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Linux-Magazin 01/2004

AMD Opteron im 32- und 64-Bit-Test

Der Linux-Hammer

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Der AMD Opteron verspricht Leistung satt in doppelter Bandbreite. Was 64 Bit wirklich bringen und wie schnell 32-Bit-Software läuft, hat das Linux-Magazin in Zusammenarbeit mit Tom's Hardware gemessen.

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Der Opteron macht seinem Codenamen Sledgehammer (Vorschlaghammer) alle Ehre und mischt die Serverszene gründlich auf. Wenige Monate nach Vorstellung der CPU gibt es bereits erste Dual-Prozessor-Server für weniger als 2000 Euro[1]. Es stellt sich allerdings die Frage, wer überhaupt von einem 64-Bit-Prozessor profitiert.

Die Beschränkung der 32-Bit-Prozessoren auf 4 GByte adressierbaren Speicherbereich ist bei Servern inzwischen ein ernster Engpass, denn schon Desktop-Rechner sind heute mit 256 MByte RAM ausgestattet und Workstations bringen es durchaus auf 1 GByte - Server benötigen entsprechend mehr RAM. Auch das Leistungspozenzial der 32-Bit-Prozessoren ist inzwischen fast ausgeschöpft, großartige Sprünge bei den Taktfrequenzen oder bedeutende Verkleinerungen der Chipstrukturen sind technisch nicht mehr zu verwirklichen.

Der Zug geht daher zwar eindeutig in Richtung 64-Bit-Prozessoren, aber gerade im Windows-Bereich gibt es noch sehr viele 32-Bit-Altlasten. Bei kommerzieller Software ist der Anwender wie immer darauf angewiesen, dass der Hersteller die Umstellung zeitnah erledigt. Damit ihre Kunden Soft- und Hardware nicht gleichzeitig wechseln müssen, haben Intel und AMD bei ihren 64-Bit-Prozessoren vorgesehen, dass 32-Bit-Programme weiterhin ausführbar sind.

Die Testsysteme

Gerade zu Beginn der Migrationsphase auf 64 Bit ist die 32-Bit-Performance der 64-Bit-CPUs besonders wichtig - im Windows-Lager besteht die Software derzeit fast ausschließlich aus 32-Bit-Programmen und 64-Bit-Intel-Versionen kommerzieller Linux-Programme sucht man ebenfalls meist vergeblich. Doch gerade bei 32-Bit-Programmen fiel Intels Itanium I in unserem Test vor gut zwei Jahren[2] durch: Der Itanium wurde von den damaligen Pentium- und Athlon-Systemen lässig überholt.

Grund: Der Itanium verwendet für den 32-Bit-Code eine Emulation, die offenbar nicht sehr effizient ist. Wie das beim Itanium-2 aussieht, ist unbekannt. Intel sah auch auf Nachfrage keine Möglichkeit, dem Linux-Magazin ein Itanium-2-Testsystem zur Verfügung zu stellen, und schickte dafür zwei Xeon-Systeme mit zwei und vier Prozessoren (2,8 GHz) ins Rennen.

Der Opteron kann 32- und 64-Bit-Code direkt nebeneinander ausführen. Deshalb wurden alle Benchmarks sowohl mit 32- als auch 64-Bit-Kernel gemessen.

Die beiden Opteron-Testsysteme kamen direkt von AMD. Der Dual-Opteron, den das Linux-Magazin bereits in[3] vorgestellt hat, war noch mit Vorserien-Prozessoren mit 1,3 GHz sowie 2 GByte RAM bestückt. Das Quad-Opteron-System enthielt Serien-Prozessoren mit 1,8 GHz Taktfrequenz und war mit 8 GByte RAM ausgestattet.

Weitere Testteilnehmer waren ein Pentium 4 mit Canterwood-Kern und PC800-RAMs auf Basis eines Asus-P4C800-Mainboards sowie ein Athlon XP 3000+ mit DDR-333-RAMs auf einem Asus-A7N8X-Mainboard.

Optimierte Compiler und Distributionen

Auf allen getesteten Systemen kam Suse Linux Enterprise 8 zum Einsatz, gerade in unternehmenskritischen Bereichen wird viel Wert auf zertifizierte Distributionen gelegt, nicht zuletzt um überhaupt Support für die Anwendungssoftware zu erhalten. So kommt es auch nicht in Frage, den Kernel mit einem optimierten Compiler neu zu übersetzen - die Zertifizierung wäre gebrochen.

Das betrifft im Test nur Intel, da Suse Linux Enterprise 8 für 32 Bit mit dem GCC und nicht mit Intels optimiertem ICC übersetzt wird. Die Tester verwendeten den ICC (Version 7.1) aber versuchsweise mal zum Übersetzen der Benchmark-Programme: Die Abweichungen von den mit GCC ermittelten Werten gehen im Toleranzbereich unter.

Bei AMD stellt sich das Problem eines separat optimierten Compilers nicht, die Dresdner Chipschmiede hat die Opteron-Optimierungen in den regulären GCC einfließen lassen. Suse wiederum baut den Enterprise Server 8 for 64 Bit mit den entsprechenden Opteron-Optimierungen. Selbst der im Laufe des Tests nachgelieferte Kernel mit Numa (Non-Uniform Memory Access) war für Suses Enterprise-Ausgabe zertifiziert.

Wie viel Einfluss die Opteron-Optimierung des 64-Bit-Kernels auf die Messwerte hat, lässt sich nicht sagen - bei sämtlichen 32-Bit-Tests wurde wie für alle anderen Maschinen auch der Originalkernel der Suse Enterprise Linux 8 for 32 Bit verwendet, der nicht auf Opterons optimiert ist.

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