Intel Xeon DP (Pentium 4)

Für einen High-End-Prozessor weist der Intel Pentium 4 ein großes Manko auf: Er unterstützt keinen Dualprozessorbetrieb. Daher schickte Intel Im Mai 2001 den Nachfolger des Pentium III Xeon ins Rennen. Der Intel Xeon DP zielte dabei mehr auf den professionellen Einzelplatz-Betrieb aus als auf den Einsatz in großen Server-Systemen. Dies wird bereits schon am Produktnamen deutlich, denn das Namenkürzel "DP" steht für Dual-Prozessor-Betrieb, so dass man ein System mit höchstens zwei Intel Xeon DP Prozessoren betreiben kann. Dieser Umstand macht den Intel Xeon DP Prozessor lediglich für Anwender interessant, die vielleicht beruflich mit professionellen CAD-Anwendungen oder 3D-Rendering zu tun haben. Man spricht daher beim Intel Xeon DP auch von einem so genannten Workstation-Prozessor.

Für einen Hochleistungsserver benötigt man aber in der Regel schon mal mehr als zwei Prozessoren. Für dieses Einsatzgebiet brachte Intel kurze Zeit später den Intel Xeon MP auf den Markt. "MP" steht hier für Multi-Prozessor-Betrieb, so dass man einen einzigen Server auch mit mehr als zwei Prozessoren bestücken kann. Damit hatte Intel auch das entsprechende Server-Produkt zur Hand.

Der Intel Xeon DP kam zeitgleich mit dem Pentium 4 auf dem Markt und besitzt daher viele Eigenschaften des Desktop-Prozessors. Unter anderem besitzt der Intel Xeon auch die neu eingeführte Quad-Pumped-Technologie, so dass gleich vier Datenpakete pro Takt verarbeitet werden können und somit der Front-Side-Bus (FSB) vervierfacht werden konnte. So besitzt ein Intel Xeon DP einen Systemtakt von mindestens 400 Mhz (4*100=400 Mhz).

Technische Erneuerungen

Der Intel Xeon DP wurde anders als seine Vorgänger, der Pentium 2 und 3 Xeon, wieder in der gewohnten Sockel-Bauweise hergestellt, so dass dieser nicht mehr in der großen und aufwendigen Prozessor-Cartridge steckt. Somit ist auch die Slot-Bauweise im Server-Markt nach kurzer Zeit verschwunden. Wie bereits im Desktop-Markt, wo lediglich die Pentium 2- und einige Pentium III-Prozessoren in dieser relativ teueren Herstellungsart hergestellt wurden, setzte man auch im Server-Segment auf die gewohnte Sockel-Bauweise. Für den Intel Xeon wurde auch gleich zwei neue Prozessorsockel ins Leben gerufen. Die ersten Modelle mit einem Systemtakt von 400 Mhz wurden für den Sockel 603 konzipiert, die späteren Modelle mit einem Systemtakt von 533 Mhz passten dann nur noch auf ein Mainboard mit einem Sockel 604-Steckplatz.

Der Intel Xeon DP wird zwar für den Sockel 603 und 604 hergestellt,
er unterscheidet sich aber kaum vom Pentium 4.

Wie bereits oben beschrieben verfügt der Intel Xeon DP die gleiche Quad-Pumped-Technologie, die man vom Pentium 4 her kennt. So kann der Datendurchsatz zwischen CPU und den anderen Komponenten enorm gesteigert werden und der enorme Datenhunger dieser Prozessoren gestillt werden. Und dies ist auch bei den Xeon und Pentium 4-Prozessoren enorm wichtig, wie anfängliche Versuche, einen Pentium 4 mit SDRAM zu betreiben, in nicht vertretbaren Leistungseinbußen endeten. Aus diesem Grund werden auch die Xeon DP-Prozessoren mit dieser Quad-Pumped-Technologie betrieben, so dass der Systemtakt anfangs bei 400 Mhz (4*100=400 Mhz) lag. Später erhöhte man den FSB zusätzlich auf 133 Mhz, so dass der Systemtakt 533 Mhz betrug.

Den Intel Xeon DP gab es mit zwei verschiedenen Prozessorkernen, die sich vor allem in der Herstellungstechnologie unterschieden. Die ersten Modelle wurden noch mit dem so genannten Foster-Kern auf dem Markt veröffentlicht, welcher noch in der 0,18µm-Technologie hergestellt wurde. Ab einer Taktrate von 2 Ghz kamen dann die Modelle auf dem Markt, die mit dem feineren Prestonia-Kern (0,13µm) bestückt wurden. Der Hauptgrund für dieses Shrinking war die zu hohe Wärmeentwicklung der Prozessoren. Bei einer Taktrate von 2000 Mhz war der 0,18µm-Kern einfach an das Maximum des machbaren gelangt, so dass eine feinere Struktur entwickelt werden musste. So waren höhere Taktraten erst wieder möglich. Das gleiche Phänomen konnte man auch im Desktop-Bereich beobachten. Beim Pentium 4 wurde auch der zum Anfang eingesetzte Willamette-Kern (0,18µm) dem neueren Northwood-Kern (0,13µm) weichen.

Der Intel Xeon DP kann höchstens im Zwei-Prozessor-Betrieb laufen
und benötigt dafür den Intel i860-Chipsatz

Doch der Wechsel vom alten Foster- zum neueren Prestonia-Kern brachte nicht nur die Option für höhere Taktraten mit sich, sondern Intel packte noch ein kleines Bonbon oben drauf: Der L2-Cache (extrem schneller und teurer Zwischenspeicher des Prozessors) wurde von 256 auf 512 KB verdoppelt, so dass ein gleichgetakteter Intel Xeon DP mit Prestonia-Kern schneller arbeitet als der alte "Zwillingsbruder" mit Foster-Kern. Auch hier kann man wieder eine Parallele zum Desktop-Markt erkennen: Beim Pentium 4 wurde ebenfalls beim Wechsel vom Willamette- zum Northwood-Kern der L2-Cache auf 512 KB verdoppelt.

Was den Intel Xeon DP vom Pentium 4 unterscheidet, ist der L3-Cache. Dies gilt aber auch nur wieder für den Xeon DP mit Prestonia-Kern, da dieser mit 512 und 1024 KB L3-Cache erhältlich ist. Der Xeon DP mit Foster-Kern besitzt keinen L3-Cache.

Auch die SSE2-Befehlserweiterung hält beim Xeon DP Einzug, so dass dieser Prozessor mit MMX, MXX+, SSE und SSE 2 insgesamt vier dieser Erweiterungen unterstützt. Mit der Hilfe dieser Befehlserweiterungen werden bestimmte Programmroutinen schneller verarbeitet, sobald die Software diese Technologien unterstützt. Vor allem bei rechenintensiven Anwendungen wie Videobearbeitung, MP3-Dekodierung und DVD-Kompression machen sich diese Befehlserweiterungen positiv bemerkbar.

Hyperthreading - Nur für Xeon DP mit Prestonia-Kern

Beim Intel Pentium 4 aus dem Desktop-Segment wurde bei einigen Modellen ab 2,8 Ghz das so genannte Hyperthreading eingeführt, was dem System vorgaukelt, dass im Rechner ein Dual-Prozessor-System steckt. Windows verhält sich dann so, als würden zwei Prozessoren im System stecken, was sich vor allem bei rechenintensiven Programmen wie MP3-Dekoding und Video-Kompression positiv bemerkbar macht. Auch wenn man mehrere Programme gleichzeitig betreibt (beispielsweise eine DVD komprimieren und gleichzeitig ein 3D-Game spielen) macht sich die Hyperthreading Technologie sehr bemerkbar. Der Pentium 4 HT teilt die Ressourcen wie L2-Cache und Front-Side-Bus auf, so dass beide Prozessoren (welche eigentlich nur einer sind) auf eigene Ressourcen zurückgreifen können.

Auch beim Intel Xeon DP-Prozessor hat Intel die Hyperthreading-Technologie eingeführt, doch nur für die Modelle, die den Prestonia-Kern besitzen. Die ersten Modelle in den Taktraten 1400, 1500, 1700 und 2000 Mhz, die noch den älteren Foster-Kern besaßen, unterstützen kein Hyperthreading.

Altbekanntes vom Pentium 4 - "Hyper-Pipeline-Technologie" und "Advanced Dynamic Execution"?

Wie auch beim Pentium 4 hat intel die so genannte Hyper-Pipeline-Technologie beim Intel Xeon eingeführt. Die Hyper-Pipeline-Technologie bezeichnet die neue, tiefere Pipeline der Pentium 4 Architektur. Der Intel Xeon Prozessor verwendet eine 20-stufige Pipeline, die eine branchenführende Taktrate ermöglicht. Diese höhere Zahl der Pipeline-Stufen sorgt neben den höheren Taktfrequenzen auch für mehr Spielraum. Zum Vergleich: Die P6-Mikroarchitektur, Grundlage für den Pentium III Prozessor, hat nur eine 10-stufige Pipeline. Jede Prozessor-Pipeline-Stufe bearbeitet eine spezifische Aufgabe, bevor die Ausführung an die nächste Stufe der Pipeline weitergegeben wird. Wie bei einem Fließband kann auf jeder Stufe im Prozess schneller an der jeweils spezifischen Aufgabe gearbeitet werden, wodurch die Pipeline insgesamt mit höheren Geschwindigkeiten arbeitet und der Gesamtdurchsatz erhöht wird.

Advanced Dynamic Execution ist eine erweiterte Technologie der Sprungvorhersage, die bereits beim Pentium III eingeführt wurde. Um die Rechenleistung des Prozessors effektiver zu gestalten, versucht man, die Daten vorher in den Cache (Zwischenspeicher des Prozessors), die am wahrscheinlichsten als nächstes benötigt werden. So werden lange Wartezeiten vermieden und der Prozessor arbeitet schneller. Advanced Dynamic Execution baut auf den P6-Dynamic-Execution-Verarbeitungstechniken auf, wodurch die Fähigkeit des Prozessors zur effizienten Datenbearbeitung weiter verbessert wird. Die verbesserte Sprungvorhersage unterstützt den Prozessor bei der Nutzung der tieferen Pipeline. Ein tieferes Befehlsfenster ermöglicht verstärkte Out-of-Order-Speculative-Execution mit über 100 Anweisungen binnen kürzester Zeit.

Prozessorüberblick

Modell (Klick für Info)	K e r n e	Takt (MHz)	T u r b o	FSB	Multi	Core	L1 (KB)	L2 (KB)	L3 (KB)	Hrst. (nm)	Temp	Socket	Volt	Watt	64 Bit	M M X	3 D N o w	S S E	S S E 2	S S E 3	S S E 4.1	S S E 4.2	A V X	A V X 2	M e m	V G A
Xeon DP 3066	1	3066		533 Quad	23,0	Prestonia	8	512	512	130	73,0°C	Sockel 604	1,500	101,0
Xeon DP 3066	1	3066		533 Quad	23,0	Prestonia	8	512	1024	130	73,0°C	Sockel 604	1,500	101,0
Xeon DP 2800	1	2800		533 Quad	21,0	Prestonia	8	512	1024	130	75,0°C	Sockel 604	1,500	86,0
Xeon DP 2800	1	2800		533 Quad	21,0	Prestonia	8	512	512	130	75,0°C	Sockel 604	1,500	86,0
Xeon DP 2800	1	2800		400 Quad	28,0	Prestonia	8	512	1024	130	75,0°C	Sockel 603	1,500
Xeon DP 2800	1	2800		400 Quad	28,0	Prestonia	8	512	512	130	75,0°C	Sockel 603	1,500
Xeon DP 2666	1	2666		533 Quad	20,0	Prestonia	8	512	1024	130	74,0°C	Sockel 604	1,500	83,0
Xeon DP 2666	1	2666		533 Quad	20,0	Prestonia	8	512	512	130	74,0°C	Sockel 604	1,500	83,0
Xeon DP 2600	1	2600		400 Quad	26,0	Prestonia	8	512	1024	130	74,0°C	Sockel 603	1,500
Xeon DP 2600	1	2600		400 Quad	26,0	Prestonia	8	512	512	130	74,0°C	Sockel 603	1,500
Xeon DP 2400	1	2400		533 Quad	18,0	Prestonia	8	512	1024	130	71,0°C	Sockel 604	1,500	75,0
Xeon DP 2400	1	2400		533 Quad	18,0	Prestonia	8	512	512	130	71,0°C	Sockel 604	1,500	75,0
Xeon DP 2400	1	2400		400 Quad	24,0	Prestonia	8	512	1024	130	71,0°C	Sockel 603	1,500
Xeon DP 2400	1	2400		400 Quad	24,0	Prestonia	8	512	512	130	71,0°C	Sockel 603	1,500
Xeon DP 2200	1	2200		400 Quad	22,0	Prestonia	8	512	1024	130	72,0°C	Sockel 603	1,500
Xeon DP 2200	1	2200		400 Quad	22,0	Prestonia	8	512	512	130	72,0°C	Sockel 603	1,500
Xeon DP 2000	1	2000		533 Quad	15,0	Prestonia	8	512	1024	130	70,0°C	Sockel 604	1,500	66,0
Xeon DP 2000	1	2000		533 Quad	15,0	Prestonia	8	512	512	130	70,0°C	Sockel 604	1,500	66,0
Xeon DP 2000	1	2000		400 Quad	20,0	Prestonia	8	512	1024	130	70,0°C	Sockel 603	1,500
Xeon DP 2000	1	2000		400 Quad	20,0	Prestonia	8	512	512	130	70,0°C	Sockel 603	1,500
Xeon DP 1800	1	1800		400 Quad	18,0	Prestonia	8	512	1024	130	69,0°C	Sockel 603	1,500
Xeon DP 1800	1	1800		400 Quad	18,0	Prestonia	8	512	512	130	69,0°C	Sockel 603	1,500
Xeon DP 2000	1	2000		400 Quad	20,0	Foster	8	256	---	180	78,0°C	Sockel 603	1,700
Xeon DP 1700	1	1700		400 Quad	17,0	Foster	8	256	---	180	73,0°C	Sockel 603	1,700
Xeon DP 1500	1	1500		400 Quad	15,0	Foster	8	256	---	180	70,0°C	Sockel 603	1,700	64,0
Xeon DP 1400	1	1400		400 Quad	14,0	Foster	8	256	---	180	69,0°C	Sockel 603	1,700	56,0
Quelle: Prozessorlisten * Cache addiert

Technische Details

Benchmarks

Um die Leistungsfähigkeit von 3D Studio MAX auf verschiedenen Hardwareplattformen standardisiert testen zu können, gibt es vom Benchmark-Konsortium SPEC das Benchmark-Paket SPECapc for 3D Studio MAX R3. Die umfangreichen Tests von SPECapc spiegeln die typischen Berechnungen bei der Erstellung von Animationen wieder. Der Performance-Vorteil zweier Xeons gegenüber einem, ist beim SPECapc-Test mit 15 Prozent relativ klein. Die Ergebnisse des Pentium 4 mit Singleprozessor-Kernel zeigen aber, wie stark der Dual-Xeon mit seinem Multiprocessor-Overhead beschäftigt ist. Er frisst die gesamte Mehrleistung der zweiten CPU wieder auf.

Beim Raytracing-Leistungstest fordert Cinebench 2000 besonders die FPU der Prozessoren. Der Benchmark verwendet eine Szene, in der sehr stark von Anti-Aliasing, Schatten, Transparenzen und Spiegelungen Gebrauch gemacht wird. Die Kraft der zwei Xeon-Prozessoren fördert eine 80-prozentige Mehrleistung zu Tage. Beim Pentium III Xeon bewirkt der zweite Prozessor nur eine 72 Prozent höhere Performance.