Test: Sandy Bridge-E - Intel Core i7-3960X

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sbe-logoSandy Bridge-E ist da - Intel stellt am heutigen Tage das neue Flaggschiff vor, den Core i7-3960X. Diesen neuen Sechskern-Renner haben wir im Test und schauen uns die neue Plattform mit Intels X79-Chipsatz genauer an. Im Vergleich zu den Sandy-Bridge-Prozessoren auf Basis des Sockel 1155 sind die neuen Sockel-2011-Prozessoren auf pure Performance ausgelegt. Aber wie hoch kann Intel die Messlatte bei der Leistung legen? Zumindest musste man nicht AMDs FX-8150 in Schach halten, denn AMDs Neuer sieht bereits gegen die Mainstream-Serie recht schlecht aus.

Am 11. März 2010 präsentierte Intel den ersten Gulftown-Prozessor der Core-i7-Reihe, es folgten zahlreiche Modelle auf derselben Architektur, die zuletzt im i7-990X Extreme Edition gipfelten. Der bislang schnellste-Intel-Prozessor kann mit 6x 3,46 GHz aufwarten, basiert aber auf der älteren Westmere-Achitektur. Wer auf der Suche nach der absoluten Desktop-Performance ist, war beim Gulftown bislang genau richtig. Allerdings hat die Plattform mit dem Sockel 1366 in den letzten Monaten starke Konkurrenz aus dem eigenen Lager bekommen, denn Intels "Sandy Bridge"-Architektur mit den neuen Sockel 1155 brachte diverse Verbesserungen mit. Die dort verfügbaren Vierkern-Modelle waren teilweise sogar schneller als Intels High-End-Prozessoren.

Mit dem heutigen Tag bekommt die bisherige Extreme-Plattform in Form des Sandy Bridge-E einen würdigen Nachfolger. Pünktlich zum Launch sind zudem mehr als ein Dutzend Mainboards von verschiedenen Herstellern (Hardwareluxx-Preisvergleich) verfügbar - sowie zwei Prozessoren (Preisvergleich). Auf den folgenden Seiten werfen wir aber zunächst einmal einen Blick auf die Architektur des Sandy Bridge-E sowie den dazugehörigen Chipsatz.

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Die Exklusivität der Plattform wird in einem ähnlichen Bereich bleiben wie beim Sockel 1366: Für das High-End-Modell werden wieder 1000 US-Dollar aufgerufen und auch die Mainboards dürften nur selten unter 200 Euro zu haben sein. Doch Intel ist nach eigener Aussage immer wieder überrascht, wie viele dennoch bereit sind, einen derart hohen Preis zu zahlen und oftmals sind es nicht einmal die Overclocker, die zu den Extreme Editions greifen, sondern "normale" Gamer und solche, die auf eine starke Workstation angewiesen sind. Wir können dies immer wieder an Beispielen in unserer Community sehen, dass viele User sich auch den Top-Prozessor einer Serie kaufen.

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Anfangs werden zunächst einmal zwei Prozessoren verkauft: unter anderem der uns vorliegende Core i7-3960X mit einem Basistakt von 3,3 GHz, sechs Kernen und 12 Threads. Im Turbo-Betrieb können bis zu zwei Kerne auch mit maximal 3,9 GHz arbeiten. Den Kernen zur Seite stehen 15 MB shared L3-Cache. Jeder Kern für sich kann aber auch auf 256 kB L2-Cache zurückgreifen. Die Thermal Design Power liegt für den i7-3960X und die beiden folgenden Modelle bei 130 Watt. Ebenso für alle gleich ist der Support von DDR3-1600 im Quad-Channel-Betrieb und der offene Multiplikator. Erwartungsgemäß wird das High-End-Modell für 990 US-Dollar gelistet.

Der zweite ab heute verfügbare Prozessor ist der Core i7-3930K, der ebenfalls mit sechs Kernen und 12 Threads arbeitet, aber nur mit 3,2 bzw. 3,8 GHz läuft und zudem nur 12 MB L3-Cache hat. Für diese Einschränkungen wird dann auch nur in etwa der halbe Preis aufgerufen - 555 US-Dollar.

Im 1. Quartal 2011 soll dann noch der Core i7-3820 folgen. Neben der Tatsache, dass hier nur vier Kerne und acht Threads arbeiten können, liegt der Takt dafür bei 3,6 bzw. 3,9 GHz. Eine weitere Einschränkung betrifft den L3-Cache, der hier nur mit 10 MB bemessen ist. Intel spricht von "Partially Unlocked", was bedeutet, dass der Multiplikator zwar noch oben hin verändert werden kann, aber nur bis zu einer Obergrenze, die Intel noch nicht näher spezifiziert hat. Einen Preis wollte man zu diesem Modell auch noch nicht nennen.

Alle Intel-CPUs der letzten zwei Jahre haben wir in der Feature-Übersicht in der folgenden Tabelle zusammengestellt:

Prozessor Core i7-8xx
Quad-Core
Core i7-2xxx
Quad-Core
Intel Core i7-9xx
Quad-Core
Intel Core i7-9xx
Six-Core
Intel Core i7-39xx-Serie
Six-Core
Codename Lynnfield Sandy Bridge Bloomfield Gulftown Sandy Bridge-E
Platform Nehalem Sandy Bridge Nehalem Westmere Sandy Bridge
Sockel Sockel 1156 (LGA) Sockel 1155 (LGA) Sockel 1366 (LGA) Sockel 1366 (LGA) Sockel 2011 (LGA)
Spezifikationen der Kerne
Anzahl Cores 4 4 4 6 6
Hyperthreading ja, 8 Threads ja, 8 Threads ja, 8 Threads ja, 12 Threads ja, 12 Threads
Turbo-Betrieb ja ja, 2.0 ja ja ja, 2.0
Core Disable ja ja ja ja ja
SSE SSE4.1 SSE 4.1 und 4.2 SSE4.1 SSE4.1 und 4.2 SSE4.1 und 4.2
AVX nein ja nein nein ja
AES-NI nein ja nein ja ja
Spezifikationen des UnCore-Bereichs
Speichercontroller DDR3-1333,
Dual-Channel
DDR3-1333,
Dual-Channel
DDR3-1066,
Triple-Channel
DDR3-1066,
Triple-Channel
DDR3-1066,
Quad-Channel
QPI nein, DMI-Anbindung
nein, DMI-Anbindung maximal 6,4 GT/s maximal 6,4 GT/s nein, DMI-Anbindung (20 GB/s)
Cache 8 MB L3-Cache 8 MB L3-Cache 8 MB L3-Cache 12 MB L3-Cache 15 MB L3-Cache
Ring-Bus nein ja nein nein ja
PCI-Express integriert, 16 Lanes integriert, 16 Lanes extern, über X58 extern, über X58 extern, über X79
Fertigung
Fertigungstechnik 45 nm HighK +
Metal Gate
32 nm HighK +
Metal Gate
45 nm HighK +
Metal Gate
32 nm HighK +
Metal Gate
32 nm HighK +
Metal Gate
TDP 95 W 95 W 130 W 130 W 130 W
Die-Size 296 mm² 216 mm² 263 mm² 248 mm² 434,7 mm²
Anzahl Transistoren 774 Millionen Transistoren 995 Millionen Transistoren 731 Millionen Transistoren 1,178 Milliarden Transistoren 2,27 Milliarden Transistoren

Mit 2,27 Milliarden Transistoren hat Sandy Bridge-E nicht nur bei der Größe die Nase vorne. Auf den nächsten Seiten schauen wir uns die Technik des neuen Prozessors genauer an.


Intels Tick-Tock-Strategie dürfte hinlänglich bekannt sein und Sandy Bridge-E ist die Auskoppelung aus der neuen Mikroarchitektur der Sandy-Bridge-Architektur in zweiter Generation und damit der Nachfolger der Gulftown-Prozessoren auf Basis der Westmere-Architektur. Im kommenden Frühjahr wird Intel dann auf den 22-nm-Fertigungsprozess wechseln. Entsprechend wird es zu Ivy Bridge zwei Serien geben: Einmal die Desktop- und Notebook-Variante auf Basis des Sockels 1155 und wohl auch im nächsten Jahr eine Variante für den professionellen Bereich (Ivy-Bridge-E).

Generell lässt sich der Sandy Bridge-E mit dem Sockel 2011 eher mit Intels Server-Plattform vergleichen - wie bei den älteren Sockel-1366-Modellen besteht zwischen den Prozessoren für den Servereinsatz und für den High-End-Desktop-Markt kaum ein Unterschied. Nur die Anzahl der QPI-Links und die Validierung für den Multiprozessorbetrieb sind hier zu nennen. Also kann man auch die Ausrichtung der Desktop-Variante erkennen: Aufgrund des schnellen Speicherinterfaces, des teuren Chipsatzes und der gebotenen Cache-Größen ist der Core i7-3960X eher etwas für professionelle Anwendungen und Enthusiasten.

Durch das Architektur-Update bekommt die High-End-Plattformen nun auch einige Features der Sandy-Bridge-Architektur, die wir schon ausführlich zur Einführung der Sandy-Bridge-Prozessoren vorgestellt haben. Im Endeffekt deckt sich die Technik aufgrund der identischen Architektur mit der der Sockel-1155-Prozessoren.

Intels Turbo Boost 2.0

Mit der Power Control Unit, die Intel mit dem ersten Core i7 eingeführt hat, führte Intel eine intelligente Lösung ein, den Takt des Prozessors je nach Anwendung zu variieren. Braucht man Single-Core-Performance, dann lässt sich der Takt weit anheben, bei Multi-Core-Performance immerhin noch um einen Speed-Bin. Und wenn die CPU idle ist, schalten sich die meisten Teile ganz ab. Diese Prinzipien hat Intel auch bei der neuen Sandy-Bridge-Generation beibehalten und ausgebaut.

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Die Logik hinter Intels Turbo Boost ist einfach zu erklären: Werden bei einem Prozessor nicht alle Bereiche genutzt, reicht die Kühlung und die Auslegung der Stromzufuhr dafür, die genutzten Einheiten etwas schneller zu takten. Diese dürfen dann mehr Strom aufnehmen und etwas heißer werden, ohne die Funktion des Prozessors zu beeinträchtigen. Der Lohn der Arbeit: Berechnungen können schneller abgeschlossen werden.

Wichtig wurde dieses Prinzip erst mit Mehrkern-Prozessoren, da viele Anwendungen weiterhin nur auf einem einzelnen Kern laufen oder nicht gleichzeitig alle Kerne voll auslasten. Dann ist es möglich, die Effizienz des Prozessors mit Turbo Boost zu erhöhen.

Bei Intels bisheriger Turbo-Boost-Lösung in der Westmere-Architektur konnte auch bei der Nutzung aller Kerne der Takt um einen Speed-Bin gesteigert werden. Ein Speed-Bin entspricht im Endeffekt einem Multiplikatorschritt: Taktet der Prozessor im Standardbetrieb mit x34 als Multiplikator, darf er im Turbo-Betrieb mit x35 betrieben werden. Auch für den Betrieb mit einer kleineren als der maximalen Kernanzahl setzte Intel entsprechende Vorgaben um – so können die Kerne dann teilweise gleich mehrere Speed-Bins schneller arbeiten.

Mit Sandy Bridge hat Intel sich zu dem üblichen Turbo-Betrieb eine Art Boost 2.0 ausgedacht, eine Art thermisches Budget wird zugrunde gelegt. Die Idee dahinter kennt jeder von dem CPU-Kühler im eigenen PC: Nach dem Anschalten des PCs ist das Metall noch kalt, erst nach minutenlangen Berechnungen erwärmt es sich auf eine gleichmäßige Temperatur. Diese Trägheit bei der Kühlung macht sich Intel bei den sogenannten „Dynamic Range Turbo Frequency Limits" zu nutzen.

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Intel erlaubt es bei Turbo Boost 2.0, nicht nur den einen Speed Bin schneller zu arbeiten, der in der Spezifikation hinterlegt ist, sondern je nach Energiebudget und CPU-Temperatur auch eine noch höhere Taktung. Diese geht somit über die eigentliche TDP des Prozessors hinaus – aber nur so lange, wie die Power Control Unit aufgrund der Umgebungsvariablen dies zulässt. Ist das thermische Budget aufgebraucht, also der Kühler wärmer geworden, schaltet Intel zurück in den normalen Turbo-Betrieb. Mit diesem Dynamic-Range-Modus kann Intel die CPU noch weitere Speed-Bins höher takten. Entsprechend läuft dann ein Core i7-3960X beispielsweise statt mit 3,3 GHz mit 3,6 GHz bei Volllast auf allen sechs Kernen. Mit Last auf bis zu zwei Kernen läuft der Prozessor dann sogar mit 3,9 GHz.

 

Die Caches und der Die-Aufbau

Die Zahlen sprechen für sich: 15 MB shared L3-Cache sind extrem viel, aber bereits Intels Core i7-980X hatte 12 MB L3-Cache. Insofern ist nominell nicht viel hinzu gekommen - aber die Architektur des Caches hat sich geändert. Zum Einsatz kommt hier auch wieder der Ring-Bus der Sandy-Bridge-Architektur, allerdings ohne entsprechenden Grafik-Kern. Die Größen für den L1- und L2-Cache sind identisch geblieben - weiterhin spendiert Intel den Kernen je 32 kB für Daten und Instruktionen sowie 256 kb L2-Cache (unified, 8-fach assozialtiv, low latency). Der L3-Cache ist auch weiterhin ein "Inklusive-Cache", besitzt also die Daten des L2- und L1-Caches, um in Idle-Zyklen die Kerne nicht aufwecken zu müssen, um an deren Daten heranzukommen.

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Die Die-Fläche eines Core i7-3960X misst 20,8 x 20,9 mm (434,7 mm²) und beherbergt 2,27 Milliarden Transistoren. Vergleicht man dies mit dem Vorgänger, der auf 1,17 Milliarden Transistoren und eine Chipfläche von 248 mm² kommt, hat Intel hier also deutlich zugelegt. Einen besonders großen Teil nimmt hier natürlich der 15 MB große L3-Cache ein. Aber auch der Speicher-Controller und die I/O-Komponenten benötigen Platz. Dagegen sind die sechs CPU-Kerne schon fast die kleinsten Module des Die.

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Die bereits auf Seite zwei besprochenen technischen Daten des Core i7-3960X in einem CPU-Z-Screenshot bei einem Turbo-Takt aller Kerne von 3,6 GHz. Ohne Turbo wären es 3,3 GHz.

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Im Idle-Betrieb taktet der i7-3960X auf 1,8 GHz herunter und senkt auch die Spannung ab (links). CPU-Z liest diese nicht korrekt aus und zeigt sogar eine höhere Spannung im Vergleich zum Turbo-Betrieb. Werden nur bis zu zwei Kerne belastet, können diese auch mit 3,9 GHz arbeiten (rechts).


Intel hatte offenbar ein offenes Ohr für seine Kunden und die schreibende Zunft und verzichtet mit Sandy Bridge-E auf die Auslieferung der Prozessoren mit einem Boxed-Kühler. Stattdessen bietet man nun eine integrierte Flüssigkeitskühlung an, die separat dazugekauft werden kann. Wer also nicht ohnehin schon bei einer High-End-Plattform auch auf eine entsprechende Kühlung setzen wollte, der findet nun die Möglichkeit dazu.

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Das verwendete Modell von Asetek dürfte vielen bereits bekannt sein und auch AMD vertreibt seine Bulldozer-Prozessoren auf Wunsch mit dieser Kühlung. Intel strebt einen Preis von 85 bis 100 US-Dollar für den Kühler an, der ebenfalls ab heute verfügbar sein soll. Er bietet sich aber nicht nur für den Einsatz mit Sandy Bridge-E an, sondern kann auch auf Systemen mit Sockel LGA1155, LGA1366 und LGA1156 verwendet werden. In anderen Worten: auch die zukünftigen Ivy-Bridge-Prozessoren können damit gekühlt werden und interessanterweise nennt Intel auch schon Ivy-Bridge-E in seiner Kompatibilitätsliste. 

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Wer dennoch glaubt auf einer mehrere hundert Euro teuren CPU eine billige Kühlung einsetzen zu müssen, für den bietet Intel weiterhin einen Boxed-Kühler an, der mit 20 US-Dollar beim Kaufpreis kaum ins Gewicht fallen sollte. Natürlich lassen sich auch alle anderen Kühlkörper von anderen Herstellern auf dem Sockel 2011 mit einem entsprechenden Kit einsetzen. Allerdings kann es sein, dass die Kühlkörper nicht optimal sitzen, denn die Sandy Bridge-E-CPU ist extrem groß. Einen optimalen Kühlerfolg sollte man also mit Kühlkörpern erreichen, die eine möglichst große Grundfläche für eine maximale Wärmeübertragung besitzen.

Mehr Bilder von dem Kühler, auch im Einsatz, haben wir in unserer Galerie zum Ansehen:


Die Sandy Bridge-E-Prozessoren verfügen über ein Quad-Channel-Speicher-Interface, dass über vier DIMM Steckplätze DDR3-Speicher mit bis zu 1600 MHz ansprechen kann. Da manche Mainboards auch über acht DIMM-Slots verfügen, können die Module dann voll bestückt aber nur mit 1333 MHz betrieben werden. Um den Support der Speicherhersteller gewährleisten zu können, hat Intel ein neues Extreme Memory Profile eingeführt. Das XMP 1.3 stellt die Quad-Channel-Kompatibilität entsprechender Speicherkits sicher.

Gegenüber den bisherigen Sockel-1366-Prozessoren ergibt sich also schon anhand der Spezifikation eine deutliche Beschleunigung: Hier sollte DDR3-1066-Speicher zum Einsatz kommen, zudem "nur" in einem Triple-Channel-Interface. Bei den Sockel-1155-Prozessoren ist ein Dual-Channel-Interface mit DDR3-1333 Standard. Insofern hat die High-End-Plattform mal wieder einen respektablen Vorsprung bei der Speicherbandbreite, der natürlich der Fähigkeiten des Prozessors im Serverbereich entstammt.

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 Spezielle Quad-Channel-Kits werden in Kürze angeboten, so beispielsweise

die Ripjaws Z von G.Skill, die wir hier als DDR3-2133-Kit mit 4x 8GB verwenden

Wir haben Intels Flaggschiff durch verschiedene Konfigurationen geschickt, um festzustellen, wie groß die Geschwindigkeitsunterschiede sind:

 

Speichertest 1: Single-, Dual, Triple- und Quad-Channelbetrieb im Vergleich

Für diesen Test haben wir das oben genannte G.Skill-Kit bei DDR3-1600 und 11-11-11-28 1t betrieben und jeweils ein bis vier Speichermodule in das System verbaut. Entsprechend lief das System mit maximal 32 GB RAM und einem bis vier Kanälen.

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Die Unterschiede sind hier klar zu erkennen, Sisoft Sandra zeigt die Bandbreite eindrucksvoll. Anwendungen, die von einer extrem hohen Speicherperformance profitieren, sollten dementsprechend stark beschleunigt werden. In vielen Fällen ist aber die CPU-Performance oder die Grafikkarten-Performance wichtiger. Wer ein älteres Triple-Channel-Kit besitzt und dies weiterverwenden möchte, kann dies auch tun, denn der Unterschied zwischen dem Triple- und Quad-Channel-Betrieb ist zwar groß, aber 30 GB/s Bandbreite sind bereits ein hervorragender Wert.

 

Speichertest 2: Verschiedene Timings

Für diesen Test haben wir die Timings variiert: Bei DDR3-1600 mit Quad-Channel-Betrieb haben wir im Bios die Cas-Latency entsprechend abgesenkt, bis auf den stabilsten, schnellsten Wert.

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Auch hier gibt es wie beim Sockel 1155 kaum Unterschiede bei der Performance, wobei die Latenzzeit natürlich entsprechend sinkt - doch diese ist schon aufgrund des integrierten Speichercontrollers auf einem sehr hohen Niveau.

 

Speichertest 3: Maximaler Takt

Natürlich wird auch ein Overclocking des Speichers bei vielen Anwendern auf dem Programm stehen. Ohne Veränderung des Referenztaktes bietet Intel die Option, den Speicher statt mit 1600 MHz auch langsamer (1066, 1333 MHz) und schneller (1866, 2133, 2400 MHz) zu betreiben. Dies probierten wir wieder mit 11-11-11-28 und 1t als Timings in Quad-Channel-Bestückung aus:

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Mit 2400 MHz ließen sich die Module leider nicht mehr betreiben - oder das System bootete mit dem hohen Takt nicht mehr. Wir werden mit weiteren Speicherkits schauen, ob man auch diesen Speicherteiler verwenden kann. Die Performance bei 2133 MHz ist aber bereits beeindruckend genug.

Den schnellstmöglichen Betrieb erreichten wir letztendlich bei 2133 MHz mit minimal optimierten Timings (10-11-11-28 1t):

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Eine Speicherbandbreite von 45,75 GB/s ist schon extrem - aber bei einem Quad-Channel-Interface ab jetzt keine Seltenheit mehr.


Wie üblich überließ uns Intel ein Engineering Sample des Core i7-3960X. Einen Vorteil gegenüber den Retail-Modellen dürfte unser Sample nicht haben. Aufgrund des ohnehin freien Multiplikators ergeben sich keinerlei Vorteile, wie früher bei Serien, bei denen noch keine K-Modelle existierten. Im Vergleich zu anderen Intel-Prozessoren besitzt der Prozessor eine beeindruckende Größe - er ist sogar noch größer als Intels Sockel-603-Prozessoren.

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Mit dem LGA755 führte Intel das "Land Grid Array" ein. Dabei verfügt nicht mehr die CPU über die Pins, sondern der Sockel. Auf der Rückseite des Prozessors zu sehen sind also nur noch die 2011 Kontakte sowie mittig einige Widerstände. Nachgezählt haben wir aber nicht.

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Das Einsetzen der CPU bzw. auch das Herausnehmen erfordert eine leicht modifizierte Prozedur gegenüber den früheren Sockeln. In den folgenden Bildern wollen wir die CPU aus dem Sockel entnehmen und erklären die einzelnen Schritte. Für die Montage müssen die Schritte nur in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden.

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Zunächst einmal beschriftet Intel seinen Sockel, um dem Benutzer direkt anzuzeigen, welcher der beiden Hebel zuerst betätigt werden muss. Wir müssen also zunächst den rechten Hebel etwas zur Seite drücken und anheben. Dieser Hebel lässt sich nur um 30° anheben, dann wird ein Widerstand spürbar. Über ihn wird das Grid Array auf die Kontakte der CPU gedrückt. Weiter als 30° sollte man den Hebel nicht anheben.

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Nun kann der zweite Hebel aus seiner Arretierung gelöst und ebenfalls angehoben werden. Durch ihn wird der Sockel-Rahmen gelöst, der die CPU im Sockel hält.

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Nun kann der Sockel-Rahmen ebenfalls angehoben werden und der Prozessor liegt frei im Sockel - kann also entnommen werden.

Intel hat dazu auch ein Video veröffentlicht, das in bewegten Bildern zeigt, wie der Prozessor korrekt in den Sockel eingesetzt wird.

 


Während auf der Vorgängerplattform noch ein QPI (QuickPath Interconnect) zur Verbindung der CPU mit dem Chipsatz zum Einsatz kam, verwendet Intel nun ein DMI-Interface wie bei den normalen Desktop-Modellen. Früher wurde das DMI-Interface bereits zur Verbindung zwischen North- und Southbridge verwendet. Intel hat den DMI allerdings auf 20 GB/s beschleunigt, um den Bedürfnissen einer schnellen Verbindung gerecht zu werden.

Vom Prozessor selbst zur Verfügung gestellt werden 40 PCI-Express-Lanes, die theoretisch dazu in der Lage sind 8 GT/s zu leisten, was den PCI-Express-3.0-Spezifiaktionen entsprechen würde. Da Intel aber keine entsprechende Hardware zur Verfügung steht, um dies zu testen, verzichtet man auf die Erwähnung des expliziten PCI-Express-3.0-Support. Die Mainboardhersteller sind hier etwas offensiver und bewerben ihre Boards ausschließlich mit der entsprechenden Funktionalität.

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Über den Chipsatz werden unter anderem acht weitere PCI-Express-2.0-Lanes, sechs SATA-Ports (2x 6 GBit/s, 4x 3 GBit/s), 14x USB 2.0, Intel High Definition Audio und bis zu zwei Gigabit-Ethernet-Ports zur Verfügung gestellt. Die USB-3.0-Anschlüsse müssen weiterhin über Zusatzchips realisiert werden. Erst mit dem Chipsatz zu Ivy-Bridge will Intel den USB-3.0-Support nativ in den Chipsatz integrieren.

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Vergleicht man den X79-Chipsatz mit dem P67/Z68, so fallen die Ähnlichkeiten bei den Spezifikationen auf - es existieren praktisch keine Differenzen. Entsprechend besteht der einzige Unterschied effektiv im Sockel und dem Prozessor.

Als eine Art Referenz-Mainboard darf das Intel DX79SI betrachtet werden, das uns Intel für den Test mitlieferte. In der Vergangenheit haben Intel-Platinen in unseren Tests aber immer sehr gut abgeschnitten, da sie meistens mit sehr guten Verbrauchswerten überzeugen konnten. Neuere Modelle besitzen dabei sogar schon diverse Overclocking-Funktionen und sind ausgewogen ausgestattet. Somit können die Platinen durchaus eine sinnvolle Alternative zu den Modellen von ASUS, ASRock, MSI, Gigabyte oder anderen sein.

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Das DX79SI kommt im gewohnten Intel-Design daher. Auf Design-Schnick-Schnack verzichtet Intel gerne, auf den Totenkopf will man aber scheinbar nicht verzichten. Anders als bei der Skulltrail-Plattform verzichtet man aber auf eine LED-Beleuchtung.

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Rechts und links vom Sockel zu sehen sind jeweils vier DIMM-Steckplätze für bis zu 64 GB DDR3-Speicher. Ein Teil der Spannungsversorgung musste von der I/O-Blende auf die obere Seite des Mainboards verlegt werden und wird in diesem Falle von einem passiven Kühler verdeckt.

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Bereits angesprochen haben wir den Totenkopf auf einer weiteren passiven Kühlkomponente des Intel DX79SI. Unter dieser verbirgt sich der X79-Chipsatz. Auf diesem Board finden wir keine aktive Kühlung, bei vielen anderen haben wir hier aber leider einen Lüfter entdeckt.

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Das DX79SI bietet drei PCI-Express-x16-Slots, von denen je nach Bestückung jeweils zwei mit den vollen 16 Lanes arbeiten und auf dem dritten acht Lanes fallen. Des Weiteren bietet das Board noch zweimal PCI-Express-x1 und einen PCI-Steckplatz.

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Da Intel mit Sandy Bridge-E auch und gerade die Overclocker anspricht, darf auch die entsprechende Ausstattung auf dem Mainboard nicht fehlen. Dazu verbaut man eine Post-Code-Anzeige und Taster, um das System ein- und auszuschalten, sowie ein Reset-Button.

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Direkt über den Chipsatz angeboten werden sechs SATA-Ports. Zwei davon arbeiten mit 6 GBit/s, die weiteren vier kommen auf die halbe Bandbreite von 3 GBit/s. Wie auf dem Bild zu sehen ist, lässt Intel Platz für zusätzliche Ports und auf dem PCB ist auch Luft für einen weiteren Zusatzchip.

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Auf der I/O-Blende ist von links nach rechts zu finden: Ein Back-to-BIOS-Switch, der den einfachen Zugriff auf das BIOS erlaubt, 2x USB 3.0, 6x USB 2.0, 2x Gigabit-Ethernet, 1x FireWire800 und die analogen und digitalen Audio Ein- und Ausgänge.

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Ohne CPU werden im Sockel LGA2011 die 2011 Kontakt-Pins sichtbar, auf die der Prozessor gelegt wird. Intel wird nicht müde zu betonen, wie empfindlich der Sockel gerade durch die hohe Anzahl an Pins geworden ist. Aus diesem Grund hat man sich auch für eine neue Arretierung entschieden.

Ohne passiven Kühler wird der Blick auf den X79-Chipsatz frei. Auch hier ist, genau wie bei der CPU, anhand der Beschriftung des Produkt nicht direkt erkennbar.


Als erstes Retail-Mainboard stand uns das ASUS P9X79 Deluxe zur Verfügung, auf das wir nun auch einen detaillierten Blick werfen wollen.

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Das P9X79 Deluxe darf als Consumer-Mainboard für den Sockel LGA2011 bezeichnet werden. Anders als das Sabertooth X79 verwendet ASUS daher auch die bekannte Farbkombination schwarz, blau und weiß.

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Den Sockel und dessen Funktionalität haben wir bereits beim Intel DX79SI besprochen und verzichten an dieser Stelle daher auf eine weitere Behandlung. ASUS implementiert bei diesem Board aber eine neue Spannungsversorgung, um zum einen beim Overclocking saubere Spannungen liefern zu können, zum anderen aber auch ein effizientes und Strom sparendes Mainboard bauen zu können.

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ASUS bietet beim P9X79 Deluxe ebenfalls acht DIMM-Steckplätze und ordnet diese auch wie Intel zu gleichen Teilen rechts und links vom Sockel an.

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Auch die Position des Chipsatzes ist identisch, allerdings verzichtet ASUS auf den Totenkopf und verbirgt den Chip unter einem passiven Kühler aus Aluminium.

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Bei den PCI-Express-Steckplätzen bietet ASUS vier physikalische x16-Slots, die aber ähnlich wie beim Intel DX79SI mit 2x x16 + 1x x8 bzw. 1x x16 + 3x x8 auskommen müssen. Der Einsatz von Tri- bzw. Quad-SLI und -Crossfire dürfte sich aber in Grenzen halten, sodass dies keine wirkliche Einschränkung ist. Auf PCI verzichtet ASUS gänzlich und bietet statt dessen noch zwei PCI-Express-x16-Slots.

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Über TPU (Turbo Processing Unit) und EPU (Energy Processing Unit) will ASUS eine um bis zu 37 Prozent höhere Leistung und einen um 80 Prozent geringeren Stromverbrauch bieten. In einem kommenden Mainboardtest werden wir uns diese Features genauer ansehen. Wer will kann sich aber auf der Seite von ASUS bereits näher mit diesem Thema beschäftigen.

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Besonders für Overclocker, die ihr System außerhalb eines Gehäuses betreiben und auch keinen 24/7-Betrieb anstreben, interessant sind die zwei Taster für den Neustart und das Ein- und Ausschalten des Systems sowie die Post-Code-Anzeige.

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Auf der I/O-Blende bietet das ASUS P9X79 Deluxe: 6x USB 3.0, 4x USB 2.0, 2x eSATA, 1x Gigabit-Ethernet und einige analoge und digitale Audio-Ports.

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Für die Möglichkeit eine ausreichende Anzahl an HDDs und SSDs anzuschließen, sorgt ASUS über den Chipsatz selbst und einen Zusatzchip. Somit stehen insgesamt jeweils vier SATA-Ports mit 6 bzw. 3 GBit/s zur Verfügung.


Das Overclocking der bisherigen Sandy-Bridge-Prozessoren mit offenem Multiplikator ist recht simpel. Über die Base Clock Rate (BCLK) und den Multiplikator wird der Takt des Prozessors festgelegt. Im Falle des Core i7-2700K bedeutet dies einen Default-Baseclock von 100 MHz und einen Multiplikator von 35.

100 MHz (BCLK) x 35 (Multiplikator) = 3,5 GHz

Um den Prozessor nun zu übertakten, konnte entweder an der Baseclock oder dem Multiplikator gedreht werden. Der Baseclock wird allerdings schon recht schnell durch die Kopplung mit Bussen für USB und SATA limitiert, sodass teilweise schon nach wenigen Megaherz Schluss ist. Für ein richtiges Overclocking ist also ein Prozessor mit offenem Multiplikator nötig. Soll der i7-2700K als mit 4 GHz arbeiten, kann der Multiplikator auf 40 angehoben werden.

100 MHz (BCLK) x 40 (Multiplikator) = 4 GHz

Overclocking mit Sandy Bridge-E: "Clock Ratio"

Mit Sandy Bridge-E wurde nun ein ähnliches Vorgehen von Intel erwartet, doch zusätzlich zur Baseclock und dem Multiplikator ist nun auch noch eine Clock Ratio (RCR) vorhanden. Dieses Verhältnis koppelt CPU und auch Speicher an die Baseclock und den Multiplikator. Intel lässt hier aber nun keine komplett freie Wahl zu, sondern limitiert das Clock Ration auf Einstellungen von 1,00x, 1,25x und 1,66x. Wichtig wird dies vor allem für Sandy Bridge-E-Prozessoren, die keinen nach oben hin offenen Multiplikator haben. Hier kann über die Clock Ratio ein höherer Takt erreicht werden, als dies über die Baseclock und den Multipliaktor möglich wäre.

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Wir wollen einmal ein paar Rechenbeispiele anhand des Core i7-3960X durchführen, der im Defaultzustand folgendermaßen arbeitet:

100 MHz (BCLK) x 1,00 (RCR) x 33 (Multiplikator) = 3300 MHz

Nun wäre ein Overlocking folgendermaßen denkbar:

100 MHz (BCLK) x 1,25 (RCR) x 33 (Multiplikator) = 4125 MHz

Zusätzlich kann auch noch der Mutliplikator bis zu einem fiktiven Limit angehoben werden:

100 MHz (BCLK) x 1,25 (RCR) x 35 (Multiplikator) = 4375 MHz

Nach Belieben kann ab sofort an drei Reglern gedreht werden, um einen gewünschten oder möglichst hohen CPU-Takt zu erreichen. Natürlich geht dies alles einher mit einer Spannungserhöhung, denn einfach so lässt sich auch ein Sandy Bridge-E nicht zu einem höheren Takt bewegen.

Entscheidend ist zudem, welche Speicherteiler Intel anbietet, da man sonst mit zu hohem Clock Ratio schnell an das Limit des Speichers kommt. Mit entsprechend niedrigem Speicherteiler ließe sich dagegen arbeiten. Intel bietet auf dem DX79SI entsprechend niedrige Speicherteiler und lässt dem Nutzer somit einige Möglichkeiten die CPU an ein Maximum zu bringen.

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Wer sich nicht selbst mit dieser Thematik auseinandersetzen möchte oder kann, der kann über das BIOS auch vordefinierte Taktraten auswählen.

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Mit der bereits angesprochenen Wasserkühlung waren alle vordefinierten Taktlevel kein Problem, auch 4,8 GHz liefen stabil. Doch damit geben wir uns noch nicht zufrieden und wollen auf der nächsten Seite selbst versuchen, auch die 5 GHz zu knacken.


Intel bietet über das Extreme Tuning Utility die Möglichkeit nahezu sämtliche BIOS-Optionen auch über Windows steuern oder zumindest zu überwachen. Auch wir nutzten des Tool, um selbst einmal Hand am i7-3960X anzulegen. Ziel waren ein stabiler Betrieb bei 5 GHz.

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Wir mussten die Prozessor-Spannung auf 1,48 Volt anheben, um die Grenze von 5 GHz zu erreichen, doch hier war das Ende der Fahnenstange noch nicht erreicht. Letzendlich schafften wir einen Takt von 5194 MHz bei einer Prozessor-Spannung von 1,522 Volt. Dazu war es nötig auch weitere Spannungs-Domainen anzuheben (z.B. PCH-Voltage, I/O-Voltage) und aufgrund des Speicher-Taktes die Timings etwas zu entschärfen.

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Letztendlich sind wir mit dem Ergebnis aber mehr als zufrieden, denn von 3,3 GHz Standard-Takt und 3,9 GHz Turbo auf bis zu zwei Kernen auf fast 5,2 GHz zu kommen, ist auch oder gerade wegen der integrierten Wasserkühlung achtbar. Natürlich schlägt sich dies auch in den Benchmarks nieder:

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Ob ein dauerhafter Betrieb mit über 1,5 V zu empfehlen ist, wagen wir zu bezweifeln - man sollte also gerade zu Beginn eher vorsichtig sein. Wir werden in einem ausführlichen Overclocking-Bericht uns die Leistungsaufnahme in Abhängigkeit der Prozessorspannung ansehen. Ausgehend von diesen Werten kann man recht gut erkennen, wann eine erhöhte Spannung für einen Prozessor zum Problem werden kann.


Bevor wir uns die Benchmarks anschauen, noch ein paar Worte zum Testsystem:

Alle AMD "Llano"-APUs testen wir auf folgendem System:

Alle AMD AM3(+)-Prozessoren testen wir auf folgendem System:

Alle Intel-Prozessoren mit Sockel 1366 testen wir auf folgendem System:

Alle Intel-Prozessoren mit Sockel 1155 testen wir auf folgendem System:

Alle Intel-Prozessoren mit Sockel 2011 testen wir auf folgendem System:

Für alle Systeme identisch:

 

Der Stromverbrauch

Kommen wir zu den Messungen des Stromverbrauchs, eines unser Haupttestkriterien, da letztendlich ein hoher Verbrauch nicht nur mit höheren Energiekosten einhergeht, sondern auch die Kühlung des Prozessors schwieriger wird. Gerade bei AMDs FX-8150 war das Verhältnis von Leistung und Stromverbrauch aus den Fugen geraten und einer der Hauptkritikpunkte.

Bei Intels Vorgänger-Plattform, den Sockel-1366-Modellen mit dem X58-Chipsatz, war der Verbrauch auch nicht gerade gut, somit ist ein Blick auf den Verbrauch des Nachfolgers umso interessanter:

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Im Idle-Betrieb sieht Intels Plattform deutlich besser aus als der Vorgänger: Während der Core i7-980X noch recht heftig Strom fraß, obwohl das System gar nichts zu tun hatte, verbraucht der neue Core i7-3960X zwar immer noch mehr als Intels Mainstream-Serie, aber er liegt auf einem deutlich besseren Niveau, sogar unterhalb eines AMD Phenom II X6 1100T und eines FX-8150. Mit 75,1 Watt ist der Verbrauch insgesamt knapp 15 Watt über der Mainstream-Serie, dafür bietet Intel aber auch zwei Kerne, ein paar MB Cache und diverse PCIe-Lanes mehr, die selbstverständlich Strom verbrauchen. Und wir setzen im Vergleich auch zwei weitere RAM-Riegel ein. Der Verbrauch im Idle-Betrieb ist also nicht gut, aber in Ordnung.

Interessant ist natürlich auch der Verbrauch unter Last:

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Wenn alle sechs Kerne arbeiten, verbraucht jeder Prozessor natürlich deutlich mehr - die Frage ist dann aber nicht nur, was er tatsächlich verbraucht, sondern auch, wie schnell er arbeitet. Letztendlich kann ein schnell arbeitender Prozessor schneller wieder in den Idle-Betrieb zurückkehren und verbraucht dadurch insgesamt weniger Strom.

Vergleicht man den Core i7-3960X mit der bisherigen Gulftown-Serie, so verbraucht der neue Prozessor knapp 15 Watt weniger - ist aber schneller unterwegs. Den Vergleich mit dem AMD FX-8150 gewinnt Intel um Längen, da der AMD-Prozessor deutlich langsamer ist. Das beste "Performance-pro-Watt"-Verhältnis hat aber wohl Intels Mainstream-Serie, die fast 50 Watt weniger unter Last benötigt.

Auch hier ist das Fazit also: Der Verbrauch geht in Ordnung, ist aber nicht weltklasse. Die Performance-pro-Watt-Leistung ist hingegen sehr gut, gerade wenn man berücksichtigt, dass ein Enthusiast auch noch stromfressende Grafikkarten einsetzen wird und somit auf den Stromverbrauch vielleicht sowieso nicht so Rücksicht nimmt.


Leider fällt unser Benchmarkparcours dieses Mal etwas knapper aus: Am letzten Freitag starb unsere Grafikkarte für das CPU-Testsystem, aus diesem Grund mussten wir etwas improvisieren. Trotzdem ist es uns gelungen, eine gute Auswahl an Programmen für eine Performance-Beurteilung in den Vergleich einzubringen. Weitere ausführliche Benchmarks folgen aber in jedem Fall in den kommenden Tests zum Prozessor.

Wir beginnen mit Cinebench R11.5:

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Einen klaren Sieger zeigt Cinebench: Intels i7-3960X ist der schnellste Prozessor im Vergleich. Das ist auch kein Wunder, denn Cinebench nutzt sechs Kerne, somit wären die älteren Gulftown-Modelle, AMDs FX-8150 und Intels i7-3960X hier im Vorteil. AMDs FX-8150 krankt aber an einer schlechten Single-CPU-Leistung, was man im 1CPU-Benchmark sehen kann. Intels i7-3960X kann sich gegenüber der alten Generation durch die neue Architektur und die schnellere Speicheranbindung einen Vorteil von knapp 15 Prozent erkämpfen.


Truecrypt ist interessant, weil die AES-Unterstützung erst bei neueren Prozessoren hinzugekommen ist - und zudem auch die Anzahl der Kerne und die Speicherbandbreite eine Rolle spielt. AMD hat hier gute Arbeit geleistet, wie man anhand der Benchmarkgrafiken sehen kann:

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Bei der Serpent-Twofish-AES-Encryption liegen die Sechskern-Modelle vorne. Hier spielt die Anzahl der Kerne eine Rolle - Intels i7-3960X kann sich knapp absetzen. Anders sieht es bei der reinen AES-Encryption aus - hier sieht man, dass AMD diese Funktion sehr gut integriert hat:

truecrypt2

Hier liegen alle Prozessoren, die die AES-Verschlüsselung nativ unterstützen, auf einem Niveau.

Ein weiterer Benchmark ist x264-Bench. Auch hier können Prozessoren mit mehreren Kernen aufgrund der Multicore-Optimierung profitieren, wenn auch nicht in einem so massiven Rahmen wie Cinebench. Intels i7-3960X liegt hier wieder ganz vorne:

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Bereits der Core i7-980X war hier deutlich schneller als die neuen Sandy-Bridge-Modelle, doch der neue Sandy Bridge-E kann noch einmal eine Schippe drauflegen und kommt noch einmal knapp 10 Prozent schneller ins Ziel als der Core i7-990X.


Die beliebten Sisoft Sandra-Benchmarks haben wir natürlich auch gemacht und auf dieser Seite aufgelistet:

sisoft1

sisoft2

sisoft3

Keine Besonderheiten in diesem Benchmark, Intels i7-3960X ist erwartungsgemäß die Nummer 1, teilweise aber mit beachtlichem Abstand zur Konkurrenz.


Für viele Enthusiasten ist die 3DMark-Score wichtig - Futuremarks Benchmarks haben sich überall durchgesetzt und so verzichten wir auch nicht auf die Werte. Wir liefern zum einen die Testergebnisse des neuen Futuremark 3DMark 2011, zum anderen die des älteren Vantage:

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future3

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Beide Male liegt der i7-3960X in Führung - aber nicht durch seine hervorragende Gaming-Leistung, sondern vor allen Dingen durch eine brachiale Leistung bei den Physik-Berechnungen, wo er aufgrund der sechs Kerne und der neuen Architektur richtig zuschlagen kann.


Viele Leser werden sich für die Spieleperformance interessieren - allerdings gilt hier: Bei höheren Auflösungen limitiert die CPU kaum, hier ist die Grafikkarte der wichtigste Partner des Spielers. Schon bei einer Auflösung von 1680x1050 rücken die Prozessoren recht nahe aneinander:

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Bei Mafia 2 ist der Core i7-3960X mit 1680x1050 noch vorne, bei 2560x1600 kann er gegenüber den anderen Sandy-Bridge-Modellen (Core i7-2600K und 2700K) aber keinen Vorteil mehr herausspielen, weil die Grafikkarte limitiert. Auch ein schnellerer Prozessor würde hier bei 38,5 Frames pro Sekunde ins Ziel kommen.

Noch extremer wird diese Situation in grafiklastigen Spielen und Benchmarks wie Metro 2033:

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Hier sind fast keine Unterschiede mehr messbar, die Differenzen zwischen dem langsamsten und dem schnellsten Prozessor im Test liegen bei Metro 2033 bei 2560x1600 bei unter 5 Prozent.


Intel hatte bereits vor dem heutigen Launch leichtes Spiel: Nach dem enttäuschenden Abschneiden des AMD FX-8150 in unserem Test waren weiterhin die Sandy-Bridge-Modelle wie der Core i7-2600K oder der günstigere i5-2500K unsere erste Wahl. Der kürzlich vorgestellte Core i7-2700K wäre gar nicht notwendig gewesen, aber mit dem zusätzlichen Speed Bin hat Intel noch eine Schippe draufgelegt. Insofern ist ein Zweikampf eigentlich nicht mehr vorhanden, wie zu Zeiten des ersten Athlons, wo in den Benchmarks oft auch AMD ganz oben stand.

Sandy Bridge-E ist nun so etwas wie die Luxusklasse unter den Plattformen. Entsprechend wurde es auch Zeit, die angestaubten Core i7-980X/990X-Modelle mit dem ungeliebten X58-Chipsatz gegen etwas aktuelles auszutauschen. Insofern hatte Intel hier schon nachzulegen, denn der bislang einzige Sechskerner war bereits 18 Monate auf dem Markt. Mit der Kombination Core i7-3960X und dem neuen X79-Chipsatz wird man sich aber wohl nicht 18 Monate am Markt breitmachen können, denn der Ivy Bridge-E sollte spätestens Ende nächstes Jahres die Performancekrone übernehmen.

Schaut man auf die Performance, so wundert es kaum, dass Intels neues Flaggschiff meistens oben steht. Das liegt im Endeffekt an drei Dingen:

Richtige Schwachpunkte gibt es also nicht - denn bei der hohen Leistung ist es wohl auch hinzunehmen, dass der Prozessor etwas mehr verbraucht. Die komplette Plattform liegt im Idle-Betrieb mit 15 Watt über einer vergleichbaren Z68-Plattform - allerdings sind zwei weitere Speichermodule zu berücksichtigen, sodass der Mehrverbrauch des Prozessors selber sich in Grenzen hält. Unter Last sind es immerhin 50 Watt bei zwei Kernen mehr - auch das Verhältnis ist in Ordnung. Insofern ist der Core i7-3960X sicherlich kein Prozessor für ein kleinen Silent-PC oder einen Strom sparenden HTPC, aber er ist alles andere als ein Stromverbrauchs-Monster.

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Für unsere Leser ist zudem auch interessant, was man mit dem Prozessor denn alles im Bereich Overclocking anstellen kann. Hier scheint Intel mit der Clock Rotation eine Möglichkeit gefunden zu haben, die Flexibilität weiter zu erhöhen. Die von uns fast erreichten 5,2 GHz sind ein beeindruckender Wert, zumal wir keine hochklassige Kühlung verwendet haben, sondern "nur" die sehr gute mitgelieferte Wasserkühlung. Bei Extrem-Overclockern oder mit einer sehr guten Wasserkühlung wird sicherlich auch noch ein besserer Wert zu erreichen sein.

Enthusiasten werden mit der Plattform aber bereits ihren Spaß haben, weil tolle, hochgerüstete Mainboards bereitstehen, in welche man mehrere Grafikkarten einsetzen kann, die im CrossFire-X oder Multi-SLI-Betrieb ihren Dienst tun. Insofern wird die neue X79-Plattform sicherlich für viele ein Optimal-Traum, wenn genügend finanzielle Mittel zur Verfügung stehen.

Das ist sicherlich auch das größte Problem, denn das Topmodell ist mit knapp unter 1000 Euro im Handel erhältlich - ein happiger Preis. Mit einem schnellen Quad-Channel-Speicherkit, einer High-End-Grafikkarte, einem sehr gut ausgestatteten Board wird man so schnell eine Marke erreichen, für die man eigentlich auch drei oder vier gut ausgestattete Mainstream-PCs kaufen könnte.

Positive Eigenschaften des Intel Core i7-3960X:

Negative Eigenschaften des Intel Core i7-3960X:

Da die meisten Mainboards den fehlenden USB3.0-Support über Zusatzchips bereitstellen, ist dieser Punkt eigentlich zu gering, um einen negativen Beigeschmack zu hinterlassen. Ein Preistipp wird die neue X79-Plattform sicherlich nicht, aber das soll er ja auch nicht - es ist die neue Enthusiasten-Plattform für alle, die etwas mehr Geld in ihren Rechner stecken wollen oder extreme Performance aus irgendwelchen Gründen benötigen. Aus diesem Grund gibt's von uns auch den Excellent-Hardware-Award:

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