Server-Performance: Quad-Core-CPU von AMD trifft auf Intel Xeon

Eine genaue Betrachtung verdient die neue Cache-Architektur. Wie bei den Dual-Core-Modellen besitzen auch die Quad-Core-Modelle von AMD doppelt so viel L1-Cache wie die CPUs von Intel. Der größere Instruction-Cache macht sich insbesondere bei 64-Bit-Code positiv bemerkbar, da dieser größer als 32-Bit-Code ist.

Der L1-Cache-Durchsatz beträgt beim Opteron 2347 97,6 GByte/s, während der Xeon 5150 273,5 GByte/s erreicht. Da der Cache immer mit der internen Taktfrequenz des Prozessors läuft, muss die 40 Prozent höhere Taktfrequenz des Intel-Prozessors berücksichtigt werden.

Dieser höheren Taktfrequenz steht allerdings eine 180 Prozent höhere L1-Cache-Leistung von Intel gegenüber, obwohl AMD die L1-Cache-Bandbreite verdoppelt hat. AMDs L1-Cache ist zwar größer, jedoch wesentlich langsamer, was auch gut erklärt, warum AMDs Prozessoren nur bei Befehlen mit vielen Takten pro Instruktion wie Floating-Point-Befehlen schneller sind. Der Cache liefert einfach nicht schnell genug neue Befehle nach. Dies gilt also insbesondere für sehr einfache Befehle, von denen mehrere in einem Takt ausgeführt werden.

Anders sieht es beim L2-Cache aus. AMD schafft hier 78,7 GByte/s, während Intel es auf 97,5 GByte/s bringt. Bezogen auf die Taktfrequenz ist AMD also deutlich schneller. Dies ist vor allem dadurch zu erklären, dass AMD pro Core einen eigenen L2-Cache besitzt, dessen Nutzung nicht mit den anderen Recheneinheiten koordiniert werden muss.

Allerdings ist der L2-Cache kleiner als bei Intel. Insgesamt stehen nur 2 MByte zur Verfügung. Darüberhinaus sind die 2 MByte nicht flexibel nutzbar. Werden nicht alle Cores der CPU ausgelastet, so kann entsprechend weniger L2-Cache genutzt werden. Eine Single-Threaded-Applikation kann maximal 512 KByte L2-Cache nutzen.

Die L3-Cache-Performance kann nicht realistisch gemessen werden, da dieser die gleiche Größe besitzt wie der L2-Cache. Betrachtet man die Cache-Architektur, muss man AMD Mut bescheinigen: Das Unternehmen traut sich, insgesamt 2 MByte L3 Cache durch exakt die gleiche Menge an L2-Cache zu puffern. Immer dann, wenn alle vier Cores aktiv sind, dürften sich in beiden Caches mehr oder weniger identische Daten befinden. Auch höchst ausgeklügelte Prefetch-Logik kann hier wenig ausrichten.

Die Größe von 2 MByte L3-Cache muss daher als Kompromiss betrachtet werden, da AMDs aktuelle Fertigungstechnologie aus wirtschaftlichen Gründen keine größeren Caches zulässt. Erst mit der Einführung des 45-Nanometer-Herstellungsprozesses plant AMD, Prozessoren mit einem deutlich größeren L3-Cache vorzustellen. Zusammenfassend muss aber gesagt werden, dass der Cache insgesamt zu klein und zu langsam ist. Durch die dreistufige Architektur wird die Cache-Performance nur dann vollends genutzt, wenn man sich innerhalb von 2 MByte bewegt.