Zum Launch des Prescott-Prozessors

4. Februar 2004 / von Leonidas / Seite 1 von 1

Chipzilla Intel hat am vergangenen Sonntag nun endlich den lange erwarteten Prescott-Prozessor gelauncht. Dabei stellt der Prescott die erste wirkliche Änderung gegenüber dem orginalen Willamette-Core für den Pentium 4 dar, da sich seine Änderungen nicht wie noch beim Northwood nur auf den Level2 Cache und das Herstellungsverfahren, sondern eben auch auf die "Innereien" des Prozessors beziehen:

vergrößerter Level1 Daten-Cache: 16 anstatt 8 kByte
vergrößerter Level2 Cache: 1 MB anstatt 512 kByte
verbessertes HyperThreading
SSE3 Befehlssatzerweiterung
LaGrande Technologie (deaktiviert)
verbesserte Sprungvorhersage
verbesserte Assotiativität des Level1 Daten-Caches: 8fach anstatt 4fach
vergrößerter Trace-Cache Sprungvorhersage-Puffer: 2048 anstatt 512 Einträge
verkleinertes Herstellungsverfahren: 90 anstatt 130nm
verlängerte Pipeline: 31 anstatt 20 Stufen

Trotz dieser Änderungen nennt Intel den Prescott weiterhin "Pentium 4" - obwohl man früher teilweise deutlich spendabler war, wenn es darum ging, nur geringfügig veränderten Produkten einen neuen Namen zu verpassen (Pentium III = Pentium II mit SSE). Im Fall des Prescott-Prozessors tat Intel allerdings gut daran, dem Prescott keine neuen Namen zu geben, denn die Reaktion der Fachwelt auf den neuen Prozessor wäre dann wohl noch kälter gewesen als jetzt schon festzustellen.

Dabei hat sich Intel das Dilemma selber zuzuschreiben, daß dem Prescott teilweise hohe Vorschußlorbeeren zugedacht wurden, welche der neue Prozessor nun nicht erfüllen kann. Denn schon vor fast einem Jahr nannte man im Prinzip schon alle der vorgenannten Veränderungen des Prescotts - bis auf die letzte Änderung der verlängerten Pipeline. So war es auch kein Wunder, daß alle Welt vom Prescott nicht nur mehr Takt, sondern vor allem auch eine höhere Pro-MHz-Leistung erwartete. Intel konnte diese fälschliche Annahme natürlich durchaus recht sein, sorgte sie doch dafür, daß man im Gespräch blieb und daß der eine oder andere Anwender eventuell noch mit dem Kauf eines Athlon 64 /FX Systems bis zum Launch des Prescotts wartete.

Wenn man seinerzeit die längere Pipeline auch schon genannt hätte, wären diese nicht erfüllbaren hohen Erwartungen auch nicht aufgekommen - es ist wie gesagt eine Grube, welche Intel sich selber gegraben hat. Und natürlich war die Pipeline-Verlängerung des Prescott-Prozessors zu dieser Zeit auch schon bei Intel existent. Wir für unseren Teil gehen sogar davon aus, daß die Pipeline-Verlängerung der wesentliche Grund für den Prescott-Prozessor ist und daß die anderen Änderungen allesamt nur auf Grundlage dieser Entscheidung zur Pipeline-Verlängerung getroffen wurden.

Bei Intel hat man sich seinerzeit schlicht Gedanken darüber gemacht, wie die Pentium 4 Architektur wie gewünscht in Taktregionen von bis zu 10 GHz getragen werden kann, nachdem man mit dem Willamette-Core bei 1.3 GHz startete und mit dem fast unveränderten Northwood inzwischen bis auf 3.4 GHz gekommen ist, also fast eine Verdreifachung der Taktfrequenz erreicht hat. Offensichtlich war das Ergebnis dieser Überlegungen, daß man für die nächste Verdreifachung zwingend eine längere Pipeline benötigt, was angesichts der dem Pentium 4 zugrundeliegenden Strategie auch nicht unbedingt verwunderlich ist.

Eine längere Pipeline (bei gleichbleibender Arbeitsbelastung) bedeutet, daß die Arbeitslast stärker auf die einzelnen Stufen der Pipeline aufgeteilt werden kann. Dies wiederum ermöglicht die Verhinderung von Hotspots im Prozessor-Die, wie auch die bessere Verteilung der Abwärme im gesamtem Prozessor, was insgesamt äußerst positiv auf die Taktfreudigkeit desselben durchschlägt.

Ein weiterer Vorteil einer längeren Pipeline und der damit kleineren Arbeitslast pro Pipeline-Stufe ist es, daß die Schaltzeiten pro Pipeline-Stufe kleiner werden, das Signal also weniger Zeit vom Anfang bis zum Ende einer Pipeline-Stufe benötigt. Bei sehr schnell getakteten Prozessoren können zu hohe Schaltzeiten zum enormen Problem werden, weil diese eine direkte und ultimative Limitierung des Prozessortaktes bewirken.

Eine längere Pipeline hat aber auch den Nachteil, daß sie deutlich anfälliger wird für falsche Sprungvorhersagen und alles andere, was eine Pipeline zum Stocken bringt. Gleichzeitig verlängert sich bei einer längeren Pipeline auch die Zeit zum Leeren und Wieder-Füllen der Pipeline entsprechend.

Damit sinkt letztlich die Pro-MHz-Leistung eines solchen Prozessors mit längerer Pipeline. Die bisherigen Erfahrungen beim Pentium 4 zeigen allerdings, daß der Nachteil der niedrigeren Pro-MHz-Leistung letztlich kleiner ist als der Vorteil der höheren Taktfreudigkeit.

Die längere Pipeline des Prescott ist somit weniger eine Entscheidung für das hier und heute, sondern soll in erster Linie den späteren Prescott-Prozessoren sowie den nachfolgenden Tejas-Prozessoren ihre hohen Taktraten bis hin zu 10 GHz ermöglichen. Aber natürlich mußte Intel seinerzeit bei der Planung des Prescotts ebenfalls klar sein, wie die Fachwelt und die Anwender auf einen Prozessor reagieren würden, welcher mit geringerer Pro-MHz-Leistung ankommen würde. Schon der erste Pentium 4 mußte aufgrund seiner zum Vorgänger Pentium III deutlich niedrigeren Pro-MHz-Leistung einen äußerst steinigen Weg gehen und brauchte lange Zeit (und viele Taktsprünge), um den Markt wirklich zu überzeugen.

Dies ist unserer Meinung nach (auch wenn dies spekulativ sein mag) der einzige Grund für die anderen Änderungen des Presoctt-Prozessors: Man wollte schlicht die durch die Verlängerung der Pipeline entstehende niedrigere Pro-MHz-Leistung entsprechend wieder ausgleichen. Dazu setzte man hauptsächlich bei der Vergrößerung von Caches und Puffern an - Maßnahmen, welche teilweise von Kritikern der Pentium 4 Architektur schon seit langem gefordert wurden und welche vor allem auch sehr einfach ohne größere Redesign-Umstände realisiert werden konnten.

Dabei scheint Intel allerdings tunlichst darauf geachtet zu haben, nicht zuviel des guten zu tun, denn wie die Benchmarks des "neuen" Pentium 4 im Prescott-Gewand belegen, liegt dieser im Schnitt der Leistungsmessungen im Prinzip exakt auf dem Niveau des "alten" Pentium 4 im Northwood-Gewand ;-). Für Intel gilt damit "Mission:Accomplished", denn genau für diesen Zweck ist der Prescott schließlich aus der Taufe gehoben worden: Der Vorbereitung auf neue GigaHertz-Rekorde.

Davon abgesehen bedeutet der Prescott und dessen 90nm Fertigung für Intel natürlich auch eine weitere Senkung der Produktionskosten. Denn trotz wesentlich größerem Transistorenaufwand (125 Millionen anstatt der 55 Millionen des Northwood) konnte die Die-Fläche des Prozessors von 131 auf 112 mm² gesenkt werden, was laut Intel bis zu 25 Prozent Produktionskosten einsparen soll. Sicherlich wird diese Einsparung nicht am Anfang des 90nm Prozesses realisierbar sein, doch mittelfristig scheint diese Zahl durchaus machbar zu sein.

Apropos 125 Millionen Transistoren: Für die beim Prescott genannten Änderungen sind dies eigentlich viel zu viele. Der Northwood-Core kam mit 55 Millionen Transistoren aus, wovon ca. 26 Millionen durch den 512 kByte Level2 Cache gebildet wurden. Bei der Verdopplung des Level2 Caches beim Prescott sollten somit noch einmal jene 26 Millionen Transistoren hinzukommen. Zuzüglich der einen oder anderen Million Transistoren für die anderen Änderungen ergäbe dies allerdings nur runde 85 Millionen Transistoren für den Prescott. Damit befinden sich in dem neuen Prozessor glatte 40 Millionen Transistoren "zuviel" :-).

Intel erklärt diesen Umstand mit einer "Full Scan" genannten Technologie, welche zum Debugging des Prozessors eingesetzt wird. Allerdings halten wir es für eher unwahrscheinlich, daß Intel gleich 40 Millionen Transistoren für diese im Alltagsbetrieb wertlosen Transistoren einsetzt. Zählt man 1 und 1 zusammen, wird dieser Transistorenüberschuß wohl durch die 64-Bit-Erweiterung CT gebildet. Da Intel klar gesagt hat, daß diese Technologie in bestehenden Prozessoren existiert, bleibt hier kaum eine andere Auflösung übrig. Intel wird CT im übrigen womöglich schon ab Jahresmitte bei den dann verkauften Prescott-Prozessoren freischalten.

Für den Anwender bedeutet dies allerdings, daß jener erst einmal nichts vom Prescott-Prozessor hat: Neue Gigahertz-Größen werden erst noch einmal eine Zeitlang auf sich warten lassen, SSE3 als zukünftig eventuell einmal Performance-steigerndes Feature wird noch Jahre brauchen, ehe es breitflächig in gewöhnlicher Software enthalten sein wird, und die möglichen 64-Bit-Erweiterungen werden eben erst bei zukünftigen Prescott-Prozessoren freigeschaltet. Für den Käufer macht es somit erst einmal keinen Unterschied, ob man einen Northwood oder Prescott (auf gleichem Takt) ersteht, da deren Leistungen wirklich gleich sind.

Abseits der reinen Leistung hat der Prescott allerdings sogar mit einigen kleinen Minuspunkten zu kämpfen: So unterstützt nicht jedes aktuelles Pentium 4 Mainboard den Prescott, sondern es muß für den Prescott-Support die FMB 1.5 Richtlinie seitens Intel erfüllt werden. Desweiteren erreicht der Prescott eine deutlich höhere Verlustleistung als der Northwood, was zum einen die Kühlung aufwendiger und desweiteren Silent-Systeme schwieriger macht, sowie letztlich auch die Stromrechnung stärker als bisher belastet. Nur für die Overclocker erscheint der Prescott sinnvoller zu sein, da man sich mittelfristig von dem 90nm Fertigungsprozeß deutlich bessere Overclocking-Ergebnisse als beim Northwood auf 130nm versprechen kann.

Jedoch kann derzeit natürlich nicht mit ruhigem Gewissen zu einem (neuen) Sockel 478 System geraten werden, da das Ableben dieses Sockels sowieso schon demnächst bevorsteht. Am Ende des ersten Quartals wird Intel den Sockel 775 einführen, welcher dann für längere Zeit die Basis der Intel-Prozessoren darstellen wird. Erst auf diesem wird es dann auch neue GigaHertz-Rekorde in Form von 4 GHz für den Prescott und bis zu 10 GHz für den Prescott-Nachfolger Tejas geben.

Für die Aufrüstung von bestehenden Sockel 478 Systemen kann man natürlich auch zum Prescott greifen, keine Frage. Wobei hier der härteste Prescott-Konkurrent auch noch aus dem Hause Intel selber kommt: Mit dem Launch der Prescott-Prozessoren auf 2.8 bis 3.4 GHz hat Intel ebenfalls einen neuen Northwood-Prozessor auf 3.4 GHz vorgestellt, so daß jetzt auf den Taktfrequenzen 2.8, 3.0, 3.2 und 3.4 GHz jeweils Northwood- und Prescott-Prozessoren im Intel-Angebot sind. Ebenfalls neu im Programm ist ein neuer Pentium 4 Extreme Edition auf 3.4 GHz, so daß Intel derzeit ein wirklich äußerst breit gefächertes Angebot offeriert (in Klammern die offiziellen Großhandelspreise):

	2.8 GHz	3.0 GHz	3.06 GHz	3.2 GHz	3.4 GHz
Pentium 4 Northwood-Core, ohne HyperThreading, FSB533	2.8 (163$)	-	-	-	-
Pentium 4 Prescott-Core, ohne HyperThreading, FSB533	2.8A (163$)	-	-	-	-
Pentium 4 Northwood-Core, mit HyperThreading, FSB533	-	-	3.06 (218$)	-	-
Pentium 4 Northwood-Core, mit HyperThreading, FSB800	2.8C (178$)	3.0 (218$)	-	3.2 (278$)	3.4 (417$)
Pentium 4 Prescott-Core, mit HyperThreading, FSB800	2.8E (178$)	3.0E (218$)	-	3.2E (278$)	3.4E (417$)
Pentium 4 Extreme Edition Gallatin-Core, mit HyperThreading, FSB800	-	-	-	3.2 (925$)	3.4 (999$)

Wie man sieht, benutzt Intel wieder die üblichen Anhängsel zur Unterscheidung, wenn es zwei gleichgetaktete Prozessoren auf Basis unterschiedlicher Cores gibt: "A" steht neuerdings für einen Prescott ohne HyperThreading auf FSB533, während "E" für den "vollwertigen" Prescott steht. Wie üblich wird Intel diese Anhängsel allerdings wirklich nur bei gleichgetakteten Prozessoren verwenden. Der kommende Pentium 4 mit 3.6 GHz (nur für Sockel 775) wird somit also von Intel wieder "3.6" und nicht "3.6E" genannt werden, während mögliche Prescott-Prozessoren für den Sockel 775 mit bisher schon benutzten Taktfrequenzen (bis 3.4 GHz) dann womöglich gar noch ein weiteres neues Anhängsel bekommen ;-).

Ebenfalls ist anhand der offiziellen Großhandelspreise zu sehen, daß Intel vorhat, den Prescott so schnell wie möglich im Markt zu etablieren bzw. den Northwood-Core schnellstmöglich abzulösen. Selbst wenn der Prescott nicht mehr Leistung bietet, so wird doch insbesondere der großvolumige OEM-Markt bei gleichem Preis lieber den neuen Prozessor nehmen, einfach weil sich dieser besser vermarkten läßt. Der wirkliche Durchbruch des Prescott wird allerdings natürlich erst mit dem Sockel 775 kommen, denn erst auf diesem wird Intel Taktfrequenzen für den Prescott liefern, welche dem Northwood verwehrt bleiben werden.

Nach so viel reiner Rede über Intel-Prozessoren wollen wir allerdings auch noch ein paar Sätze zum Vergleich mit AMD verlieren. Theoretisch ändert sich an diesem Vergleich nichts, da der Prescott im Schnitt aller Benchmarks die gleiche Leistung wie der Northwood liefert. Doch ein im Schnitt aller Benchmarks gleiches Ergebnis bedeutet natürlich mitnichten, daß alle Benchmarks gleich wären.

Ganz im Gegenteil, der Prescott hat ein völlig eigenes Benchmark-Profil, ist also auch schon einmal erheblich schneller/langsamer als der Northwood. Erwähnenswert ist dabei, daß der Prescott generell gesehen das Performance-Profil des Northwood gegenüber den AMD-Prozessoren verstärkt wiedergibt: Sprich, der Prescott ist tendenziell in den Spiele-Benchmarks etwas langsamer als der Northwood, während er in den Multimedia-Benchmarks generell schneller ist als dieser.

Damit wird es für den Käufer eines Prozessors immer interessanter, sein exaktes Anwenderprofil in die Kaufentscheidung mit einzubeziehen und weniger auf die Gesamt-Performance der Prozessoren zu schauen, welche zwischen Intel und AMD derzeit ungewöhnlich ausgeglichen ist. Mit dem Prescott prägt sich die relative Stärke der Intel-Prozessoren bei Multimedia-Benchmarks weiter aus, während sich die relative Schwäche bei Spiele-Benchmarks ebenfalls weiter ausprägt, wenn auch nur um geringe Prozentwerte. Wer sich hier einer dieser beiden Anwendergruppen klar zuordnen kann, hat im Prinzip schon seine klare Kaufempfehlung.

Zusammenfassend läßt sich zum Prescott sagen, daß dieser Prozessor in erster Linie für die Zukunft entwickelt wurde. Derzeit besteht für den Anwender kein Unterschied zwischen Northwood und Prescott, sowohl nicht vom Preis als auch von der Leistung her. Doch der Prescott ist zum einen günstiger herzustellen, was Intel mehr Möglichkeiten bei der Preisgestaltung läßt, und zum anderen taktfreudiger, was sich in einer konsequenten Weiterführung der bisherigen Pentium 4 Strategie von "MegaHertz matters" äußern wird.

Der eine oder andere Anwender mag zwar enttäuscht sein, daß es nicht zu einer höheren Pro-MHz-Leistung beim Prescott gekommen ist, doch dies war anscheinend nie das Ziel von Intel. Der einzige wirkliche Kritikpunkt am Prescott geht somit in Richtung der Leistungsaufnahme, welche trotz eines kleineren Fertigungsprozesses nicht gesenkt werden konnte, sondern sogar erheblich anstieg. Und natürlich lohnen sich angesichts des kommenden Sockel 775 Investitionen in Sockel 478 Mainboards & Prozessoren nur noch bedingt - doch dies ist kein Problem der aktuellen Prescott-Prozessoren allein, sondern betrifft alle derzeit erhältlichen Pentium 4 Modelle.

Nachtrag vom 14. Februar 2004:

Ein interessantes Detail zum Intel Prescott Prozessor findet sich im übrigen in einem Tech-Dokument (PDF) zu diesem Prozessor: Danach hat Intel beim Prescott gegenüber dem Northwood die Latenzen von Level1 wie Level2 Cache erheblich angehoben: Beim Level1 Cache von 2 auf 4 Takte (bei Floating Point von 9 auf 12 Takte) und beim Level2 Cache von 7 auf 18 Takte. Beide Anhebungen der Latenzen haben natürlich keinen guten Einfluß auf die Pro-MHz-Leistung, waren aber scheinbar notwendig für die geplanten hohen Taktraten des Prescott und dessen Nachfolger Tejas. Denn mit steigendem Takt wird die reale Latenz, welche sich aus der Rechnung "Latenz-Takte / Taktfrequenz" ergibt, schließlich automatisch immer kleiner. Beim Northwood könnten diese realen Latenzen womöglich schon so klein geworden sein, daß sie die Taktbarkeit des Prozessors behindert haben - was letzlich die Anhebung der Latenztakte beim Prescott notwendig machte.

bisherige Reviews zum Intel Prescott Prozessor: