Der 64-Bit-Prozessor von AMD kommt gerade auf den Markt. Wir haben vorab den Opteron alias Sledge- hammer zusammen mit "Tom's Hardware Guide" auf 32- und 64-Bit-Linux getestet.

Der AMD Opteron ist klar gegen Intels Itanium 2 positioniert, verfolgt aber technologisch einen anderen Ansatz. Beim Itanium 2 handelt es sich um einen fast reinen 64-Bit-Prozessor, 32-Bit-Anwendungen kann er nur in einer Emulation mit erheblichen Leistungseinbußen ausführen[1]. 16-Bit-Code, wie er etwa in alten Windows-Treibern vorkommt, beherrscht der Itanium gar nicht.

32-Bit-Programme werden uns aber noch eine ganze Zeit begleiten, gerade aktuelle kommerzielle Programme und Datenbanken gibt es faktisch nicht in 64-Bit-x86-Versionen. AMD hat beim Opteron deshalb auf eine hohe 32-Bit-Leistung bei gleichzeitig guter 64-Bit-Performance geachtet, wir haben also mit 64 und mit 32 Bit gemessen.

Interna

Der Opteron wird in 0,13-Mikrometer- Silicon-on-Insulater hergestellt und kommt zunächst mit Taktraten von 1,8 bis 2,2 GHz auf den Markt. Der Prozessor hat eine 12-stufige Core-Pipeline (Itanium 2: 8-stufig), 64 KByte L1-Cache (Itanium 2: 16 KByte) und 1 MByte L2-Cache (Itanium 2: 256 KByte). Allerdings hat der Opteron nur drei Integer- und MMX-Units (Itanium 2: sechs), bietet dafür aber mehrere Fließkomma- und Adress-Units. Außerdem unterstützt der Opteron auch SSE2.

Ähnlich wie Transmeta beim Crusoe hat AMD die Northbridge in den Opteron integriert. Zudem ist das DDR-Speicher-Interface zweikanalig und wird mit 166 MHz betrieben. Für den Aufbau von Mehrprozessor-Systemen hat AMD den Opteron mit gleich drei 16 Bit breiten Hyper-Transportpfaden ausgestattet.

AMD hat mit dem Athlon-64 noch eine zweite 64er CPU in petto, die bis zum Sommer erwartet wird. Der Athlon-64 ist der kleine Bruder des Opteron, hat allerdings nur 256 KByte L2-Cache, ein einzelnes Speicher-Interface und auch nur einen Hyper-Transportpfad. Der Athlon-64 ist für den Einsatz in herkömmlichen PCs gedacht und soll die 32-Bit-Athlons ablösen.

Testumgebung

Das Opteron-System ist in einem 1-HE-Gehäuse (Abbildung 1) untergebracht und kam direkt von AMD. Für die Kühlung der beiden 1,8 GHz schnellen Opteron 244 reichen zwei Kupfer-Kühlkörper, die von je zwei 4-Zentimeter-Lüftern angeblasen werden (Abbildung 2). Ein Hitzkopf ist der Opteron nicht: Selbst bei voller Auslastung wurden die Kühlkörper gerade mal handwarm. Das thermische Design des Gehäuses ist gelungen, es bleibt angenehm kühl.

Das Testsystem war mit 2 GByte DDR-RAM (registered mit ECC, Timing 3,3,3) und zwei U320-SCSI-Festplatten von Seagate ausgestattet. Für eine Kontrollmessung bauten wir 1 GByte RAM aus, das veränderte die Messergebnisse jedoch nicht. Auf den Festplatten hatte AMD eine Betaversion von SuSE Linux Enterprise Server 8 (SLES 8) für 32 und 64 Bit installiert.

Ein Itanium-2-System von Intel war kurzfristig nicht als Vergleichssystem zu bekommen, wir haben deshalb auf das 32-Bit-Flaggschiff Xeon zurück gegriffen. Der Xeon-Rechner war mit zwei 2,8-GHz-CPUs auf P4-Basis sowie 1 GByte Dual-Channel RD-RAM (PC-800) bestückt. Wir installierten die SuSE Linux 8.1 Professional nebst MySQL-Bench mit allen Abhängigkeiten. Da die Pakete von SuSE Enterprise Server die gleiche Version wie die SuSE Linux 8.1 Professional haben, waren keine Messunterschiede zwischen den beiden Distributionen zu erwarten.

Abbildung 1: Das Mainboard des 1-HE-Servers ist noch teilweise handverdrahtet, das thermische Design lässt aber nichts zu wünschen übrig.

Abbildung 2: Die beiden Opterons sitzen unter flachen Kupfer-Kühlkörpern, die von vier kleinen Lüftern angeblasen werden.

Messungen

Der Testzeitraum reichte leider nur für den MySQL-Bench mit MySQL 3.23.52, weitere Messwerte folgen in den nächsten Ausgaben. Der MySQL-Bench ist im SuSE Enterprise Server nicht enthalten, wir entliehen deshalb die fehlenden Pakete der SuSE Linux 8.1 und übersetzten sie selbst. Hyper Threading war bei den Xeons deaktiviert, was sich nicht auf die Messwerte auswirkte.

Zur Geschwindigkeitsbewertung dienten die Disziplinen »alter-table«, »insert« und »select«, denn das Ändern von Elementen und das Einfügen neuer Datensätze sowie SQL-Abfragen kommen in der Praxis wohl am häufigsten vor. Diagramm 1 gibt die Laufzeit der jeweiligen Benchmark-Disziplinen an.

Beim Alter-Table-Benchmark liegen die beiden Testsysteme gleichauf. Auch ist in dieser Disziplin stets nur eine CPU ausgelastet, der Mehrprozessorbetrieb bringt also keine Vorteile. Als Messfehler setzten wir vier Sekunden an, die Werte bewegen sich im Toleranzbereich. In der »select«-Disziplin profitiert der Opteron überhaupt nicht vom zweiten Prozessor, der zweite Xeon bringt im Intel-System nur magere zehn Prozent Leistungszuwachs. Im Vergleich unterliegt Intels Xeon-Duett einem einzelnen Opteron mit 1 GHz weniger Taktfrequenz deutlich, der AMD-Prozessor liegt im 32-Bit-Betrieb 13 Prozent vor Intel und bei 64-Bit sogar um 40 Prozent.

Bei der Disziplin »insert« kann Intels Xeon nicht annähernd mithalten: Über 20 Minuten brauchte ein einzelner Prozessor für den Benchmark. Der Opteron schafft im 64-Bit-Betrieb die gleiche Aufgabe in knapp der Hälfte der Zeit, mit 32 Bit ist er immerhin noch ein Drittel schneller. Im Duett kann der Xeon nur leicht aufholen, zwei Opterons sind bei 64 Bit gut 40 Prozent schneller, bei 32 Bit sind es noch 25 Prozent.

Fazit

AMD hat mit dem Opteron ein ganz heißes Eisen im Feuer, doch wie schnell der Opteron insgesamt ist, lässt sich nicht allein am MySQL-Bench festmachen. Weitere Tests sind nötig, versprechen aber schon jetzt böse Überraschungen für Intel: Die 32-Bit-Leistung des Opteron liegt bei MySQL nur rund 25 bis 45 Prozent hinter der bei 64 Bit, während der Itanium 32-Bit-Code nur in einer langsamen Emulation ausführt.

Mit dem Opteron und seinem kleinen 64-Bit-Bruder Athlon-64 kann AMD das gelingen, woran Intel mit dem Itanium scheiterte: Den schleichenden Umstieg der PC-Welt von 32 auf 64 Bit.

Abbildung 3: Die 1,8-GHz-Opterons sind Engineering Samples aus der Vorserienproduktion.

Diagramm 1: Ausgewählte MySQL-Bench-Ergebnisse
Diagramm 1: Der Opteron überzeugt sowohl einzeln wie im Duett bei 32 und 64 Bit. Die 32-Bit-Performance liegt dabei 25 bis 45 Prozent hinter der 64-Bit-Leistung, Intels Xeon hat dagegen keine Chance.