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Intel: Tick-Tock war gestern - Process-Architecture-Optimization als neuer Weg

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intel3Im Rahmen des sogenannten "Form 10-K", einem Bericht von Intel an die US-amerikanische Börsenaufsicht Securities and Exchange Commision (SEC), hat Intel auch Details zur Zukunftsstrategie der eigenen Fertigung veröffentlicht. Schon seit geraumer Zeit wird ein Ende von Moore's Law vorausgesagt, da immer kleinere Fertigungstechnologien auch immer höhere Kosten nach sich ziehen. Bisher kann dies durch die Unternehmen mithilfe verschiedener Tricks noch aufgefangen werden. Wie lange dies noch gelingen wird, lässt sich kaum abschätzen.

Doch bei Intel hat bereits ein Umdenken stattgefunden. Seit einigen Jahren verfolgt Intel hinsichtlich der Fertigung folgende Prinzip: Das Tick-Tock-Prinzip beschreibt einen Tick als Wechsel des Fertigungsprozesses, während ein Tock einen Wechsel der Architektur darstellt. Somit kann Intel mögliche Komplikationen beim Wechsel der Architektur oder der Fertigungstechnologie voneinander trennen. Dieses Prinzip soll auch noch in mindestens zwei Schritten weitergeführt werden. Spätestens danach aber sieht Intel einen Wechsel auf eine Strategie in drei Schritten vor: Process-Architecture-Optimization.

Intels Wechsel von Tick-Tock- auf Process-Architecture-Optimization-Rhythmus
Intels Wechsel von Tick-Tock- auf Process-Architecture-Optimization-Rhythmus

"As part of our R&D efforts, we plan to introduce a new Intel Core microarchitecture for desktops, notebooks (including Ultrabook devices and 2 in 1 systems), and Intel Xeon processors on a regular cadence. We expect to lengthen the amount of time we will utilize our 14nm and our next generation 10nm process technologies, further optimizing our products and process technologies while meeting the yearly market cadence for product introductions."

Der Hauptgrund für die Umstellung sind also die Kosten für immer kleinere Fertigungsprozesse und daraus zieht Intel auch den Schluss bzw. sieht bereits in der aktuellen Fertigung in 14 nm eine deutliche Verlängerung des Zeitraumes, bis zu dem ein solch neuer Fertigungsprozess hinsichtlich der Kosten die Investitionen rechtfertigt. Aus diesem Grund hat Intel auch einige eigentlich schon früher geplante Wechsel weiter nach hinten geschoben und so wurden in den vergangenen drei Jahren nur zwei neue Produktgenerationen auf den Markt gebracht.

Derzeit lässt Intel in seinen Fabriken in Irland, Arizona und Oregon in 14 nm fertigen, während die Produktion in 22 nm neben Arizona und Oregon zusätzlich noch in Israel durchgeführt wird. Für den Wechsel auf 10 nm gibt es noch keine konkreten Ausbaupläne für die Fabriken, allerdings scheint ein Wechsel auf größere Wafer durch Intel geplant zu sein. Derzeit verwendet Intel solche mit einem Durchmesser von 300 mm. Zukünftig sollen es 450 mm sein, was die Kosten durch eine bessere Ausbeute reduzieren sollte.

Yield-Rate im 14 nm Prozess
Yield-Rate im 14 nm Prozess

Der schrumpfende Vorsprung Intels hinsichtlich der Fertigung ist wahrnehmbar, allerdings ist Intel der Konkurrenz noch einige Schritte voraus. Samsung, TSMC und GlobalFoundries fertigen zwar bereits in 16/14 nm, allerdings sind die Chips die darin gefertigt werden deutlich kleiner, als bei Intel. Hier werden Chips mit einer Fläche von 400 mm2 gefertigt, während es bei Samsung und TSMC gerade einmal etwas über 100 mm2 erreicht haben. GlobalFoundries wird erst mit den AMD-GPUs auf Basis der Polaris-Architektur überhaupt solch große Chips in dieser Fertigungstechnologie produzieren. In weiten Bereichen wird Intel auf absehbare Zeit als die Voreiterrolle behalten.

Offen ist noch die Frage, welche Auswirkungen der 3. Schritt des Process-Architecture-Optimization-Rhythmus haben wird. Optimierung kann vieles bedeuten, über solche auf Ebene der Mikroarchitektur bis hin zu niedrigeren Spannungen und höhere Taktraten aufgrund einer optimierten Fertigung. Spannend wird auch zu sehen sein, in wie weit Intel die Plattform im PAO-Rhythmus stabil halten kann und beispielsweise kein Wechsel des Sockel oder Chipsatzes notwendig wird. Daran dürften auf der einen Seite die Kunden Interesse haben, die ihre Infrastruktur nicht notwendigerweise wechseln müssen, auf der anderen Seite nutzen die Mainboard-Hersteller einen häufigen Wechsel gerne um die eigenen Produkte zu erneuern und neue Absatzmärkte zu finden.

Wir sind gespannt, wann Intel sich etwas genauer zum Process-Architecture-Optimization-Rhythmus äußern wird und weitere Details veröffentlicht.

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Kommentare (34)

#25
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Fregattenkapitän
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Wird Zeit, das AMD mal wieder eine revolutionäre CPU-Architektur auf die Beine stellt, die Intel dann wieder einkaufen darf siehe Athlon64. Mal sehen wie Zen so wird. :d
#26
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Admiral
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Zitat Pickebuh;24438464
Wird Zeit, das AMD mal wieder eine revolutionäre CPU-Architektur auf die Beine stellt, die Intel dann wieder einkaufen darf siehe Athlon64. Mal sehen wie Zen so wird. :d


Meiner meinung wird Zen so.

beispiel 8 Core Zen:
Wenn die gerüchte stimmen wird er SMT haben, also 16 Threads, wär mir aber Wayne.
40% mehr IPC als FX8 Vishera.

Würde bedeuten, bei 4000mhz wäre er so schnell wie ein Vishera der mit 5600mhz Taktet.
Und ich vermute er wird zeitgleich noch sparsamer sein als ein Vishera.

Also alles in einem ein Großer Sprung von Vishera.
#27
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Zitat Nighteye;24438747
Meiner meinung wird Zen so.

Zen wird wie?
So wie es aktuell aussieht wird Zen eher wie ne Intel CPU a'la Haswell(-E). Sprich einige starke Kerne + SMT, vorerst keine IGP und eventuell (da ist leider noch sehr wenig bekannt) bis Quad Channel DDR4 Support sowie >20 PCI-E 3.0 Lanes (ebenfalls noch kaum etwas bekannt).
Pickebuh meinte da eher daß AMD etwas neues Innovatives in die CPU einbaut das Intel dann "übernimmt", wie eben die 64Bit Erweiterung bzw. den integrierten Memory Controller oder sowas. Da ist aktuell aber noch nichts bekannt. Auch so etwas wie virtuelle Kerne bzw. VISC oder Morphcore etc. wird wohl eher noch nicht kommen. Aber lassen wir uns überraschen.

Zitat Nighteye;24438747

beispiel 8 Core Zen:
Wenn die gerüchte stimmen wird er SMT haben, also 16 Threads, wär mir aber Wayne.
40% mehr IPC als FX8 Vishera.

Mit 40% war der Bezug auf den letzten Kern gelegt, also sogar Excavator. Allerdings keinerlei Aufbauvariante. Wie wir wissen können die recht unterschiedlich aussehen. Piledriver z.B. wurde ja in den FX CPUs mit L2 und L3 Cache genutzt, aber auch in APUs mit teil wenig L2 und keinem L3 Cache.
Wird dann auch etwas schwer welchen Zen man z.B. mit welchem Bulldozer basierenden FX vergleichen wird. Vergleicht man da dann tatsächlich den echten 8 Core Zen (mit SMT) gegen einen FX-8xxx ??? Oder nimmt man einen 4 Kern Zen mit SMT? Wird vielleicht eher die Preisgestaltung entscheiden.
Wie dem auch sei - die neue Fertigung und neue Architektur sollten Zen auf jeden Fall helfen deutlich ggü. Bulldozer zuzulegen und hoffentlich auf Intel (mind.) aufzuschließen oder eventuell auch nur nahe zu kommen.

@Topic
Intel will uns einfach nur schonend "im Marketing Gewand" beibringen daß sie nun noch länger auf der jeweiligen Fertigungstechnik bleiben als bisher.
#28
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Stabsgefreiter
Beiträge: 370
Zitat Bucho;24435482
Grob gesagt bedeutet das für mich daß Intel einfach 3 anstatt 2 Generationen in einer Fertigung bringen will. Wird ja aktuell schon in etwa so gemacht ...
22nm
Ivy Bridge (Tick/Process) -> Haswell (Tock/Architecture) -> Devils Canyon (Optimization [wenn auch sehr wenig])


Es war eher Ivy Bridge -> Haswell -> Haswell Refresh (ging ab Celeron, hatte meist 100 Mhz mehr).
#29
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Kapitänleutnant
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"Process-Architecture-Optimization" - ein Synonym für noch weniger Weiterentwicklung pro Zeit, mangels Kokurrenz?
#30
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Beiträge: 128
Zitat Bucho;24435482
Grob gesagt bedeutet das für mich daß Intel einfach 3 anstatt 2 Generationen in einer Fertigung bringen will. Wird ja aktuell schon in etwa so gemacht ...
22nm
Ivy Bridge (Tick/Process) -> Haswell (Tock/Architecture) -> Devils Canyon (Optimization [wenn auch sehr wenig])
14nm
dann wieder Broadwell (Tick/Process) -> Skylake (Tock/Architecture) -> Kaby Lake (Optimization)

Oder sehe ich das falsch?

Ob da der Sockel/die Platform gleich bleibt hat mMn nichts mit der Fertigung zu tun.

Würde mich bei Optimization aber auch nicht wundern wenn da 0% mehr (IPC) Leistung raus kommt, da hier ja eher an der Effizienz bzw. am Takt geschraubt wird. Ist ja auch nur eine Optimierung der Fertigung und keine Architektur oder Process Änderung - also irgendwie logisch.


Ich wollte genau dasselbe sagen. Devil's Canyon war so ein Refresh/Optimization. Ich habe mich neutlich nach intel Atom-Tablets umgesehen und bin auf diese Tabelle gestoßen: https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_Intel_CPU_microarchitectures Da ist schon lange die Rede von Refreshes. AMD macht sie auch jedes mal, wenn sie weder ne neue Strukturbreite noch Architektur auf den Markt werfen können.

Im Prinzip war Broadwell ein Desaster, das irgendwie so halbherzig noch auf den Markt kam, obwohl die eigentliche Skylake-Architektur schon stand. Die Strukturbreiten lassen eben länger auf sich warten. Hätte Intel zu der Zeit Konkurrenz gehabt, hätten sie massiv Probleme bekommen. Glück im Unglück, dass AMD nicht angreifen konnte.
Darum ist das keine wirklich neue Strategie, sondern eine Bekanntmachung des ohnehin bekannten. 3-Zyklen nun. Die Skylake-Optimierungen hätten also evtl viel früher in 22 nm gegossen werden können. Zumindest Teile davon. Niemand hätte gelästert, weil Intel Probleme mit 14 nm hat und die wären gut dagestanden.

Ich wette, die haben Ehrfurcht vor den 10 und 7 nm Prozessen und wollen so ihre Versprechen dämpfen ;)
#31
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Zitat Nighteye;24438747
Würde bedeuten, bei 4000mhz wäre er so schnell wie ein Vishera der mit 5600mhz Taktet.


Die Rechnung kannst du vergessen ;)
Die Leistungsskalierung beim Vishera entspricht nicht annähernd der Taktsteigerung, die machbar ist. Zumindest nicht im Schnitt... Einige spezielle Anwendungsfälle skalieren aber in der Tat recht gut mit dem Takt. Andere dafür eher mau.
Einfach mal ein paar Benches zu den FX9 Modellen ansehen.

Auch würde es bedeuten, dass ein FX8 irgendwas Vishera mit 5,6GHz auf gut und gerne Haswell Niveau liegt. Das stimmt unter MT Load sogar, da liegt er eher sogar drüber. ST Last und im Alltag hingegen kommt das lange nicht hin. Nach obenraus ist dort einfach keine Luft da. Zumal, wie schon angemerkt, die 40% bezogen auf Excavator sein sollen. Was genau? Weis man nicht... Nen Excavator based vier Moduler gibts (noch) nicht, wirds ggf. auch nie geben. Ggü. der APU verglichen im FM2+ wäre da der Einfluss des L3 Caches auf die Endleistung noch zu ermitteln usw.

Kurzum, es ist wohl eher sinnvoller ggü. Intel Modellen zu vergleichen. Acht Cores + SMT, halbwegs hoher Takt (sagen wir 3GHz oder mehr) sollten durchaus in die Region des [email protected] gelangen. Wie viel dann der eine/andere verbraucht, bleibt abzuwarten. Und wie viel Performancezuwachs im Schnitt von den 40% beim Endanwender ankommen, ebenso. Was man aber faktisch heute schon durchaus annehmen kann, wenn die Leistung halbwegs gut ankommt und die Fertigung nicht Probleme macht, dann "reicht" es zumindest im ersten Step für Haswell-E. Ggf. sogar Broadwell-E, wenn man den Takt erhöht... Der i7-5960X hat nicht grundlos "nur" 3GHz Basistakt und nen eher mauen Turbo.
Ob die high clock Skylake Intels auch zu knacken sind, abwarten. Wenn AMD ggf. doch etwas mehr Takt braucht, wird das eher nicht eintreten. Aber ggü. Haswell-E bin ich zuversichtlich ;)

Schlägt das aber voll durch, was nicht unwarscheinlich ist, dann verabschiedet euch defacto schonmal von günstigen acht Kern Zen CPUs :fresse:


Zitat ecth;24439307
Ich wollte genau dasselbe sagen. Devil's Canyon war so ein Refresh/Optimization. Ich habe mich neutlich nach intel Atom-Tablets umgesehen und bin auf diese Tabelle gestoßen: https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_Intel_CPU_microarchitectures Da ist schon lange die Rede von Refreshes. AMD macht sie auch jedes mal, wenn sie weder ne neue Strukturbreite noch Architektur auf den Markt werfen können.


Kurze Zwischenfrage, was heist schon lange?
Weil die einzige Zeile mit Refresh dort ist die Haswell Reihe... Der Rest? Pure Spekulation aktuell. Und nach den aktuellen Infos/News möglicherweise sogar richtig.

Wobei das mit dem "Refresh" ansich auch so eine Sache ist. Nimmt man es genau, ist es kein Refresh. Es ist der gleiche Wein in anderen Schleuchen. Was man geändert hat ist A) der Name, B) die Taktrate und C) bei einigen wenigen Modellen die WLP. Ob man sowas "Refresh" schimpfen kann/soll/darf -> Ansichtssache. Rein von den Namen her ist es ein Refresh, von den Daten her nicht unbedingt. Auch in der Vergangenheit gab es Reihen, die mit zusätzlichem Takt ausgestattet wurden oder wo sich Namen nach oben hin geändert haben oder oder oder. Von Refresh hat da aber eigentlich keiner gesprochen...

Klingt eher nach Marketinggeschwätz. Da Refresh einfach nach was klingt, was neu ist, nicht so neu wie eine neue Generation/Fertigung, aber eben auch nicht nur das Alte mit bisschen aufgemotzt. Aber genau das ist es ja eigentlich unter dem Deckel ;)
#32
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Admiral
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@FDsonne & Bucho

L3 bringt so 10% IPC laut den vergleichen der Vishera APU mit Vishera FX4.

Von daher ist der Excavator also ca so schnell wie ein Vishera mit L3, evtl 5% schneller, mehr aber auch nicht.

Und ja Sonne, der Zen wird single core ja auch nicht schneller als Haswell. Das war mir durchaus bewusst bei meiner Rechnung.

Ich sehe das ganz nüchtern. 8 Zen Kerne werden wie ein FX8 Vishera sein, nur mit 40% mehr IPC und etwas weniger TDP bzw verbrauch.

Also eine Solide CPU für MT. Das SMT wird bei 8 Kernen im Desktop (16 Threads) natürlich relativ belanglos sein.

Vorallem wenn man bedenkt das bei so vielen Spielen zwischen i5 und i7 unter 5% unterschied liegen bei gleichem Takt.
#33
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Flottillenadmiral
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Zitat sweetchuck;24439180
Es war eher Ivy Bridge -> Haswell -> Haswell Refresh (ging ab Celeron, hatte meist 100 Mhz mehr).

Devils Canyon ist doch Haswell Refresh. Auch wenn so nur der i5-4690K und i7-4790K benamst wurden. In meinen Augen sind das auch die wirklichen Refreshs denn die haben (wie fdsonne schon schrieb) wenigstens was "neu". Auch wenn es nur die Wärmeleitpaste, ein paar Kondensatoren zur Glättung und eine leicht höhere TDP ist. Die anderen Modelle sind ja nur im Takt gehoben wurden soviel ich weiß.

Zitat ecth;24439307
...
Im Prinzip war Broadwell ein Desaster, das irgendwie so halbherzig noch auf den Markt kam, obwohl die eigentliche Skylake-Architektur schon stand. ...

Am Desktop ja. Irgenwie hatte Intel da anscheinend nicht viel Motivation etwas zu bringen. Die zwei Modelle sind da eher ein "man kann ja eh ... hier bitte". Am mobilen Sektor haben die Broadwell aber gut die Haswell vertrieben und können mit leicht besserem Verbrauch auch zeigen was Broadwell kann.
Am Serversektor sind die E3 v4 ja auch eher nur ein kleines Update mit wenigen Modellen da hier ja auch schon von den Skylake E3 v5 abgelöst, aber die E5 bzw. E7 Modelle werden dann von dem Broadwell Kern und der kleineren Struktur profitieren in eben etwas sparsameren Modellen bzw. mit mehr Kernen.

Zitat ecth;24439307
...
Ich wette, die haben Ehrfurcht vor den 10 und 7 nm Prozessen und wollen so ihre Versprechen dämpfen ;)

Ehrfurcht ist vielleicht der falsche Ausdruck ... Schiss bzw. eine realistische Erwartung wohl eher. Wenn man bedenkt wie verdammt klein das jedoch ist und was da für Kosten und Aufwand für die Forschung, Entwicklung und Fertigung drin stecken auch nicht verwunderlich.
Ewig shrinken geht halt nicht.

Zitat Nighteye;24439628
@FDsonne & Bucho
L3 bringt so 10% IPC laut den vergleichen der Vishera APU mit Vishera FX4.

Von daher ist der Excavator also ca so schnell wie ein Vishera mit L3, evtl 5% schneller, mehr aber auch nicht.

Hätte gernen einen FX mit Excavator gesehen. Die Kerne haben durchaus Potential. Hier wurde ein X4 845 (~ Carrizo/Excavator) mit einem X4 860K verglichen. Wenn der X4 860K auf die selbe TDP gesetzt wird hat der 845 eigentlich immer die Nase vorne, und das bei weniger L2 Cache.
Erste Benchmarks des Athlon X4 845 [Update 14:00] | Planet 3DNow!

Zitat Nighteye;24439628

Ich sehe das ganz nüchtern. 8 Zen Kerne werden wie ein FX8 Vishera sein, nur mit 40% mehr IPC und etwas weniger TDP bzw verbrauch.

Nö - einen 8 Kerne Zen kannst Du nicht einfach mit einem FX8 vergleichen bzw. mit "sein" sogar gleich setzen. Der FX hat immer noch 4 Module und der Zen dann echte Kerne. Das wäre ja so wie wenn Du einen FX8 mit einem 8 Kern Haswell-E oder von mir aus Sandy Bridge-EP / Ivy Bridge-EP vergleichst.

Sprich die MT Leistung sollte eigentlich massiv besser sein beim Zen als beim FX8. Das ist auch der Grund warum wie die ganze Zeit vermuten daß ein 8 Kern Zen, wenn er wie erhofft schnelle Kerne haben wird, eher auf Augenhöhe der Haswell-E liegen wird und demnach auch preislich dort wo mitspielen wird.

Und ja - SMT wird bei Spielen vor allem bei den Modellen mit mehr Kernen nicht wirklich relevant sein. Falls auch mal ein 2 Kern Zen (ggf. dann als APU) kommt bzw. bei einem 4 Kern Zen wird SMT jedoch schon etwas bringen. Siehe i3. Bei dem 4 Kern Zen + SMT wird es ähnlich dem Desktop i7 mit 4 Kernen sein, mal bringt SMT etwas, mal nicht, und selten ist es sogar kontraproduktiv.
#34
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Weinböhla (Sachsen)
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Zitat Nighteye;24439628
@FDsonne & Bucho

L3 bringt so 10% IPC laut den vergleichen der Vishera APU mit Vishera FX4.


IPC hat nix mit dem Cache zu tun... ;)
Was du eher meinst ist wohl Leistung pro Takt... Die Frage ist eher, unter welchen Bedingungen gilt das am Ende?
Wenn du irgendwas mit neuen Befehlserweiterungen ansetzt, kann das komplett anders ausschauen als wenn du stino x86/x87 Code da drauf drückst...

Und das ist eben der Punkt, wo die ganzen Diskusionen zu keinem Ende führen. Man sollte mal klar definieren um was man überhaupt redet. Wenn AMD von IPC spricht, meint das normal "Instructions per Cycle/Clock". Wie viel messbare Performance da aber in Form von Software rauskommt, steht auf nem anderen Blatt Papier. Vor allem eben in Quervergleichen von CPUs, die vom Aufbau her grundverschieden sind. Denn es ist eben nicht ganz klar, auf was man IPC nun genau bezieht!?
-> Pro Modul? Also zwei Int. Cores + FPU (BD) vs. Zwei Cores + zwei FPUs + SMT (Zen)?
-> Pro Int. Core vs. ein Zen (Int) Core/eine Zen FPU?
-> Pro vollwertiger/ganzer CPU vs. Zen Dual/Quad/Okta-Core? (mit oder ohne SMT?)
Je nach Basis kommen da völlig andere Werte raus...

Vergleichst du nun gegen Intel, ist das hingegen recht überschaubar/einfach. Da sich bei Intel (wohl auch in Zukunft nicht) da nichts groß über die Generationen geändert hat. Der grundlegende Aufbau ist seit Generationen gleich und bleibt dies wohl auch vorerst.


Da sich aber unterm Strich wohl beide bei SMT einfinden werden, wird es zumindest für AMD ähnliche Vorteile geben, wie Intel dank/mit SMT heute hat... Der größte Vorteil dabei ist wohl, dass die Intel Prozessoren mit aktivem SMT eben quasi volle pro Core Performance erzielen, wenn die Gesamtlast nicht größer 50% liegt.
Ich denke nicht, dass Intel daran die nächsten paar Generationen was ändern wird. Das macht den Spaß ungemein gut vergleichbar und am Ende entscheidet wohl nur noch die pro Takt Performance respektive die absolute Taktrate. Da auch Intel nicht zaubern kann, wie auch es nach wie vor wenig Sinn hätte, stark in die Breite zu gehen (im Desktop/Mainstream), ist viel Angriffsfläche für AMD vorhanden... Muss Zen nur noch halten, was aktuell vom Papier her durchsickert. Ob es Intel hingegen dann hilft, den Releasezylus umzustellen, würde ich bezweifeln... Im Endeffekt ist es eh wurscht, wenn die Leistungsunterschiede nicht riesig ausfallen. Für die Zukunft wird mehr die Fertigung den Takt vorgeben (Intel und AMD) und am Ende muss man gucken, wohin die Reise geht. Möglicherweise konzentriert man sich dann auch eher auf so Randthemen. Das Speedshift Thema bei Intel kann bspw. schon ne Menge Punkte bringen um kurze, aber immer vorhandene Lastspitzen abzufangen. Sowas ähnliches müsste AMD dann auch liefern, damit man bspw. im Alltag mithalten kann. Denn sowas bringt Alltagsspeed, wenn der Prozessor schnell(er) reagiert anstatt träge zu sein.
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