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Core i9-11900K und i5-11600K im Test: Die 14-nm-Brechstange

Mit der 11. Generation Core-CPUs für Desktop-PCs schickt Intel die 14-nm-Fertigung ein letztes Mal in den Ring. Rocket Lake-S portiert die bereits von Ice Lake bekannte neue CPU-Architektur von 10 auf 14 nm und würzt sie mit bis zu acht Kernen und sehr hohem Takt. Dennoch hat es das Resultat nicht nur gegen Ryzen 5000 schwer.

Inhaltsverzeichnis

  1. 1 Die 14-nm-Brechstange
    1. Intel Rocket Lake-S alias 11. Generation Core im Test
    2. Modelle, Spezifikationen, Preise und Verfügbarkeit
    3. Intel Rocket Lake: Neue Architektur in alten 14 nm
    4. IPC-Zugewinne in Anwendungen und Spielen
    5. Höhere Spitzenverbräuche für ausgewählte Modelle
    6. Ein neuer Turbo „5.0“: Intel Adaptive Boost
    7. Gear 1 und Gear 2: Neue Modi für den RAM
  2. 2 Plattform und Mainboards
    1. Chipsatz-Kompatibilität
    2. PCIe 4.0 mit Garantie nur auf 500er-Serie
    3. RAM-Overclocking: Neben Z590 auch auf H570 und B560
    4. BIOS-Updates in hoher Frequenz
  3. 3 Benchmarks in Spielen
    1. Intel Core vs. AMD Ryzen in 720p
    2. Intel Core vs. AMD Ryzen in 1080p (Full HD)
    3. Intel Core vs. AMD Ryzen in 2160p (UHD)
  4. 4 Benchmarks in Anwendungen
    1. Multi-Core-Szenarien
    2. Single-Core-Szenarien
    3. Desktop-Premiere: AVX-512-Last
  5. 5 Leistungsaufnahme und Overclocking
    1. Leistungsaufnahme in Anwendungen
    2. Leistungsaufnahme in Spielen
    3. Temperaturen unter Volllast
    4. Overclocking: Dank Werks-OC „nicht nötig“
  6. 6 Fazit

Intel Rocket Lake-S alias 11. Generation Core im Test

Vorgestellt hatte Intel die neue CPU-Generation auf Basis von Rocket Lake-S bereits Mitte März. Heute startet der Verkauf und das Embargo auf Tests mit vom Hersteller gestellter Hardware fällt.

Selten war ein NDA dabei so löchrig wie in dieser Generation. So gut wie alles, was vor dem Start normalerweise hinter den Kulissen abläuft, ging über die große öffentliche Bühne. Dafür war Intel zum Teil selbst verantwortlich: Die neue Plattform um die 500er-Chipsätze wurde schon vor fast drei Monaten zur virtuellen CES 2021 vorgestellt – höchstwahrscheinlich, um AMD Ryzen 5000 so früh wie möglich einen potenziellen Gegner entgegenzustellen. Hinzu kam der verfrühte Verkauf des Core i7-11700K über Mindfactory, der Benchmarks möglich machte, ohne dass der finale Microcode über BIOS-Updates verteilt worden war.

Intel Core i5-11600K und i9-11900K mit 6 und 8 Kernen auf Basis von Rocket Lake-S

ComputerBase hat zum nun offiziellen Start die Modelle Core i9-11900K als Flaggschiff sowie den Core i5-11600K als schnellsten Sechs-Kerner und potenziellen Preis-Leistungs-Tipp angesehen. Der Fokus liegt dabei auf dem Vergleich mit den Vorgängern 10900K und 10600K, aber natürlich auch mit AMD Ryzen 5000 (Test), die Intel zumindest in Spielen schlagen will: „Designed to Game“ lautet das Motto für die neue Generation.

Modelle, Spezifikationen, Preise und Verfügbarkeit

Insgesamt 19 neue Prozessoren auf Basis von Rocket Lake-S bringt Intel in den Serien Core i9, Core i7 und Core i5 zum Auftakt auf den Markt, darunter platziert der Konzern einen Comet Lake Refresh.

Basis aller Rocket-Lake-S-Prozessoren ist der gleiche 8-Kern-Die, aus dem der Hersteller fünf Hauptvarianten ableitet, die es wiederum in verschiedenen Varianten gibt. Die fünf Basismodelle sind Core i9-11900, Core i7-11700, Core i5-11600, Core i5-11500 und Core i5-11400. Von den drei größten gibt es K-Ausführungen mit offenem Multiplikator. Auch F-Versionen ohne integrierte Grafik sind vorhanden – und wie üblich deren Kombination KF.

Neben dem regulären Modell gibt es zudem wieder T-Varianten, die Modelle mit sehr niedriger TDP von 35 Watt kennzeichnen. Interessant ist dabei, wie gering der Basistakt dieser Ausführungen zum Teil ist: Im Schnitt liegt er 400 MHz unter dem der Vorgänger. Hier zeigt sich, dass Intel mit dem neuen Design in alter Fertigung am Ende doch in eine Verbrauchsfalle gelaufen ist, die insbesondere am unteren Ende zuschlägt.

Core i9 mit nur 8 statt 10 Kernen

Die interessanteste Neuerung der neuen Generation ist abseits der Kombination der alten Fertigung mit der neuen Architektur allerdings eine andere: Der Core i9 bietet nur noch acht Kerne, während es in der letzten Generation zehn Kerne waren. Dass die neue Architektur das generell ausgleichen kann und der Core i9-11900K verlässlich vor dem Core i9-10900K liegen wird, darf bezweifelt werden. Und AMD bietet bei Ryzen 5000 bereits Varianten mit 12 und 16 Kernen an.

Von 8 (i7-10700K) über 10 (i9-10900K) zurück zu 8 (i9-11900K) Kernen
Rocket Lake-S alias Core i-11000 für den Desktop

Modell
Kerne/Threads
Basistakt
Max. Turbo
(mit TVB)
L3-Cache
Speicher
Grafik
TDP
Preis

Core i9-11900K
8/16
3,5 GHz
5,2 GHz (5,3 GHz)
16 MB
DDR4-3200
UHD 750 (32 EUs)
125 W
$ 539

Core i9-11900KF
8/16
3,5 GHz
5,2 GHz (5,3 GHz)
16 MB
DDR4-3200
–
125 W
$ 519

Core i9-11900
8/16
2,5 GHz
5,1 GHz (5,2 GHz)
16 MB
DDR4-3200
UHD 750 (32 EUs)
65 W
$ 439

Core i9-11900F
8/16
2,5 GHz
5,1 GHz (5,2 GHz)
16 MB
DDR4-3200
–
65 W
$ 422

Core i9-11900T
8/16
1,5 GHz
4,9 GHz
16 MB
DDR4-3200
UHD 750 (32 EUs)
35 W
$ 439

Core i7-11700K
8/16
3,6 GHz
5,0 GHz
16 MB
DDR4-3200
UHD 750 (32 EUs)
125 W
$ 399

Core i7-11700KF
8/16
3,6 GHz
5,0 GHz
16 MB
DDR4-3200
–
125 W
$ 374

Core i7-11700
8/16
2,5 GHz
4,9 GHz
16 MB
DDR4-3200
UHD 750 (32 EUs)
65 W
$ 323

Core i7-11700F
8/16
2,5 GHz
4,9 GHz
16 MB
DDR4-3200
–
65 W
$ 298

Core i7-11700T
8/16
1,4 GHz
4,6 GHz
16 MB
DDR4-3200
UHD 750 (32 EUs)
35 W
$ 323

Core i5-11600K
6/12
3,9 GHz
4,9 GHz
12 MB
DDR4-3200
UHD 750 (32 EUs)
125 W
$ 262

Core i5-11600KF
6/12
3,9 GHz
4,9 GHz
12 MB
DDR4-3200
–
125 W
$ 237

Core i5-11600
6/12
2,8 GHz
4,8 GHz
12 MB
DDR4-3200
UHD 750 (32 EUs)
65 W
$ 213

Core i5-11600T
6/12
1,7 GHz
4,1 GHz
12 MB
DDR4-3200
UHD 750 (32 EUs)
35 W
$ 213

Core i5-11500
6/12
2,7 GHz
4,6 GHz
12 MB
DDR4-3200
UHD 750 (32 EUs)
65 W
$ 192

Core i5-11500T
6/12
1,5 GHz
3,9 GHz
12 MB
DDR4-3200
UHD 750 (32 EUs)
35 W
$ 192

Core i5-11400
6/12
2,6 GHz
4,4 GHz
12 MB
DDR4-3200
UHD 730 (24 EUs)
65 W
$ 182

Core i5-11400F
6/12
2,6 GHz
4,4 GHz
12 MB
DDR4-3200
–
65 W
$ 157

Core i5-11400T
6/12
1,3 GHz
3,7 GHz
12 MB
DDR4-3200
UHD 730 (24 EUs)
35 W
$ 182

Preislich werden es Core i9 und Core 7 gegen die Übermacht von Ryzen 5000 am Ende schwer haben. Bereits zuletzt sehr überzeugend waren hingegen die Handelspreise der kleineren CPUs. Der Core i5-10400F hat keinen Gegenspieler bei 130 Euro, der 11400F will diese Position übernehmen. Laut Liste kosten beide 157 US-Dollar. Da es in dem Bereich auch keine Kompromisse geben muss, wird der Leistungsgewinn zudem vermutlich größer ausfallen als an der Spitze des Portfolios. Denn hier gibt es bei gleicher Anzahl an Kernen und Threads nicht nur mehr IPC, sondern auch mehr Takt und ab Werk schnelleren Speicher. Die kleinste CPU von Intel könnte einmal mehr die größte sein, während die größten CPUs gegen AMD kaum eine Chance haben – so haben sich die Zeiten geändert. Einen Test des Core i5-11400F hat ComputerBase fest eingeplant.

Intel Rocket Lake: Neue Architektur in alten 14 nm

Rocket Lake ist der Codename für Intels Desktop-PC-Prozessoren der Serie Core i-11000. Im Notebook ist hingegen Tiger Lake (Test) die Basis für die 11. Generation.

Die Besonderheit an Rocket Lake ist, dass Intel durch Rückgriff auf die mit Ice Lake (10. Generation Core im Notebook) eingeführte neue Prozessorarchitektur inklusive der Xe-Grafikeinheit von Tiger Lake den ersten Architekturwechsel im Desktop seit Skylake (6. Generation Core) vollzieht und dabei auf eine Fertigung setzt, die bereits fast sieben Jahre auf dem Buckel hat: 14 nm. Intel versucht mit Rocket Lake also den Spagat, neu und alt unter einen Hut zu bekommen.

Die ursprünglich für die 10-nm-Fertigung entworfenen Prozessorkerne, die mit Ice Lake im Jahr 2019 das erste Mal zum Einsatz kamen, werden zurück auf die alte 14-nm-Fertigung portiert – aus Sunny-Cove-Kernen werden Cypress-Cove-Kerne. Technisch sind sie bis hin zum Speichercontroller völlig identisch.

Der Rocket-Lake-Chip besitzt dabei acht Kerne, während Intels 8-Kern-CPUs aus der 10-nm-Fertigung alias Tiger Lake-H45 weiter auf sich warten lassen. Im Vergleich zur letzten Generation Desktop-CPUs sind das allerdings zwei Kerne weniger. Das ist der Tribut, den Intel zahlen musste, um einerseits den im Desktop-PC erforderlichen hohen Takt beibehalten zu können, ohne den Verbrauch vollständig entgleisen zu lassen, und andererseits die Wirtschaftlichkeit zu wahren: Der Prozessor-Die fasst schon mit nur acht Kernen 50 Prozent mehr Transistoren auf über 30 Prozent mehr Fläche als der abgelöste 10-Kern-Die. Wie sich später im Test herausstellen wird, wäre ein Zehn-Kerner nicht möglich gewesen, ohne den Takt fallen zu lassen.

Der neue große 8-Kern-Die des Core i9-11900K sitzt unter einem neuen Heatspreader

Weitere technische Hintergründe zur Entstehung und zu den Daten der CPU liefert der ComputerBase-Bericht Intel Rocket Lake-S: Das sind die 19 Core i-11000 mit neuer Architektur in 14 nm.

IPC-Zugewinne in Anwendungen und Spielen

Wie hoch der Leistungsvorteil aus dem Wechsel der Architektur ist, hat ComputerBase nachfolgend ermittelt. Dafür wurden der Core i9-11900K und ein Core i7-10700K mit jeweils acht Kernen bei fest eingestellten 4,8 GHz zusammen mit 16 GB DDR4-3200 CL14 auf dem MSI Z590 ACE betrieben.

Das MSI Z590 ACE wurde nicht von Intel, sondern von MSI zusammen mit einem zweiten Core i9-11900K und der 360-mm-AiO MSI MPG Coreliquid K360 zur Verfügung gestellt.

Neben Intel stellte auch MSI ein Test-Kit inklusive 360-mm-AiO-Kühlung

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Test: Performancerating für Anwendungen (Multi-Core)
Einheit: Prozent

Einfließende Diagramme
Alle Keine

  • Test: 7-Zip
  • Test: Agisoft PhotoScan Pro: Align Photos (84 JPEGs)
  • Test: Blender Benchmark: Quick Benchmark
  • Test: Cinebench R15 – Multi
  • Test: Cinebench R20 – Multi
  • Test: Cinebench R23 – Multi
  • Test: Corona 1.3 Benchmark
  • Test: DigiCortex Simulation: BenchLarge
  • Test: HandBrake
  • Test: POV-Ray – Multi
    • Intel Core i9-11900K @ 4,8 GHz100
    • Intel Core i7-10700K @ 4,8 GHz85

Im App-Parcours zeigt die neue CPU-Architektur bei ansonsten identischen Bedingungen sowohl in Multi- als auch in Single-Core-Tests einen Leistungsgewinn von 17 Prozent gegenüber der in Comet Lake-S verwendeten Architektur. Das ist nahe dran an den Vorgaben von Intel und liegt auf dem Niveau, das AMD bei Zen 2 zu Zen 3 erzielt hat.

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Test: Performancerating für Anwendungen (Single-Core)
Einheit: Prozent

Einfließende Diagramme
Alle Keine

  • Test: Cinebench R15 – Single
  • Test: Cinebench R20 – Single
  • Test: Cinebench R23 – Single
  • Test: POV-Ray – Single
    • Intel Core i9-11900K @ 4,8 GHz100
    • Intel Core i7-10700K @ 4,8 GHz85

In Spielen, hier beispielhaft an Doom Eternal, F1 2020 und Shadow of the Tomb Raider ermittelt, liegt der Leistungszuwachs in 720p bei den FPS bei geringeren 6 Prozent, während sich bei den Frametimes erneut im Schnitt 17 Prozent einstellen. Als Grafikkarte kam in diesem Fall eine ASRock Radeon RX 6800 XT Taichi zum Einsatz.

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Leistungs-Rating Spiele (FPS)
Einheit: Prozent

Einfließende Diagramme
Alle Keine

  • Doom Eternal (720p): FPS
  • F1 2020 (720p): FPS
  • Shadow of the Tomb Raider (720p): FPS
    • Intel Core i9-11900K @ 4,8 GHz100
    • Intel Core i7-10700K @ 4,8 GHz94

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Leistungs-Rating Spiele (Frametimes)
Einheit: Prozent

Einfließende Diagramme
Alle Keine

  • Doom Eternal (720p): Frametimes
  • F1 2020 (720p): Frametimes
  • Shadow of the Tomb Raider (720p): Frametimes
    • Intel Core i9-11900K @ 4,8 GHz100
    • Intel Core i7-10700K @ 4,8 GHz85

Interessant ist, dass der Core i9-11900K bei 4,8 GHz sowohl in Anwendungen als auch in Spielen einen höheren Verbrauch aufweist als der Core i7-10700K bei 4,8 GHz. Ca. 30 Watt mehr melden die Sensoren laut HWiNFO in der für Rocket Lake-S angepassten Version.

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CPU Package Power bei 4,8 GHz (Corona))CPU Package Power bei 4,8 GHz (Doom Eternal))CPU Package Power bei 4,8 GHz (F1 2020)CPU Package Power bei 4,8 GHz (SotTR)

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Die Frage, ob Rocket Lake-S bei gleichem Verbrauch am Ende trotz IPC-Gewinn langsamer ist als Comet Lake-S, lag damit auf der Hand. Der Vergleich von Core i7-10700K und Core i9-11900K mit jeweils acht Kernen bei auf dem MSI Z590 ACE im BIOS fest eingestellten 125 Watt (PL1 = PL2) lieferte allerdings keine schlüssigen Ergebnisse. Die Redaktion hat das BIOS im Verdacht und wird den Test nachliefern, sobald die Basis dafür vorhanden ist. Bis dato brachten Stunden, die in die Analyse geflossen sind, nur eine Erkenntnis: Ein vorzeigbares Ergebnis gibt es noch nicht.

Höhere Spitzenverbräuche für ausgewählte Modelle

Stichwort Verbrauch: Auf den ersten Blick war Intel zur Ankündigung der neuen CPUs vor zwei Wochen in diesem Punkt überraschend offen. Rocket Lake-S wird im Großen und Ganzen den TDP-Rahmen von Comet Lake-S übernehmen, hieß es, und diese Aussage wurde mit vielen Angaben zum Verbrauch und zu den Stromstärken untermauert.

TDP-Angaben und Verbrauchswerte in Spitzenlasten

Auf den zweiten Blick wird allerdings deutlich, dass einige Angaben fehlten. Sie zeigen, dass Intel den Rahmen, in dem die CPUs nach offizieller Spezifikation operieren dürfen, bei einigen Modellen erneut ausgeweitet hat.

K-Modelle mit bis zu 35 % mehr PL2

Nicht davon betroffen ist das Spitzenmodell, wohl aber die beiden kleineren K-CPUs. So darf auch der Core i5-11600K ab sofort nach Spezifikation für maximal 56 Sekunden bis zu 250 Watt abrufen (PL2), zuvor war das Maximum bei 184 Watt festgesetzt – ein Plus von 35 Prozent. Und beim Core i7-11700K steigt das offizielle Verbrauchslimit von 229 auf ebenfalls 250 Watt.

TDP, PL1, PL2 und Tau von Intel Rocket Lake-S und Comet Lake-S

CPU
PL1
PL2
Tau

Core i9-11900K
125 Watt
250 Watt
56 Sekunden

Core i7-11700K
125 Watt
250 Watt
56 Sekunden

Core i5-11600K
125 Watt
250 Watt
56 Sekunden

Core i9-10900K
125 Watt
250 Watt
56 Sekunden

Core i7-10700K
125 Watt
229 Watt
56 Sekunden

Core i5-10600K
125 Watt
182 Watt
56 Sekunden

Tau von 28 optional auf 56 Sekunden erhöht

Ebenfalls neu ist, dass Tau, also die Zeit, die eine CPU maximal PL2 abrufen darf, optional auch bei kleineren CPUs bei 56 Sekunden liegen darf. Hier war zuvor stets bei 28 Sekunden Schluss.

Wie groß der Effekt aus den Anpassungen in den Spezifikationen ausfällt, kommt auf das verwendete Mainboard, dessen Einstellung, das Einsatzszenario und die Last, die zuvor anlag, an. Denn PL1 darf nur überschritten werden, wenn der gleitende Mittelwert (EWMA, Exponentially Weighted Moving Average) der CPU-Leistungsaufnahme nicht schon das Niveau PL1 erreicht hat. Sprich: Im zeitlich gewichteten Mittel verbraucht eine CPU von Intel gemäß den Spezifikationen nie mehr als die TDP.

Ignoriert das Mainboard Intels Verbrauchsvorgaben PL1, PL2 und Tau per se und lässt die CPU also immer beim maximal erlaubten Turbo-Takt laufen, ändert sich nichts. Insbesondere in OEM-PCs, die Intels Spezifikationen umsetzen, um mit einem Kühlsystem, das der TDP genügt, auszukommen, bedeutet kurzfristig mehr Verbrauch bei kurzen Lasten hingegen einen Leistungsgewinn.

Das MSI Z590 ACE bietet die bekannten Einstellungen für PL1, PL2 und Tau

Am Beispiel des Core i9-11900K hat ComputerBase nachvollzogen, wie sich der Betrieb der CPU mit und ohne Limits in verschiedenen Szenarien auf die Leistung, den Verbrauch und die Temperaturen auswirkt.

Werden die von Intel offiziell spezifizierten Grenzen PL1, PL2 und Tau vom Mainboard ausgehebelt, taktet der Core i9-11900K immer mit dem maximal zugelassenen Turbo-Takt, sofern die CPU-Temperatur nicht zu hoch ausfällt. Im Multi-Core-Test des Cinebench R20 hat das dauerhaft 4,8 GHz Takt auf allen acht Kernen bei etwas über 200 Watt CPU-Package-Power zur Folge – auch wenn der Test dreimal hintereinander mit nur zwei Sekunden Abstand wiederholt wird.

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3 x CB R20 ohne Limits, 2 Sek. Pause (Takt)3 x CB R20 ohne Limits, 2 Sek. Pause (Package Power)3 x CB R20 ohne Limits, 2 Sek. Pause (Temperatur)

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Werden die von Intel spezifizierten Grenzen hingegen gesetzt, fällt der Takt des Core i9-11900K schon im ersten Lauf zum Ende hin von 4,8 auf 4,1 GHz zurück, weil die CPU-Leistungsaufnahme von rund 200 Watt auf 125 Watt gedeckelt wird – der EWMA der Leistungsaufnahme hat 125 Watt und damit die TDP erreicht.

Werden der CPU nach dem Test nur zwei Sekunden Ruhe gegönnt, stellt sich der Taktrückgang in den darauffolgenden Durchgängen schon wesentlich früher ein, weil der jeweils letzte Durchgang den EWMA bereits hoch starten lässt.

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3 x CB R20 mit Limits, 2 Sek. Pause (Takt)3 x CB R20 mit Limits, 2 Sek. Pause (Package Power)3 x CB R20 mit Limits, 2 Sek. Pause (Temperatur)

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Der CPU 30 Sekunden Pause zwischen den Durchgängen zu gönnen, schafft Abhilfe: Mit dieser Testsequenz kann der Prozessor jeweils für ca. die Hälfte der Zeit 4,8 GHz bei rund 200 Watt Verbrauch nutzen.

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3 x CB R20 mit Limits, 30 Sek. Pause (Takt)3 x CB R20 mit Limits, 30 Sek. Pause (Package Power)3 x CB R20 mit Limits, 30 Sek. Pause (Temperatur)

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Die nachfolgenden Benchmark-Ergebnisse zeigen: Ohne Limits erreicht der Core i9-11900K konstant knapp 6.000 Punkte, mit gesetzten Limits und nur zwei Sekunden Erholungsphase fällt das Ergebnis hingegen um gut 10 Prozent ab. Hat die CPU 30 Sekunden Zeit zwischen den Tests, pendelt sie sich bei rund 94 Prozent der Leistung ohne Limits ein.

Ergebnisse Cinebench R20 (Multi) im Zeitverlauf
Einheit: Punkte

  • Ohne Limits, 2 Sekunden Pause:

    • 1. Durchlauf5.908,0
    • 2. Durchlauf5.957,0
    • 3. Durchlauf5.956,0
  • Mit Limits 125W/250W/56s, 2 Sekunden Pause:

    • 1. Durchlauf5.746,0
    • 2. Durchlauf5.287,0
    • 3. Durchlauf5.307,0
  • Mit Limits 125W/250W/56s, 30 Sekunden Pause:

    • 1. Durchlauf5.928,0
    • 2. Durchlauf5.582,0
    • 3. Durchlauf5.583,0
  • Mit Adaptive Boost:

    • 1. Durchlauf6.258,0
    • 2. Durchlauf6.286,0
    • 3. Durchlauf6.296,0

Das Diagramm enthält am unteren Ende allerdings noch eine Messreihe: die mit aktiviertem „Adaptive Boost“. Dahinter steckt ein neuer Turbo, den Intel für den Core i9 noch kurz vor Marktstart implementiert hat.

Ein neuer Turbo „5.0“: Intel Adaptive Boost

Hinter den Kulissen schon seit Monaten in der Mache, war lange Zeit unklar, ob der neue optionale „Adaptive Boost“ rechtzeitig zum Start fertig wird. Als Mainboard-Hersteller ihn dann aber im BIOS einpflegten, hat Intel ihn zwei Tage nach der Präsentation auch offiziell noch vorgestellt. Vorerst gibt es ihn nur für den Core i9-1900K(F).

Intel und der Turbo

Intel und der Turbo-Modus, das ist eine lange Geschichte. Im Desktop wurde der Turbo-Takt erstmals mit Nehalem, besser bekannt als Intel Core i7-900, eingesetzt, das im Jahr 2008 das Licht der Welt erblickte. Zuvor war der Ansatz bereits im Notebook getestet worden.

Der Start verlief allerdings holprig. Turbo mit Fehlzündungen schlussfolgerte ComputerBase im November 2008. In der Kritik stand dabei schon damals der bis heute zugleich größte Vorteil der CPU-Turbos: Dass die CPU (nur) höher takten kann, wenn es die Betriebsumstände ermöglichen. (Kurzfristig nutzbare) Turbo-Taktraten erhöhen die Leistungsfähigkeit einer CPU gegenüber einem Takt auf dem kleinsten gemeinsamen respektive garantierten Nenner, lassen Prozessoren aber bis heute in unterschiedlichen Systemen unter unterschiedlichen Bedingungen auch teils deutlich voneinander abweichen, ohne dass der unbedarfte Kunde das anhand der Bezeichnung erkennen kann. Und Intels Spezifikationen (PL1, PL2, Tau und EWMA) sowie deren Umsetzung durch die Mainboard-Hersteller machen das Bild noch undurchsichtiger.

Auf den ersten Turbo bei Nehalem folgte der Turbo 2.0, er agierte mit viel höheren Taktraten und berücksichtigte, wie viele Kerne unter Last standen. Bei Arrandale, der Notebook-Variante von Clarkdale aus dem Desktop, und darauffolgend Sandy Bridge waren die Unterschiede zwischen Basistakt und maximalem Turbo bereits jenseits der 1-GHz-Marke zu finden. Auf dem Papier war das Bild stets klar, doch oft kamen in der Praxis Ergebnisse zum Vorschein, die nicht dazu passen wollten, weil das konkrete System von Intels Regel abwich oder die Umstände andere waren.

Turbo Mode

Spätestens mit dem Turbo 3.0 wurde es dann verwirrend: Jetzt durften zwei Kerne plötzlich noch höher takten als mit Turbo 2.0, der quasi unverändert als Basis erhalten blieb. Der Turbo 3.0 war ursprünglich für die Core X mit hoher TDP gedacht, fand aber später Einzug bis in den Desktop in 65-Watt-CPUs und ist dort bis heute zu finden.

Mit dem „Thermal Velocity Boost“ (TVB) wurde dann obendrein eine knallharte Temperaturkomponente hinzugefügt. Zuerst im Notebook eingeführt, kam sie später auch im Desktop zum Zuge. Unter einer gewissen Temperaturschwelle (i. d. R. 70 °C) durften CPUs aufbauend auf Turbo 2.0 und 3.0 noch einmal höher takten.

Intels neuer „Adaptive Boost“ für die Core i9 der 11. Generation Core im Desktop setzt jetzt noch einmal einen drauf – aber wieder einmal ganz anders als bekannt, wie auch Intels Schaubild deutlich macht.

Intel Adaptive Boost (Bild: Intel)

Der neue „Adaptive Boost“ als „Turbo 5.0“ ist am besten als Werks-OC zu verstehen. Er stellt sicher, dass beispielsweise der Core i9-11900K unter Last unter idealen Voraussetzungen mit mindestens 5,1 GHz taktet, bei Last auf maximal zwei Kernen kommen dann der Turbo 3.0 und der TVB noch hinzu.

Im Gegensatz zu den bekannten Turbo-Modi muss „Adaptive Boost“ dabei nicht innerhalb der offiziellen Spezifikationen (PL1, PL2 etc.) operieren, sondern hebelt sie vollständig aus. Das dürfte auch der Grund sein, warum die Funktion im BIOS ab Werk deaktiviert sein muss. Die Garantie bleibt allerdings selbst dann erhalten, wenn der Anwender den neuen Turbo aktiviert.

Intels neuer Adaptive Boost im Alltag

Optionaler neuer „Turbo“: Adaptive Boost

„Adapative Boost“ erweist sich im Alltag als eine Brechstange, wie sie im Buche steht: 5,1 statt 4,8 GHz All-Core-Turbo (+6 Prozent) haben im Cinebench R20 einen Leistungszuwachs von 5 Prozent zur Folge, während die Leistungsaufnahme der CPU um 50 Prozent von 205 auf über 310 Watt und die CPU-Temperatur von maximal 71 auf 96 °C ansteigt.

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3 x CB R20 mit Adaptive Boost, 2 Sek. Pause (Takt)3 x CB R20 mit Adaptive Boost, 2 Sek. Pause (Package Power)3 x CB R20 mit Adaptive Boost, 2 Sek. Pause (Temperatur)

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Überraschend ist am neuen „Adaptive Boost“ am Ende damit eigentlich nur eines: dass Intel dem Core i9 eine solche Brechstange unter Garantie als optionales Werks-OC mit auf den Weg gibt.

So testet ComputerBase

Prozessoren mit mehrstufigen Turbo-Mechanismen reproduzierbar zu testen, war zuletzt bereits kompliziert, doch dass Intels über Jahre oft komplett ignorierte Vorgaben bzgl. PL1, PL2 und Tau weiterhin nicht überall ignoriert werden und mit dem „Adaptive Boost“ für Core i9 noch ein weiterer optionaler Turbo dazukommt, macht das Vorhaben umso komplexer. Denn eine CPU kann so ganz unterschiedliche Gesichter zeigen. ComputerBase hat sich deshalb auch in diesem Test dazu entschieden, die neuen CPUs in zwei respektive drei Konfigurationen zu testen:

  • Ohne Limits, also immer mit maximal erlaubtem Turbo.
  • Mit offiziellem PL2 und PL1 bei ausreichend zeitlichem Abstand zwischen den Benchmarks, um Tau auszuschöpfen.
  • Mit aktiviertem „Adaptive Boost“ beim Core i9-11900K.

Gear 1 und Gear 2: Neue Modi für den RAM

Doch noch einmal zurück zur neuen Architektur. Von der Notebook-CPU Ice Lake hat der neue Desktop-Prozessor Rocket Lake nicht nur die CPU-Kerne geerbt, sondern auch den Speichercontroller. Der kann in zwei Modi betrieben werden: Gear 1 und Gear 2. Während der Controller im ersten Gang mit dem Takt der RAM-Module arbeitet, ist es im zweiten Gang nur der halbe Takt.

Zwei Modi für den RAM: Gear 1 und Gear 2

Intel brachte in den Präsentationen vorab stets die Vorzüge ins Spiel, die ein neuer Gear-2-Modus bietet: Wenn der Speichercontroller nur noch mit dem halben Takt der Frequenz der Speichermodule arbeitet, können schnellere Module verbaut werden. Aber das ist nur die halbe Wahrheit.

Ein erstes Problem ist typisch für Intel: Nur die beste CPU bekommt auch den schnellsten RAM, weil lediglich der Core i9 DDR4-3200 offiziell mit Gear 1 betreiben kann. Alle anderen neuen Prozessoren erlauben Gear 1 hingegen nur bis DDR4-2933. Dass alle CPUs denselben Speichercontroller aufweisen, spielt dabei keine Rolle, denn es geht um die Botschaft im Marketing.

Die passt Herstellern von Mainboards aber offensichtlich eh nicht ins Bild, sie nutzen ab Werk in der Regel Gear 1 – auch auf kleineren CPUs bei Taktraten von über DDR4-3200. Das hat Benchmarks der Redaktion zufolge zwei gute Gründe: Erstens fällt die Leistung im zweiten Gang teils deutlich und zweitens stellt der erste Gang auch auf dem Core i5-11600K keine Probleme dar.

Mit dem Core i5-11600K hat die Redaktion im Spiele-Parcours auf dem Asus ROG Z590 Maximus VIII Hero bis zu 5 Prozent Leistungsverlust ermittelt, wenn der Speicher im zweiten Gang bei DDR4-3200 statt im ersten Gang bei DDR4-2933 betrieben wurde.

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Performancerating 1.280 × 720 Bildpunkte (FPS)Performancerating 1.280 × 720 Bildpunkte (Frametimes)Performancerating 1.920 × 1.080 Bildpunkte (FPS)Performancerating 1.920 × 1.080 Bildpunkte (Frametimes)Performancerating 3.840 × 2.160 Bildpunkte (FPS)Performancerating 3.840 × 2.160 Bildpunkte (Frametimes)

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Beim Blick auf die Latenzen zum RAM wird die Ursache klar: Fast 20 Prozent länger benötigen Abfragen in Richtung RAM im zweiten Gang bei DDR4-3200 statt im zweiten Gang bei DDR4-2933.

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Cache- und RAM-LatenzenCache- und RAM-Durchsatz

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Auf dem MSI Z590 ACE fällt der Nachteil für den Core i9-11900K sogar noch größer aus: Um gleich 28 Prozent steigt die Verzögerung bei in diesem Fall sogar unverändertem RAM-Takt (DDR4-3200) und identischen Timings. Der Leistungsverlust auf dieser Plattform in Spielen ist mit über 20 Prozent signifikant.

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Leistungs-Rating Spiele (FPS)Leistungs-Rating Spiele (Frametimes)

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Da es das Mainboard von Asus besser macht, dürfte es sich in dem Fall zwar noch um ein Problem im BIOS von MSI handeln. Dass Gear 2 im Vergleich zu Gear 1 Leistung kostet, liegt aber auf der Hand.

Asus ROG Z590 Maximus VIII Hero, ASRock B560 Steel Legend und MSI Z590 ACE nutzen Gear 1 dann auch bis DDR4-3600 oder DDR4-3733. Und ein Mainboard-Hersteller hat der Redaktion mitgeteilt, dass sich der Speicherbetrieb in eigenen Tests erst ab DDR4-4400 mit Gear 2 lohnt.

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CPU Package Power G1 vs. G2 bei 4,8 GHz (Doom Eternal))CPU Package Power G1 vs. G2 bei 4,8 GHz (F1 2020)CPU Package Power G1 vs. G2 bei 4,8 GHz (SotTR)

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Interessant ist der Unterschied in der CPU-Leistungsaufnahme zwischen beiden Modi: Rund 10 Watt mehr verbraucht der Core i9-11900K, wenn er DDR4-3200 mit Gear 1 statt Gear 2 anspricht.

Zwischenfazit: Gear 2 ist bei üblichen RAM-Taktraten und auch auf Core i5 sowie Core i7 keine gute Option. Nahezu jedes Mainboard wählt deshalb automatisch Gear 1 aus. Sollte es das nicht tun, ist es empfehlenswert, manuell zu wechseln. Es ist nicht davon auszugehen, dass Gear 1 auf CPUs unterhalb des Core i9 nicht funktioniert.

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