Ivy Bridge (Desktop) im Detail

Die neue Ivy-Bridge-Generation ist vereinfacht ausgedrückt ein "Shrink" von Sandy Bridge in die Strukturbreite von 22 Nanometern. Doch Intel konnte diesen Schritt nur mit der zukunftsweisenden "Tri Gate"-Technologie umsetzen. Dem Prozessorspezialisten ist es gelungen, statt der konventionellen, planaren Transistoren dreidimensionale Schaltungen zu entwickeln und diese erfolgreich in einem Prozessor einzusetzen. "Tri Gate" entpuppt sich damit als wahre Evolution. Laut Intel erlaubt die moderne Technik die doppelte Packdichte der Transistoren. Ermöglicht wird das Ganze, durch die sogenannten "Fins", die nun die vorangegangenen Gates ersetzen. Dadurch stehen den Elektronen drei statt einem Übergang zur Verfügung. So kann Intel die Leistung eines vergleichbaren Core-i-Prozessors der zweiten Generation mit deutlich geringerer Spannung samt niedrigerem Stromverbrauch realisieren oder die Performance bei gleicher Voltage deutlich steigern. Auch Leckströme sollen verringert und die Effizienz gegenüber Sandy Bridge deutlich gesteigert worden sein.

Unter dem Heatspreader eines entsprechenden Ivy-Bridge-Quadcore-Prozessors verbirgt sich der rund 160 Quadratmillimeter große DIE. Im Vergleich zum Vorgänger, konnte die Chipfläche so von 216 Quadratmillimetern um 26 Prozent reduziert werden. Die Anzahl der Transistoren steigt hingegen auf 1400 Millionen respektive 1,4 Milliarden. Ein Blick auf den DIE-Shot verrät, dass die Architektur keine grundlegenden Änderungen zu Sandy Bridge aufweist:

Dennoch erkennt man, dass die integrierte HD-4000-Grafikeinheit (GT2) deutlich mehr Platz als die IGP der vorangegangenen Generation in Anspruch nimmt. Kein Wunder, denn Intel bringt nicht nur 16 Execution-Units (HD-3000 mit "nur" 12 EUs) unter, sondern muss aufgrund des DirectX-11-Supports, auch die entsprechenden Recheneinheiten für beispielsweise die Tessellation-Technologie implementieren. Neben DX11 unterstützt Intels überarbeitete Grafikeinheit Open CL 1.1 und Open GL 3.1. Zudem bekommt die integrierte GPU einen eigenen L3-Cache. Damit soll die Performance der der HD4k gengenüber der HD3k um bis zu 50 Prozent gesteigert worden sein. Ein weiteres wichtiges Merkmal der neuen IGP, ist die Multi-Monitor-Unterstützung für bis zu drei Bildschirme. Sandy Bridge konnte bisher nur zwei Screens simultan ansteuern.

Es werden aber auch Ivy-Bridge-Prozessoren mit der HD-2500-Grafikeinheit ausgestattet sein, die eine aufgebohrte Version der HD-2000-GPU darstellt. Im Vergleich zur HD4k sind zwar alle grundlegenden Features enthalten, aber die Execution-Units wurden auf lediglich acht reduziert.

Den restlichen Platz auf dem Siliziumplättchen teilen sich die vier Rechenherzen mit dem System-Agent, dem L3-Cache und dem Memory-Controller. Letzterer unterstützt nun offiziell DDR3-1600 mit zwei Riegeln pro Channel. Doch die Performance des IMC soll deutlich zugenommen haben. Dank XMP 1.3 erfolgt die Auswahl der zur Verfügung stehenden Taktraten ausgiebiger. Unser Test-Mainboard gab folgende Möglichkeiten aus:

Zum heutigen Start von Ivy Bridge werden insgesamt fünf Modelle mit vier Kernen verfügbar sein. Das absolute Top-Modell stellt dabei der Core i7-3770 dar, der mit 3,4 respektive 3,9 Gigahertz Takt im normalen beziehungsweise im Turbo-Modus arbeitet, einen L3-Cache von acht Megabyte aufweist und die Hyper-Threading-Technologie mitbringt, wodurch insgesamt acht Threads berechnet werden können. Die Overclocking-Variante mit dem Kürzel "K" taktet sogar mit 3,5 Gigahertz und bietet einen freien Multiplikator. Letzterer wurde gegenüber Sandy Bridge von 59 auf 63 angehoben. Der Core i7-3770K dient in diesem Artikel als Testexemplar zur Ermittlung der Performance und Effizienz von Ivy Bridge. Dessen Spezifikationen sehen wie folgt aus:

Ohne SMT müssen die beiden Core-i5-Ableger auskommen, welche in Form des 3570K und des 3550 zu finden sind. Ihre Frequenzen liegen bei 3,4 respektive 3,3 Gigahertz. Zudem reduziert Intel den Last-Level-Cache auf sechs Megabyte. Den Einstieg in die Quadcore-Auabaustufe von Ivy Bridge ermöglicht der Core i5-3450. Selbiger kann ebenfalls mit einem 6MB-L3-Cache und einem Takt von 3,1 Gigahertz punkten. Alle der genannten CPUs sind mit einer Verlustleistung von 77 Watt ausgezeichnet. Dennoch finden sich lediglich im i7-3770K, dessen Non-K-Variante und dem i5-3570K die neue HD-4000-IGP. Alle anderen Vierkerner müssen mit der HD-2500-Variante auskommen.

Die Dualcores der Ivy-Bridge-Baureihe folgen dann im Juni und erreichen eine TDP von 55 Watt. Nähere Details sind derzeit noch nicht offiziell bekannt.

Intel verzichtet bei Ivy Bridge jedoch auf die Änderung des Turbo-Modus und setzt weiterhin auf die Version 2.0. Auch die Verbindung aller im Prozessor befindlichen Elemente erfolgt über den Ring-Bus, wie er schon bei Sandy Bridge im Einsatz ist. Die Kommunikation des in der CPU befindlichen System-Agents mit dem Platform Controller Hub (kurz PCH) erfolgt wie mittlerweile gewohnt über das Direct Media Interface (DMI).

Ebenso wurde die Anzahl der im Prozessor befindlichen PCI-Express-Lanes von 16 beibehalten. Somit können Multi-GPU-Systeme nur mittels Zusatz-Chip oder per x8/x8-Anbindung realisiert werden. Doch Ivy Bridge stellt nun Datenleitungen der dritten Generation mit höherem Datendurchsatz bereit. Um PCIe 3.0 ausnutzen zu können, muss erst einmal eine entsprechende Grafikkarte in Form einer GTX 680 oder einer Radeon HD 7970/50 vorhanden sein. Dann ist ein entsprechendes Mainboard zwingend notwendig. Obwohl die Z77-Platinen die Anbindungstechnologie unterstützen, können nicht alle Mainboards der Z68/P67/H67/H61-Generation aufgrund des fehlenden Switches PCI-Express 3.0 ausnutzen.

Eine grundlegende Neuerung von Ivy Bridge ist ein hardwarebasierter Zufallsgenerator, welcher mittels RDBRAND-Instruktion zusätzliche Sicherheits-Features in die CPU bringt und so beispielsweise einen hohen Schutz gegen Malware-Angriffe oder Ähnliches bietet.