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Pentium M mit 533 MHz FSB und Mobile 915-Chipsatz

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Seite 2: Der Pentium M mit 533 Mhz FSB

Zwei große Veränderungen und ein paar kleinere Begleiterscheinungen stecken in dem neuen Pentium M mit 533 MHz.

Höhere Bandbreite:

Zunächst ist der Prozessor mit einem schnelleren Quad-Pumped-Bus an die Northbridge angebunden. Bislang hatte der Pentium M nur 400 MHz FrontSideBus, es passten also maximal 3,2 GB/s Daten gleichzeitig über den Bus. Im Vergleich zu den aktuellen Desktop-Prozessoren ist dies sehr wenig - die Pentium 4 Prozessoren besitzen eine Bandbreite von 6,4 GB/s, das neue Extreme Edition-Modell mit FSB1066 sogar 8,5 GB/s. Für den Notebook-Markt ist eine derart hohe Bandbreite sicherlich nicht so entscheidend, trotzdem wird der FSB zum Flaschenhals, wenn andere Techniken mit hoher Bandbreite eingesetzt werden. Der Schritt zu 533 MHz FSB war deshalb schon lange klar - nun besitzen die neuen Pentium M-Modelle also eine Bandbreite von knapp 4,2 GB/s.

Execute Disable Speicherschutz:

Die zweite Veränderung betrifft die Implementierung des Execute Disable genannten Speicherschutzes in den Pentium M. Das bisherige Stepping des Dothan-Kerns unterstützte diesen Standard noch nicht, im neuen Stepping, welches erstmals für die 533 MHz-Modelle zum Einsatz kommt, ist es erstmals möglich, NX-Bit zu verwenden.

Intel bietet mit den "J"-Prozessoren im Desktop-Bereich bereits das Execute Disable-Bit. Erfahrungen hat man damit schon, denn bereits im Itanium ist ein entsprechendes Feature Standard. Das Execute Disable-Bit kommt eigentlich aus dem 64-Bit-Bereich und wird auch bei vielen anderen Prozessoren bereits eingesetzt. AMD war hier zwar Vorreiter im Desktop-Bereich, aber erfunden hat man das dort "NX-Bit" genannte Feature nicht. Intel hat mit der Implementierung etwas gewartet, denn um einen funktionierenden Speicherschutz zu gewährleisten, braucht es ein entsprechendes Betriebssystem. Windows XP ist mit dem Service Pack 2 in der Lage, den Speicherschutz zu nutzen. Auch finden wir auf der Webseite von Microsoft eine sehr gute Erläuterung, was der Ausführungsschutz überhaupt ist.

Execute Disable hilft, dass Code aus besonderen Speicherbereichen nicht ausgeführt werden kann. Das Feature ist deshalb von besonderer Bedeutung, weil viele Viren sogenannte "Buffer overflow"-Attacken verwenden, die durch Execute Disable verhindert werden können. Effektiv wird also einigen Viren das Handwerk gelegt, indem die Ausführung ihres Codes unterbunden wird. Dieses wird dadurch verwirklicht, dass für jeden Speicherbereich ein Bit in der Page Table Entry (PTE) existiert, der bestimmt, ob in dem Speicherbereich Daten ausgeführt werden dürfen oder nicht. Ist ein Speicherbereich als nicht ausführbar gekennzeichnet, aber es soll etwas ausgeführt werden, weist der Prozessor den Code zurück. Effektiv handelt es sich also nicht mehr um eine PAE32bit-Adressierung, sondern um eine PAE36bit-Adressierung. Diese ist normalerweise nur in Servern zu finden, bei denen die Speicheradressierung größer als 4 GB sein muss - in Desktop-Rechnern ist dies neu.

Intel implementiert nun Execute Disable nicht nur in den LGA775-Prozessoren, die das "J" im Namen führen, sondern auch beim neuen Pentium M. Weiterhin muss das Bios das Feature entsprechend unterstützen und aktivieren, was bei Mainboards im Desktop-Bereich eher ein Problem ist, als bei einer abgestimmten Mobile-Plattform. Das Betriebssystem - in den meisten Fällen wohl Windows XP - muss es natürlich ebenso unterstützen. Problematisch kann allerdings die Softwareunterstützung sein, denn einige Programmierer haben selbstmodifizierenden Code innerhalb "legalem" Programmcode verwendet. Aus diesem Grund ist hier die Validierung der Programme für den NX-Support die größte Herausforderung, notfalls lässt sich deshalb Execute Disable auch im Bios ausschalten. Aber es gibt auch einen Weg auf der Seite des Betriebssystems.

Unten haben wir dargestellt, wie Execute Disable auf einem Rechner mit Windows XP Home und Service Pack 2 funktioniert. Man kann feststellen, ob der Computer Execute Disable unterstützt, indem man einen Rechtsklick auf den Arbeitsplatz ausführt und der "Eigenschaften" auswählt. Hier sieht man den Eintrag "Physikalischer Adressschutz", was bedeutet, dass Execute Disable aktiviert ist (Bild 1). Die Konfiguration kann über den Reiter "Erweitert" durchgeführt werden. Hier kann Execute Disable entweder komplett deaktiviert werden oder einzelne Programme vom Schutz ausgenommen werden. Das ist vor allen Dingen dann sinnvoll, wenn ein Tool Execute Disable nicht unterstützt und mit einer Fehlermeldung abstürzt, weil der Programmierer einen Buffer Overflow in seinem Code verwendet hat (Bild 2).

Durch Klick auf das Bild gelangt man zu einer vergrößerten Ansicht

Mit dem Tool NXTest von Robert Schlabbach kann man recht einfach darstellen, ob alles ordnungsgemäß funktioniert. Das Tool testet, ob NX-Bit aktiviert ist - es ist zwar nur für Itanium und Opteron/Athlon 64 geschrieben worden, aber der Execute Disable-Schutz ist identisch, kann also auch damit getestet werden. Nach dem Aufrufen sieht man folgendes Fenster:

Startet man nun den Test, meldet das Betriebssystem die gewünschte Warnung - Execute Disable ist aktiv. Das meldet anschließend auch das Programm, wenn das Betriebssystem die Ausführung des Codes verhindert hat:

Insgesamt ist die Unterstützung von Execute Disable sicherlich keine bahnbrechende Neuerung, aber immerhin bietet Intel auf Notebook-Seite nun ein Feature der Desktop-Prozessoren mehr. Auf Hyperthreading und EM64T wird man sich jedoch noch gedulden müssen, da Intel diese Technologien für den Notebook-Markt nicht zwingend erforderlich betrachtet.

Ansonsten bleibt vieles beim Alten: Der Dothan wird weiterhin auf 90nm-Technik hergestellt, am Kern hat man sonst nur kleinere Details geändert, die sich allerdings allesamt nicht auf die Performance auswirken werden. Allerdings macht man den 90nm-Kern wohl fit für höhere Taktfrequenzen, denn man führt nicht nur das neue Top-Modell gleich mit 2,13 GHz ein, sondern weist die Hersteller auch an, ihre Kühlungen statt wie bisher für 21 W Abwärme für 27 W Abwärme fit zu machen. Der Grund liegt in zwei Teilbereichen:

Zum einen hat sich die Spannung der Prozessoren leicht verändert:

Der höchstgetaktete Dothan besitzt nun im Vergleich zum Vorgänger eine leicht höhere Spannung bei VID#A. Statt 1,34 V liegen nun 1,372 V am Prozessor an, also ca. 2,5% mehr Spannung. Dies ist wohl aufgrund des höheren Taktes notwendig. Hingegen fällt die VID#D etwas ab, hier sind es 0,016 V weniger, die Intel für den Prozessor beanschlagt. Ähnlich ist es beim Battery Optimized Mode (in der Tabelle mit BOM beschrieben). Der Battery Optimized Mode von 600 MHz hat Intel für die neuen Modelle gestrichen, dafür existiert nun ein entsprechender niedrigster Speed Step mit ähnlich niedriger Spannung von 0,988 V bei 800 MHz. Bislang hatten die Dothan-Modelle hier noch 1,052 V gefordert.

Ersichtlich werden also zwei Dinge: Beim Top-Modell muss man mittels einer leicht höheren Spannung die etwas höhere Taktfrequenz herausholen, insgesamt wird man aber in einigen Bereichen entweder etwas mehr Leistung erhalten oder den Stromverbrauch minimal senken können. Außer bei den Top-Modellen bleibt hier aber praktisch alles beim Alten.

Zum anderen - und das ist der zweite Grund für die 27 W Abwärme - möchte Intel den Dothan sicherlich noch auf 2,26 GHz und eventuell auch noch auf 2,4 GHz anheben. Dass die CPU die 2,4 GHz eigentlich ohne große Probleme verkraftet, konnten wir schon bei unserem Pentium M-Overclocking-Test sehen, wo der Prozessor mit der Standard-Spannung auf 2,4 GHz zu übertakten war. Doch für diese Frequenzen muss Intel den Notebookherstellern bereits jetzt ein Signal geben, auf welche Abwärme die Kühlungen ausgelegt sein müssen. Aus diesem Grund hebt man die TDP von 21 W auf 27 W an - um also knapp 30%. Zu einem schneller leeren Akku wird das bei vergleichbarer Taktfrequenz allerdings nicht führen - denn die TDP beschreibt nur die maximale Abwärme, die ein Prozessor erreichen kann, aber nicht die typische Leistungsaufnahme. Hier wird sich der bisherige Dothan vom neuen Modell nicht unterscheiden.

In der Übersicht bedeutet dies, dass der Dothan folgende Leistungsaufnahmen besitzt:

Wie sich dies in konkreter Akkulaufzeit auswirken wird und wie die Gesamtstromaufnahme des Systems aussieht, werden wir in Tests mit dem neuen Prozessor natürlich versuchen nach zu vollziehen.

Auf der nächsten Seite kommen wir nun zu den deutlicheren Veränderungen - nämlich zu den Chipsätzen.