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Intels Lunar Lake in der Leistungsanalyse - Sondertests: Latenzen, Cache-Bandbreite und TDP-Skalierung

In ein paar Sondertests wollen wir auf die Besonderheiten von Lunar Lake eingehen. Lunar Lake besitzt ein zweistufiges Kern-Design: Es gibt Performance-Kerne und Efficiency-Kerne – jeweils in einem eigenen Cluster organisiert und mittels NOC-Interconnect (Network on Chip) miteinander verbunden. Intel bezeichnet die Efficiency-Kerne bei Lunar Lake allerdings auch als Low-Power-Efficiency-Kerne, wir bleiben aber bei der einfachen Bezeichnung als E-Kerne. Bei Meteor Lake gibt es noch ein dreistufiges Design: Performance- und E-Kerne in einem Cluster sowie zusätzlich zwei Low-Power-Efficiency-Kerne im SoC-Chiplet. Die Performance- und Efficiency-Kerne sitzen auf dem Compute-Chiplet in einem Cluster. Die LPE-Kerne aber eben auf einem gesonderten Chiplet, dem SoC-Chiplet, was zusätzliche Implikationen für die Latenzen hat.

Links sind die Kern-Latenzen des Core Ultra 9 288V zu sehen. Eindeutig zu erkennen sind die vier Performance-Kerne mit einer Latenz von etwa 25 ns zueinander (grün) und die E-Kerne, unter denen die Latent 55 bis 60 ns beträgt. Vergleicht man dies mit Meteor Lake (rechts), dann verhalten sich die P- und E-Kerne recht homogen mit einer Latenz von 50 bis 60 ns, zu den LP-E-Kernen sprechen wir aber von 120 bis 130 ns.

Schlussendlich zeigt sich die Aufteilung in Meteor Lake auf zwei Chiplets bei den Kern-Latenzen nachteilig. Dies spielt vor allem dann eine Rolle, wenn Threads von den P- oder E-Kernen auf die LPE-Kerne verschoben sollen oder von den LPE-Kernen wieder auf die P- und E-Kerne übertragen werden. Eine derartige Verschiebung sollte durch den Thread Director vermieden werden.

Für eine Last auf allen Kernen können wir eine maximale Cache-Bandbreite von fast 2 TB/s messen. Bei einem Thread liegt sie bei 422 GB/s bis der L0-Cache mit 48 kB gefüllt ist. Ab dann passen die Daten noch bis 192 kB in den L1- und bis 2,5 MB in den L2-Cache, was für eine Last auf einem Kern gut sichtbare Grenzen bildet. Wie Intel auf einer Präsentation auf der Hot Chips darlegte, profitieren vor allem die E-Kerne gegenüber den LP-E-Kernen von Meteor Lake durch eine schnellere Anbindung.

Neben den Kern-Latenzen aus dem ersten Abschnitt der Sondertests hat Intel auch die Cache- und Speicherlatenzen gegenüber Meteor Lake verbessert. Uns fehlen hier leider die Vergleichsdaten zu Meteor Lake, aber auch hier sei auf die Präsentation seitens Intel auf der Hot Chips verwiesen. Unsere Messungen für Lunar Lake decken sich mit den Werten von Intel. Solche für Meteor Lake lägen in der Grafik über der gelben Linie – noch deutlicher für die LP-E-Kerne, die bei Lunar Lake deutlich schneller angebunden sind.

TDP-Skalierung

Lunar Lake ist auf einen TDP-Bereich von 8 bis 37 W ausgelegt. Die meisten Designs werden sich im Bereich von 17 W bewegen. Der von uns getestete Core Ultra 9 288V besitzt ein Minimum-Power-Limit von 17 W, maximal können 30 W seitens ASUS eingestellt werden. Nun bietet ASUS über seine Software verschiedene Profile, die wir versucht haben, abzubilden.

Allerdings gibt es bei Lunar Lake keine fixen Power-Limits mehr. Intel und die OEMs können ein PL1 und PL2 vorgeben, aber es gibt auch ein temperaturabhängigen dynamisches Power-Limit. 

Soweit die Vorgaben für das dynamische PL1. Das PL2 ist immer auf 40 W eingestellt. In Klammern führen wir in den Benchmarks an, in welchem Bereich das Power-Limit im Durchlauf dynamisch angepasst wurde.

In der Praxis wirken sich die unterschiedlichen Power-Limits wie oben abgebildet aus. Das dynamische Power-Limit verändert sich unter Last allerdings und ist unter anderem von der Temperatur abhängig. Der zweite Wert in der Klammer gibt an, in welchem Bereich wir uns während des Durchlaufs bewegt haben.

Zu erkennen ist, dass sich Lunar Lake im Bereich von 15 bis 20 W im besten Effizienzfenster bewegt, während man noch an Leistung gewinnt, wenn man darüber hinaus kommt. Entsprechend hat Intel Lunar Lake und die TDP-Vorgaben auch festgelegt. Den Core Ultra 9 288V hat Intel mit einer Base-Power von maximal 30 W schon etwas hoch angesetzt.

Was uns bei diesen Tests aufgefallen ist: Das Power-Limit wird recht schnell abgesenkt und dementsprechend dürfte dies Auswirkungen auf die Spiele-Leistung haben, denn dabei handelt es sich um eine Dauerlast. Entsprechend haben wir auch das untersucht und sind dabei auf die folgenden Ergebnisse gekommen:

Das die Arc 140V getaufte integrierte Grafiklösung des Core Ultra 9 288V im ASUS ZenBook S14 mit Standard-Profil nicht ihr volles Leistungspotential ausschöpfen kann, wurde uns schon bei den Spiele-Tests bewusst. Drehen wir auch hier an den Power-Limits bzw. den Einstellungen zur Kühlung, verändern sich die Power-Limits dynamisch und der gesamte Prozessor kann mit einem höheren Power-Limit auch höhere Taktraten halten. Je nach Spiel führt das dynamische und höhere Power-Limit zu bis zu 25 % höheren FPS. Im Flüstermodus fällt sie aber auch noch einmal geringer aus.

Im PCMark 10 haben wir die Benchmarks für Office und Gaming ausgeführt – für Gaming in zwei Leistungsprofilen. In Spielen hält das ASUS ZenBook S14 mit dem Core Ultra 9 288V in der maximalen Leistung etwa zwei Stunden durch. Im Standardmodus sind es 2,5 Stunden. Aber als Gaming-Notebook sieht ASUS das ZenBook S14 sicherlich nicht und auch Intel hat Lunar Lake nicht explizit dafür ausgelegt. Im Office-Test hält das Notebook mehr als 25 Stunden durch.