Wird es einen fis Audio PC mit Intel Core Ultra 9 285K (Arrow Lake) geben?

Einleitung

Am 24.10.2024 wurden zum neuen Intel Core Ultra 9 285K (Arrow Lake) Testberichte veröffentlicht. Einzelne Ergebnisse lassen Rückschlüsse auf den Audio Betrieb zu.

Wie üblich gehe ich in den Grundlagen auf die Aspekte ein, welche für Bewertungen aus meiner Sicht wichtig sind. Und natürlich werde ich im letzten Teil einzelne Testergebnisse interpretieren.

Grundlagen

Technische Daten

Für den technischen Vergleich eignen sich einige Kennzahlen zur CPU.

Sockel

Bei den Arrow Lake Prozessoren gibt es einen neuen LGA 1851-Sockel. Dieser hat 151 Pins mehr als der LGA 1700-Sockel und fällt etwas größer aus. Hier ist die Anschaffung neuer Motherboards unumgänglich.

Herstellung oder Fertigungsprozess

Die Transistordichte auf den Prozessoren wird immer weiter erhöht, um die CPUs effizenter und leistungsfähiger zu machen. Dadurch werden die Abstände der Transistoren kleiner, welches eine hohe technologische Herausforderung bei der Chipproduktion darstellt.

Die Hersteller versuchen sich hier zu übertreffen. Das führt zu dem Nanometer-Rennen: Intel führt neue Node-Namen wie „Intel 7“ und „Intel 4“ ein – ComputerBase. Die neuen Bezeichnungen lehnen sich damit an Samsung und TSMC an, die Chips gemäß der eigenen Klassifizierung in 7 und 5 nm fertigen und auf dem Weg zu 3 nm sind. Intel selbst will den Begriff Nanometer weglassen und nur noch Namen wie „Intel 7“ (10 nm) vergeben. Denn laut Intel stimme der Begriff hinsichtlich der Gate-Länge, auf die die ursprüngliche Bezeichnung abzielte, schon seit dem Jahr 1997 nicht mehr.

Nur ist es aktuell so, dass Intel bei der Herstellung auf TSMC zurückgreifen musste. Mit 3 nm ist hier ein deutlicher Sprung gelungen.

Basistakt

Der Basistakt, bzw. die Grundtaktfrequenz hat sich bei den P-Cores erhöht.

Turbo-Geschwindigkeit

Der maximale Turbo wurde jedoch gegenüber den Vorgängermodellen gesenkt. Hier ist es wichtig zu wissen, dass der fis Audio PC maximal auf 4,4 GHz je nach Stromversorgung und Einsatzzweck getaktet wird. Es sind daher viele Reserven vorhanden, was für eine CPU immer gut ist.

Cores

Wie bei den Vorgängern gibt es P-Cores (Performance Cores) für die anspruchsvollen Aufgaben und die E-Cores (Efficient Cores) für leichtere Aufgaben. Interessant ist, dass sich die Anzahl der Threads von 32 auf 24 reduziert hat. Das liegt am fehlenden Hyper-Threading der P-Cores.

Hyper-Threading hat zwar noch nie die Rechenpower erhöht, dafür aber mehr parallele Berechnungen ermöglicht. Ein P-Core wurde dabei virtuell in zwei Kerne aufgeteilt.

Der HQPlayer verwendet die P-Cores für die Modulatoren. Und zwar je einen pro Kanal. Für Stereo sind es also zwei P-Cores. Der HQPlayer ermöglicht seit kurzem, die E-Cores für die Filter zu verwenden. Leistungsstärkere E-Cores wie in der neueren Generation können hier also nützlich sein.

Cache

Der Cache ist ein Zwischenspeicher für die jeweiligen Cores. Der L3 Cache wird mit allen Cores der CPU geteilt und der L2 Cache ist direkt dem jeweiligen Core zugeordnet. Je höher der Cache ausfällt, desto geringer sind die Latenzen. Hier hat sich der L2 Cache leicht erhöht.

Max. Temperatur

Intels Prozessoren waren schon immer Resistent gegenüber hohen Temperaturen. Hier hat sich der Spielraum um 5°C auf 105°C erhöht. Die fis Audio PCs werden grundsätzlich bei 95°C abgeregelt, weil wir die Komponenten nie bis zum Anschlag ausreizen.

Latenzen

Latenz bedeutet zeitliche Verzögerung. Latenzen sind überall vorhanden. In der Musikproduktion sind niedrige Latenzen wichtig. Wenn ein Musiker die Instrumente der anderen zu spät hört, hat das natürlich Auswirkungen.

Schall breitet sich mit einer Geschwindigkeit von 343,2 Metern pro Sekunde (in trockener Luft von 20 °C) aus, was einer Latenz von rund 2,9 Millisekunden (ms) pro Meter entspricht. Für die meisten Musikerinnen und Musiker sind Latenzzeiten unter 5 ms in Ordnung und zwischen 5 und 15 ms noch akzeptabel. Ab 20 ms wirkt es sich sehr störend aus.

Für den fis Audio PC sind jedoch andere Latenzen wichtig. Relevant sind die Latenzen auf OS-/Prozessebene!

Störende Latenzen liegen im Datenstrom und in der Datenverarbeitung des Audio PCs begründet. Beim Rendern von Audiosignalen (z. B. von Flac in PCM oder DSD) und der Übertragung dieser Daten entstehen Latenzen. Sie ergeben sich aus der von der Soft- und Hardware benötigten Zeit, die Daten zu verarbeiten. 

Kern-zu-Kern-Latenz

Die Kern-zu-Kern-Latenz (auch Core-to-Core-Latency) beschreibt die Zeitverzögerung, die auftritt, wenn Daten zwischen zwei Prozessorkernen übertragen werden. Diese Latenz wird in Nanosekunden (ns) gemessen und ist ein wichtiger Faktor für die Leistung eines Prozessors.

Folgende Faktoren beeinflussen die Kern-zu-Kern-Latenz:

Die Prozessorarchitektur hat einen großen Einfluss darauf, welche Wege zwischen den Cores zurückzulegen sind.

Die Cache-Architektur mit den Level-1-, Level-2- oder Level-3-Cache und die Speicherhierarchie spielen eine große Rolle. Wenn mehrere Kerne auf den gleichen Cache (z. B. L3-Cache) zugreifen können, ist die Latenz geringer. Je mehr Daten die CPU insgesamt nicht verlassen müssen, sondern im CPU Cache verbleiben, verringern die Latenzen weiter. Deshalb sind CPUs mit möglichst hohen Cache zu bevorzugen.

Die Verbindungen zwischen den Kernen (z. B. Infinity Fabric bei AMD-Prozessoren oder Ringbus bei Intel) beeinflussen die Geschwindigkeit der Datenübertragung.

Grundsätzlich ist eine niedrige Kern-zu-Kern-Latenz zu bevorzugen, weil es die Leistung bei parallel ausgeführten Berechnungen deutlich verbessert.

Ein Beispiel unten im Bild bezieht sich auf den Intel® Core™ i9-13900K Prozessor, der aktuell im fis Audio PC verbaut ist. Die P-Cores sind in den Kernen 0 bis 15 aufgeführt, wobei Hyper-Threading aktiviert ist. Der Direktsprung von Kern zu Kern liegt mit 3,8/4,1 ns pro L1-Access in einem sehr niedrigen Bereich. Bei mehreren Kernsprüngen liegen die Latenzen ebenfalls im grünen Bereich bei max. 35 ns. Bei den E-Cores sehen wir ab Core 16 bis 31 im roten Bereich eine leichte Erhöhung zwischen 48 und 54 ns innerhalb von vier Kernsprüngen.

Speicherlatenz

Wenn die L1 – L3 Caches der CPU nicht mehr ausreichen, müssen die Daten in den Arbeitsspeicher (RAM) ausgelagert werden. Neben den möglichst geringen Latenzen der Speicherriegel kommt es auch darauf an, wie gut die CPU-Cores mit dem verbauten Arbeitsspeicher kommunizieren können. Hier spielt die Prozessorarchitektur wieder eine große Rolle.

Interpretationen

Testergebnisse

Fehlinterpretationen sind immer möglich und Richtigstellungen oder andere Meinungen sind gern gesehen.

Allgemein

Die Testergebnisse, die ich gelesen habe, fielen alle mehr oder weniger desaströs aus. Insbesondere im Gamingbereich mit hohen Bildschirmauflösungen und hoher Taktung der CPU Kerne waren die Meinungen einhellig negativ. Im Workstationbereich (Office Anwendungen) war das Urteil differenzierter. Hier wurde die Energieeffizienz gelobt. Auch die vergleichsweise niedrige Temperaturentwicklung fiel positiv auf.

Eine gute Zusammenstellung findest du unter igor’sLAB: Nachlese und der Tag danach: Intels Arrow Lake S im Spiegel der Redaktionen.

Kern-zu-Kern-Latenz

Richtig hellhörig wurde ich bei den Messungen zu den Kern-zu-Kern-Latenzen. Computerbase zeigt unten im Bild viele rote Bereiche um die 40 ns. Im Direktsprung werden nur langsame 19 ns erreicht . Der Intel Core i9-13900K zeigte hier rund 4 ns. Gleiches gilt für den Intel Core i9-14900KS. Der Unterschied ist beträchtlich.

Schuld daran ist die neue Prozessorarchitektur. Unten im Bild ist gut zu erkennen, dass die P-Cores und E-Cores untereinander verteilt sind. Die schnelleren P-Cores mit den geringeren Latenzen sind nun nicht mehr wie früher in einer Ecke des Chips verbaut, sondern in drei Blöcke aufgeteilt (2×2 Kerne und zentral 1×4 Kerne), dazwischen sitzen die E-Cores.

Intel wollte durch die neue Anordnung eine gleichmäßigere Temperaturverteilung erreichen, was sich in den Tests auch bestätigt hat. Leider führt das zu längeren Wegen zwischen den P-Cores und erzeugen dadurch höhere Latenzen. Berichte aus dem Netz lassen aktuell darauf schließen, dass Anwendungen aufgrund des Durcheinanders Schwierigkeiten mit der Core Zuordnung haben. So werden zum Beispiel die langsameren E-Cores als P-Cores interpretiert.

Wer jetzt meint, ein AMD Ryzen 9 9950X  macht das viel besser, den muss ich enttäuschen. Unten im Bild zeigt Hardwareluxx im Kerndirektsprung bescheidene 25 ns an. Die beiden roten Blöcke referenzieren auf die AMD Prozessorarchitektur. Hier arbeiten auf zwei CCDs jeweils acht Kerne. Die Latenzen zwischen den Kernen auf dem gleichen CCD sind deutlich geringer (grün) als die zu den Kernen auf dem zweiten CCD (orange und rot). Dort sehen wir Latenzen von bis zu 260 ns. Das ist mehr als das sechfache der schlechtesten Kern-zu-Kern-Latenz eines Intel Core Ultra 9 285K.

Speicherlatenz

Eine deutliche Latenzverschlechterung finden wir auch bei der Anbindung des Arbeitsspeichers. Computerbase zeigte auf, dass bei gleicher RAM-Ausstattung die Latenzen um über 20 Prozent höher ausfallen als noch bei Raptor Lake.

Der Grund liegt wieder in der Prozessorarchitektur.  Der Speichercontroller wurde ausgelagert und so werden die Wege länger.

Zusammenfassung

Der neue Sockel LGA 1851 funktioniert nicht mit alten Motherboards. Erfreulich ist, dass Intel endlich einen modernen Fertigungsprozess mit 3 nm erreicht hat, wenn auch nur mit fremder Hilfe.

Für Gamer stellen niedrigere Turbo-Taktraten und fehlendes Hyper-Threading einen Rückschritt dar, wie es die Tests auch belegen. Für Audio Zwecke hätte man aber gut damit leben können. Immerhin hat der L2-Cache leicht zugelegt und bessere Effizienzwerte mit niedrigeren Temperaturen hätte ich gerne für den fis Audio PC mitgenommen.

Die Schnecke auf der CPU oben im Eingangsbild (generiert mit Canva) hat ihre Bedeutung. Die Kern-zu-Kern-Latenzen haben sich leider verschlechtert. Für einen Betrieb mit dem HQPlayer, der viele Kerne im Parallelbetrieb benötigt, ist das nicht gut. Ebensowenig überzeugt die Speicherlatenz. Gerade bei langen Filtern wird viel auf den Arbeitsspeicher ausgelagert. Eine neue CPU Generation sollte hier deutlich geringere Latenzen ermöglichen.

Von dem Ergebnis bin ich im Moment nicht überzeugt. Vielleicht bringen Microcode-Updates und optimierte Kernzuordnungen noch Verbesserungen. Aber die grundsätzliche Prozessorarchitektur lässt sich nicht umkehren.

Dafür kann ich jetzt diese Fragestellung beantworten: Wird es einen fis Audio PC Intel 14. Generation Core (Raptor Lake Refresh) geben? Ja der fis Audio PC wird ab sofort mit dem Intel® Core™ i9 Processor 14900K angeboten, denn die Kinderkrankheiten sind mittlerweile beseitigt.

Interessant wird sicher das Release der AMD 9950X3D CPU, welches für Anfang 2025 anstehen soll. Mit X3D bezeichnet AMD seine Chips mit 3D-V-Cache. Diese erhalten einen größeren Level-3-Cache. Das kann helfen die Latenzen zu reduzieren.