Launch-Analyse Intel Skylake

Freitag, 7. August 2015
 / von Leonidas
 

Mit dem 5. August 2015 stellt Intel endlich wieder einmal eine neue CPU-Architektur vor, welche auch dem Desktop-User zugute kommt: Skylake. Nach dem faktischen Rückzug der Broadwell-Architektur auf Nischen- und Mobile-Bedürfnisse ist dies nach der immerhin schon zwei Jahre alten Haswell-Architektur endlich wieder einmal etwas neues für den geneigten Desktop-User. Neben der neuen CPU-Architektur bietet Intel auch eine neue Generation an integrierter Grafiklösungen an, zudem kommt Skylake mit einem neuen, eigenen Ökosystem aus neuem Sockel, neuen Mainboard-Chipsätzen und neuem Speicher in Form von DDR4 daher. Wir werden uns nachfolgend ansehen, wo die technischen Änderungen von Skylake liegen und wie die verschiedenen Hardwaretests die Performance der vorgestellten zwei K-Modelle von Skylake bewertet haben.

Das Skylake-Portfolio wird natürlich noch mehr als die beiden zuerst vorgestellten K-Modelle – Core i5-6600K und Core i7-6700K – bieten, der Rest des Desktop-Portfolios kommt aber offiziell erst am 1. September, die Vorstellung des kompletten Portfolios für LowPower, Ultrabooks und Notebooks verteilt sich dann auf Jahresende 2015 bis Jahresanfang 2016. Für den Augenblick bietet Intel nur die beiden genannten K-Modelle samt dem dazu passenden Overclocking-Chipsatz Z170 an. Das Angebot der Mainboard-Hersteller an Z170-Platinen ist zwar schon ganz nett, beinhaltet derzeit aber nahezu ausschließlich Platinen mit reinem DDR4-Support – Mainboards, welche Speicherbänke für beide Speichersorten bieten, werden aber noch nachfolgen.

Kerne Taktraten unlocked L3 integrierte Grafik Speicher TDP Listenpreis Launch
Core i7-6700K 4 + HT 4.0/4.2 GHz 8 MB HD Graphics 530 (24 EU) @ 300/1150 MHz DDR4/2133 & DDR3L/1600 91W 350$  (5. Aug. 2015)
Core i7-6700 4 + HT 3.4/4.0 GHz - 8 MB ? DDR4/2133 & DDR3L/1600 65W ? 1. Sept. 2015
Core i5-6600K 4 3.5/3.9 GHz 6 MB HD Graphics 530 (24 EU) @ 300/1150 MHz DDR4/2133 & DDR3L/1600 91W 243$  (5. Aug. 2015)
Core i5-6600 4 3.3/3.9 GHz - 6 MB ? DDR4/2133 & DDR3L/1600 65W ? 1. Sept. 2015
Core i5-6500 4 3.2/3.6 GHz - 6 MB ? DDR4/2133 & DDR3L/1600 65W ? 1. Sept. 2015
Core i5-6400 4 2.7/3.3 GHz - 6 MB ? DDR4/2133 & DDR3L/1600 65W ? 1. Sept. 2015
Core i3-6320 2 + HT ? - ? ? ? ? ? 1. Sept. 2015 (verfügbar Ende Sept.)
Core i3-6300 2 + HT ? - ? ? ? ? ? 1. Sept. 2015 (verfügbar Ende Sept.)
Core i3-6100 2 + HT ? - ? ? ? ? ? 1. Sept. 2015 (verfügbar Ende Sept.)
Pentium G4520 2 ? - ? ? ? ? ? 1. Sept. 2015 (verfügbar Ende Sept.)
Pentium G4500 2 ? - ? ? ? ? ? 1. Sept. 2015 (verfügbar Ende Sept.)
Pentium G4400 2 ? - ? ? ? ? ? 1. Sept. 2015 (verfügbar Ende Sept.)
Alle Skylake-Prozessoren kommen im Sockel 1151 daher, für welche neue Mainboards auf Basis von Intels 100er Chipsatz-Serie benötigt werden.

Ebenfalls zum jetzigen Zeitpunkt noch fehlend sind exaktere Erklärungen zu den Veränderungen der Skylake-Architektur – jene will Intel erst am 18. August im Rahmen seines IDFs veröffentlichen. Für den Augenblick kann es damit fast nur eine Performance-Betrachtung von Core i5-6600K und Core i7-6700K auf DDR4-Speicher geben – auch nicht schlecht, aber für den Launch einer neuen CPU-Architektur vielleicht etwas mager. Zumindest einige Änderungspunkte der Skylake-Architektur sind jedoch jetzt schon bekannt:

Neu gegenüber Haswell ist der Einsatz der 14nm-Fertigung von Intel für die Herstellung dieser Skylake-Prozessoren. Damit sollte eigentlich eine automatisch deutliche Stromersparnis und regulär gesehen ein besserer Takt- und Overclocking-Spielraum entstehen – abgeschwächt allerdings durch die Erkenntnis der letzten Jahre, das neue Fertigungsverfahren speziell bei CPUs nicht zwingend mehr Taktreserven ermöglichen müssen.

Die Assoziativität des Level2-Caches wurde von 8fach auf 4fach halbiert – was eigentlich gegen eine höhere Performance spricht, dafür aber Strom sparen helfen dürfte (größere Teile des Caches können bei Nichtbenutzung schlafengelegt werden). Trotzdem sind die Transferraten aller Caches bei Skylake meist deutlich (um im Schnitt grob 20%) gestiegen, hier dürfte also kein Performanceproblem auftauchen.

Intel hat für Skylake an der Performance der Fließkomma-Einheit (FPU) gearbeitet, zumindest theoretische Testprogramme zeigen hier entsprechend klare Vorteile auf. Wie weit jene dann in die Praxis alltäglicher Anwendungssoftware mitzunehmen sind, wird man sehen müssen – in aller Regel sind klare Vorteile unter Theorie-Teildisziplinen im Alltag nur eher wenig zu spüren.

Die eigentlich schon bei Haswell verbaute und dort nachträglich aber deaktivierte CPU-Befehlssatzerweiterung "Transactional Synchronization Extention" (TSX) ist nunmehr bei Skylake per default dabei und aktiv. Mittels TSX ist eine bessere Prozessorenauslastung bei Abarbeitung mehrerer Threads möglich, dafür wird versucht zu vermeiden, daß der eine Thread die Arbeit des anderen Threads durch Speicher- und Cachezugriffe abwürgt ("locked"). Richtig eingesetzt kann dies einen netten Performanceboost bringen – der Vorteil des Features dürfte sich jedoch erst in einigen Jahren zeigen, wenn es von den Softwareentwicklern breit eingesetzt wird.

Die bei Haswell noch mit einigem Tamtam aufs CPU-Trägermaterial verfrachteten Fully Integrated Voltage Regulators (FIVR) sind bei Skylake wieder auf dem Mainboard zu finden. Theoretisch sollte dies bessere Overclocker-Mainboards ermöglichen, da bei diesen speziellen Platinen dann auch dafür passende Spannungsregler verbaut werden können und man sich nicht auf die Standardware verlassen muß, welche Intel bei Haswell & Broadwell integriert hatte.

Die komplette Skylake-Architektur unterstützt mittels eines Kombi-Speicherinterfaces nunmehr DDR3L und erstmals (außerhalb der E-Prozessoren) DDR4-Speicher, womit der Zugriff auf die höheren Taktraten dieses neuen Speicherstandards möglich wird. Von Intel wird zwar nur offiziell DDR4/2133 unterstützt (eine Taktfrequenz, welche auch Overclocker-Modelle unter DDR3 schon bieten), aber natürlich wird damit auch der Einsatz kommender, schneller DDR4-Speicherriegel im Overclocking-Modus möglich. Die meisten HighEnd-Mainboards für Skylake scheinen allein DDR4-Support zu bieten, die meisten LowCost-Platinen dürften allein DDR3-Support bieten – dazwischen sollen sich dann auch Angebote an Skylake-Mainboards ergeben, welche Speicherbänke für beide Speicherstandards bieten (natürlich nicht zur gleichzeitigen Bestückung). Gegen die Nutzung von DDR3 für Skylake spricht zusätzlich der Punkt, daß Intel für Skylake offiziell nur DDR3L mit einer Speicherspannung von 1.35V spezifiziert hat – welche etwas mehr kosten als gewöhnliche DDR3-Speicher (1.5V). Erste Benchmarks von DDR3 vs. DDR4 auf Skylake ergeben allerdings nur höchst geringe Performance-Unterschiede.

Mit Skylake bringt Intel seine Gen. 9 integrierte Grafik an den Start, welche derzeit in den "HD Graphics 5xx" Lösungen resultiert. Neben einem Hardware-Support von (bestätigt) sogar DirectX 12.1 geht die Anzahl der Ausführungseinheiten (EU) bei den für die meisten Desktop-Prozessoren verwendeten GT2-Grafik von 20 EU auf 24 EU hinauf. Hinzu gibt es eine GT3-Grafik mit 48 EU und erstmalig eine GT4-Grafik mit 72 EU, die beiden letzteren auch mit optionalem eDRAM von 64 oder 128 MB. GT3 und GT4, gerade zusammen mit eDRAM, wird es allerdings kaum bei regulären Desktop-Prozessoren geben, sondern primär im Mobile-Bereich.

Kein wirklich neues Feature, aber dennoch eine Neuheit ist der Sockel 1151, welcher natürlich physikalisch und elektrisch inkompatibel zu allen früheren Intel-Sockeln ist und daher automatisch neue Mainboards auf Basis der 100er Chipsatz-Serie für Skylake erfordert. Der Sockel 1151 wird gemäß bisherigem Wissens auch noch für den Skylake-Refresh "Kaby Lake" zur Mitte 2016 und für den 10nm-Refresh "Cannonlake" zur Mitte 2017 Verwendung finden, wird also mit drei Jahren eine für Intel erstaunlich lange Laufzeit aufweisen. Ob es mit den zwei weiteren Intel-Generationen auf dem Sockel 1151 allerdings interessante Aufrüstmodelle geben wird, bliebe streng abzuwarten – in aller Regel lohnt das Aufrüsten innerhalb desselben CPU-Sockels bei Intel nicht mehr, die Unterschiede bzw. Fortschritte sind dafür zu klein geworden.

Als Skylake-Vorteil außerhalb der reinen CPU-Architektur können auch noch die verbesserten Mainboard-Chipsätze der 100er Serie gelten, welche gerade in den Grundfunktionen deutlich aufgebohrt wurden. So arbeitet die Verbindung zwischen CPU und Chipsatz nunmehr mit DMI 3.0 (3,9 GB/sec) und damit der fast doppelten Bandbreite als bisher mit DMI 2.0 (2 GB/sec + allerdings extra Pfad für Display-Signale). Im Zuge dessen war eine deutlich bessere Ausstattung mit Chipsatz-eigenen PCI Express Lanes möglich: Beim Z170-Chipsatz gibt es nunmehr gleich 20 PCI Express 3.0 Lanes – gegenüber den nur 8 PCI Express 2.0 Lanes des vorhergehenden Z97-Chipsatzes ein hoher Sprung. Daß Intel in seine eigenen Chipsätze dann nur maßvoll mehr Ports für USB und SATA integrierte, ist daher komplett zu verschmerzen – die notwendige Bandbreite, um vom Mainboard-Hersteller in Spiel gebrachte Zusatzchips entsprechend gut anzubinden, stellen die neuen 100er Chipsätze in jedem Fall zur Verfügung.

Als etwas enttäuschend darf gelten, daß Intel bezüglich der Taktraten sich nicht nur gar nicht vom Fleck bewegt hat, sondern teilweise sogar niedrigere Taktraten als beim Haswell-Refresh aufbietet. Sehr offensichtlich ist dies beim Core i7-6700K, welcher einen niedrigeren maximalen Turbo als der Core i7-4790K hat – aber auch der Core i5-6600K auf nominell denselben Taktraten wie der Core i5-4690K hat hier und da etwas niedrigere Taktraten auf den einzelnen Turbostufen zu verkraften. In den Taktraten der einzelnen Turbostufen liegen auch beim Core i7-6700K die größeren Differenzen – hier kann es sogar vorkommen, daß gleich 400 MHz Takt zum Core i7-4790K fehlen (Turbotakt für zwei CPU-Kerne):

Core i7-2700K Core i7-3770K Core i7-4770K Core i7-4790K Core i7-5775C Core i7-6700K
Architektur Sandy Bridge Ivy Bridge Haswell Haswell Broadwell Skylake
Rechenkerne 4 CPU-Kerne + HyperThreading
Taktraten 3.5/3.9 GHz 3.5/3.9 GHz 3.5/3.9 GHz 4.0/4.4 GHz 3.3/3.7 GHz 4.0/4.2 GHz
Turbostufen 3.9, 3.8, 3.7, 3.6 3.9, 3.9, 3.8, 3.7 3.9, 3.9, 3.8, 3.7 4.4, 4.4, 4.3, 4.2 3.7, 3.7, 3.6, 3.6 4.2, 4.0, 4.0, 4.0
Level3-Cache 8 MB 8 MB 8 MB 8 MB 6 MB 8 MB
Level4-Cache - - - - 128 MB -
TDP 95W 77W 84W 88W 65W 91W
Listenpreis 332$ 332$ 339$ 339$ 366$ 350$
Launch 23. Oktober 2011 23. April 2012 1. Juni 2013 3. Juni 2014 3. Juni 2015 5. August 2015
Plattform Sockel 1155, 60er & 70er Chipsätze Sockel 1150, 80er & 90er Chipsätze Sockel 1151, 100er Chipsätze
Core i5-2500K Core i5-3570K Core i5-4670K Core i5-4690K Core i5-5675C Core i5-6600K
Architektur Sandy Bridge Ivy Bridge Haswell Haswell Broadwell Skylake
Rechenkerne 4 CPU-Kerne ohne HyperThreading
Taktraten 3.3/3.7 GHz 3.4/3.8 GHz 3.4/3.8 GHz 3.5/3.9 GHz 3.1/3.6 GHz 3.5/3.9 GHz
Turbostufen 3.7, 3.6. 3.5, 3.4 3.8, 3.8, 3.7, 3.6 3.8, 3.8, 3.7, 3.6 3.9. 3.8. 3.8, 3.7 3.6, 3.6, 3.5, 3.5 3.9, 3.8, 3.7, 3.6
Level3-Cache 6 MB 6 MB 6 MB 6 MB 4 MB 6 MB
Level4-Cache - - - - 128 MB -
TDP 95W 77W 84W 88W 65W 91W
Listenpreis 216$ 225$ 242$ 242$ 276$ 243$
Launch 4. Januar 2011 23. April 2012 1. Juni 2013 3. Juni 2014 3. Juni 2015 5. August 2015
Plattform Sockel 1155, 60er & 70er Chipsätze Sockel 1150, 80er und 90er Chipsätze Sockel 1151, 100er Chipsätze

Wenigstens geht das ganze zum halbwegs denselben Preispunkt über die Bühne: Im Bereich des ungelockten Core i5 gibt Intel den faktisch selben Listenpreis wie seinerzeit bei Core i5-4670K und -4690K an, beim ungelockten Core i7 gibt es eine maßvolle Preissteigerung um 11 Dollar aka 3,2%. Die (höheren) Preise der Broadwell-Modelle werden nicht erreicht, wobei jene aufgrund ihrer nur 65 Watt TDP und des extra Level4-Caches (in Form der 128 MB eDRAM für die integrierte Grafik) sowieso in einer etwas anderen Liga spielen.