AMD Ryzen 7 1800X Review – Teil 1

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Die bisherigen CPU-Architekturen von AMDK10

Inzwi­schen hat­te Intel mit dem Core-Design zurück auf den rech­ten Pfad gefun­den und spä­tes­tens mit der Ein­füh­rung des Intel Core 2 Duo hat­te AMD ein Pro­blem: Die K8-Archi­tek­tur war nicht mehr kon­kur­renz­fä­hig. Zwar konn­te die Leis­tungs­fä­hig­keit durch Erhö­hung der Takt­fre­quenz auf 3,2 GHz noch bis zum Top­mo­dell AMD Ath­lon 64 X2 6400+ gestei­gert wer­den, aber das reich­te nicht. Mit AMD ging es berg­ab, Umsatz und Akti­en­kurs bra­chen ein. Ein Nach­fol­ger muss­te her.

Die­sen rea­li­sier­te AMD mit Hil­fe des K10-Designs im Jahr 2007. Auch das war kei­ne Neu­ent­wick­lung vom wei­ßen Blatt Papier weg, son­dern fuß­te aber­mals auf dem Vor­gän­ger. Die augen­schein­lichs­te Neue­rung war die aber­ma­li­ge Ver­dop­pe­lung der Kern­zahl von 2 auf 4, und zwar nativ. Anders als Intel, die beim Core 2 Quad ein­fach zwei Dual-Cores auf einen Trä­ger gelö­tet hat­ten, war der K10 ein “ech­ter” Quad-Core, wor­auf man bei AMD durch­aus stolz war.

Aber das war nicht die ein­zi­ge Neue­rung. So wur­de gegen­über dem K8 die FPU auf die dop­pel­te Brei­te ver­grö­ßert, alle mög­li­chen Puf­fer erwei­tert und die Unter­stüt­zung für SIMD-Befeh­le aus­ge­baut. Neu war die Abkopp­lung des Memo­ry-Con­trol­lers her­aus aus den eigent­li­chen CPU-Ker­nen in eine On-Die-North­bridge, die mit einem eige­nen Takt­si­gnal ver­sorgt wur­de. So muss bei Onboard-Gra­fik­lö­sun­gen mit UMA-Spei­cher nicht jedes Mal die CPU auf­ge­weckt wer­den, wenn die GPU Daten aus dem RAM benö­tigt. Zusätz­lich wur­de in die On-Die-North­bridge ein 2 MB gro­ßer Level-3-Cache gepflanzt, der neben den direkt inte­grier­ten je 512 KB gro­ßen und mit vol­lem CPU-Takt lau­fen­den dedi­ca­ted L2-Caches als zusätz­li­cher sha­red Last-Level-Vic­tim-Puf­fer dien­te und oben­drein die Inter-Core-Kom­mu­ni­ka­ti­on unter­stütz­te. Abge­run­det wur­de der Umbau im “Uncore”-Bereich durch einen neu­en Hyper­Trans­port-Link, der die Spe­zi­fi­ka­ti­on 3.0 unter­stütz­te und eine höhe­re Band­brei­te zur Infra­struk­tur bereit­stel­len konn­te. Optio­nal konn­te der User einen neu­en Ungan­ged-Betriebs­mo­dus des Memo­ry-Con­trol­lers ver­wen­den, bei dem statt eines kom­bi­nier­ten 128-Bit-Con­trol­lers zwei von­ein­an­der unab­hän­gi­ge 64-Bit-Con­trol­ler ihren Dienst ver­rich­te­ten, mit dem Zweck, eine bes­se­re Leis­tung in Umge­bun­gen mit meh­re­ren von­ein­an­der unab­hän­gig lau­fen­den Pro­zes­sen zu errei­chen.

Das AMD-K10-Desas­ter

Die Stra­te­gie, auf bewähr­tem auf­zu­bau­en, Schwä­chen aus­zu­bü­geln und gezielt wei­ter­zu­ent­wi­ckeln, hät­te auf­ge­hen kön­nen. Aller­dings kamen bei der Ein­füh­rung des K10 gleich ein paar Din­ge zusam­men, die AMD bei­na­he das Genick gebro­chen hät­ten. Zum einen die 65-nm-Pro­duk­ti­on. Schon 2006 stell­te AMD die Dual-Core Pro­zes­so­ren von 90 nm auf 65 nm um. Ein gän­gi­ger Rou­ti­ne-Pro­zess alle paar Jah­re, möch­te man mei­nen. Nor­ma­ler­wei­se schlägt man mit einem soge­nann­ten Die-Shrink gleich meh­re­re Flie­gen mit einer Klap­pe. Ein Vor­teil ist, dass ein Die-Shrink weni­ger Strom­ver­brauch und/oder höhe­re Takt­fre­quen­zen bei glei­cher Archi­tek­tur bedeu­tet. Die­ses Mal jedoch muss irgend­et­was schief­ge­gan­gen sein, denn weder konn­ten die 65-nm-AMD-Pro­zes­so­ren höher getak­tet wer­den, noch ver­brauch­ten sie weni­ger Strom. So war bis zum Schluss der am höchs­ten getak­te­te Dual-Core-K8 ein 90-nm-Pro­dukt (Ath­lon 64 X2 6400+ mit 3,2 GHz). Auf der ande­ren Sei­te wur­den die extrem strom­spa­ren­den SFF-Pro­zes­so­ren mit ledig­lich 35 W TDP (z.B. Ath­lon 64 X2 3800+ EE SFF) eben­falls noch in 90 nm gefer­tigt – bis zuletzt.

Das ist kei­ne Visi­ten­kar­te für den 65-nm-Pro­zess von AMD und so war es sicher­lich nicht von Vor­teil, dass der K10 in jenem Her­stel­lungs­ver­fah­ren pro­du­ziert wur­de, das sich schon beim Dual-Core-K8 nicht bewährt hat­te. So kam was kom­men muss­te: der K10 erreich­te bei wei­tem nicht die Takt­fre­quen­zen, die not­wen­dig gewe­sen wären, um gegen­über der wie­der erstark­ten Kon­kur­renz aus dem Hau­se Intel (Core 2) zu bestehen. Bei 2,3 GHz war anfangs Schluss. Außer­dem geneh­mig­te sich der K10 auch noch einen Extraschluck aus der Steck­do­se. Nied­ri­ge Takt­fre­quenz und trotz­dem ein hoher Strom­ver­brauch, so stand das bei der Ent­wick­lung sicher nicht im Las­ten­heft.

Zu allem Über­fluss schlich sich auch noch ein wenig pres­ti­ge­träch­ti­ger Bug in das K10-Design, der soge­nann­te TLB-Bug, über den wir auf Pla­net 3DNow! über 14 Mona­te hin­weg mehr als genug berich­tet haben. Die Fol­ge war ein mehr­mo­na­ti­ger Lie­fer­stopp bei den Quad-Core Opte­rons “Bar­ce­lo­na”, der AMD qua­si über Nacht aus dem Ser­ver­markt feg­te, sowie ein halb­ga­rer, leis­tungs­min­dern­der BIOS-Patch für End­kun­den, der den Ruf des AMD Phe­nom rui­nier­te, noch ehe er rich­tig auf dem Markt war.

Der “K10.5”

Erst mit der Wei­ter­ent­wick­lung des K10-Designs und der Umstel­lung auf das 45-nm-Ver­fah­ren im Jahr 2009 kam AMD wie­der eini­ger­ma­ßen auf die Füße. Neben der mas­si­ven Stei­ge­rung der Takt­fre­quenz auf zuletzt bis 3,7 GHz beim AMD Phe­nom II X4 980 ent­sprang die­ser Genera­ti­on auch der ers­te Sechs­kern-Pro­zes­sor mit Code­na­men “Thub­an”, der erst­mals auch einen Boost namens Tur­bo-Core unter­stütz­te, wenn Last nur auf weni­gen Ker­nen anlag. In die­ser Zeit hät­te AMD eigent­lich wie­der ganz gut auf­ge­stellt sein kön­nen, wenn… ja, wenn Intel der­weil nicht auch wei­ter­ent­wi­ckelt hät­te, indem man die Core-2-Fami­lie mit jener Design-Stra­te­gie ver­hei­ra­te­te, die AMD bereits beim K8 ein­ge­führt hat­te: die Ver­le­gung des Memo­ry-Con­trol­lers in die CPU, erst­mals bei Intel aus­ge­führt mit dem Core i7 “Neha­lem”, und die Wie­der­ein­füh­rung von Hyper­Threa­ding, jener Simul­ta­ne­ous-Mul­ti­threa­ding-Tech­no­lo­gie, die nach Aus­lau­fen des letz­ten Pen­ti­um 4 auf Eis gelegt wor­den war. So war der “K10.5” zwar ganz gut, aber­mals jedoch nicht ganz auf Augen­hö­he.

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