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Tech-Review.de

  • Sonntag, 01. August 2021
Intel Core i7-3960X Extreme Edition

Intel Core i7-3960X Extreme Edition: Sandy Bridge E - The real Bulldozer?

Einleitung

Sandy Bridge brachte dieses Jahr eine kleine Revolution in das Prozessorensegment. Mit enorm niedrigem Stromverbrauch, hoher Leistung und unglaublichen Overclocking-eigenschaften schlugen die neuen CPUs sowohl die Konkurrenz von AMD als auch die aus dem eigenen Hause in Form der Highend Plattform Gulftown und der Lynn- und Bloomfields. Nun hat Intel nachgelegt: Mit dem Sandy Bridge E gibt es wieder sechs Rechenkerne samt Hyper Threading, welche aktuell in Form der i7 3960X und 3930K angeboten werden. Allerdings geht auch ein neuer Sockel mit den beiden 6 Kernern einher, der Sockel 2011 löst nun den alten 1366er Sockel ab, während Sandy Bridge ohne E auf Sockel 1155 - also den Nachfolger des 1156 setzt.

Neben dem Sockelchaos im Hause Intel gibt es aber hoffentlich auch eine geringe Leistungsaufnahme und hohe Übertaktungsergebnisse für die neue Plattform - genau das und vieles mehr werden wir in diesem Test überprüfen. Unter anderem wird die Leistung des i7 3960X und des i7 3930K von Intel mit dem AMD Phenom II 1090T (Thuban) und dem i7 2600K (Sandy Bridge) in Benchmarks wie 7-zip, Starcraft 2 und dem 3D Mark Vantage verglichen.

Technische Details und das Testsystem

© Intel

Bei der Sandy Bridge E Plattform kommt, wie bereits erwähnt, der Sockel 2011 zum Einsatz. Man kann also nicht seine "alte" Sandy Bridge CPU mit 1155 Pins einfach mit neuem Board betreiben. Intel hat allerdings nicht ohne Grund den Sockel gewechselt, denn neben nun unterstütztem PCI Express 3.0, welcher etwa die doppelte Bandbreite im Vergleich zu PCI Express 2.0 bietet, gibt es weitere Änderungen. So wird nun ein Quad Channel Interface für den RAM verwendet, das geht auch mit den bis zu acht verbauten RAM Slots und somit maximal möglichen 128 GiB Arbeitsspeicher einher. Außerdem wurde das Overclocking massiv verändert, beim normalen Sandy Bridge wurden noch alle Geräte wie SATA-; USB etc. über einen "Ringbus" angesteuert, mit Erhöhung des Referenztaktes wurden also auch die SATA Geräte "mit übertaktet".

Bei Sandy Bridge E wurde hieran gearbeitet, der Taktgenerator wurde ausgegliedert, somit ist es jetzt wieder möglich per sogenannten "CPU-Straps" zu übertakten. Dadurch ist auch Overclocking ohne offenen Multiplikator möglich, mehr dazu später. Des weiteren stehen nun wieder 32 PCI Express Lanes für Grafikkarten zur Verfügung, so lassen sich zwei Grafikkarten mit jeweils X16-, beziehungsweise vier mit X8-, Lanes anbinden. Der X79 Chipsatz ist, wie z.B. der P67 ein PCH (Plattform Controller Hub) da er auf ein Single Chip Design setzt. Seine TDP beträgt ca. 7.6 Watt und damit deutlich weniger als sein Vorgänger der X58, der noch 24.1 Watt TDP hatte. Das liegt daran, dass der X79 im Prinzip nur noch Funktionen einer klassischen Southbridge übernimmt, da die Northbridge in der CPU liegt. Außerdem wird beim Systembus auf den DMI statt den alten QPI gesetzt. Der DMI beziehungsweise QPI ist für die Kommunikation der CPU mit dem Rest des Systems zuständig.

Wie schon damals beim Umstieg von dem FSB auf den QPI, spielt vor allem eine höhere Bandbreite, die inzwischen dank SATA 3 auch genutzt werden kann, im Vordergrund. Eine weitere Neuheit, die allerdings nicht besonders erfreulich ist, dass Intel bei seinen Sandy Bride E CPUs keinen Boxed Kühler mehr beilegt. Dieser muss nun separat erworben werden oder direkt ein Aftermarket Modell genutzt werden. Allerdings wurde zum Nachteil des Käufers der Preis nicht gesenkt.

© Intel
© Intel

Auf dem sogenannten DIE also der Chipebene weist Sandy Bridge E ebenfalls einige Änderungen zum normalen Sandy Bridge auf. So ist der L3 Cache in die Chipmitte gewandert und die Cores, also die Kerne, sind neben ihm angeordnet. Interessant ist, dass auf dem DIE anscheinend 8 Kerne vorhanden sind, von denen aber 2 deaktiviert wurden - die 8 Kerner sind vorerst den Server CPUs "Xeon" vorbehalten. Der Systemagent ist an die Chipoberseite gewandert, während die integrierte Grafikeinheit ganz weggelassen wurde. Dank Quad-Channel-Interface fällt der Memory Controller auch wesentlich größer aus.

Intel verbaut auf den neuen 6 und bald erscheinenden 4 Kern Prozessoren wieder einen "Turbomodus", außerdem gibt es auch Intels "Hyperthreading". Simultaneous Multithreading - ein anderer Name für Hyperthreading - sorgt dafür, dass das Betriebssystem "denkt" es liegen doppelt so viele Kerne vor als in Wirklichkeit existieren. So stehen die doppelte Anzahl an Threads zur Verfügung, was eine bessere Auslastung des Prozessors bewirkt. Der Turbomodus taktet die CPU hingegen bei Nutzung von bspw. nur 3 Kernen hoch. Das heißt er arbeitet "intel(ligent)", die CPU taktet sich bis zum TDP Limit hoch und senkt den Takt dann wieder Schrittweise, wenn sie gewisse Temperaturgrenzen überschreitet. Die Turbofrequenzen finden sie hier im Überblick:

Damit sieht man, dass neben dem Unterschied von 100 MHz in allen Frequenzbereichen vom 500€ teuren 3930K zum 1000€ kostenden 3960X nicht groß ist. Der einzig weitere Unterschied liegt im L3 Cache: während der 3930X sich hier ganzen 15 MiBs bedienen darf, stehen dem 3930K "nur" 12 MiB zur Verfügung. Beide besitzen jedoch einen offenen Multiplikator, sodass Overclocking ein leichtes ist.

Der 3960X (links) neben dem i7 980X (rechts)

Durch den Sockel 2011 sind die neuen CPU sehr groß. Wie der Name schon sagt sind 2011 Goldkontaktflächen auf der CPU verbaut. Im Vergleich zum schon sehr großen i7 980X für Sockel 1366 wirkt dieser fast winzig. Der Vorteil dadurch: Die hohe Abwärme lässt sich auf die große Fläche verteilen und so leichter abführen.

Der bereits erwähnte Vierkerner auf Sandy Bridge E Basis - der Intel Core i7 3820, wird von Intel bewusst im CPU Mittelfeld platziert. So bietet er bei seinen 4 Kernen mit SMT, bei einer relativ hohen Taktrate von 3600 MHz ohne den Turbomodus. Wird dieser aktiviert, taktet der Prozessor mit bis zu 3.9 GHz, im Vergleich zu seinen größeren Geschwistern, besitzt er aber lediglich 10 MiB L3 Cache. Trotzdem ist er pro Kern gerechnet auf demselben Level wie der i7 3960X. Somit sollte in Spielen und Anwendungen die nur 4 Kerne nutzen, die Leistung über dem eines i7 3960X liegen. Der i7 3820 soll laut Intel die Lücke zwischen Sandy Bridge EN und Sandy Bridge E schließen. Der Preis beträgt dementsprechend, relativ geringe 294$ UVP.

Um das Quad-Channel-Interface richtig auszunutzen, wählten wir vier mal vier Gigabyte DDR3 1866 RAM von Corsair. Für die Grafikausgabe haben wir zwei übertaktete GTX 580 im SLI gewählt, damit die CPU beim Rechnen nicht ausgebremst wird. Um das System mit Strom zu versorgen wählten wir, das 80+ Gold zertifizierte, X-760 von Seasonic. Als Mainboard diente uns das Gigabyte UD5 mit X79 Chipsatz ausgerüstet mit dem F4 Bios. Die beiden von uns getesteten CPUs sind der Core i7 3930K und der 3960X von Intel.

Synthetische Benchmarks

Um Intels neue Spitzenmodelle gebührend zu testen, beginnen wir erst mit den synthetischen Benchmarks wie Cinebench oder x264 HD. Der Turbomodus ist natürlich für sämtliche Tests deaktiviert, SMT hingegen lassen wir angeschaltet, um die beste Leistung zu erreichen. Gegen die beiden Sandy Bridge E Prozessoren treten der Core i7 990X als Vertreter der Vorgängergenerartion und als Extreme Edition, sowie der i7 980X und der i7 970 als inzwischen recht günstige CPUs an.

7-Zip
Mit 7-Zip verwenden wir ein klassisches Packprogramm. Der integrierte Benchmark testet wie schnell das System Dateien komprimieren beziehungsweise dekomprimieren kann. Dieser Test profitiert in erste Linie von mehr CPU-Power in Form von Takt und Kernen. Auch die virtuellen SMT-Kerne werden hervorragend unterstützt und resultieren in mehr Leistung. Also perfekt für unseren Zweck.

Durch die perfekte Ummünzung von mehr Kernen und Takt des Benchmarks, liegen die beiden Sandy Bridge E Prozessoren hier in Front. Dicht dahinter befindet sich der dank 6 Kernen noch ziemlich flotte i7 980X und hinter diesem dank nur 4 Kernen der i7 2600K. AMDs Phenom II 1090T besitzt zwar 6 Kerne, allerdings kein SMT und zudem noch eine schlechte Leistung pro Takt.

Cinebench R11.5
[block]Mit dem Cinebench R11.5 haben wir ein weit verbreitetes Render-Programm gewählt. Er basiert auf derselben Engine wie das 3D-Grafikprogramm Cinema 4D von Maxon und ist damit für dieses Aufgabengebiet durchaus Repräsentant. Auch dieses Programm ist sehr gut Multithread-optimiert und nutzt alle Kerne sowie die SMT Einheit aus.

Beim Cinebench R11.5 ergibt sich das selbe Bild, die beiden Sandy E CPUs in Front und der Rest mehr oder minder abgeschlagen. Auch hier ist der Gulftown Prozessore i7 980X noch gut dabei, da der Cinebench mehr Kerne super in mehr Leistung umsetzt. Der i7 2600K liegt trotz seiner schnelleren Architektur hinter dem 980X. Der Thuban Prozessor ist mal wieder Letzter.

x264
[block]Der x264 repräsentiert das encodieren beziehungsweise umwandeln von Videos auf. Im Test wird ein Video in das X264 Format gewandelt. Die Quelldatei wird dabei mitgeliefert und weitere Einstellungen sind nicht möglich - also ideal für den Test. So ist eine gute Vergleichbarkeit zwischen den Systemen anderer Anwender gegeben. Als Ergebnis geben wir je den Mittelwert der vier ersten Tests (max. FPS) und der letzten vier Tests (min FPS) an.

Im x264 HD Benchmark lassen sich auch Paralellen zu den anderen Tests erkennen - der i7 3960X ist schnellster, dannach folgen der i7 3930K und der i7 980X. Interessanterweise kann sich hier allerdings der i7 2600K vor den 980X in den minimum FPS absetzen. Dafür ist er in den maximalen FPS wieder hinten.

3D Mark Vantage
Der 3D Mark Vantage ist der oft benutzte Vorgänger des 3D Mark 11 und war seiner Zeit der erste DirectX 10 Benchmark. Auch heute noch liefert er eine sehr schöne Grafik. Wir deaktivieren natürlich die GPU-PhysX, damit die verbaute nVidia Grafikkarte nicht anstelle der CPU arbeitet und so den Test verfälscht. Auch hier geben wir die reine CPU-Punktzahl an und belassen sämtliche Einstellungen auf ihrem Standard (Performance Preset).

Wie zu erwarten war liegt der i7 3960X auch bei diesem Benchmark in Front. Dicht gefolgt vom i7 3930K hat er einen gigantischen Abstand zum Vorgänger Gulftown oder gar zum AMD Konkurrenten Thuban herausgeschlagen. Diese Leistung zeigt, dass die neue Architektur wenn nötig die Muskeln spielen lassen kann, in diesem Test hat die CPU das erste Mal richtigen Vorsprung zu den anderen Prozessoren.

Spiele Benchmarks

Anno 1404
Um die Leistung in Spielen zu messen, zerren wir auch Anno 1404 in den Benchparcours. Das Spiel zählt zu den eher CPU-hungrigen und ist damit genau richtig für unsere Leistungsschau. Das von uns erstellte Savegame zeigt neben einer großen Stadt mit ca. 3000 Bewohnern mehrere Holzfäller, vier Fischer und um die Last noch weiter zu steigern eine Seeschlacht gegen "die Korsaren". Wir zeichnen stets 120 Sekunden mit Fraps auf, während die Schlacht tobt und die Arbeiter ihren Jobs nachgehen.

Da Anno stark Multicore optimiert ist und sowohl die Berechnungen der Physik als auch die der KI über die CPU laufen können die beiden Sandy E CPUs ihre volle Kraft ausfahren. 6 Kerne + 6 SMT Kerne ergeben hier eine brutale Leistung, zwar bieten auch die beiden i7 980 und 990X SMT und 6 Kerne, fallen aber wegen der schlechteren IPC und dem Tripple statt Quad Channel Speicherinterface zurück. Der Phenom II ist wie immer stark abgeschlagen.

Startcraft II
Zu den Spielen die wirklich gar nicht Multicore optimiert sind, zählt definitiv Starcraft II. Das beliebte Strategiespiel nutzt maximal 2 Cores aus, mit mehr Kernen skaliert die Engine überhaupt nicht. Ideal für uns, um zu zeigen, wie die IPC im Vergleich zu Thuban und Gulftown ist. Dieses Setting stellt anschaulich dar, dass zwar 6 Kerne vorhanden sind, aber kein Nutzen daraus gezogen wird - so ist es leider noch in vielen anderen Anwendungen und Spielen.

Die IPC - also die Leistung pro Takt des Sandy Bridge E ist brutal. Bereits der Gulftown bot zu seiner Zeit sehr hohe Leistung, auch wenn Anwendungen nicht darauf optimiert waren. Dank dem großen L3 Cache kann sich der 3960X sogar noch weiter absetzen als alleine durch den Takt und die Architektur möglich gewesen wäre. Der Thuban liegt auch in diesem Benchmark sehr abgeschlagen auf dem letzten Platz.

Overclocking

Ein sehr interessantes und wichtiges Thema für jeden Computerenthusiasten ist natürlich das Übertakten. Die Erhöhung des CPU Taktes, die einem zu mehr Leistung verhilft, wurde bei Sandy Bridge E noch einfacher gemacht, allerdings auch wieder in größerem Umfang ermöglicht. Bei Sandy Bridge gab es von vielen Usern Kritik, weil die CPUs ausschließlich über den Multiplikator übertaktbar waren. Das ist zwar prinzipiell nicht schlecht, allerdings ließen sich so nur die teureren "K" Prozessoren übertakten. So ist nun zum einen die Option gegeben die CPU per Multiplikator zu overclocken, aber auch die Möglichkeit dies per "CPU-Strap" zu tun. Diese "CPU-Straps" sind, im UEFI einstellbare Frequenzen, die wie bei Sockel 1366, mit dem CPU Multiplikator multipliziert den CPU Takt ergeben. Allerdings sind diese nur in 25 MHz Schritten zu steigern.

Die momentan erhältlichen Modelle i7 3930K und i7 3960X verfügen beide über einen offenen Multiplikator und ermöglichen kinderleicht große Taktsteigerungen. In den Einstellungen des UEFI muss nur der Multiplikatorwert und gegebenenfalls die CPU Spannung erhöht werden und schon läuft die CPU mit mehr Takt. Beide von uns getesteten Modelle ließen sich so übertakten, mit 1.35V haben wir bei beiden den maximalen Takt ausgelotet. Beim i7 3960X entsprach dies 4.2 GHz auf allen 6 Kernen sowie aktivierten SMT, beim i7 3930K erreichten wir sogar 4.6 GHz auf allen 6 Kernen und aktiviertem SMT.

Für Taktsteigerungen über 4.6 GHz benötigten beide Prozessoren plötzlich enorm viel Spannung: so mussten wir für 5 GHz sogar 1.6 Volt an den Kernen anlegen, für 4.8 GHz benötigten beide ca. 1.45V. Das sind Spannungen weit über dem von Intel empfohlenem Rahmen, dieser ist auf maximal 1.4 Volt festgelegt - Diese sollte für den Alltagsgebrauch tunlichst vermieden werden, um ein allzu rasches Ableben des Prozessors zu vermeiden.

Temperatur / Stromverbrauch

Temperaturen
Die Temperaturen ermitteln wir jeweils nach einer Stunde "Prime95", welches die CPU hardwareseitig zu 100% auslastet. Die Sandy Bridge E Prozessoren sind hier trotz 32nm Fertigungsverfahren die heißesten. Im Idle sind die Temperaturen zwar bei "nur" etwa 43° Celsius, aber man muss bedenken, dass die CPU von der sehr starken H100 Wasserkühlung, auf Stufe 3, gekühlt wird.

Mit knapp 60° Kerntemperatur ist Sandy Bridge E ein wahrer Hitzkopf. Eine gute Kühlung ist für Overclockingversuche und lange Spielsessions Pflicht.

Stromverbrauch
Die Leistungsaufnahme ist wohl eines der wichtigsten Kaufkriterien, schließlich ist Strom bare Münze. In Anbetracht der Sandy Bridge-Herkunft des i7 3930K und i7 3960X war zwar eine sehr geringe Leistungsaufnahme zu vermuten, doch leider bestätigt sich diese Hoffnung nicht ganz. Im Idle sind beide CPUs zwar sparsamer als die Vorgänger in Form des i7 980/990X, aber unter Last verbrauchen sie wesentlich mehr Strom. Schade - hatte Sandy Bridge doch Hoffnung auf sparsame Hexacore CPUs gemacht.

Robert McHardy meint …

Robert McHardy

Brachiale Rechenpower zum hohen Preis - im Gegensatz zum Bulldozer von AMD hat Sandy Bridge zwar eine sehr gute Leistung, aber ebenso wie der Bulldozer eine viel zu hohe Leistungsaufnahme, eine enorme Abwärme und leider einen dafür zu hohen Preis. Für 1000€ für den i7 3960X sollte man wenigstens einen Kühler erwarten können, der der Abwärme gerecht wird - diesen gibt‘s aber nur für Aufpreis. Positiv fällt zum einen das Overclockingverhalten auf, welches für 6 Kerne enorm ist und die maximale RAM Bestückung, mit den richtigen Modulen sind bis zu 128 GiB möglich - ideal für Gameserver die von Zuhause laufen oder Rechner für wissenschaftliche Berechnungen. Für Gamer lohnt sich die teurere Technik kaum, zu gering ist die Mehrleistung in Games. Dank der innovativen Technik sowie der trotzdem brachialen Leistung, verleihen wir den Sandy Bridge E Prozessoren i7 3960X und i7 3930K den "Editor Choice" Award.

  • Positiv
  • Enorme Leistung
  • Overclockingverhalten
  • Unterstützt bis zu 128 GB RAM
  • Neutral
  • - / -
  • Negativ
  • Leistungsaufnahme
  • Abwärme
  • Preis

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