Intel stellt Xeon-E7-v3-Familie vor

Nachdem Intel im September im Rahmen des IDF 2014 seine neue Xeon-E5-v3-Familie enthüllte, zog man nun nach und stellte auch seine E7-Reihe auf die aktuelle „Haswell“-Architektur um. Die Server-Prozessoren der E7-Reihe sind leistungsmäßig oberhalb der E5-Modelle angesiedelt. Während es die vorangegangene Generation noch mit Zwei-Sockel-CPUs gab, gibt es diese bei der neuen v3-Generation nicht mehr, Intel fokussiert sich auf den 4- und 8-Sockel-Markt. Im Vergleich zur E5-Familie können damit nicht nur mehrere Prozessoren in ein Server-Rack gesteckt werden, sondern auch ein gutes Stück mehr Arbeitsspeicher.

Die neuen Xeon-E7-v3-basierten Prozessoren sollen überwiegend dort zum Einsatz kommen, wo eine hohe Performance, viel Arbeitsspeicher und eine hohe Ausfallssicherheit gefordert werden – der Fokus liegt klar auf Skalierbarkeit und erweiterte RAS-Features. Denkbar sind Datenbank-, ERP- und CRM-Systeme aber auch ein Einsatz in Forschung und Technik. Mit der Vorstellung der neuen Server-CPUs hält Intel weiterhin am Tick-Tock-Verfahren fest. Während bei der Vorgänger-Generation als Tick eine bereits stehende Mikro-Architektur („Ivy Bridge“) auf eine neue Fertigungstechnologie umgestellt wurde, führt man mit dem jetzigen Tock eine neue Architektur bei gleichbleibender Strukturbreite ein. Die „Haswell“-Architektur steckt schon in den Consumer-Modellen wir dem Intel Core i7-4770K oder in leicht überarbeiteter Fassung im Intel Core i7-4790.

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Die „Haswell“-Architektur

Ein Kernfeature der „Haswell“-Architektur der Xeon-E7-v3-Familie ist die Befehlssatzerweiterung AVX 2 (Advanced Vector Extensions 2). Diese besitzt jetzt unter anderem 256-bit-Integer-Vectors und unterstützt Fused-Multiplay-Add. Intel schaff es damit einerseits die Flops pro Taktzyklus zu verdoppeln, andererseits wird das Rechenergebnis durch die Fused-Multiplay-Add-Einheiten genauer, da bei einer getrennten Operation zwei Rundungsvorgänge gemacht werden, bei der Abwicklung mit FMA jedoch nur noch eine enthalten ist.

Weiterhin hat Intel TSX und Restricted Transactional Memory eingeführt. Damit Multicore-Prozessoren immer mit validen Daten arbeiten können, gibt es sogenannte Looks. Greifen mehrere Threads auf den Speicher zu, wird der entsprechende Bereich zunächst gesperrt (Lock), um eine Veränderung während der Verarbeitung zu verhindern. Mit diesem Prinzip rechnet jeder Kern für sich ein valides Ergebnis aus, da die Daten immer aktuell sind. Im Normalfall sind diese Locks aber nicht nur zeitaufwändig, sondern auch überflüssig, da nur sehr selten mehrere Threads bei Speicherzugriffen auf denselben Bereich konkurrieren. Bei „Haswell“ kann das auch ohne einen Lock geschehen und Daten schneller in den L1-Cache geschrieben werden. Allerdings muss es hardwareseitig einen Mechanismus geben, der etwaige konkurrierende Zugriffe erkennt und die Berechnung abricht; bei „Haswell“ gibt es zwei davon: „Hardware Locked Elision“ arbeitet nach obigen Prinzip, berechnet bei einem Konflikt den selben Datensatz unter Berücksichtigung der Locks aber noch einmal. Bei „Restricted Transactional Memory“ hingegen wird ein Abbruch zunächst an die Software gemeldet, die dann durch einen vorgesehenen Codepfad selbst entschieden kann, ob sie ohne Locks weiter arbeiten, oder die Transaktion später wiederholen möchte. Beide Mechanismen arbeiten im L1-Datech-Cache der CPU, „Haswell“ kann aber auch Teilbereiche in die L2-Caches swappen.

Hinzu kommt ein auf 9,6 GT/s beschleunigter QPI und der Integrated Voltage Regulator, mit dem sich die Spannungen und Geschwindigkeiten noch schneller und filigraner einstellen lassen sollen und der neue Power-States unterstützt. Der Speichercontroller kommt bei den neuen Xeon-E7-v3-Prozessoren nicht nur mit DDR3 zurecht, sondern auch mit dem neueren DDR4-Standard. Pro Sockel werden acht Kanäle und 24 Bänke unterstützt. Bis zu 64 GB sind pro Riegel möglich, womit 4-Sockel-Server bis zu 6 TB ermöglichen, 8-Sockel-Systeme sogar bis zu 12 TB. Wie schon bei der Vorgänger-Generation kann der Speicher unterschiedlich angebunden werden. Im Performance-Modus werden zwei Kanäle zur doppelten Geschwindigkeit verschaltet, im sogenannten Lockstep-Modus wird hingegen nur ein Kanal angefahren, dafür aber zugunsten einer höherwertigen Fehlerkorrektur. Im Lockstep-Modus werden DDR3-Module mit 1.600 MT/s und DDR4-Module mit 1.866 MT/s unterstützt. Für mehr Sicherheit sollen zusätzliche RAS-Features sorgen, darunter ein verbessertes MCA, Multiple Rank Sparing und DDR4 Recovery.

Mehr Kerne, höhere TDP

Wie üblich sollen die neuen Xeon-Prozessoren eine deutlich höhere Performance bei gleichzeitiger Kosteneinsparung in Unterhalt und Anschaffung ermöglich. Intel spricht hier von etwa 2,75x bzw. einer Einsparung von etwa 20 %. Intel vergleicht hier E7 v2 mit E7 v3. Möglich wird dies mit einer weiter gesteigerten Kernanzahl, leicht höheren Taktraten und einer leicht höheren Abwärme. Gab es die schnellsten v2-Modelle noch mit maximal 15 Kernen und einer TDP von 155 Watt, gibt es die neue Generation mit maximal 18 Rechenkernen und 165 Watt TDP.

Das Topmodell ist dabei der Intel Xeon E7-8890 v3. Er besitzt die vollen 18 Rechenkerne, bringt es auf einen Cache-Ausbau von 45 MB und rechnet mit einem Basis-Takt von 2,1 bis 2,5 GHz – abhängig davon, ob AVX genutzt wird oder nicht. Je nach Auslastung und Temperatur, können einzelne Kerne dann Geschwindigkeiten von bis zu 3,3 GHz erreichen. Das Topmodell hat aber seinen Preis: Stolze 7.175 US-Dollar möchte Intel dafür haben. Ebenfalls bei den Advanced-Modellen angesiedelt sind der Intel Xeon E7-8880 v3 für 5.986 US-Dollar, der E7-8870 v3 für 4.672 US-Dollar und der Intel Xeon E7-8860 v3 für 4.060 US-Dollar. Während die beiden schnelleren Modelle noch mit den vollen 18 Kernen ausgestattet sind und sich mit einem Basis-Takt von 2,1 bis 2,3 GHz (ohne AVX) ans Werk machen, muss Letzterer mit 16 Cores und 2,2 GHz auskommen. Die TDP gibt Intel bei allen Modellen auf 140 Watt an, außer beim 8880 v3, hier sollen es 150 Watt TDP sein.

Große Modellvielfalt

Im Standard-Segment positioniert Intel für 3.004 und 2.169 US-Dollar die Vier-Sockel-Xeons E7-4850 v3 und E7-4830 v3. Sie sind mit 16 und 12 Cores sowie einem Takt von 2,2 bzw. 2,1 GHz ausgerüstet. Einstieg in die E7-Familie sollen der Intel Xeon E7-4820 v3 und E7-4809 v3 aus dem Basic-Segment ermöglichen. Sie besitzen 10 und 8 Rechenkerne und arbeiten mit einem Takt von 1,9 bzw. 2,0 GHz. Kostenpunkt hier: 1.502 und 1.224 US-Dollar. Mit weniger Kernen sinkt im Übrigen natürlich auch die Cache-Größe. Bei 14, 12 und 10 Kernen stehen 35, 30 und 30 MB bereits, bei acht Kernen hingegen nur noch 20 MB. Von einigen Modellen wird es außerdem noch optimierte Ableger mit weniger Rechenkernen, dafür höheren Taktraten geben.

Alle neuen Xeon-CPUs sollen im Laufe des zweiten Quartals erhältlich sein.