Intel entlässt Nehalem-EX-Prozessor mit 8 Kernen in den Server-Markt

Nachdem AMD gestern seine neuen Server-Prozessoren mit acht und zwölf Kernen vorgestellt hat, ist nun wieder Intel mit einer Neuvorstellung an der Reihe. Der Chip-Gigant entlässt heute die Nehalem-EX-Prozessoren mit bis zu acht Kernen als Xeon-7500- und Xeon-6500-Serie in den Server-Markt. Die neuen Modelle richten sich dabei vornehmlich an große Serverfarmen und Systeme bei denen es auf das letzte Quäntchen Leistung oder eine sehr hohe Zuverlässigkeit ankommt.

Technische Details und Leistungsdaten

Wie der Name schon verrät basieren die Nehalem-EX-Prozessoren noch auf der Nehalem-Architektur und werden somit auch noch in der bekannten 45-nm-Technologie gefertigt. Auf die AES-Funktionen müssen die Xeon-7500- und Xeon-6500-Modelle daher verzichten, Hyperthreading und TurboMode (maximal drei Taktstufen für Standardversionen, maximal fünf bei Low-Voltage-Modellen) sind aber mit von der Partie. Die Gründe für die Verwendung der etwas älteren Architektur und Fertigung sind dabei sehr vielfältig. Zum einen richten sich die Nehalem-EX-Prozessoren an Systeme mit bis zu 256 Sockeln (EX = Expandable) weshalb die Entwicklung mehr Zeit in Anspruch nimmt als bei "gewöhnlichen" Server- oder Desktop-Produkten. Daher bilden diese Prozessoren auch stets den Abschluss der kompletten Produkt-Linie. Zum anderen richten sich die Nehalem-EX-Modelle an Systeme bei denen es auf eine sehr hohe Zuverlässigkeit ankommt. Somit setzt Intel lieber auf eine bekannte und erprobte Fertigungstechnologie um die Ausfallrisiken zu minimieren.


Die eines Nehalem-EX mit acht Kernen und 24 MByte L3-Cache

Auf Grund der Verwendung des Nehalem-Architektur besteht natürlich eine gewisse Ähnlichkeit zwischen den Nehalem-EX- und Nehalem-EP- oder Westmere-EP-Prozessoren. So verwenden auch die neuen Versionen den Quick Path Interconnect (QPI) als Verbindung zu anderen Prozessoren oder zum Chipsatz. Der besseren Skalierbarkeit wegen besitzen die Nehalem-EX-Version allerdings vier QPI-Links statt zwei. Drei QPI-Verbindungen dienen dabei der Kommunikation mit anderen Prozessoren, der vierte Link ist als Chipsatz-Verbindung gedacht, kann bei Bedarf aber auch als Prozessor-Prozessor-Interface ausgelegt werden.

Der eingesetzte 7500er-Chipsatz (Boxboro) ist dabei gemäß Intel eine Neuentwicklung, auch wenn sein Funktionsumfang dem X58-Chipsatz sehr ähnlich ist. So bietet auch der Boxboro-Chipsatz 36 PCI-Express-2.0-Leitungen sowie vier PCI-Express-1.1-Leitung um die ICH10(R)-Southbridge anzubinden. In einem Vierwege-System stehen zwei Boxboro-Chipsätze und somit 72 PCI-Express-2.0-Leitungen für die Anbindung weiterer Hardware zur Verfügung.


Nehalem-EX-Plattform mit Boxboro-Chipsatz

Wie man ebenfalls auf dem obigen Bild erkennen kann verfügen die Nehalem-EX-Prozessoren über vier Speicherkanäle (Scalable Memory Interface – SMI), da sie zwei integrierte Zweikanal-Speichercontroller besitzen. An jeden Kanal ist ein "Scalable Memory Buffer" angeschlossen, der seinerseits zwei Speicherkanäle zur Verfügung stellt. Daher spricht Intel auch gerne von einem Achtkanal-Speicherinterface. Da jeder Kanal zwei Speichermodule aufnehmen kann, können somit 16 Speichermodule pro Prozessor genutzt werden. Je nach Ausführung erlaubt Intel Taktfrequenzen von bis zu DDR3-1066 – oder falls es der OEM-Hersteller freigibt auch DDR3-1333. Ausgehend von DDR3-1066-Speicher ist somit eine Bandbreite von bis zu 85 GByte/s möglich. Entscheidend ist hierbei die Taktfrequenz (max. 6,4 GHz) sowie die Anzahl an Kommunikationsleitungen des SMI, sind diese zu gering, fällt die Bandbreite natürlich geringer aus.



Bedingt durch die vier QPI-Links und die neuartigen SMI-Verbindungen benötigen die 2,3 Milliarden Transistor großen Nehalem-EX-Prozessoren einen anderen Sockel als die Nehalem-EP- oder Westmere-EP-Prozessoren (Sockel 1366). Der neue Sockel besitzt nun 1567 Pins und fällt ebenso wie der Sockel für AMDs "Magny Cours"-Prozessoren rechteckig aus.

In Sachen Leistung lässt Intel mit dem Topmodell – dem Xeon X7560 – die Muskeln spielen. Die acht Kerne erreichen dank einer Taktfrequenz von 2,26 GHz (mit TurboMode sind es selbst bei Volllast 2,4 GHz) eine maximale Rechenleistung von 72 GFlops/s bei doppelter Genauigkeit. Hinzu kommt der 24 MByte große L3-Cache und die bereits erwähnte Speicherbandbreite von maximal 85 GByte/s. Damit richten sich die Nehalem-EX-Modelle – insbesondere die taktschnelleren Modelle – auch an das Segment der Hochleistungsrechner (High Performance Computing – HPC). Trotz der sehr hohen Rechenleistung bleibt der Energiehunger dank einer Thermal Design Power (TDP) von maximal 130 Watt in bekannten Regionen.

Prozessor	Bandbreite	Rechenleistung (DP)	GFlop/GByte	GByte/Core
AMD Magny Cours [12 Kerne, 2,3 GHz]	42,7 GByte/s	110,4 GFlop/s	2,59	3,4
AMD Magny Cours [8 Kerne, 2,4 GHz]	42,7 GByte/s	73,6 GFlop/s	1,72	5,3
Intel Westmere [6 Kerne, 3,33 GHz]	32 GByte/s	79,2 GFlop/s	2,48	5,3
Intel Nehalem-EX [8 Kerne, 2,26 GHz]	max. 85 GByte/s	72,3 GFlop/s	0,85	10,6

Wie sich diese Leistungsdaten in der Realität auswirken, verrät unter anderem der SPEC-Benchmark. In diesem erreicht der schnellste Nehalem-EX-Prozessor mit 2,26 GHz in einem Vierwege-System 757 Punkte im SPECint und 558 Punkt im SPECfp. Damit liegt man in etwa mit einem Vierwege-System auf Basis von AMDs neuen Zwölfkern-Prozessoren gleich auf. Wie immer müssen erste unabhängige Benchmarks dies natürlich noch bestätigen.

Nehalem-EX: Mission Critical

Neben der Rechenleistung will Intel mit den Nehalem-EX-Modellen jedoch vor allem die Märkte ansprechen, bei denen eine hohe Skalierbarkeit und eine sehr hohe Zuverlässigkeit von Nöten ist – von Intel gerne "Mission Critical" genannt. Die Prozessoren aus der Xeon-7500-Reihe richten sich dabei an Vier- und Achtwege-Systeme. Die Modelle aus der Xeon-6500-Reihe runden das Paket mit der Unterstützung von Zwei- und Vierwege-Systemen nach unten hin ab. Beide Prozessor-Reihen können je nach Wunsch aber auch für noch größere Systeme (bis zu 256 Sockel) verwendet werden. In diesem Fall sind jedoch zusätzliche "Knoten-Controller" notwendig. Bei der Auswahl muss man aber wie so oft bei Intel allerdings das Kleingedruckte sehr genau studieren, denn nicht jedes Modell darf in jedem System eingesetzt werden.

Besonderen Wert legt Intel bei den Nehalem-EX-Prozessoren auf die Zuverlässigkeit. Zu diesem Zweck hat der Hersteller zwanzig neue RAS-Funktionen (Reliability, Availability and Servicability) dem Nehalem-EX spendiert. Zu den RAS-Funktionen zählen beispielsweise die ECC-Fehlerkorrektur des Speichers, Reduzierung des Speichertaktes bei kritischen Temperaturen (Memory Thermal Throttling), Verwaltung von korrupten Daten (Corrupt data containment), oder QPI Self-Healing (Abschalten einer defekten QPI-Leitung). Die weiteren Funktionen finden sich als Bild in der Bildergalerie.


Fehlerkorrektur: "Machine Check Architecture Recovery"

Eine weitere neue RAS-Funktion ist die "Machine Check Architecture Recovery", die es so vorher nur in RISC- oder Itanium-Systemen gab. Wird ein nichtkorrigierbarer Fehler festgestellt, so wird die fehlerhafte Hardwarekomponente (beispielsweise ein Speicherbereich) entsprechend markiert und dem Betriebssystem die zugehörigen Informationen übergeben. So kann dieses anschließend die fehlerhaften Komponenten "umgehen" und das System kann den Betrieb fortsetzen und muss nicht heruntergefahren werden um die defekten Teile auszutauschen.

Von zunehmender Bedeutung sind auch die Virtualisierungsfunktionen. Auf Nachfrage versicherte man uns, dass ausnahmslos alle Nehalem-EX-Prozessoren die komplette Palette an Virtualisierungsoptionen sowie TXT unterstützen. Anders sieht es hingegen bei den Taktfrequenzen für QPI, SMI und DDR3-Speicher aus. Hier müssen die kleineren Modelle erneut mit Abstrichen leben. Selbiges gilt im Übrigen auch für die Unterstützung von Hyperthreading und des TurboModes. Daher wollen wir in einer separaten News auf die jeweiligen Feinheiten sowie auf die Preise der Modelle aus der Xeon-7500- und Xeon-6500-Reihe eingehen.

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