Tech-Review.de

Einleitung

Ivy-Bridge stellt nun Intels dritte "Core-" Plattform dar, der Vorgänger Namens Sandy-Bridge war durch den geringen Stromverbrauch, der Einsatzvielfältigkeit und der ausgeglichenen Leistung samt integrierter Grafikeinheit äußerst beliebt. Dabei fanden diese Prozessoren nicht nur in stationären Rechnern jeder Gattung Verwendung, sondern auch im mobilen Sektor. Der nun größte Unterschied der Neuauflage zum Vorgänger ist die Strukturbreite: diese sank von 32 nm auf beachtlich kleine 22 nm.

Oberflächlicherweise gibt es sonst keine größeren Änderungen - ganz anders sieht es aber beim Chipsatz aus, denn dieser Verfügt nun über ganze vier USB 3.0 Schnittstellen, TRIM-Unterstützung in Verbindung mit RAID 0 und stolze drei Bildschirmausgänge, die mit der Grafikeinheit in der CPU verbunden sind. Vorteilhaft ist die Sockelkompatibilität: Physikalisch gesehen passt jede Ivy-Bridge CPU in ein Mainboard mit einem LGA 1155-Chipsatz - somit wäre die Verwendung in Verbindung mit einem alten Mainboard durchaus möglich, insofern der Hersteller ein BIOS-Update nachliefert. Ob die Aufrüstung von einer Sandy-Bridge- zu einer Ivy-Bridge-CPU sinnvoll ist, zeigt dieser ausführliche Test.

Ivy-Bridge im Detail und das Testsysteme

Wie bereits angemerkt wurden im Vergleich zur Vorgänger-Serie keine Änderungen an der Architektur vorgenommen - die größte Modifikation besteht in der Verkleinerung der Strukturbreite, die von 32 nm auf beachtliche 22 nm verkleinert wurde. Dies gelang aber nur durch die so genannte "Tri-Gate" Technologie: Intel ist es gelungen, anstatt herkömmlichen Schaltungen, die planar, also zweidimensional ausgeführt werden, dreidimensionale zu entwickeln. Intel verspricht, dass nun doppelt so viele Transistoren auf gleichem Raum integriert werden können. Doch nun ist es an der Zeit zu erklären was eine verringerte Strukturbreite an Nutzen mit sich bringt: Das Leistungsniveau der alten CPU kann mit einer deutlich niedrigeren Spannung erreicht werden - umgekehrt ist es möglich mit der gleichen Spannung mehr Performance zu erhalten.

Das DIE der CPU erstreckt sich auf 160 Quadratmillimeter, der Vorgänger verfügte über ein 215 Quadratmillimeter großes DIE, wodurch die Chipgröße um rund 26 Prozent nach unten korrigiert werden konnte. Die Anzahl der Transistoren konnte durch den Shrink von 1,1- auf 1,4 Milliarden Stück erhöht werden. Das ist wegen der gesunkenen Fläche des DIE's besonders bemerkenswert. Der Großteil der zusätzlichen Transistoren wandert allerdings in die integrierte Grafikeinheit, die nun im Vergleich zum Vorgänger um einiges besser sein soll.

Sehr deutlich zu sehen ist, dass die integrierte Grafikeinheit HD 4000 etwas mehr Platz in Anspruch nimmt als wie beim Vorgänger. "Schuld" daran sind die nun 16 Execution-Units, wo bisher in der HD 3000 nur zwölf zum Einsatz kamen. Weiterhin werden zusätzliche Recheneinheiten für die DirectX-11 Unterstützung nötig, um diverse Tesselation Effekte berechnen zu können. Der iGPU wird dabei noch ein eigener L3-Cache spendiert, der so die Leistung um bis zu 50 Prozent anheben soll. Der restliche Teil des Kuchens besteht nunmehr aus den vier Rechenkernen, dem L3-Cache und dem integrierten Speicherkontroller.

• 
• 

Der Core i7 3770k stellt das momentane Topmodell der Ivy-Bridge Serie dar. Werksseitig verfügt dieser über einen Takt von 3,4 GHz - über den Turbo sind bis zu 3,5 Gigahertz möglich. Dabei verfügt dieser i7 über die obligatorische Hyper-Threading-Technologie. Dadurch können vier weitere virtuelle "Rechenkerne" zur Verfügung gestellt werden, die einige Anwendungen deutlich beschleunigen. Der L3-Cache verfügt über eine Kapazität von 8 Megabyte. Das "K" im Namen steht für den offenen Multiplikator, der bis zum Wert 63 einstellbar ist. Das Übertakten wird dadurch wesentlich erleichtert. Wie der Vorgänger verfügen auch Ivy-Bridge CPUs über 16 PCI-Express Lanes. Bei einer multi-GPU Konfiguration werden die 16 Lanes auf die beiden Grafikkarten gleichmäßig verteilt.

Technische Daten:

Die Plattform selbst:

Die gesamte Plattform hört auf den Namen "Maho Bay" und besteht damit aus einem Panther-Point-PCH, dazu gehört natürlich ein Core-i-Prozessor der dritten Generation. Der "Chipsatz" ist wieder in verschiedenen Varianten erhältlich, die sich an unterschiedliche Ausrichtungen lehnen: Z77-, Z75-, H77-, Q77-, Q75- und B75. In der Regel haben die Mainboardhersteller das gleiche Layout von der zweiten Generation weiterverwendet - der Sockel veränderte sich ebenso nicht. Damit ist eine CPU-Konfiguration mit einem älteren Mainboard ohne Probleme möglich, sofern der Hersteller ein BIOS-Update bereit stellt.

Die Wichtigste Änderung in Bezug auf den neuen PCH ist der integrierte USB 3.0 Support, der in der Vorgängerversion mit einem Zusatzchip gewährleistet werden musste. Der größte Vorteil darin besteht, dass kein externer Chip mehr notwendig ist der Platz und eventuell mehr Strom verbraucht. Ebenfalls implementiert wurde die Thunderbold Schnittelle, die für einen sehr hohen Datendurchsatz sorgen kann - ähnlich wie USB 3.0. Für die wenigsten dürfte der ausgeweitete Multi-Monitor Support nützlich sein. Dieser Erlaubt nun bis zu drei Bildschirme mit der iGPU zu betreiben.

Unser Testmainboard:

• 
• 

Testsysteme:

Für Vergleichswerte verwenden wir zwei Testsysteme: Das erste basiert auf einer Intel LGA-1155 Plattform, mit denen wir eine Reihe von Intel Prozessoren testen können. Die zweite Konfiguration verfügt nun über eine Basis aus dem Hause AMD mit der aktuellen AM3+ Plattform. Die restliche Hardware, die für die ordnungsgemäße Funktion notwendig ist unterscheidet sich natürlich nicht voneinander, wodurch eine hohe Vergleichbarkeit gewährleistet werden kann. Damit die einzelnen CPUs auch ordentlich ins Schwitzten kommen verwenden wir AMDs aktuelles Top-Modell aus dem Single-GPU Regal, die HD 7970. Für eine stabile und gleichmäßige Stromversorgung verwenden wir ein 630 Watt starkes Netzteil von bequiet!.

Synthetische Benchmarks

Jetzt geht es erst einmal um die eher theoretische CPU-Leistung der einzelnen Probanden. Dabei bleibt die SMT Funktion bei den Intel Prozessoren stets aktiviert: erstens bringt diese das ein oder andere Leistungsplus und zweitens könnte man von einer Benachteiligung reden, wenn man diese deaktiviert ließe. Mit Hilfe des 7-Zip Programms wird eine circa 300 MByte große Datei auf höchster Stufe komprimiert. Wir aktivierten allerdings nur einen CPU-Kern um eindeutigere Ergebnisse zu erhalten. Mit dem Cinebench R11.5 haben wir ein weit verbreitetes Render-Programm gewählt. Es basiert auf derselben Engine wie das 3D-Grafikprogramm Cinema 4D von Maxon und ist damit für dieses Aufgabengebiet durchaus repräsentativ. Dabei ist es sehr gut Multithread-optimiert und nutzt alle Kerne sowie die SMT Einheit aus.

7-Zip:
Beim 7zip Benchmark sind geringere Berechnungszeiten besser. Die neue Ivy-Bridge-CPU setzt sich erwartungsgemäß an die Spitze, der Vorsprung gegenüber dem Vorgänger bleibt aber marginal. Von AMDs Achtkerner können sich sowohl die alte als auch die neue Generation etwas absetzen. AMDs Hexacore Modell liegt ganze zehn Sekunden gegenüber Ivy-Bridge zurück.

3D-Mark 2011:
Die aktuelle 3D-Mark Version profitiert nicht nur von der Grafikkarten-, sondern auch von der Prozessorleistung. Hierbei befindet sich der i7 3770k dicht gefolgt vom Vorgänger an der Spitze. Der FX-8150 von AMD fällt hier mit rund 500 Punkten eher zurück.

Cinebench 11.5:
Im Vergleich zum Vorgänger konnte sich der i7 3770k nur um wenige Zehntel verbessern - ein Leistungspuls ist es natürlich dennoch.

Spiele-Benchmarks

Wir haben drei spezielle Spiele ausgewählt, die alle etwas andere Anforderungen an die CPU stellen. Dabei kann die aktuelle Battlefield Version sehr gut mit vielen Rechenkernen umgehen. Arma in der Operation Arrowhead Version nutzt zwar effektiv nur drei Rechenkerne aus, nichtsdestotrotz müssen die CPUs auch mit weniger guten Bedingungen umgehen können, was leider beim beliebten Action-Shooter Call of Duty Black Ops auch der Fall ist.

Battlefield 3:
Bei der Betrachtung der Average-Werte liegen alle getesteten CPUs sehr nahe beisammen, doch es kommt viel mehr auf die minimalen FPS Werte an, die wiederum bei Explosionen oder anderen Rechenintensiven Effekten entstehen. Hierbei hat der i7 3770k im Gegensatz zum nächst stärkeren i7 2700k leicht die Nase vorn. Erstaunlich ist, dass der um zwei Rechenkerne leichtere i3 auch ganz gut im Testfeld mithalten kann. Rein subjektiv kommt einem das Gameplay mit dem stärkeren 3770k deutlich flüssiger vor. Getestet haben wir mit einer Auflösung von 1920 x 1080 Pixeln, bei der automatischen Einstellung "High".

Call of Duty Black Ops:
Im Action-Shooter Call of Duty Black Ops kann sich die Ivy-Bridge CPU an die Spitze setzen und das sehr deutlich mit rund zehn FPS Vorsprung zum nächst schwächeren Prozessor. Getestet haben wir mit einer Auflösung von 1920 x 1080 Pixeln, mit 16x AF und 8x AA.

Arma 2 Operation Arrowhead:
Arma in der Operation Arrowhead Version nutzt zwar effektiv nur drei Rechenkerne aus, nichtsdestotrotz müssen die CPUs auch mit weniger guten Bedingungen umgehen können. Ähnliches zeigt sich beim beliebten Action-Shooter Call of Duty Black Ops.

Temperaturen / Stromverbrauch

Leider ist es nicht ohne weiteres möglich den Stromverbrauch des einzelnen Prozessors zu messen, daher nehmen wir den Gesamtverbrauch des kompletten Systems unter die Lupe. Allerdings sollte auch hier der Wirkungsgrad des Netzteils mit berücksichtigt werden, der bei verschiedenen Lasten unterschiedlich sein kann. Die Leistungsaufnahme wird im IDLE Zustand mit aktivierten Stromsparmechanismen gemessen. Im Lasttest wird der Prozessor mit dem Programm Prime 95 belastet - wir fixieren das Programm auf den Wert 12K um eine gleichmäßige Auslastung zu erhalten. Der Ablauf der Temperaturmessungen sieht sehr ähnlich aus, mit dem Unterschied dass alle Messungen bei einer Umgebungstemperatur von 21 °C stattfanden. Die Werte im IDLE Bereich wurden nach 30 Minuten Leerlauf ermittelt, die Lastwerte nach einer Stunde Prime 95 ebenso im 12K Modus. Die Lüfterdrehzahl des verwendeten Kühlungssystems wurde natürlich auf einen festen Wert fixiert. Die Temperatur selbst wurde mit Real-Temp ermittelt - es sollte allerdings beachtet werden, dass die Temperatursensoren im Inneren der CPU nicht immer nachvollziehbare Werte abliefern.

Temperaturen:
Im Mittel liegt der i7-3770k recht weit hinten, was bedeutet, dass die Temperaturen trotz des niedrigeren Stromverbrauchs höher ausfallen als erwartet. Man sollte den 3770k deswegen aber nicht als Hitzkopf abschreiben, der Grund ist folgender: Zwischen dem DIE und dem Heatspreader befindet sich ein Hohlraum, der in der Regel mit Lötzinn geschlossen wird - nur so kann die Wärmeabgabe gewährleistet werden. Intel verwendet bei dieser Serie allerdings kein Lötzinn mehr, sondern eine Art Wärmeleitpaste, die Hitze nicht so gut weitergeben kann.

Stromverbrauch:
Im IDLE Betrieb belegt der 3770k den zweiten Platz, was aber aufgrund der zusätzlichen zwei Kerne doch eine gute Leistung ist. Der Vorgänger 2700k benötigt allerdings auch nur rund fünf Watt mehr Strom als die aktuelle Version. Im Lastzustand werden die Unterschied schon deutlicher: hier kann sich der aktuelle i7 genau zwischen dem i3 und dem direkten Vorgänger platzieren. So verbraucht der 3770k ganze 25 Watt weniger als der 2700k. Die Konkurrenz aus dem Hause AMD verbraucht dabei im Mittel fast 50 Watt mehr.