Athlon 64 und Athlon 64 FX-51: 64-Bit-Zeitalter beginnt

Für Prozessorhersteller AMD beginnt mit der Vorstellung der Desktop-Prozessoren Athlon 64 und Athlon 64 FX51 der wohl interessantes Abschnitt in der Firmengeschichte. Über 100 Benchmark-Tests zeigen die Leistungsfähigkeit der neuen 64-Bit-Prozessoren.

von Kai Schmerer am 23. September 2003 , 17:57 Uhr

Nun ist es endlich soweit. Die schon lang erwarteten 64-Bit-Prozessoren auf Basis der Hammer-Architektur stehen jetzt auch für Desktop-PCs zur Verfügung. Aufgrund von Herstellungsproblemen mit der Silicon-On-Insulator-Technik, die AMD verwendet, um höhere Taktfrequenzen bei den Prozessoren zu erreichen, hat sich der Start der Desktop-Hammer um neun Monate verzögert. Insgesamt stellt AMD vier 64-Bit-Modelle vor:

Desktop-Prozessoren

• AMD Athlon 64 FX-51 (2,2 GHz), Dual DDR400-Interface, 1 MByte L2-Cache, 940 Sockel (733 Dollar)

• AMD Athlon 64 3200+ (2 GHz), Single DDR400-Interface, 1 MByte L2-Cache, 754 Sockel (417 Dollar)

 

Notebook-Prozessoren

• AMD Athlon 64 3200+ (2 GHz), 417 Dollar
• AMD Athlon 64 3000+ (1,8 GHz), 278 Dollar

Beginn des 64-Bit-Zeitalters: AMD präsentiert die ersten 64-Bit-Prozessoren für Desktop-PCs.

Anders als bei der Vorstellung des Athlon stehen bei der Einführung des Athlon 64 FX und Athlon 64 genügend Chipsätze und Mainboards zur Verfügung. In Sachen Speicher ist ebenfalls alles im grünen Bereich. Zwar sind registered DDR400-Module, die der Athlon 64 FX-51 benötigt, noch sehr selten. Allerdings dürfte es nicht lange dauern, bis auch dieser Speichertyp in genügend großer Stückzahl verfügbar ist. Als erster Hersteller unterstützt Kingston die AMD-Plattform.

Hinsichtlich der Betriebssystem-Unterstützung kann sich AMD schon jetzt über zahlreiche Linux-Varianten freuen, die die 64-Bit-Technik unterstützen. Gegen Ende des Jahres könnte die Freude noch größer werden. Dann will Microsoft eine für die AMD-Technik optimierte Version von Windows XP Professional ausliefern. Das Athlon64-Testsystem von AMD enthielt bereits eine Version des 64-Bit-Windows.

3D-Spiele dürften zu den ersten Anwendungen gehören, die die AMD 64-Bit-Erweiterung unterstützen. Bekannt ist das Unreal Tournament 2004 für die Athlon 64-Familie optimiert wird. Das Spiel Farcry vom deutschen Spielentwickler Crytek (Vertrieb Ubisoft) soll ebenfalls als 64-Bit-Version erhältlich sein. Das von vielen Hardcore-Gamern sehnlichst erwartete Spiel Half Life 2 wird, sofern man den jüngsten Gerüchten Glauben schenken mag, ebenfalls für die AMD-Plattform optimiert.

Adventure im Südsee-Paradies: Die deutsche Spieleschmiede Crytek will das Spiel Farcry (Vertrieb Ubisoft) für den Athlon 64 optimieren.

Bis professionelle Anwendungen als 64-Bit-Version zur Verfügung stehen, dürfte es allerdings noch dauern. Das ist allerdings nicht so schlimm, da der Athlon 64 – anders als Intels Itanium – auch 32-Bit-Anwendungen sehr schnell ausführt. Und zwar so schnell, dass sich Branchenprimus Intel dazu genötigt sah, den neuen Athlon-Prozessoren mit 64 Bit noch schnell den Pentium 4 Extreme Edition mit 3,2 GHz und 2 MByte L3-Cache gegenüber zu stellen.

Dass Intel zeitgleich mit den 64-Bit-Prozessoren von AMD den neuen Pentium 4 Extreme Edition vorstellt, zeigt, wie ernst man die neuesten AMD-Prozessoren nimmt. Bei diesem Chip handelt es sich um einen Xeon mit P4-Pinout, so dass dieser in Boards für Pentium 4-Prozessoren passt. Der auf dem Intel Developer Forum vorgestellter Chip hat eine durchschnittliche Verlustleistung von 94 Watt. Die maximale Leistungsaufnahme dürfte jenseits von 100 Watt liegen. Das ist ein neuer Rekord im Desktop-Bereich. Für den neuen Athlon 64 FX-51 gibt AMD eine maximale Verlustleistung von 89 Watt an.

Einige Exemplare des P4 Extreme Edition hat Intel auf dem IDF an ausgewählte Presse-Vertreter verteilt, damit diese bis zur Vorstellung der 64-Bit-Prozessoren von AMD Tests machen können. In der Firmengeschichte Intels einzigartig ist die Koppelung des Embargo-Datums – bis dahin dürfen keine Informationen über den neuen Chip publik gemacht werden – an das von AMD.

Wie stark die Belastung des neuen Intel-Chips an die Stromversorgung ist, zeigt sich im ZDNet-Testlabor. Beim Video-Encoding mit dem Mainconcept-Komprimierer ging ein zwei Jahre altes Netzteil mit 370 Watt Leistung in Rauch auf. So etwas kann natürlich auch reiner Zufall sein. Interessant ist es dennoch. Grund für die gestiegene Leistungsaufnahme des Penium 4 Extreme Edition ist der zusätzliche, vom Xeon her bekannte, zwei MByte große L3-Cache. Laut Intel soll der neue Chip in 30 bis 60 Tagen erhältlich sein. Den Preis hat Intel noch nicht bekannt gegeben. Vielleicht wartet man erstmal die Preisgestaltung von AMD für die neuen Prozessoren ab.

Integrierter Speicher-Controller
Neben der schon erwähnten Möglichkeit 64-Bit-Programme ablaufen zu lassen, bietet der Athlon 64 ein integriertes Speicherinterface. Dieses bietet im Vergleich zu bisherigen Prozessoren, wo der Speicherzugriff über die Northbridge erfolgt, eine deutliche bessere Leistung. In Verbindung mit dem 1 MByte großen L2-Cache ist der Athlon 64 bei gleichem Takt etwa 20 Prozent schneller als der bisherige AMD-Prozessor Athlon XP.

Testumgebung
Der Pentium 4 und Pentium 4 Extreme Edition wurden mit dem Asus P4C800 getestet, das mit 1 GByte DDR400-Speicher (Take MS CL2,5/3/3, Double Sided) ausgestattet war (PAT enabled). Das Asus SK8N mit Nforce3-Chipsatz diente als Plattform für die Leitungsmessungen des Athlon 64 FX-51. Hier kam registered 1 GByte DDR400-Speicher (Legacy CL2,5/3/3, Double Sided) zum Einsatz. Als Betriebssystem für die Leistungsmessungen verwendet ZDNet Windows XP Professionel (SP1, 32 Bit).

Business und Content Creation Winstone sind zwei Benchmarks, die mit realen Applikationen typische Aufgaben wie das Umwandeln eines Video-Files oder das Ersellen einer Powerpoint-Präsentation durchführen. Dabei kommen folgende Anwendungen zum Einsatz:

Content Creation Winstone

• Adobe Photoshop 7.0
• Adobe Premiere 6.0
• Macromedia Director 8.5.1
• Macromedia Dreamweaver 4
• Microsoft Windows MediaTM Encoder 7.01.00.3055
• Netscape 6.2.3
• NewTek’s LightWave 7.5
• Sonic Foundry Sound Forge 6.0

Business Winstone

• Fünf Microsoft Office 2002 Anwendungen (Access, Excel, Frontpage, Powerpoint und Word)
• Microsoft Project 2000
• Lotus Notes
• WinZip 8.0
• Norton AntiVirus
• Netscape Communicator

Die Benchmarks zeigen, dass der AMD Athlon 64 FX-51 die Intel-Prozessoren klar in Schach halten kann. Der neue Pentium 4 Extreme Edition kann den Abstand auf den AMD-Prozessor auf 6 Prozent verkürzen. Interessant bei diesem Test ist auch, dass beim Business Winstone die Performance der P4-Prozessoren mit aktiviertem Hyperthreading deutlich absinkt. In dieser Betriebsart ist der Athlon 64 FX-51 28 Prozent schneller als der Pentium 4. Gegenüber der Extreme Edition beträgt der Vorsprung 18 Prozent.

Natürliche ist beim Surfen im Internet zunächst die Bandbreite entscheidend. Wer über eine DSL-Leitung oder einen noch besseren Internet-Anschluss verfügt, wird schnell feststellen, dass die Leistungsunterschiede zwischen den einzelnen Prozessoren relativ groß sind.

Der Athlon 64 FX-51 ist in Sachen Internet-Performance der klare Gewinner. Den Pentium 4 mti 3,2 Ghz kann er bei jedem Test schlagen. Der Vorspung bei XML ist mit 2,5 Prozent relativ knapp. Bei den anderen Tests liegt der Vorsprung der 64-Bit-CPU zwischen 19 und 76 Prozent. Erst der Pentium 4 Extreme Edition kann den Test etwas offener gestalten. Im XML-Test ist der neue P4 mit 2 MByte L3-Cache knapp schneller als der Athlon 64 FX-51.

Wird statt der Standard-Kantenglättung das Cleartyper-Verfahren verwendet, ändert sich das Ergebnis des HTML- und des XML-Tests zugunsten der Intel-Prozessoren. Diese sind mit Cleartype klar schneller als der neue Athlon-Prozessor. Bei den anderen Internet-Tests ist auch bei aktivierter Cleartype-Technik der Athlon 64 FX-51 der klar schnellste Chip.

Bei den 3D-Test ist zu beachten, dass hier nicht nur die Leistung der CPU entscheidend ist, sondern auch die Performane der Grafikkarte und die Geschwindigkeit des AGP-Busses eine Rolle spielt. Die Nforce3-Plattform des Athlon 64 FX-51 ist noch relativ jung. Entsprechende Chipsatz-Updates können die Leistung somit noch verbessern. Ebenso sieht bei den Treibern für die Grafikkarte aus. Auch hier können entsprechende Optimierungen für die neue Plattform noch zu Leistungssteigerungen führen. Für die Intel-Plattform gilt dies zwar genauso, diese ist allerdings schon länger erhältlich. Entsprechende Optimierungen sind hier bereits implementiert.

Der neue Benchmark Aquamark 3 bietet neben DirectX 9-Unterstützung auch Support für die Intel Hyüperthreading-Technik. Bei diesem Test muss sich der Athlon 64 FX-51 den P4-Prozessoren knapp geschlagen geben. Die Unterschiede liegen allerdings im einstelligen Prozentbereich und dürften damit in der Praxis kaum eine Rolle spielen. Ebenso muss abgewartet werden, inwieweit neue Spiele die Hyperthreading-Technik nutzen.

Beim älteren Aquamark 2.3 ist der Athlon 64 FX-51 in der Auflösung mit 1024 x 768 zunächst schneller als die Intel-Prozessoren. Bei höheren Auflösungen sind hingegen die Intel-Prozessoren etwas fixer.

Im Test mit den Benchmarks 3D Mark 2001 und 2003 liefern die Prozessoren ein nahezu identisches Leistungsbild. Bei höheren Auflösungen und der Aktivierung von anisotropischem Filtering (8xAF) und Kantenglättung (4xAA) zeigen sich keine Leistungsunterschiede. In diesen Betriebsarten ist die Grafikarte der limitierende Faktor.

Bei Unreal Tournament und Comanche 4 ist der Athlon 64 FX-51 in der Auflösung mit 1024 x 768 um 18 respektive 10 Prozent schneller als der P4 mit 3,2 GHz. Der P4 Etreme Edition kann allerdings die Leistung des Athlons fast erreichen. In höheren Auflösungen gleicht sich die Leistung der Prozessoren aufgrund der Grafikkarten-Limitierung wieder an.

Interessant ist das Unreal-Ergebnis: Wird in den hohen Auflösungen anisotropisches Filtering und Antialiasing aktiviert, fällt der Athlon 64 FX-51 knapp hinter die P4-Prozessoren zurück, obwohl er in niederigeren Auflsösungen etwas schneller als diese ist. Möglicherweise ist dies auf das AGP-Interface zurückzuführen (bei hohen Auflösungen wird der AGP-Bus deutlich mehr belastet), das auf dem Nforce3 offensichtlich noch nicht optimal arbeitet.

Auch die drei Tests mit Splintercell zeigen nicht wirklich Leistungsunterscheide zwischen den einzelnen Prozessoren. Lediglich in der Low-Quality-Einstellung kann sich der neue Athlon 64 FX-51 deutlich vor den Intel-Prozessoren behaupten

Bei den Viewperf-Tests Data Explorer (DX) und Design Review (DRV) ist der Athlon 64 FX-51 bis zu 10 Prozent schneller als der P4. Bei den anderen Tests herrscht nahezu Gleichstand. Im Tests mit den SPEC-Benchmarks kann sich der Athlon 64-FX51 ebenfalls gut in Szene setzen. Meistens ist er schneller als der P4. Die Leistungsunterschiede zum Pentium 4 Extreme Edition sind hingegen vernachlässigbar.

Das Encoden eines Videos (Spieldauer 17:12 Minuten) mit verschiedene Programme in unterschiedliche Formate liefert bis auf eine Ausnahme immer einen leichten Vorteil für die Pentium 4-Prozessoren. Der Leistugnsunterschied liegt allerdings im einstelligen Prozentbereich. Nur bei Video Studio 7 von Ulead ist der Athlon 64 FX-51 deutlich schneller als die Intel-Prozessoren. Offensichtlich hat Ulead seine Video-Anwendung noch nicht auf die P4-Architektur optimiert.

Ein weiteres, interessantes Ergebnis für den Athlon 64 FX-51 liefert der Test mit TMPEG 2.52. Diese Programm erlaubt die Aktivierung besonderer CPU-Features wie 3DNow, SSE, SSE2 und Hyperthreading. Obwohl der Athlon 64 FX-51 auch SSE2 unterstützt, ist er in dieser Betriebsart bei diesem Programm langsamer als mit SSE. Am schnellsten ist der Chip wenn alle Features bis auf SSE2 aktiviert sind.

Bei den 3D-Test ist zu beachten, dass hier nicht nur die Leistung der CPU entscheidend ist, sondern auch die Performane der Grafikkarte und die Geschwindigkeit des AGP-Busses eine Rolle spielt. Die Nforce3-Plattform des Athlon 64 FX-51 ist noch relativ jung. Entsprechende Chipsatz-Updates können die Leistung somit noch verbessern. Ebenso sieht bei den Treibern für die Grafikkarte aus. Auch hier können entsprechende Optimierungen für die neue Plattform noch zu Leistungssteigerungen führen. Für die Intel-Plattform gilt dies zwar genauso, diese ist allerdings schon länger erhältlich. Entsprechende Optimierungen sind hier bereits implementiert.

Der neue Benchmark Aquamark 3 bietet neben DirectX 9-Unterstützung auch Support für die Intel Hyüperthreading-Technik. Bei diesem Test muss sich der Athlon 64 FX-51 den P4-Prozessoren knapp geschlagen geben. Die Unterschiede liegen allerdings im einstelligen Prozentbereich und dürften damit in der Praxis kaum eine Rolle spielen. Ebenso muss abgewartet werden, inwieweit neue Spiele die Hyperthreading-Technik nutzen.

Beim älteren Aquamark 2.3 ist der Athlon 64 FX-51 in der Auflösung mit 1024 x 768 zunächst schneller als die Intel-Prozessoren. Bei höheren Auflösungen sind hingegen die Intel-Prozessoren etwas fixer.

Im Test mit den Benchmarks 3D Mark 2001 und 2003 liefern die Prozessoren ein nahezu identisches Leistungsbild. Bei höheren Auflösungen und der Aktivierung von anisotropischem Filtering (8xAF) und Kantenglättung (4xAA) zeigen sich keine Leistungsunterschiede. In diesen Betriebsarten ist die Grafikarte der limitierende Faktor.

Bei Unreal Tournament und Comanche 4 ist der Athlon 64 FX-51 in der Auflösung mit 1024 x 768 um 18 respektive 10 Prozent schneller als der P4 mit 3,2 GHz. Der P4 Etreme Edition kann allerdings die Leistung des Athlons fast erreichen. In höheren Auflösungen gleicht sich die Leistung der Prozessoren aufgrund der Grafikkarten-Limitierung wieder an.

Interessant ist das Unreal-Ergebnis: Wird in den hohen Auflösungen anisotropisches Filtering und Antialiasing aktiviert, fällt der Athlon 64 FX-51 knapp hinter die P4-Prozessoren zurück, obwohl er in niederigeren Auflsösungen etwas schneller als diese ist. Möglicherweise ist dies auf das AGP-Interface zurückzuführen (bei hohen Auflösungen wird der AGP-Bus deutlich mehr belastet), das auf dem Nforce3 offensichtlich noch nicht optimal arbeitet.

Auch die drei Tests mit Splintercell zeigen nicht wirklich Leistungsunterscheide zwischen den einzelnen Prozessoren. Lediglich in der Low-Quality-Einstellung kann sich der neue Athlon 64 FX-51 deutlich vor den Intel-Prozessoren behaupten

Bei den Viewperf-Tests Data Explorer (DX) und Design Review (DRV) ist der Athlon 64 FX-51 bis zu 10 Prozent schneller als der P4. Bei den anderen Tests herrscht nahezu Gleichstand. Im Tests mit den SPEC-Benchmarks kann sich der Athlon 64-FX51 ebenfalls gut in Szene setzen. Meistens ist er schneller als der P4. Die Leistungsunterschiede zum Pentium 4 Extreme Edition sind hingegen vernachlässigbar.

Bei Maya 5 schlägt sich der Athlon 64 FX-51 noch ganz passabel. Bei 3D Studio Max fällt der Chip hinter die Intel-Konkurrenz zurück.

Kommen hochoptimierte SSE2-Anwendungen wie Cinema 4D zum Einsatz, kann der Pentium 4 seine Vorteile ausspielen. Der neue Athlon 64 FX-51 arbeitet lediglich bei älterer Software wie Bryce 5 schneller als die P4-CPUs.

Fazit

Mit den 64-Bit-Prozessoren ist AMD wieder da, wo man sich selbst am liebsten sieht: An der Spitze der technologischen Entwicklung. Zwar bietet der Athlon 64 FX-51 nicht immer die bessere Leistung als der Pentium 4 Extreme Edition, den Intel eigens für die Vorstellung der AMD-CPU an einige Journalisten verteilt hat. Aber die jetzt vorgestellten AMD-Prozessoren bieten etwas, was Intel nicht hat: 64 Bit.

Zwar sollte man von dieser Technologie keine Wunderdinge erwarten. 64-Bit ist zwar doppelt so viel wie 32-Bit. Entsprechende Programme laufen aber nicht doppelt so schnell ab. Der Vorteil der 64-Bit-Technik liegt an der Größe des addressierbaren Speichers. Während 32-Bit-Prozessoren nicht mehr als 4 GByte Speicher effektiv verwenden können, sprengen die AMD-Prozessoren mit der Unterstützung von 1 Terabyte diese Grenze und bieten damit genügend Reserven für die Zukunft.

Ferrari-Sponsor AMD kann sich freuen: Mit den neuen Athlon 64-Prozessoren ist man nun endlich wieder konkurrenzfähig. Mit der Verfügbarkeit von 64-Bit-Betriebssystemen hat man sogar einen Vorsprung vor der Konkurrenz.

Die vor allem von Intel derzeit häufig gestellte Frage, wer im Arbeitsplatz-PC denn überhaupt mehr als 4 GByte benötigt, entpuppt sich bei genauerem Hinsehen als Strategie der Verunsicherung. Schon jetzt hat das Betriebssystem aufgrund der 32-bit-Technik einige Grenzen. Der direkt nutzbare Speicher bei Windows ist derzeit pro Prozess auf 2 GByte begrenzt. Durch einige Tricks (Boot.ini-Switch /3GB) lässt sich diese zwar auf 3 GByte erweitern. Die Begrenzung ist trotzdem da. Derzeit beträgt die durchschnittliche Speicherausstattung der PCs etwa 512 MByte. Viele Fachleute rechnen bereits für 2004 mit einer Verdoppelung der Speichergröße. Auch Intel wird nicht umhin kommen, 64-Bit-Prozessoren für den Desktop-PC anzubieten. Auf dem Intel-Developer-Forum klang dies schon bei PR-Vertreter Intels an: Nun wartet mal ab, was wir bei der Prescott-CPU noch alles freischalten. Ein 64-Bit-Modus etwa?

Wie dem auch sei: Die Möglichkeit mehr als 4 GByte Speicher direkt anzusteuern, wird in einigen Jahren zur Standard-Ausstattung gehören. Und die Anwender werden sich erinnern, dass es nicht Intel war, der diesen Weg ging, sondern AMD. Auch andere Erweiterungen in der Prozessor-Architektur wurden zunächst nicht häufig genutzt, gehören aber jetzt zum Standard. Diesbezüglich kann man MMX, SSE und SSE2 als Beispiele anführen. Bei der Vorstellung dieser Technik hat Intel auch nicht behauptet, dass man das zum damaligen Zeitpunkt nicht nötig hätte.