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Kern-Monster: Intel Xeon E5-2600 v4 - Neue Server-CPUs mit bis zu 22 Kernen

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Seite 1: Kern-Monster: Intel Xeon E5-2600 v4 - Neue Server-CPUs mit bis zu 22 Kernen

Intel Xeon logoHeute ist Intels Zwei-Sockel-Serverlaunch: Zumindest auf dem Papier hat es Intel geschafft, seine neuen Server-Prozessoren mit dem Codenamen Broadwell-EP doch noch im ersten Quartal 2016 vorzustellen. Richtig losgehen wird es allerdings erst im zweiten Jahresviertel, welches bereits morgen beginnt. Im Vergleich zum Haswell-EP-Vorgänger werden die CPUs der neuen Xeon-E5-2600-v4-Familie im fortschrittlicheren 14-nm-Prozess gefertigt, was Platz für neue Rechenkerne und einigen Architekturverbesserungen schafft. Das Topmodell stellt nun bis zu 22 Cores statt wie bislang 18 Kerne zur Verfügung. Dafür sinken je nach Modell die Taktraten deutlich, was Intel anhand zahlreicher Architektur-Verbesserungen innerhalb der Broadwell-Architektur wieder ausgleichen will.

Drei unterschiedliche Dies

Für die Xeon-E5-2600-v4-Reihe wird es wie schon in der Vergangenheit wieder drei unterschiedliche Dies geben. Vom grundsätzlichen Aufbau hat sich nicht viel getan, hatte man diesen erst mit der Einführung von Haswell EP umgekrempelt. Je nach Ausführung sind bis zu zwölf Kerne über einen von zwei getrennten Ringen zusammengeschaltet. Für den Datenaustausch zwischen diesen beiden Ringbussen, die durch die L3-Segmente verlaufen, stehen zwei gepufferte Switches zur Verfügung. Daran angeschlossen sind auch die QPI- und Home-Agenten sowie die Speichercontroller, sodass die Kerne eines Rings nicht erst über den primären gehen müssen, um beispielsweise auf den Speicher zugreifen zu können. Bei den Topmodellen setzt Intel auf den HCC-Die (High Core Count), womit theoretisch bis zu 24 Rechenkerne verteilt auf zwei Ringe zu je 12 Cores bereitgestellt werden können. Das Flaggschiff der Xeon-E5-2600-v4-Familie wird davon allerdings lediglich 22 Cores scharf geschaltet bekommen. Die vollen 24 Kerne werden vermutlich der E7-Reihe vorbehalten bleiben, oder aber Intel schiebt im Laufe des Jahres noch weitere Modelle nach.

intel broadwell ep workshop 09 k
Das Flaggschiff-Die hält bis zu 24 Prozessor-Kerne bereit – im Xeon E5 2600 v4 sind davon allerdings maximal 22 aktiv

Für Modelle mit bis zu 14 Kernen gibt es das MCC-Die (Medium Core Count). Hier werden zehn bzw. fünf Cores über den oben genannten Ringbus angebunden, wobei hier einfach das untere Paar respektive der ganze rechte Block abgeschnitten und einzelne Kerne komplett abgestellt wurden, denn ein SKU mit 15 Cores gibt es nicht. Der kleinste LCC-Core (Low Core Count) besitzt hingegen nur noch einen einzigen Ringbus, an den maximal fünf Core-Paare und damit zehn Kerne zusammengeschaltet werden. Intel deaktiviert je nach SKU aber auch weitere Kerne – das kleinste Modell muss mit lediglich vier Cores auskommen.

Schnellerer RAM, geringe Die-Fläche

Unterschiede zwischen den drei Dies gibt es damit aber nicht nur bei der Kernanzahl, denn je weniger Rechenkerne vorhanden sind, desto geringer fällt die Kapazität der Caches aus. Hier gibt es je nach Ausführung nun maximal 60 bzw. 55 MB, 35 und 25 MB. Das Verhältnis zwischen Kern und Cache bleibt damit unverändert bei 1:2,5 - und das schon seit Sandy Bridge EP. Die Speichercontroller der neuen Xeons unterstützen bis zu drei DIMMs pro Kanal und können damit mit maximal 24 Riegeln umgehen. Intel spricht bei Vollbestückung von einer Kapazität von satten 3 TB pro Sockel. Die Speichercontroller kommen wie bei der Vorgänger-Generation wahlweise mit DDR3- oder DDR4-Speicher zurecht – auch 3DS-LRDIMMs werden unterstützt. Bei DDR4 gab es immerhin eine leichte Takterhöhung. Broadwell-EP unterstützt nun Module mit einer Geschwindigkeit von 2.400 MHz. Ebenfalls mit dabei soll nun auch Transactional Memory (TSX) sein, was Intel bei Haswell aufgrund eines Timing-Bugs komplett abgeschaltet hatte. Ansonsten stellt die neue Server-Generation 44 PCIe-3.0-Lanes (4x ESI) und zwei QPI-Buses zur Verfügung. Weitere Anpassungen an den QPI-Links hat Intel nicht vorgenommen, sie sind wie bisher mit maximal 9,6 GT/s am Werk, wobei nicht alle Modelle die höchste Geschwindigkeit bieten – auch Varianten mit nur 8,0 oder gar 6,4 GT/s gibt es.

All das bringt Intel auf einem 18,1 x 25,2 mm großen Die mit bis zu 7,2 Milliarden Transistoren unter. Damit bringt es Broadwell-EP auf eine Die-Fläche von rund 456 mm2 und ist somit trotz der weiter gesteigerten Kernanzahl deutlich kleiner geworden. Der HCC-Die von Haswell EP war mit fast 700 mm2 gut 45 % größer. Komplexer ist die neue Generation dank zusätzlicher Caches und Cores aber allemal geworden, die Xeon-E5-2600-v3-Prozessoren zählten bislang noch 5,69 Milliarden Schalteinheiten.

Ansonsten setzen die neuen Server-CPUs auf die Broadwell-Architektur, welche im Vergleich zu Haswell nur geringfügige Verbesserungen mit sich bringt. Dazu zählen unter anderem größere Instruktions-Scheduler und -Puffer, welche die einzelnen CPU-Cores effizienter mit Daten füttern und mehr Befehle verteilen können, sowie verkürzte Taktzyklen bei Vektor-Berechnungen und Gleitkomma-Multiplikationen. Hinzu kommen ein schnellerer Radix-1024-Dividierer und ein zusätzlicher nativer STLB mit 1-GB-Seiten und 16 Einträgen. Intels aktuellste Core-Architektur, die Skylake-Architektur, kommt bislang weiterhin nur im Desktop und Notebook zum Einsatz.

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Ein Überblick über die neuen Server-CPUs der Xeon-E6-2600-v4-Familie

Gleicher Sockel, gleicher Preis

Ebenfalls wenig getan hat sich bei der restlichen Infrastruktur. Da auch weiterhin integrierte Spannungsregler (FIVR) bereitstehen, muss Intel nicht den Sockel wechseln und kann auf die bestehende Plattform weiter setzen. Die TDP liegt wie schon beim Vorgänger bei maximal 160 W, wobei sich die kleineren Modelle mit 55 bis 145 W TDP begnügen. Die Taktraten reichen je nach SKU von 1,7 bis 3,5 GHz im Basistakt, dank Turbo-Boost sind aber auch bis zu +18 weitere Taktstufen von jeweils 100 MHz möglich. Anwendungen, die vom AVX-Befehlssatz Gebrauch machen, müssen allerdings mit einem Takt von maximal 14 Spins auskommen – auch der AVX-Basistakt liegt bei den neuen Xeons deutlich darunter. Das war bei Haswell EP aber ebenfalls so. Dafür ist Turbo Boost sehr flexibel – selbst bei voller Kernauslastung liegen zwischen zwei und sechs Taktstufen über dem Basistakt an, was auch die Single-Thread-Performance beschleunigt. Dank SMT-Support (Hyperthreading) können die meisten SKUs bis zu zwei Threads pro Rechenkern abarbeiten. Im Vergleich zu den Modellen der Xeon-E5-2600-v3-Familie fallen vor allem die Angaben für den Basistakt niedriger aus. Hier fährt Broadwell EP teilweise 400 MHz zurück, den Unterschied gleicht der Boosztakt aber meist wieder aus.

Zum Start von Broadwell EP listet Intel 22 Modelle, die ihre Vorgänger beim Preis vollständig ablösen und die wir auf der nächsten Seite noch ausführlich vorstellen werden. Sie dürften durchaus als Vorbote für die Desktop-Ableger angesehen werden, welche Intel vermutlich in der zweiten Jahreshälfte bringen wird – hierfür könnten durchaus zehn Rechenkerne sowie höhere Taktraten rausspringen. Das bisherige Topmodell, der Intel Core i7-5960X, ist mit acht Kernen bestückt.

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Die neuen Prozessoren in einem typischen Server-Gehäuse

Erste Leistungswerte

Im Rahmen eines Presse-Workshops am Standort in Hilsboro Anfang März stellte Intel seine kommenden Server-CPUs der Presse nicht nur ausführlich vor, sondern gab den anwesenden Journalisten in zahlreichen, intensiven Sessions mit vielen tiefgehenden Präsentations-Folien auch die Möglichkeit für Fragen. Dabei konnten wir uns ein erstes Bild von der Leistungsfähigkeit der neuen Prozessoren machen. Zwar lassen die Gegebenheiten sicherlich keine endgültige Leistungseinschätzung zu (vor allem in realen Server-Umgebungen), zeigen jedoch die Leistungsfähigkeit der neuen Plattform sehr gut auf.

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Der Intel Xeon E5-2699 v4 ist pfeilschnell

Im Cinebench-Benchmark erreicht der Intel Xeon E5-2699 v4 im Tandembetrieb mit seinen 22 Kernen, 44 Threads, 55 MB L3-Cache (also insgesamt 88 Threads) und einem Takt von bis zu 3,6 GHz bei einer maximalen Leistungsaufnahme von 145 W satte 5.367 Punkte. Zum Vergleich: Ein Intel Core i7-3930K auf Sandy-Bridge-E-Basis erreicht hier mit seinen seinen zwölf Threads lediglich rund 1.096 Punkte und ist damit fast fünfmal langsamer. Ein Intel Core i7-4770K bringt es sogar auf nur 822 Punkte. In einer HPC-Umgebung erreicht die neue Plattform eine gut 46 % höhere Leistung als noch ein Intel-Xeon E5-2600-v3-Prozessor.

 

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Kommentare (48)

#39
Registriert seit: 03.05.2014
Rheinland
Bootsmann
Beiträge: 531
Wieder falsch verstanden Phantomias88 :D
#40
Registriert seit: 09.04.2011

Leutnant zur See
Beiträge: 1101
Zitat OC_Burner;24459941
Mehr wie 64 ausgelastete Threads wird man aber nicht zu Gesicht bekommen, da Windows nur nur 64 Kerne bzw. Threads erlaubt.

Der Trend geht ohnehin dahin, daß man ein Windows Programm nutzt und der HPC Codeteil auf einem Linux Cluster läuft und da existiert das Problem mit der maximalen Threadzahl oder dem maximalen Speicherausbau (Win10 max 2TB, Win8 Enterprise 0,5 TB, Win7 Enterprise 192GB, Win Server 2012 Datacenter 4TB) nicht. Die hier vorgestellten Xeon E5v4 2600 unterstützen nun max. 3TB RAM. Entsprechend wird sich der max Speicherausbau bei den E5v4-4600 und dann den E7v4 verdoppeln. Bisher kann ein Xeon E7v3 8 Sockel System maximal 12TB RAM aufnehmen. (Das ist z.B. für SAP HANA von Interesse.) Wie man leicht sieht, werden solche Systeme jetzt schon nicht unter Windows betrieben.

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Zitat Phantomias88;24459985

Also wird sich der ZEN Opteron mit diesen Xeon E5v4 messen müssen.

Darüber können wir gerne diskutieren, wenn AMD das Produkt auch vorstellt. Momentan ist es nur heiße Luft.
#41
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PorscheTown
Flottillenadmiral
Beiträge: 5142
@jdl
i.O. aber "heiße Luft" klingt von deiner Seite schon mal "gut". :)

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Zitat Knogle;24459989
Wieder falsch verstanden Phantomias88 :D

Wie meinst du das?
Spezifiziere mal was falsch war!
Dann kann ich mich auch korrigieren...

http://www.planet3dnow.de/vbulletin/threads/421433-AMD-Zen-14nm-8-Kerne-95W-TDP-DDR4?p=5080736&viewfull=1#post5080736
#42
Registriert seit: 05.07.2010

Admiral
Beiträge: 12021
Zitat Bucho;24459097
Bei Server Hardware kann man halt in die Breite gehen (was man ja auch tut) und je nach Anwendungsbereich macht sich das bezahlt. Gerade in Zeiten von VMs ist das eine tolle Sache. Leider steigt die Single Thread Leistung in den letzten Jahren auch bzw. gerade im Serverbereich nicht so stark an.
Die ist da aber auch nicht so wichtig und für die paar Anwendungen wo sie wichtig ist, gibt es spezielle Versionen mit wenigen Kernen und hohem Takt, die brauchen aber dann auch sehr viel Leistung und liefern eben wirklich nur bei Singlethread eine gute Performance. Anandtech hat es schön so zusammengefasst: Man bringt bei den meisten Modellen lieber mehr Kerne, so viele wie man bei der Leistungsaufnahme noch unterbringen kann ohne die Singlethread Performance wirklich leiden zu lassen. Das ist z.B. bei den Xeon-D anders, die haben sehr geringe Taktraten und damit eine schlechte Singlethread Performance, dafür aber viel weniger TDP und noch klarer auf Multithreadanwendungen optimiert. Man muss sich eben entscheiden ob Singlethread oder Multithread Priorität haben soll und mit den Turbotakten versucht man ja ein wenig eine Brücke zwischen beiden Anforderungen zu bauen, aber letztlich ist auch das nur ein unvollständiger Kompromiss.

Zitat Bucho;24459097
Und die Taktraten werden auch nur moderat angehoben da man sich hier anscheinend an der Effizienzgrenze bewegt.
Das ist wohl eindeutig so, man schaue sich mal die Xeon-D Familie an, was für TDP mit welchen Kernzahlen und Taktraten die haben, dann sieht was etwas weniger Takt da ausmacht und auch wenn man mal die ganze Palette der E5 v4 betrachtet, sieht man z.B. einen E5-2650L v4 mit 14 [email protected],7GHz und 65W TDP, währen der E5-2660 v4 ebenfalls 14 Kerne bei 2GHz laufen lässt und 105W TDP hat. Beim E5-2680 v4 laufen die 14 Kerne mit 2,4GHz und die TDP ist 120W, beim E5-2690 v4 sind es 135€ um die Kerne bei 2,6GHz Grundtakt laufen zu lassen. Da scheint es noch relativ gut zu skalieren, aber wenn eine 3 vorne stehen soll, dann sind beim E5-2667 v4 8 Kerne schon mit 135W TDP dabei und beim E5-2643 v4 werden bei 135W TDP nur noch 6 Kerne auf 3,4GHz gebraucht, beim E5-2637 v4 nur noch 4 Kerne auf 3,5GHz. Dabei kommen die 4 Kerne des E5-2623 v4 @2,6GHz mit 85W TDP aus, also knapp 60% mehr TDP für 35% mehr Takt und dabei ist die Leistungsaufnahme des ganzes Uncore Bereiches mit drin und dürfte bei beiden sehr ähnlich sein, womit der Unterschied bei den Kernen selbst also noch viel größer ist. Irgendwo umbei 3GHz dürfte damit die Leistungsaufnahme anfangen deutlich überproportional zu steigen.

Was immer gerne in den Foren übersehen wird, sind die Detailverbesserungen, wie z.B. Posted Interrupts die natürlich nur in bestimmten Anwendungen zum Tragen kommen, dort aber eben eine Menge ausmachen, wie eben z.B. damals die AES Befehlserweiterung von der auch viele Heimanwender profitiert haben.
Zitat Bucho;24459097
Beim Übertakten kann man ja schon froh sein 10-25% mehr Takt zu erreichen. Und große Übertaktungsergebnisse wie früher kann man eh kaum noch erreichen da man die meisten kleinen Modelle gar nicht mehr (viel) übertakten kann.
Das Übertakten hat sich mehr oder weniger überlebt, zumal Intel ja auch bei den i7 K für den S. 115x inzwischen ab Werk schon mehr Takt verwendet als bei denen ohne K und damit recht weit an die Grenzen geht. Das fing mit dem i7-4790K an und auch der i7-6700K bietet mehr Takt als der ohne K, hat aber wohl auch noch etwas mehr OC-Potential als der 4790K.


Zitat cesium137;24459582
Schau doch mal was Du zitiert hast:

Und nun schau mal in den von dir geposteten Link:
AMD is supposedly planning a 32-core CPU with an eight-channel DDR4 interface | ExtremeTech
Das war ein von mit zitiertet Link und damit nicht wirklich ein von mir geposteter Link. Das es 2 Dies sein werden, kann man aber wohl als gegeben annehmen.

Zitat Phantomias88;24459302
Öhm, nö ein Sockel hat 32 Kerne a 64 Threads und ist bis 4P geplant also 256 Threads mit 4x Eight Channel DDR4.
Von 4P hatte ich jetzt noch nichts gelesen, aber das würde dann bei 8 Channel RAM ein richtig großes Mainboard werden.

Zitat Phantomias88;24459985
Ach das meint ihr, ok das stimmt natürlich es sind zwei unabhängige Cores, die auf einem Träger sitzen.
Das ist ja nicht neues, gibt es schon seit Core Duo.
Eben und schon damals wurde es nicht als echter 4 Kerner akzeptiert. Es sind 32 Kerne in einem Sockel, aber es ist dann kein echter 32 Kerner und außerdem alles noch Gerüchte, warten wir die Vorstellung und die ersten Reviews ab.
Zitat Phantomias88;24459985
Also wird sich der ZEN Opteron mit diesen Xeon E5v4 messen müssen.
Oder mit den Xeon E7 v4 oder sogar schon mit deren Nachfolgern, der v5 Generation, je nachdem wann er denn auf den Markt kommt.
#43
Registriert seit: 21.04.2013

Kapitänleutnant
Beiträge: 1550
Zitat Holt;24460109

Das war ein von mit zitiertet Link und damit nicht wirklich ein von mir geposteter Link. Das es 2 Dies sein werden, kann man aber wohl als gegeben annehmen.

Ich weiss und ich weiss :d
Mein ganzer Kommentar #32 galt auch Phantomias88, weil er dich vorher zitiert hatte.
War von mit unklar formuliert und ist nicht korrekt bei dir angekommen.
#44
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Registriert seit: 19.04.2008
PorscheTown
Flottillenadmiral
Beiträge: 5142
Zitat Holt;24460109

Von 4P hatte ich jetzt noch nichts gelesen, aber das würde dann bei 8 Channel RAM ein richtig großes Mainboard werden.

Eben und schon damals wurde es nicht als echter 4 Kerner akzeptiert. Es sind 32 Kerne in einem Sockel, aber es ist dann kein echter 32 Kerner und außerdem alles noch Gerüchte, warten wir die Vorstellung und die ersten Reviews ab.
Oder mit den Xeon E7 v4 oder sogar schon mit deren Nachfolgern, der v5 Generation, je nachdem wann er denn auf den Markt kommt.

Die Quadrat Millimeter sind beim "stacking" auch eher vernachlässigbar, aka 3D Transistoren.

OB echt oder nicht entscheiden die Entwickler, egal welches Layer. :angel:
8x 128Bit sind nicht zuviel verlangt. ;)
#45
Registriert seit: 20.01.2011

Stabsgefreiter
Beiträge: 381
Zitat Cibo;24459741
Kurzzeitig ja, langfristig nein. Sobald DX12 der "Standart" ist ohne alte Zöpfe supporten zu müssen werden die Entwickler ein Teufel tun Draw Call Leistung ungenutzt liegen zu lassen. Den die High Poly Modelle sind ja heute schon gang und gebe und müssen aufwendig optimiert werden damit es spielbar ist. Wenn ich also 30 Minuten Aufwand spare indem ich dein Ingame Haus jeden Stein einzeln Berechnen lasse anstatt ein extra Low poly anzufertigen würde ich es als Entwickler auch tun den Zeit ist Geld.


Bin ich mir nicht so sicher - auch die Tools werden weiterentwickelt. Saubere 3D Modelle + Tesselation und schon kannst du auf deine dedizierten LODs verzichten, wenn du genügend Kerne hast (spart nebenbei auch etwas Speicher, aber das ist marginal)

Auch gehen wir so langsam auf den Trend "fotorealistisch" zu - da werden die Entwickler nen Teufel tun um auf biegen und brechen Low-Poly "Artefakte" einzubauen... ich denke, die zusätzliche Rechenpower wird eher in sowas wie Licht und Schatteneffekte gesteckt, welche die Szene Kinofilm-artig macht und sie noch beeindruckender wirken lässt, als sie es in der Realität wirklich ist. Auch erweiterte Partikelsimulationen (Beispiel Wasserfall) kann ich mir gut als zusätzlichen Punkt vorstellen, wo man Performance reinwerfen wird. (inklusive Rauch/Feuereffekte - halt Partikel...)

Das alles kann durch die Anwesenheit zusätzlicher Kerne praktisch linear skalierbar hinzugeschaltet werden, so dass die CPU-Limitierung für die nächsten Paar Jahre erst einmal Geschichte sein wird - abgesehen natürlich vom richtig erwähnten Hauptthread. Aber auch da kann man optimieren, wenn auch nur mit mehr Hirnschmalz und Aufwand. (Entkoppelte Prozesse [eher Aufwändig, das man das gesamte Spieldesign damit verhackstücken kann], Interpolationen [so dass ich nicht mehr auf ein Ergebnis warten muss], Vorwärtsberechnungen [In der Zeit, wo ein Ergebnis berechnet wird, kennt man deren Abhängigkeiten und kann sie mit einem Vorschub verlangen])

Aber zum Thema: Die zusätzlichen Kerne werden vor allem dem Grafikbereich der Spiele helfen, dafür sind die neuen APIs ja auch da und der Hauptthread wird kaum mehr limitieren, als er es jetzt schon tut.
#46
Registriert seit: 04.04.2007

Hauptgefreiter
Beiträge: 146
Wann ungefähr werden die neuen EPs mit stabilem Preis im Handel erhältlich sein?
#47
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Registriert seit: 18.02.2005

Fregattenkapitän
Beiträge: 2932
Die sind teilweise angeblich schon lieferbar - aber bei Geizhals nicht korrekt gelistet:https://geizhals.de/intel-xeon-e5-2699-v4-cm8066002022506-a1414791.html?hloc=at&hloc=de
https://geizhals.de/intel-xeon-e5-2630-v4-cm8066002032301-a1414789.html?hloc=at&hloc=de
Ich hab da nach Kerzahl gesucht.
#48
Registriert seit: 09.04.2011

Leutnant zur See
Beiträge: 1101
Im Thermal Guide wird eine Offroad Map CPU E5-2689v4 angegeben: 165W TDP und 10 Cores. Was wieder mal ärgerlich empfinde, wieso integriert Intel die Speedbin Übersicht nicht in die Doku? So muß man erstmal im Netz suchen, um eine Übersicht um die Turbotaktstufen zu sehen. Wer hohe Single Thread Leistung braucht ist mit E5v4 frequency optimized Modellen am besten beraten (E5-2667v4, E5-2643v4 und E5-2637v4) am besten beraten. Diese Modelle halten faktisch ihren Maximaltakt auch beim Allcoretubro durch, solange man die CPUs ausreichend kühlt. Da fällt selbst die Workstation CPU ab.
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