehr gegeben hat. Verantwortlich dafür ist vor allem das bereits von Smartphones bekannte Chiplet- beziehungsweise Big/Little-Prinzip, mehrere verschiedene Kerntypen in einer CPU miteinander zu kombinieren und so eine deutlich bessere Balance zwischen Effizienz und Leistung zu erreichen. Statt dem alten Mantra von mehr Leistung und mehr Kernen geht es also nun um eine optimale Anpassung der Leistung und des Energieverbrauchs an die Workloads. Das spart nicht nur Energie, sondern verringert auch die Abwärme, was eine schlankere und leisere Kühlung erlaubt. Um das zu ermöglichen wurden die neuen Prozessoren nahezu komplett neu designt.

Intel Alder Lake Efficient-core
Die Efficient-cores kümmern sich um sämtliche einfache Arbeitslasten wie Hintergrund- und Systemprozesse oder einfache Anwendungen
© Intel

Intel setzt dabei zunächst auf zwei unterschiedliche Kerntypen. Einerseits sind das die auf der bisher als „Gracemont“ bekannten Architektur basierenden „Efficient-cores“, deren Fokus auf effizientem Durchsatz und der Bereitstellung skalierbarer Multithreading-Performance für Multitasking liegt. Vom Cache über die Signalwege und Decoder bis hin zu den Erweiterungen hat Intel sie voll auf Energieeffizienz getrimmt. Mit ihrer kleinen Fläche eignen sie sich hervorragend dafür, Multicore-Workloads über die Anzahl der integrierten Kerne zu skalieren. Im Vergleich zu den bisherigen Skylake-CPUs sollen die Efficient-cores laut Intel für die gleiche Single-Thread-Performance 40 Prozent weniger Energie schlucken, oder bei gleichem Energieeinsatz entsprechend 40 Prozent mehr Leistung bieten. Beim Durchsatz mit vier Threads sollen vier Efficient-cores trotz niedrigerem Energieverbrauch 80 Prozent mehr Leistung bieten, als zwei Skylake-Kerne, die zudem doppelt so viel Fläche belegen. Andersherum kann damit die Konfiguration auch so gewählt werden, dass bei gleicher Leistung rund 80 Prozent weniger Energie verbraucht werden.

Intel Alder Lake Performance-core
Die Performance-Cores übernehmen nur die anspruchsvollen Workloads
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Ihnen stehen, in verschiedener Anzahl, die auf „Golden Cove“ aufbauenden „Performance-cores“ zur Seite. Diese sind vor allem auf große Geschwindigkeit mit niedrigen Latenzen getrimmt und sollen so auch das schnelle Ausführen von Anwendungen mit komplexen und umfangreichen Code-Strukturen sowie umfangreichen Datensätzen ermöglichen. Dafür bringen sie unter anderem mehr Decoder und Execution-Ports sowie effizienteren Cache mit größeren Bandbreiten und integrierte KI-Beschleunigung mit. Damit sollen die Performance-Kerne laut Intel bei typischen Workloads um knapp 20 Prozent schneller sein als die Kerne der aktuellen 11. Core-i-Generation. Im Gegensatz zu den Efficient-cores beherrschen sie auch Hyperthreading.

Für eine passende Einschätzung und Verteilung und das Verschieben der Workloads zwischen den beiden unterschiedlichen Kerntypen soll der als eigene Hardwareeinheit integrierte „Thread Director workload scheduler“ sorgen. Auch der Scheduler des Betriebssystems kann ihn anbinden und für die entsprechende Priorisierung nutzen.


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