Energie-Effizienz auf dem Chip

Was können die neuen Xeon-Prozessoren (besser)?

| Autor / Redakteur: Ariane Rüdiger / Ulrike Ostler

Aus der Nähe: Der neue Intel-Prozessor Xeon E5 2600 v3
Aus der Nähe: Der neue Intel-Prozessor Xeon E5 2600 v3 (Bild: Nick Knupffer)

Gleich reihenweise kommen derzeit neue Server-Systeme mit Prozessoren aus Intels neuer Prozessorserie „Xeon E5 2600 v3“ auf den Markt. Was hat der Hersteller getan, um die Energie-Effizienz der Prozessoren zu erhöhen, und wo liegen die Spielräume der OEMs?

Alle Jahre wieder beglückt Intel die Rechnerwelt mit einer neuen Prozessorvariante – diesmal war, dem üblichen Rhythmus folgend, eine Veränderung der Mikroarchitektur fällig. Intel wechselt jeweils zwischen veränderter Strukturbreite und veränderter Architektur ab. Ein dank steigender Strompreise immer wieder interessantes Thema ist, ob und wie sich energetische Effizienz, gemessen an Stromverbrauch pro Arbeitsschritt, verändert hat.

Für den Prozessor unter dem Codenamen „Haswell“ oder, formell korrekt, Xeon E5 2600 v.3, reklamiert Intel eine gegenüber der Vorversion v.2 um rund 24 Prozent erhöhte Leistung bei der Abarbeitung eines SpecPower-Benchmarks mit einem Intel-Serverboard. SpecPower simuliert übliche E-Business-Arbeitslasten, zum Beispiel einen Java-Webshop. Gegenüber einem rund dreieinhalb Jahre alten Serverboard mit einem Prozessor der Xeon 5600er-Serie liegt, so Intel, die Leistung sogar um 210 Prozent höher, hat sich also mehr als verdreifacht.

Doch die Leistungen sind nicht nur bei SpecPower gestiegen: AES-Verschlüsselung läuft auf den neuen Prozessoren gegenüber der Vorversion mit doppelter Geschwindigkeit, die AVX (Advanced Vector Extension)-Erweiterung für massiv paralleles Rechnen verarbeitet nun 256 Bit lange Operatoren statt 128 Bit langer. Beim reinen Compute-Benchmark SpecInt übertrifft das Spitzenmodell der aktuellen Prozessorserie das der Vorserie um immerhin 41 Prozent.

Kühlungsdesign der Server orientiert sich nicht an Spec-Werten

Hinsichtlich der Auslegung der Kühlung freilich sollen sich die Systemdesigner der Server-OEMs nicht an irgendwelchen Spec-Werten orientieren, sondern an der so genannten TDP (Thermal Design Power). Das ist der im schlechtesten Fall anfallende Stromverbrauch mit einer entsprechend hohen Abwärme-Erzeugung, für die die Kühlaggregate einer Box in jedem Fall ausgelegt sein müssen. Wie oft dieser Wert in der Praxis tatsächlich eintritt, darüber gibt es keine Angaben.

Bild 1: Von außen eher unspektakulär: der jetzt vorgestellte Prozessor "Intel Xeon E5 2600 v3"
Bild 1: Von außen eher unspektakulär: der jetzt vorgestellte Prozessor "Intel Xeon E5 2600 v3" (Bild: Nick Knupffer/Intel)

Trotzdem ist der TDP-Wert interessant – schließlich müssen die Anwender ja auch das Kühlaggregat bezahlen, das je nach TDP-Wert leistungsfähiger oder weniger leistungsfähiger ausfallen muss und dementsprechend wohl auch mehr oder weniger kostet. Der TDP-Wert der Embedded-Prozessoren der E5-2600-V3-Serie liegt zwischen 75 bis 120 Watt, bei den reinen Server-Prozessoren reicht er von 65 W (Modell 2650 L, 1,8 GHz, 30 MByte Cache) bis 160 W (Modell 2687 W, 3,1 GHz, 25 MByte Cache). Von den auf Intels Website aufgeführten 27 E5 2600 v3-Systemen liegen 17 bei einem TDP von 120 W oder höher.

Zum Vergleich: Bei den teilweise schon am Ende ihrer Produktlebensdauer stehenden Prozessoren der Xeon-5600er-Serie beginnen die TDP-Werte bei 40 W und reichen bis 140 W. Bei 19 von 24 Server-Prozessoren liegt der TDP-Wert unter 100 Watt.

Was interessiert?

Zumindest die nominellen Maximal-Stromverbrauchswerte für Designzwecke sind gestiegen – von einem Durchschnitts-TDP-Wert der 5600er Serie von 87,5 W auf einen TDP-Wert von 117 W durchschnittlich über 27 Server-Prozessor-Modelle der Serie E5 2600 v3 hinweg. Das ist rund ein Drittel mehr. Diesem Drittel stehen weit größere Gewinne an Rechenleistung gegenüber.

Bild 2: Weg mit den Pullovern im Rechenzentrum! Die neuen Prozessoren und Speicherkompoenten aus dem Hause Intel erlauben sowohl eine größere Dichte in der Rechnerbauweise als auch höhere Temperaturen im Rechenzentrum.
Bild 2: Weg mit den Pullovern im Rechenzentrum! Die neuen Prozessoren und Speicherkompoenten aus dem Hause Intel erlauben sowohl eine größere Dichte in der Rechnerbauweise als auch höhere Temperaturen im Rechenzentrum. (Bild: Intel)

Markus Leberecht, Cloud Solution Architect bei Intel, betont: „Für die praktische Arbeit hat der TDP-Wert wirklich keine Bedeutung.“ Tatsächlich werden sich die Anwender, so lange die Anforderungen an die Rechenleistung weiter steigen, kaum von einem absolut leicht potentiellen Maximal-Stromverbrauch beeindrucken lassen – schließlich haben sie Aufgaben zu erledigen.

Dabei zählt derzeit in der Praxis zwar, dass möglichst wenig Strom in die Abwicklung bestimmter Tasks investiert wird. Absolutwerte, und noch dazu maximale, interessieren aber eher weniger.

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