Infos und Testergebnisse zu den Core-i-Prozessoren der 11. Generation

Am 16. März 2020 stellte Intel die unter dem Codenamen Rocket Lake-S bekannte 11. Generation seiner Core-i-CPUs vor. Mit Einführung der neuen CPU-Generation wurde auch die mittlerweile mehr als 5 Jahre alte Skylake-Mikroarchitektur abgelöst: Das neue Design „Cypress Cove“ basiert auf der bereits aus dem Notebook-Segment bekannten 10-nm-Sunny-Cove-Mikroarchitektur, die allerdings an den bewährten 14-nm-Fertigungsprozess angepasst wurde, um höhere Taktfrequenzen zu erreichen.

 
Änderungen/Verbesserungen gegenüber der 10. Generation (Comet Lake-S)
  • Weniger Kerne, aber mehr Befehle pro Takt (IPC, Instructions Per Clock): Da die neuen CPU-Kerne wegen der größeren Caches und der größeren Grafikeinheit mehr Fläche auf dem Chip benötigen, musste die Anzahl der Kerne von zehn auf acht reduziert werden, um den Chip dennoch möglichst klein zu halten. So wuchs zwar die Anzahl der Transistoren um 50 Prozent, die Chipfläche aber nur um 33 Prozent. In der Fertigung sind kleinere Chips wirtschaftlicher, weil die Ausbeute pro Wafer höher ist. Die Gesamtleistung soll dennoch höher als die der Vorgängergeneration sein, da die Anzahl der pro Sekunde ausführbaren Befehle (IPC) laut Intel um bis zu 19% erhöht wurde.
  • Neuer Speichercontroller (IMC): Dieser unterstützt nun auch offiziell DDR4-Arbeitsspeicher mit einer maximalen effektiven Taktfrequenz von 3200 MHz (1600 MHz) statt bisher 2933 MHz (1466 MHz). Außerdem gibt es nun zwei Betriebsmodi: Gear 1 und Gear 2. Unter „Gear 1“ entspricht die Taktfrequenz des RAM der Taktfrequenz des Controllers. Wenn hingegen „Gear 2“ genutzt wird, halbiert sich die Taktfrequenz des Controllers. Dadurch sollen laut Intel wesentlich höhere Speiche quenzen ermöglicht werden. Nur der Controller des i9-11900K(F) kann Speichermodule mit einer effektiven Taktfrequenz von bis zu 3200 MHz im Gear-1-Modus ansteuern, bei den anderen Modellen liegt dieses Limit bei 2933 MHz.
  • Neue Grafikeinheit: Diese basiert auf Intels bereits im mobilen Bereich genutzten Xe-Architektur und soll eine um etwa 50 Prozent höhere Rechenleistung als die zuvor eingesetzte Grafikeinheit erreichen. Alle Modelle ab Core i5-10400 besitzen 32 Ausführungseinheiten, die anderen Modelle nur 24.
  • PCI-Express-4.0-Unterstützung: Der neue Standard verdoppelt die Übertragungsbandbreite der Schnittstelle auf knapp 2 GB/s pro Lane. Davon profitieren besonders Grafikkarten und NVMe-SSDs der neuesten Generation. Alle Core-i-CPUs der 11. Generation stellen 44 PCI-Express-4.0-Lanes zur Verfügung.
  • Neue bzw. überarbeitete Mikroarchitektur „Cypress Cove“: Nebem dem neuen Speichercontroller wurden auch der primäre (L1D) Datencache und der sekundäre (L2) Cache vergrößert (L1D von 32 auf 48 KB, L2: 256 auf 512 KB) und mehrere Befehlssatzerweiterungen, die u.a. Verschlüsselungsalgorithmen sowie das Packen und Entpacken von Dateien beschleunigen sollen, hinzugefügt. Auch die zuvor nur im Serverbereich anzutreffende AVX-512-Erweiterung (AVX = Advanced Vector eXensions) ist mit von der Partie. Außerdem gibt es nun vier statt zwei Reservation Stations mit insgesamt 10 statt 8 Anschlüssen (Ports). So können pro Kern noch mehr Befehle parallel abgearbeitet werden.
  • Intel Adaptive Boost: DasTopmodell Core i9-11900K(F) vefügt noch über einen zusätzlichen Boost-Modus, der es unter bestimmten Bedingungen (keine eingestellten Limits bei Temperatur und Leistungsaufnahme) erlaubt, alle acht Kerne mit einer Taktfrequenz von 5,1 GHz statt 4,8 GHz zu betreiben. Da der Adaptive Boost Teil der Spezifikation ist, gilt er nicht als Übertaktung (Overclocking).
Systemvoraussetzungen
Um die neuen CPUs zusammen mit PCI Express 4.0 nutzen zu können, wird eine Hauptplatine mit einem Chipsatz der 500er Serie empfohlen, also Z590, H570, B560 oder H510. Besitzer eines älteren Mainboards mit Z490- oder H470-Chipsatz müssen zuerst das BIOS aktualisieren, bevor sie eine der neuen CPUs verwenden können.
Leistung in Spielen
Beim Vergleich mit dem Core i7-10700K, der ebenfalls 8 Kerne besitzt, liegt der Core i9-11900K meist vorn, abhängig vom Titel zwischen zwei und 14 Prozent. Einzige Ausreißer sind Borderlands 3 (Gleichstand) und Total War: Troy (+30 Prozent). Wenn man allerdings das alte Topmodell Core i9-10900K mit 10 Kernen hinzuzieht, dann ist der Abstand deutlich geringer. Bei einigen Titeln liegt der Core-i9-11900 sogar mit Adaptive Boost knapp hinter seinem Vorgänger. Ein Upgrade auf die neue CPU-Generation lohnt sich in diesem Fall nicht. Deutlicher zeigen sich die Leistungsgewinne durch neue Mikroarchitektur beim Core i5-11600K: Dieser liegt zwischen acht und 22 Prozent vor dem Core i5-10600K.
Im Vergleich mit dem Topmodell von AMD, dem Ryzen 9 5950X mit ganzen 16 Kernen, liefern sich beide ein enges Kopf-an-Kopf-Rennen – wohl auch deswegen, weil die meisten Spiele mit den zusätzlichen Kernen (noch) nichts anfangen können. Beim Vergleich zwischen den Sechskernern Core i5-11600K und Ryzen 7 5600X zeigt sich ein ähnliches Bild.
Leistung in Anwendungen
Vor allem bei Anwendungen, die von vielen Kernen profitieren, liegt AMD weiter deutlich vor Intel. Dabei fällt das neue Topmodell trotz Adaptive Boost sogar hinter den Vorgänger Core i9-10900K(F) zurück, der allerdings zwei Kerne mehr hat. In Anwendungen hingegen, die nur einen Kern nutzen, liegt der Core i9-11900K(F) quasi gleichauf mit dem Ryzen 9 5950X.
 
Stromverbrauch/Energieeffizienz
Unter Volllast verbraucht der Core i9-11900K(F) mit einer Leistungsaufnahme von fast 320 W noch mehr Strom als sein Vorgänger – obwohl dieser zwei Kerne mehr besitzt. Vor allem der neue Turbo-Boost-Modus entpuppt sich als wahrer Stromfresser. Wenn man den im Vergleich dazu verhältnismäßig geringen Leistungsgewinn betrachtet, landet das neue Topmodell im Effizienz-Index auf dem letzten Platz.
Preis
Aktuelle Preise für vergleichbare CPUs:
Core i9-11900K: 550 € / Core i7-11700K: 408 € / Ryzen 7 5800X: 424 €
Core i5-11600K: 250 € / Core i5-11400: 180 € / Ryzen 5 5600X: 330 €
Momentan bieten vor allem die größeren Ryzen-5000-Modelle noch das bessere Preis-/Leistungsverhältnis. Bei den kleineren Sechskernern bietet Intel günstigere Alternativen an.
Quelle: geizhals.de, Stand: 10.04.2021
Fazit
Auch mit der neuen CPU-Generation schafft es Intel nicht, sich klar von der Konkurrenz abzusetzen. Bei der Spieleleistung herrscht praktisch Gleichstand; vor allem bei Anwendungen, die viele Kerne nutzen, hat sich der Abstand zu AMD sogar vergrößert. Kein Wunder, schließlich hat der Ryzen 9 5950X doppelt so viele Kerne wie der Core i9-11900K(F)! Eines zeigen die Tests aber auch: Bei den kleineren Modellen fallen die Leistungsunterschiede zum jeweiligen Konkurrenzprodukt geringer aus.
Quellen:

Infos und Benchmarks zu den aktuellen Ryzen-3000-CPUs

Am 7. Juli 2019 hat AMD die ersten CPUs seiner neuesten Ryzen-Generation (Codename „Matisse“) veröffentlicht Dazu gehören zwei 6-Kern-CPUs (3600 und 3600X), zwei 8-Kern-CPUs (3700X und 3800X) und eine 12-Kern-CPU (Ryzen 3900X). Im September erschien dann noch der Ryzen-3950X-Prozessor mit 16 Kernen.
Am 21. Mai folgen mit den 4-Kern-CPUs Ryzen 3 3100 und 3300X die beiden Einsteigermodelle der Ryzen-3000-Generation.
Genau ein Jahr nach der Erstveröffentlichung brachte AMD schließlich „Jubiläumsausgaben“ der entsprechenden CPUs auf den Markt. Die XT-Modelle zeichnen sich durch einen verbesserten 7-nm-Fertigungsprozess und höhere Taktfrequenzen im Turbomodus (bis zu 200 MHz) aus.

Wichtige Neuerungen und Verbesserungen

Die wichtigsten Neuerungen im Vergleich zur vorherigen Generation:
Multi-Chip-Konzept mit E-/A-Chip
Während Intel bei seinen CPUs alle Komponenten (Kerne, L3-Cache, Speicher- und PCI-Express-Controller, Grafikeinheit) auf einem einzigen Die bzw. Chip vereint, setzt AMD wie bei den Threadripper-Modellen auf ein Multi-Chip-Konzept.
Die CPU besteht aus mehreren Einzelchips (sog. Chiplets), die sich auf einem Multi-Chip-Modul befinden: Wie bei den beiden Vorgängergenerationen bilden vier CPU-Kerne zusammen mit dem L3-Cache einen Core Complex (CCX). Eine Ausnahme stellt der Ryzen 3 3100 dar: Er enthält nur zwei (aktive) Kerne pro CCX. Jeweils zwei CCXs werden in einem eigenen Die, dem CCD (Core Chiplet Die), untergebracht. Alle Schnittstellen zur Außenwelt (Speicher- und PCI-Express-Controller) sind bei der neuesten Ryzen-Generation in einen eigenen E/A-Chip (IOD) ausgelagert, der auch die Kommunikation zwischen den CCDs steuert.
Dieser Aufbau ermöglicht zum einen eine günstigere Produktion und zum anderen eine leichtere Skalierbarkeit, führt aber bei manchen Programmen, die viele Kerne/Threads nutzen, zu Leistungseinbrüchen (s.u.).
Verbessertes Thread-Scheduling
Bei der Zuteilung von Threads zu CPU-Kernen (engl. Scheduling) wurde deshalb die Strategie überarbeitet. Bei den Ryzen-Threadripper-CPUs galt: Der nächste eingereihte Thread wird einem verfügbaren Kern zugeteilt, der sich in einem anderen Chip oder CCX als der zuletzt zugewiesene Kern befindet..Dadurch konnte die Wärmeentwicklung gleichmäßiger über alle Dies/CCX verteilt werden. Dies ermöglichte zwar höhere Taktfrequenzen im Turbo-Modus, führte aber auch zu höheren Zugriffszeiten wegen der teilweise sehr weiten Wege. Jetzt gilt: Erst alle Kerne in einem CCX auslasten, bevor ein Kern in einem anderen Chip/CCX genutzt wird.
 
Zen-2-Mikroarchitektur
Die Zen-2-Mikroarchitektur ermöglicht laut AMD eine Erhöhung der pro Taktzyklus ausführbaren Befehle (Instruktion per Cycle, IPC) um 15% durch einen doppelt so großen L3-Cache (4 statt 2 MiB pro Kern) und einigen kleineren Veränderungen am CPU-Design,u.a.:
  • eine verbesserte Sprungvorhersage-Einheit
  • wurde der L1-Befehlscache zwar auf 32 KB halbiert, dafür die Assoziativität von 4 auf 8 erhöht und der Cache für Mikroinstruktionen (dekodierte Maschinenbefehle) verdoppelt
  • mehr Funktionseinheiten zur Verarbeitung ganzer Zahlen (Integer)
  • eine verbesserte Fließkommaeinheit, die für die Ausführung einer AXV2-Operation nur noch eine Mikroinstruktion benötigt. AVX-Befehle (Advanced Vector Extensions) werden vor allem von Bild- und Videobearbeitungsprogrammen (z.B. Adobe Photoshop) verwendet.
 
Verbessertes Fertigungsverfahren
Ein verbessertes Fertigungsverfahren der CCDs (Core Chplet Dies) lässt deren Strukturbreite von 12 nm auf nur noch 7 nm schrumpfen. Das führt zu kompakteren Chips und geringerem Stromverbrauch trotz höherer Rechenleistung.
Schnellere und effizientere Infinity Fabric
Die als Infinity Fabric (IF) bezeichneten Verbindungen zwischen den einzelnen Funktionseinheiten sind nun mit 512 Bit doppelt so breit und können theoretisch doppelt so viele Daten pro Sekunde übertragen. Zudem wurde der Energieverbrauch pro übertragenem Bit um 27 Prozent gesenkt.
Besonders interessant für Übertakter ist der Fakt, dass die feste Bindung der IF-Taktfrequenz an die RAM-Frequenz aufgehoben wurde, so dass nun auch übertakteter DDR4-Speicher jenseits einer effektiven Taktfrequenz von 4 GHz eingesetzt werden kann.
Unterstützung von PCI-Express 4.0 und DDR4-3200-SDRAM
Zusammen mit dem X570-Chipsatz gibt es auch Unterstützung von PCI-Express 4.0 und DDR4-Arbeitsspeicher mit einer effektiven Taktfrequenz von bis zu 3.200 MHz. PCI-Express 4.0 verdoppelt die theoretische Datentransferrate von ca. 1 GB/s pro Lane (Verbindung) auf 2 GB/s. Bislang gibt es aber nur wenige SSDs oder Grafikkarten, die den neuen Standard bereits unterstützen.

Systemvoraussetzungen

Auch die CPUs der dritten Ryzen-Generation laufen auf allen Mainboards mit B450- und X470-Chipsatz sowie auf ausgewählten Mainboards mit B350- und X370-Chipsatz, setzen allerdings eine Aktualisierung der Betriebssoftware voraus.

Leistung

Spiele
  • Der Intel Core i9-9900K (8 Kerne) ist in den Gamestar-Benchmarks ca. acht Prozent schneller als der Ryzen 3900X (12 Kerne) und liegt elf Prozent vor dem Ryzen 7 3700X (8 Kerne). Dies gilt allerdings nur für die Darstellung im FullHD-Modus (1920×1080).
  • Auch bei den Benchmarks der PC Games Hardware liegt der Intel Core i9-9900K noch deutlich vor dem Ryzen 9 3900X. Das ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, dass mittlerweile viele Spiele für echte 8-Kern-CPUs optimiert wurden. Eine Ausnahme stellt Assassin’s Creed: Origins dar: Bei diesem Spiel ist selbst der Ryzen 7 3700X schneller als Intels Spitzenmodell.
  • Der Ende Mai erhältliche Ryzen 3 3300X mit 4 Kernen reiht sich in vielen Spielen knapp vor dem Ryzen 5 3600X mit 6 Kernen ein. Das liegt zum einen an der höheren Taktfrequenz (3,45 GHz gegenüber 3,2 GHz beim Ryzen 5 3600X), von der vor allem Spiele noch mehr profitieren, und zum anderen an der Bauweise, die sich auf einen CCX beschränkt. Der Datentransfer zwischen CPU-Kernen innerhalb eines CCX erfolgt nämlich schneller als der Datenaustausch zwischen CPU-Kernen in verschiedenen CCXs.
Spielen und Streamen
 
  • Spielen bei gleichzeiger Live-Übertragung via Internet hat sowohl beim Ryzen 3900X als auch beim Ryzen 3700X kaum negative Auswirkungen auf die Bildrate (Bilder pro Sekunde, je höher, desto flüssiger die Darstellung) im Live-Mitschnitt. Im Gegensatz dazu kann beim Intel Core i9-9900K ein Verlust von 12,8 Prozent der Bilder (im Vergleich zur Bildrate im Spiel) festgestellt werden.
  • Beim fps-Verlust im Spiel selbst liegen der Intel Core i9-9900K und die beiden Ryzen-Modelle fast gleichauf – mit erfreulich niedrigen Werten.
Anwendungen
  • Der Ryzen 3900X schafft es in Leistungstest der Gamestar mit knappem Abstand zum Intel Core i9-9900K an die Spitze. Selbst der Ryzen 3700X ist nur 9 Prozent langsamer. Bemerkenswert ist, dass er fast mit dem Ryzen Threadripper 2950W (16 Kerne) gleichziehen kann.
  • In den CHIP-Benchmarks setzt sich der Ryzen sogar mit einem deutlichen Abstand von 21 Prozent an die Spitze.
  • Besonders im Cinebench-R15-Benchmark zahlt sich die hohe Kernanzahl aus: Der Ryzen 3900X liegt 51 Prozent deutlich vor dem Intel Core i9-9900K, der kleinere Ryzen 3700X kommt hingegen nur auf mickrige vier Prozent Vorsprung.
  • Auch bei Tests mit Office- und Internet-Anwendungen ist der Ryzen 3900X um durchschnittlich 30 Prozent schneller. Auch der Ryzen 3700X platziert sich noch deutlich vor dem Intel Core i9-9900K.
  • Im CHIP-Testparcours fallen vor allem die enormen Leistungsvorsprünge bei der Verschlüsselungssoftware TrueCrypt (+44%) und der x265-Videodekodierung (+39%) auf.

Leistungsaufnahme

  • Bei den Gamestar-Messungen im Spielesegment liegen die neuen Ryzen- Prozessoren klar vorn: Der Ryzen 3900X kann in puncto Effizienz (fps pro Watt) sogar den bisherigen Spitzenreiter, den Intel Core i5-8400, überholen Im Cinebench R15 benötigt der Intel Core i9-9900K für eine um 12 Prozent geringere Leistung etwa 40 Watt mehr als ein Ryzen 3900X.
  • In den Messungen der PC Games Hardware erweist sich besonders der Ryzen 3700X als sehr effizient: Er verbraucht 10 bis 20 Prozent weniger als alle anderen Testkandidaten.
  • Tests der ComputerBILD mit Fokus auf Internet- und Office-Programmen zeigen hingegen ein anderes Bild: Der Ryzen 9 3900X verbraucht mit 74 Watt fast doppelt so viel Strom wie der Intel Core i9-9900K mit 34 Watt.

Preis-/Leistungsverhältnis

  • Aufgrund des niedrigeren Preises (abgefragt bei ideao.de, Stand: 19.07.) ist der Intel Core i9-9900K für Spiele-Enthusiasten nach wie vor die bessere Wahl.
  • Mit einem Preis von nur knapp über 200 € und einer Leistung, die fast an einen Ryzen 3700X heranreicht, bietet der Ryzen 3600 zumindest für PC-Spieler das beste Preis-/Leistungsverhältnis.
Quellen: