FX-CPUs von AMD: Lehren sie Sandy Bridge das Fürchten?

Technische Daten wie Taktfrequenz, Anzahl der Cores, Threads und FPU sowie Menge und Art des Cachespeichers sagen schon seit geraumer Zeit nur wenig über die Leistung einer CPU aus. Die Begriffe sind bestenfalls noch dazu geeignet, um innerhalb derselben Architektur Betrachtungen anzustellen, etwa um eine Core-i3- mit einer Core-i7-CPU zu vergleichen.

Man muss die Leistung einer CPU schon messen, um einigermaßen zuverlässige Aussagen treffen zu können. ZDNet testet das Bulldozer-Spitzenmodell FX-8150. Als Vergleich dienen das Vorgängermodell Phenom II X6 sowie das aktuelle Intel-Desktop-Spitzenmodell Core i7-2600K und der 0,1 GHz langsamere Core i5-2500K, der außerdem ohne Hyperthreading auskommen muss.

Die ZDNet-Benchmarks zeigen, dass es AMD durchaus gelungen ist, mit Intels Sandy-Bridge-Modellen in puncto Performance mitzuhalten. Typischerweise liegt der FX-8150 in etwa gleichauf mit den beiden Intel-CPUs. Oft beträgt der Unterschied nicht einmal fünf Prozent. Bei der Mehrzahl der Tests kann Intels Spitzenmodell den FX-8150 aber schlagen. Der Core-i5-2500K ist im Durchschnitt etwa genauso schnell wie der FX-8150. In einzelnen Benschmarks kann man aber gewaltige Unterschiede feststellen.

Um den Anschluss an Intel zu erreichen, muss sich AMD strecken. So sind insgesamt 16 MByte L2- und L3-Cache erforderlich. Außerdem beinhaltet der FX-8150 doppelt so viele Integer-Cores wie die Sandy-Bridge-Spitzenmodelle. Das bedeutet mehr Transistoren sowie mehr Die-Fläche und damit einen signifikant höheren Stromverbrauch. Der FX-8150 besitzt eine Die-Fläche von 315 mm². Der Core-i7-2600K kommt mit 216 mm² aus. Beide CPUs werden in 32 Nanometer mit High-K-Metal-Gate-Technologie (HKMG) produziert.

ZDNet testet zwei Standard-Desktop-Boards mit derselben ATI-Grafikkarte und denselben DDR3-Speichermodulen. Im Idle-Betrieb unter Windows 7 64-Bit kommt der Core-i7-2600K mit 71 Watt aus. Der FX-8150 braucht 87 Watt.

Bei Volllast unter Prime95 werden die Unterschiede deutlicher: Der Core-i7 entlockt der Steckdose 164 Watt, der FX-8150 braucht jedoch 253 Watt. Das ist eine Differenz von 89 Watt. In der Praxis darf man das nicht überbewerten. Schließlich läuft ein typischer Desktop-PC nicht ständig unter Volllast.

Wer sich aber an einem Distributed-Computing-Projekt beteiligt, kann den höheren Verbrauch an seiner Stromrechnung erkennen. Stellt man seine Rechenleistung ständig einem Projekt zur Verfügung, zahlt man seinem Stromanbieter pro Monat 15 Euro mehr. Positiv ist lediglich anzumerken, dass im Gegensatz zum Vorgänger Phenom II X6 51 Watt bei Volllast eingespart werden.

Zu den Einzeltests, bei denen es Unterschiede zwischen den AMD und Intel gibt, gehört der Serpent-AES-Benchmark von Truecrypt. Hier siegt der FX-8150 mit 344 MByte/s deutlich vor dem Core-i7-2600K mit 279 MByte/s. Die Serpent-Verschlüsselung ist eine reine Integer-Operation. Die acht Integer-Cores bringen einen gewaltigen Vorteil.

Wer allerdings seine Festplatte oder Teile davon verschlüsseln möchte, den werden Durchsatzraten von weniger als 1000 MByte/s generell wenig begeistern. Man wird in der Regel einen reinen AES-Algorithmus einsetzen, der mit AES-NI beschleunigt wird.

Hier liegen Core-i7-2600k und FX-8150 mit 3300 MByte/s gleich auf. Der Core-i5-2500k ist mit 2600 MByte/s deutlich langsamer. Das zeigt, dass Hyperthreading zur Beschleunigung ausreichen kann. Die acht Integer-Cores des FX-8150 bringen keinen Vorteil. Der Phenom kann in dieser Betrachtung außen vor gelassen werden, da er keine AES-NI-Befehle beherrscht.

Der AES-Benchmark von AIDA64 misst in etwa dasselbe wie der Truecrypt-AES-Benchmark. Er verwendet aber anderen Code und bringt daher andere Ergebnisse. Der Core-i5-2500K ist sogar noch einen Tick schneller als der Core-i7 und der FX-8150. Der Benchmark verwendet offensichtlich besser optimierten Code. Das zeigt wieder einmal, dass Hyperthreading in erster Linie dazu dient, auch schlecht optimierten Code schnell auszuführen. Ein Phänomen, dass in der Praxis allzu oft vorkommt.

Ähnlich sieht es bei der Kompression mit 7zip aus. Das Hyperthreading des Core-i7-2600K bringt den Benchmark auf 19284 Punkte. Der Core-i5-2500K kommt nur auf 14288 Punkte. Die acht Integer-Cores des FX-8150 erreichen zwar 21143 Punkte, liegen aber nur knapp vor dem Core-i7.

Beim AIDA64-CPU-Queen-Benchmark kommt es auf die Qualität der Sprungvorhersage an. Intel erreicht mit dem Core-i7-2600K 42755 Punkte. Der FX-8150 kommt nur auf 31715 Punkte. Es zeigt sich, dass es in vielen Fällen auf die interne Logik ankommt, also wie clever der Hersteller die Transistoren zusammengeschaltet hat. Mit Masse statt Klasse erreicht man hier nicht viel. Obwohl der FX-8150 doppelt so viele Integer-Cores wie der Core-i5-2500K besitzt, ist nur genauso schnell. Er ist sogar geringfügig langsamer als der Phenom II X6.

Beim Hash-Benchmark von AIDA64, der SHA-1-Hashes bildet, liegt der FX-8150 weit vorne. Er erreicht 3676 MByte/s, während die beiden Intel-CPUs nur mit Werten um die 2000 MByte/s aufwarten können. Das lässt sich zum Teil durch die Verwendung des XOP-Befehlssatzes erklären, den AIDA64 bereits verwendet. Allerdings schlägt auch der Phenom II X6 die beiden Intel-Chips. Bei der Integerverarbeitung mittels SSE2 ist AMD traditionell besser als Intel. In der Praxis werden XOP und Integer-SSE2 aber kaum eingesetzt. Meist kommt Integer-Arithmetik mit General-Purpose-Registern zum Einsatz.

Interessant ist auch der FPU-Julia-Benchmark von AIDA64. Er nutzt den FMA4-Befehlssatz des FX-8150. Demnach müsste die Bulldozer allen anderen davon rennen. Tatsächlich bildet er das Schlusslicht. Die Intel-FPUs rechnen deutlich schneller, obwohl sie kein Fused-Multiply-Add beherrschen. Der Phenom II X6 dürfte schneller als der FX-8150 sein, weil er sechs FPUs besitzt. Die anderen CPUs haben jeweils vier.