Intel Core i7

Intel Core i7
Produktion:	seit 2008
Produzent:	Intel
QPI-Takt:	9,6 GB/s bis 12,8 GB/s
L3-Cachegröße:	8 MB
Fertigung:	45 nm
Befehlssatz:	x86 / Intel 64 (AMD64)
Mikroarchitektur:	Intel-Nehalem-Mikroarchitektur
Sockel:	Sockel 1366
Name des Prozessorkerns:	Bloomfield

Der Core i7 ist eine Familie von x86-Quadcore-Mikroprozessoren des Herstellers Intel, die seit Ende 2008 die Core-2-Quad-Familie ablösen soll. Er basiert auf der Nehalem-Mikroarchitektur, mit der vor allem der Speichercontroller in den Prozessor verlegt wurde.

Markteinstufung

Die Prozessorserie ist zunächst, wie jede neue Prozessorserie, für das Performance- und High-End-Segment vorgesehen, weswegen es auch eine „Extreme Edition“ mit freiem Multiplikator in der Tradition bisheriger Serien Intels gibt.

Nach Intels langfristiger Produktplanung wird der zunächst im 45-nm-Prozess hergestellte Prozessor Ende 2009 auf 32 nm umgestellt werden. Zudem ist zu erwarten, dass weitere Varianten der Nehalem-Mikroarchitekutur die Core-2-Prozessoren komplett ablösen werden.

Technik

Neuerungen

Als erster Intel-Prozessor hat der Core i7 den Speichercontroller direkt auf dem Chip integriert, wie es AMD schon seit den Prozessoren auf Basis der K8-Architektur praktiziert. Der Prozessor verfügt über drei Speicherkanäle, durch die ähnlich dem bisher üblichen Dual-Channel-Modus je drei identische Speichermodule parallel genutzt werden können; es ist jedoch auch möglich, nur zwei der Kanäle zu verwenden. Als Speichertyp kommt ausschließlich DDR3-RAM mit offiziell bis zu 133 MHz Takt (DDR3-1066) zum Einsatz; ein alternativer Einsatz des günstigeren DDR2-RAM ist nicht mehr möglich. Die Kommunikation zur Northbridge erfolgt durch den so genannten QuickPath Interconnect (QPI), welcher mit rund 12,8 GB/s^[1] in jede Richtung eine sehr breitbandige Punkt-zu-Punkt-Verbindung darstellt, ähnlich dem von AMD genutzten HyperTransport. QPI löst damit den in seiner Grundform noch aus Urzeiten der x86-Familie stammenden Front Side Bus ab, der zuletzt etwa die Hälfte an Daten übertragen konnte.^[2]

Gegenüber seinen Vorgängern weist der Core i7 eine dreistufige Cachehierarchie, ähnlich der dem AMD Phenom auf: Jeder Kern besitzt neben einem exklusiven L1-Cache auch einen eigenen 256 KB großen L2-Cache, während sich alle Kerne einen gemeinsamen L3-Cache teilen, der bis zu 8 MB groß ist. Dies ist effektiv weniger als die zuletzt 6 MB für je zwei Kerne beim Core 2, jedoch ist der Nutzen derart großer Caches fraglich; in diesem Punkt abgespeckte Versionen des Core 2 verloren oft nur minimal an Leistung. Letzterer ist ein Inklusivcache, d. h. er beinhaltet stets auch alle Daten, die in L1- oder L2-Caches abgelegt sind. Damit wird das Cachekohärenzprotokoll vereinfacht und Snooping-Traffic verringert. Die L1- und L2-Caches bestehen im Gegensatz zu den Vorgängerprozessoren nicht mehr aus gewöhnlichen 6T-SRAM-, sondern aus 8T-SRAM-Zellen, wodurch sich Intel Ersparnisse beim Energiebedarf erhofft.^[3]

Die Power Control Unit (PCU), eine Art Koprozessor für die Energieverwaltung des Prozessors, und neuartige Leistungsgatterschaltungen sollen für eine Optimierung des Energiehaushaltes sorgen.^[4] Dadurch soll zum einen die Leistungsaufnahme in jeder Lastsituation minimal gehalten werden, andererseits wird damit der so genannte Turbo Mode^[5] implementiert, bei dem der Prozessor bei entsprechender Single-Threaded-Last automatisch etwas höher getaktet wird, wenn es der Energiehaushalt des Prozessors zulässt. Konkret heißt das: Wenn zwei physische Kerne unbenutzt sind und die TDP nicht überschritten ist, werden die in Benutzung befindlichen Kerne 133 Mhz höher getaktet. Arbeitet gar nur ein Kern, kann die Taktfrequenzsteigerung 266 Mhz betragen.^[6]

Zu den weiteren Neuerungen gehört eine weitere Ausbaustufe der Streaming SIMD Extensions, genannt SSE4.2 und dass alle vier Prozessorkerne in einem Die untergebracht sind. Das vom Pentium 4 bekannte Simultaneous Multithreading, von Intel als Hyper-Threading bezeichnet, kehrt mit dem Core i7 zurück, wodurch der Prozessor theoretisch acht Threads gleichzeitig bearbeiten kann.^[7] Der Nutzen ist bei Desktop-Anwendungen jedoch fraglich, da nur bei speziell hierauf optimierter Software derart viele leistungsrelevante Threads zugleich ablaufen; bisher leiden auch „normale“ Quadcores daran, von den wenigsten Programmen ausgenutzt zu werden und daher in den Anwendungen häufig langsamer als Dualcore-Modelle zu sein. Im Server-Bereich machen sich dagegen mehrere – reale oder virtuelle – Prozessoren tendenziell eher nützlich, da öfter eine Anzahl von Requests parallel zu verarbeiten sind.

Chipsätze

Auf Grund der Leistungseinstufung stellt Intel als Chipsatz nur eine teure Variante zur Verfügung, die „Intel X58“ getauft wurde. Der unter dem Codenamen Tylersburg entwickelte Chipsatz verfügt – im Gegensatz zu späteren, günstigeren Prozessorserien auf Basis der Nehalem-Architektur – noch über eine klassische Bauweise aus North- und Southbridge.

Über Chipsätze anderer Hersteller ist nichts bekannt, allerdings hat Nvidia in einer Pressemitteilung bereits angekündigt, dass die SLI-Fähigkeit für Plattformen mit dem Core-i7-Prozessoren über einen Zusatzchip an den X58 und nicht durch einen eigenen Chipsatz realisiert wird.^[8] Da die andere bedeutende Multi-GPU-Technologie ATI Crossfire bereits durch die X58-Northbridge unterstützt wird, die Stückzahlen in diesem Segment niedriger, die technischen Anforderungen an die Chips verhältnismäßig hoch sind und von Intel eine neue Lizenz für die Nutzung des QuickPath Interconnect nötig wäre, sind eigene Chipsätze der Grafikchip-Hersteller unwahrscheinlich.

Errata

Intel beschreibt in seinem Specification Update vom 12. November 2008 für den Core i7^[9] ein Erratum bezüglich des Translation Lookaside Buffers, der bereits in früheren Prozessorserien von Intel und AMD auftrat.^[10] Bereits vor der Markteinführung wurden aber die Mainboardhersteller von Intel aufgefordert, den Fehler durch ein BIOS-Update zu umgehen. Intel geht davon aus, dass die Hersteller dieser Aufforderung auch nachgekommen sind.^[11]

Modelldaten Sockel 1366

Alle Prozessoren für den Sockel 1366 besitzen einen Speichercontroller mit drei Kanälen (192 Bit, Triple-Channel-Betrieb) für DDR3-SDRAM.

Bloomfield

Vierkernprozessor (Quad-Core)

• L1-Cache: je Kern 32 + 32 KB (Daten + Instruktionen)
• L2-Cache: je Kern 256 KB mit Prozessortakt
• L3-Cache: 8.192 KB mit Northbridge-Takt
• MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.2, Intel 64, Simultaneous Multithreading, EIST, XD-Bit, IVT, TXT
• Sockel 1366, QuickPath Interconnect mit 9,6–12,8 GB/s in jede Richtung
• Betriebsspannung (VCore): 0,8–1,375 V
• Verlustleistung (TDP): 130 W
• Erscheinungsdatum: 18. November 2008^[12]
• Fertigungstechnik: 45 nm
• Die-Größe: 263 mm²
• Taktraten: 2,66–3,33 GHz
• Modelle:
  • i7-920: 2,66 GHz (9,6 GB/s QPI)
  • i7-940: 2,93 GHz (9,6 GB/s QPI)
  • i7-950: 3,06 GHz (9,6 GB/s QPI)^[13]
  • i7-965 Extreme Edition: 3,20 GHz (12,8 GB/s QPI, Multiplikator frei wählbar)
  • i7-975 Extreme Edition: 3,33 GHz (12,8 GB/s QPI, Multiplikator frei wählbar)^[14]

Weblinks

• AnandTech: Nehalem - Everything You Need to Know about Intel's New Architecture, Artikel über die Nehalem-Architektur, vom 3. November 2008 (englisch)
• Au-Ja: Intel Core i7 Extreme 965, 940 und 920 im Test (Bloomfield), ausführlicher Test mit Benchmarks, Übertaktung und Details zur Architektur, vom 3. November 2008 (deutsch)

Einzelnachweise

1. ↑ AnandTech: Nehalem - Everything You Need to Know about Intel's New Architecture, Artikel über die Nehalem-Architektur, Seite 11, Abschnitt „QPI“
2. ↑ Heise online: Intels neue Schuhe heißen Core i7, Nachricht vom 8. August 2008
3. ↑ AnandTech: Nehalem - Everything You Need to Know about Intel's New Architecture, Artikel über die Nehalem-Architektur, Seite 9
4. ↑ AnandTech: Nehalem - Everything You Need to Know about Intel's New Architecture, Artikel über die Nehalem-Architektur, Seite 12
5. ↑ Heise online: IDF: Nehalem mit Turbo-Modus, Nachricht vom 20. August 2008
6. ↑ Heise online: Intel Core i7 jetzt im Handel, Nachricht vom 17. November 2008
7. ↑ Allround-PC.com: Intel Core i7 - Die Details kurz vor der Markteinführung, Nachricht vom 4. November 2008
8. ↑ Nvidia Corporation: NVIDIA Brings SLI Technology to Intel Bloomfield CPU Platforms, Pressemitteilung vom 14. Juli 2008 (englisch)
9. ↑ Intel: Intel® Core™ i7 Processor Extreme Edition Series and Intel® Core™ i7 Processor Specification Update (PDF)
10. ↑ Heise online: Auch Intels Core-i7-Prozessoren brauchen bei der TLB Invalidation Aufmerksamkeit, Nachricht vom 1. Dezember 2008
11. ↑ ComputerBase: TLB-Bug im Intel Core i7! – Oder doch nicht?, Nachricht vom 1. Dezember 2008
12. ↑ Intel: Intel präsentiert den schnellsten Prozessor aller Zeiten, Pressemitteilung vom 18. November 2008
13. ↑ Allround-PC.com: Neuer Intel Core i7 mit 3,06 GHz, 10. Februar 2009
14. ↑ Allround-PC.com: Neues Modell des Intel Core i7 mit neuem Stepping, 5. Februar 2009

Mikroprozessoren von Intel | Intel-Prozessoren | Modellnummern

Non-x86-Prozessoren: 4004 | 4040 | 8008 | 8080 | 8085 | iAPX 432 | i860 | i960 | Itanium | Itanium 2

Bis 4. Generation: 8086 | 8088 | 80186 | 80188 | 80286 | i386 | i486DX | i486DX2 | DX4 | i486GX | i486SL/SL-NM | i486SX | i486SX2

Pentium-Serie:  Desktop: Pentium (MMX) | Pentium II | Pentium III | Pentium 4 | Pentium 4 XE | Pentium D | Pentium XE | Pentium Dual-Core  

Mobil: Mobile Pentium 4 | Pentium M | Pentium Dual-Core   Server: Pentium Pro

Atom-Serie:  Atom  

Celeron-Serie:  Desktop: Celeron (P6) | Celeron (NetBurst) | Celeron D | Celeron (Core) | Celeron Dual-Core   Mobil: Mobile Celeron | Celeron M

Core-Serie:  Desktop: Core 2 Duo | Core 2 Quad | Core 2 Extreme   Mobil: Core Solo | Core Duo | Core 2 Solo | Core 2 Duo | Core 2 Extreme

Nehalem-Serie:  Core i5 | Core i7

Xeon-Serie:  Server: Xeon (P6) | Xeon (NetBurst) | Xeon (Core)