Warum der Phenom II so viel L3-Cache hat

AMDOhne Zweifel die größte Neuerung beim Phenom II ist neben dessen neuem Fertigungsverfahren der von 2 auf 6 MiB verdreifachte L3-Cache. Vergleicht man die Transistorenmenge beider Chips, wird man feststellen, dass der Phenom II mit 758 statt 463 Millionen beinahe 300 Millionen mehr besitzt als der erste Phenom. Ein Großteil dieser Mehrtransistoren - definitiv mehr als 150 Millionen - dürften in den Ausbau des L3-Cache geflossen sein.

Vergleicht man die Chipfläche des Phenom II mit der des Phenom I, so wird man feststellen, dass dieser mit 258 statt 285 mm² minimal kleiner ausfällt. In der Theorie würde durch den Einsatz der 45 statt 65-Nanometer-Technologie die Chipfläche bei selber Komplexität um gut die Hälfte fallen. Man kann sich daher relativ sicher sein, dass der Phenom II deutlich unter 200 mm² geblieben wäre, sofern der L3-Cache bei 2 statt 6 MiB verblieben wäre.

AMD hat also eine rund 40-60 Prozent höhere Chipfläche in Kauf genommen, um den L3-Cache aufzustocken. Wirft man einen Blick in die ersten, getätigten Benchmarks, so ergeben sich im Mittel durch den erweiterten L3-Cache rund 5 Prozent Mehrperformance.
Obwohl zusätzlicher Cache die Chipfläche human ansteigen lässt - damit ist gemeint, dass die Fehlertolleranz ob der geringen Komplexität eines Zwischenspeichers sehr gering ist -, ist dies doch ein erhebliches Mehr an Produktionskosten, das sich in der Performance weniger widerspiegelt.

Wir haben daher direkt bei AMD angefragt, warum man den L3-Cache so stark erhöht hat, wenn doch die dafür aufgewandten Kosten nur einen Bruchteil des Nutzen verschaffen. AMD teilte uns darauf nach zwei Tagen folgendes schriftlich mit:

  • Even though we added 4 additional MiB of L3, our die size actually got smaller moving from Phenom to Phenom II due to the 45-nm shrink, so our costs remain low
  • Our expectation for client workloads was a 5% improvement, so the benchmark data is exactly what we expected.
  • The Phenom II die is shared in the server Shanghai product, where server workloads show an even greater improvement from the additional L3 cache


Auf deutsch zusammengefasst führt AMD folgende Argumente ins Feld: Erstens besitzt der Phenom II trotz größerem L3-Cache eine kleinere Chipfläche. Zweitens sind die gemittelten 5 Prozent Leistungsvorteil genau das, was man erwartete und drittens wurde der L3-Cache in Hinblick auf die Server-CPU Shanghai entwickelt, wo er ob der anderen Applikationen noch mehr zum Tragen kommen sollte.

Die ersten beiden genannten Punkte wurden bereits von uns umrissen und beantworten damit weniger unsere Frage. Punkt drei allerdings ist einleuchtend, wenngleich wir spekulieren, dass auch in Server-Applikationen durch den höheren L3-Cache keine 40-60 Prozent Mehrperformance messbar sind, aber eben doch ein Stück mehr als 5 Prozent.
Als weiteres Argument hätten wir noch erwartet, dass man auf künftige Phenom-II-Ableger verweist. Man denke beispielsweise an den Propus, der als Athlon X4 gerüchteweise ab April in den Handel kommt und vollkommen auf den L3-Cache verzichtet. Dieser dürfte sehr günstig für AMD zu produzieren sein und leistungstechnisch dem vollwertigen Deneb im überschaubaren Rahmen nachstehen.

Um die 258 mm² des Phenom II etwas transparenter zu machen: Der Core 2 Quad ist mit 2x 3 MiB L2-Cache 2x 81 mm² groß und mit vollen 2x 6 MiB L2-Cache 2x 107 mm². Der Core i7 misst 263 mm².


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2 Kommentare

2.) Phenocore 16.01.2009 - 21:04 Uhr
5 Prozent sind nicht gleich 5 Prozent sondern eben nur _durschnittlisch_ 5 Prozent. Denn jede Anwendung reagiert extrem unterschiedlich auf die kürzung des Caches und wer will schon eine unausgewogene Leistung eines Prozessors haben, nur weil am Cache gespart wurde?! Da spar ich lieber an den Kernen als am Cache^^ Propus wird eine Krücke sein in Relation zu all den anderen Produkten
1.) Bulldozer 14.01.2009 - 22:18 Uhr
Der Ropus "Athlon X4" wird bestimmt für unter 200 € angeboten, wenn er 5% weniger Leistung als ein X4 940 hat ist dieser empfehlenswert, wenn DDR3 zum Einsatz kommen sollte, hätte man die 5% wieder ausgegelichen.