Seite 4: Intel Thread Director Technology

Die Hardware auf der einen Seite haben wir nun in der Theorie ausführlich beleuchtet, doch ohne die passende Software kann Alder Lake sein Potenzial aber nicht voll entfalten. Die Intel Thread Director Technology übernimmt die Aufgabenverteilung der Prozesse auf die Performance- und Efficiency-Kerne. Der Thread Director funktioniert im vollem Umfang aber nur mit Windows 11.

Im Rahmen der inzwischen diversen Vorstellungen zu Alder Lake sprach Intel bereits mehrfach über die Wichtigkeit des Thread Director, denn für ein hybrides Design steht und fällt alles mit der richtigen Aufteilung der Threads, denn sonst bleiben Ressourcen ungenutzt bzw. die Anwendungen laufen womöglich nicht auf den richtigen Kernen. Darunter kann die Leistung leiden oder aber die mobilen Designs von Alder Lake verbrauchen schlichtweg zu viel Strom.

Eine gute Telemetrie ist entscheidend, damit der Thread Director möglichst effizient arbeiten kann. Die laufenden Anwendungen werden in vier Prioritätsklassen eingeteilt. Alle 30 ms gibt der Thread Director die Arbeitslast und Gruppeneinteilung an den Scheduler des Betriebssystems weiter. Die IPC-Leistung der einzelnen Kerne ist entscheidend für die Beurteilung, ob ein Thread einem P- oder einem E-Core zugeteilt bzw. ob ein Wechsel vollzogen wird. Unter Umständen kann es sein, dass ein Verbleiben auf dem P-Core sinnvoller ist, als ein Wechsel auf die E-Cores – genauso gilt dies umgekehrt.

Wie sich die Alder-Lake-Prozessoren und der Thread Director unter realen Bedingungen verhalten, wird sich noch zeigen müssen. Intel dürfte intern schon einige Zeit daran arbeiten und will unzählige Anwendungen ausgewertet haben. Lakefield hat als erstes Hybrid-Design aufgezeigt (Test), dass ein gutes Scheduling der Threads eine große Herausforderung sein kann und dazu sind spezielle Anpassungen notwendig. Die Zusammenarbeit zwischen dem Thread Director und dem Scheduler des Betriebssystems ist daher entscheidend, damit Alder Lake sein Potenzial ausschöpfen kann.

Windows 11 wird als erstes Betriebssystem auf die Nutzung des Thread Directors optimiert sein. Interessant wird daher das Verhalten von Alder Lake unter Windows 10 sein. Mit dem Test der Prozessoren werden wir dann wissen, ob Intel ein Hybrid-Design wie Alder Lake vollumfänglich hat praxistauglich machen können.

AMD Ryzen und Windows 11

Mit dem Start von Windows 11 wurden einige Probleme im Zusammenspiel von Ryzen-Prozessor und des Betriebssystems bekannt. So gab es offenbar eine fehlerhafte Zuteilung des L3-Caches bei den Ryzen-Prozessoren bzw. Windows nutzte die 32 und 64 MB der neuesten Modelle mit einem und zwei CCDs nicht vollständig aus. Hohe Latenzen zum L3-Cache und geringe Lese- und Schreibraten waren die Folge. Teilweise eine um bis zu 15 % niedrigere Spieleleistung waren natürlich deutlich spürbar und auch einige Anwendungen liefen um bis zu 5 % langsamer, als man dies erwarten würde. Inzwischen hat Microsoft aber einen Patch KB5006746 veröffentlicht, der dieses Problem beheben soll.

Ein weiterer Fehler betraf die Zuteilung der Preffered Cores über Collaborative Power and Performance Control 2 (CPPC2). AMD benennt für jedes CCD die schnellsten Kerne und kommuniziert dies auch der Software, damit Threads, die eine hohe Priorität genießen sollen, auch auf den schnellsten Kernen abgearbeitet werden. Dem Scheduler von Windows 11 sind eben diese schnellsten Kerne nicht bekannt gewesen und so konnte er die primären Echtzeit-Anwendungen auch nicht diesen Kernen zuweisen. Der Unterschied zwischen den langsamsten und den schnellsten Kernen kann durchaus ein paar hundert Megahertz betragen.

Obiger Screenshot zeigt den AIDA64 Cache- und Speicherbenchmark eines Ryzen 9 5950X unter Windows 11

Vor allem die Ryzen-Prozessoren mit mehr als einem CCD waren davon offenbar betroffen, also der Ryzen 9 5900X und Ryzen 9 5950X sowie die Ryzen-Threadripper-Prozessoren. Inzwischen hat AMD aber einen neuen Chipsatz-Treiber veröffentlicht, der das vorgesehene Verhalten der priorisierten Kerne (CPPC2) wiederherstellen soll. Der neue Treiber trägt die Versionsnummer 3.10.08.506 und wird für alle Ryzen-Prozessoren empfohlen und wird natürlich auch für unsere Tests zum Einsatz kommen.

Damit ist auf dem Papier wieder ein gewisser Gleichstand hergestellt und Intel sollte keine Vorteile unter Windows 11 haben, die aufgrund einer fehlerhaften Umsetzung bestimmter Techniken basieren. Im Rahmen der Tests werden wir das Verhalten unter Windows 10 und Windows 11 aber ebenfalls beleuchten.