Intel Xeon „Sapphire Rapids“ vs. AMD Ryzen Threadripper Pro

Nov 27, 2023

Vor zehn Jahren wäre es undenkbar gewesen, dass Intel heute bei Workstation-Prozessoren mit AMD gleichziehen würde. Aber der überwältigende Erfolg von AMD Ryzen Threadripper Pro, gepaart mit dem Versäumnis von Intel, seit 2019 einen echten Prozessor der Workstation-Klasse auf den Markt zu bringen, hat uns genau in diese Situation geführt. Intel braucht dringend seine neuen „Sapphire Rapids“-Xeon-Prozessoren – insbesondere die Intel Xeon W-2400 und W-3400 –, um ein Erfolg zu sein.

Der Chipriese hat hier sicherlich noch einiges zu tun. Mit Threadripper Pro lieferte AMD den heiligen Gral der Workstation-Prozessoren und kombinierte eine große Anzahl von Kernen (bis zu 64) mit hohen Turbofrequenzen und hoher Speicherbandbreite, um beeindruckende Leistung zu liefern, wo auch immer Ihre Arbeitsabläufe Sie hinführen – Single-Threaded-CAD, Multi-Threaded Rendering oder speicherintensive Simulation: Threadripper Pro kann so ziemlich alles bewältigen, was Sie ihm vorwerfen.

Es überrascht nicht, dass Intel bei seinen neuen „Sapphire Rapids“-Workstation-Prozessoren einen ähnlichen Weg eingeschlagen hat – bis zu 56 Kerne, bis zu 4,8 GHz Turbo und 8-Kanal-DDR5-Speicher. Auch hinsichtlich der Architektur folgt es AMD. Wie Threadripper Pro verfügen auch „Sapphire Rapids“-Prozessoren über ein „Chiplet“-Design, bei dem mehrere kleinere Chips zu einem einzigen zusammengefasst sind. Dies steht im Gegensatz zu herkömmlichen monolithischen Designs, bei denen sich alle Kerne auf einem einzigen Chip befinden, was die Anfälligkeit für Herstellungsfehler und damit geringere Erträge und höhere Kosten zur Folge hat.

Intel verfügt mit insgesamt fünfzehn Modellen seiner Intel Xeon W-2400- und W-3400-Serien über eine viel breitere, auf Workstations ausgerichtete Produktpalette als AMD (siehe Diagramme unten). Im Gegensatz dazu gibt es nur sechs „Zen 3“-Modelle der Ryzen Threadripper Pro 5000 WX-Serie mit 12, 16, 24, 32 oder 64 Kernen. Alle verfügen über 8-Kanal-DDR4-3200-Speicher.

Intel unterscheidet seine Prozessorfamilien Xeon W-2400 und Xeon W-3400 im Wesentlichen auf zwei Arten: nach Anzahl der Kerne und nach Speicherkanälen.

Die Xeon W-2400-Serie wird als „Mainstream“-Workstation-Prozessor mit acht Modellen mit 6 bis 24 Kernen und 4-Kanal-DDR5-4800-Speicher klassifiziert.

Die Intel

Die neuen Prozessoren bestehen vollständig aus „Golden Cove“-Kernen – sie verfügen nicht über die hybride Performance Core (P-Core)/Efficiency Core (E-Core)-Architektur, die von Intel Core-Prozessoren der 12. und 13. Generation entwickelt wurde.

„Golden Cove“ ist nicht Intels neueste CPU-Architektur. Es bildete die Grundlage für die P-Cores im Intel Core der 12. Generation.

Über die Kerne hinaus gibt es noch einige weitere wesentliche Unterschiede zwischen den beiden Prozessorfamilien. Im Vergleich zum Intel Xeon W-2400 verfügt der Intel Cache (L3) und eine höhere maximale Basisleistung (350 W gegenüber 225 W).

Zum ersten Mal bei Xeon-Prozessoren sind bestimmte Modelle – solche mit dem Suffix „X“ – entsperrt, sodass der Prozessor übertaktet werden kann. Eine Reihe von Tuning-Funktionen sind über das Intel Extreme Tuning Utility (Intel XTU) verfügbar.

Auch wenn es höchst unwahrscheinlich ist, dass große OEMs jemals den Weg der Übertaktung einschlagen werden, könnte dieses Maß an Kontrolle den spezialisierten Workstation-Herstellern die Möglichkeit eröffnen, sich durch mehr Leistung aus der Plattform zu differenzieren. Dies könnte jedoch eine Zukunftssache sein. Derzeit sind uns keine handelsüblichen All-in-One-Wasserkühler (AIO) für stromhungrige Prozessoren bekannt, obwohl das britische Unternehmen Armari eine maßgeschneiderte Flüssigkeitskühlungslösung für seine Intel Xeon W-3400 Rack-Workstation entwickelt hat (siehe Kasten unten im Artikel).

Unter den Prozessoren der Intel Xeon W-2400-Serie stechen der Xeon w7-2495X und der Die Modelle der unteren Preisklasse eignen sich möglicherweise für bestimmte Finite-Elemente-Analysen (FEA) oder andere Simulationstools, die von einer höheren Speicherbandbreite profitieren, aber nicht unbedingt eine große Anzahl von Kernen nutzen können. Sie können auch eine Plattform für Multi-GPU-Workflows wie GPU-Rendering bereitstellen.

Ein ähnliches Muster gibt es bei der Intel Xeon W-3400-Serie, wobei die High-End-Modelle die größte Anzahl an Kernen und die höchsten Boost-Frequenzen aufweisen. Den krönenden Abschluss bildet der Intel Xeon w9-3495X mit 56 Kernen, einer Basisfrequenz von 1,9 GHz und einem Turbo Boost Max 3.0 von 4,80 GHz.

Die CPUs der unteren Preisklasse der Familie, wie der Intel Xeon w5-3425, könnten ähnliche potenzielle Vorteile für die technische Simulation bieten und zusätzlich noch mehr GPUs unterstützen. Die vollständigen Spezifikationen finden Sie in den Tabellen oben.

Mittlerweile unterstützen Xeon W-2400 und Xeon W-3400 die neuesten Technologien, darunter PCIe Gen 5, DDR5 4400/4800-Speicher (der mehr Speicherbandbreite bietet als DDR4 3200 von Threadripper Pro) und Intel WiFi 6E.

Während sich die meisten Workstations auf die Intel Xeon W-2400- und Xeon W-3400-Serie mit einem Sockel und hoher Kernanzahl konzentrieren, bedeutet „Sapphire Rapids“ nicht das Ende der Dual-Prozessor-Workstations.

Skalierbare Intel Xeon-Prozessoren der 4. Generation, die hauptsächlich für Server konzipiert sind, haben bereits Einzug in Workstations von HP und Lenovo gehalten. Das Spitzenmodell, der Intel Xeon Platinum 8490H, bietet 60 Kerne pro Prozessor, was Ihnen satte 120 Kerne in einer Dual-Socket-Workstation bietet. Bei den großen OEMs findet man diesen Chip jedoch nur in der Lenovo ThinkStation PX (lesen Sie unseren Testbericht), und mit 17.000 US-Dollar pro Prozessor ist der Markt etwas begrenzt. Der HP Z8 G5 ist auch mit skalierbaren Intel Xeon Prozessoren der 4. Generation ausgestattet, allerdings nur mit Modellen mit bis zu 32 Kernen.

Für unsere Tests haben wir uns auf die Top-End-Workstation-Prozessoren von Intel und AMD konzentriert – den 56-Kern Intel Xeon w9-3495X und den 64-Kern AMD Ryzen Threadripper Pro 5995WX. Wir haben auch den Intel Xeon Platinum 8490H mit zwei Sockeln und 60 Kernen getestet.

Nachfolgend finden Sie Details zu unseren Testmaschinen. Es ist jedoch zu beachten, dass es sich bei beiden Lenovo-Workstations um Vorproduktionsgeräte handelte und sie daher möglicherweise geringfügig von den endgültigen Auslieferungsgeräten abweichen. Die Leistung kann beispielsweise durch BIOS-Updates steigen, daher sollten unsere Testergebnisse nicht als Evangelium betrachtet werden.

Lenovo ThinkStation P7

Lenovo ThinkStation PX

Scannen Sie 3XS GWP-ME A1128T

Um es ganz klar auszudrücken: Intels „Sapphire Rapids“-Prozessoren sind sehr stromhungrig. Sowohl der Intel Xeon w9-3495X- als auch der Intel Xeon Platinum 8490H-Prozessor haben eine Basisleistung von 350 W. Aber das ist nur ein Teil der Geschichte.

Beim Rendern im Cinebench beobachteten wir beispielsweise 530 W am Sockel bei der ThinkStation P7 und 1.000 W am Sockel bei der ThinkStation PX. Selbst beim Rendern mit einem einzigen Kern verbrauchte die Lenovo ThinkStation P7 beachtliche 305 W.

Das heißt nicht, dass der Threadripper Pro 5995WX viel besser ist. Mit einer Standard-TDP von 280 W verbrauchte die Workstation Scan 3XS GWP-ME A1128T beim Rendern im Cinebench mit allen 64 Kernen immer noch 474 W am Sockel.

Abschließend ist es wichtig zu beachten, dass alle unsere Tests mit dem Windows-Energieplan „Ultimate Performance“ durchgeführt wurden und der Stromverbrauch bei zukünftigen BIOS-Updates möglicherweise anders sein kann.

Wir haben alle drei Workstations mit einer Reihe realer Anwendungen getestet, die in der AEC- und Produktentwicklung eingesetzt werden. Wir haben auch die Leistungsdaten von Intels und AMDs „Consumer“-Prozessoren verglichen, darunter Intel Core der 12. Generation (Core i9-12900K), Intel Core der 13. Generation (Core i9-13900K) und „Zen 4“ der AMD Ryzen 7000-Serie (AMD Ryzen 7950X). ), obwohl wir nicht für alle unsere Benchmarks Daten hatten.

Computergestütztes Design

CAD ist kein wichtiger Ziel-Workflow für Intel „Sapphire Rapids“ oder AMD Ryzen Threadripper Pro. Tatsächlich werden Architekten, Ingenieure und Designer, die nur grundlegende Designtools wie Solidworks, Inventor und Revit verwenden, mit ziemlicher Sicherheit mit Intel Core-Prozessoren der 12. oder 13. Generation oder AMD Ryzen 7000 besser bedient sein (lesen Sie unseren Vergleichsartikel).

Die Einstiegs-CPU-Familien von Intel und AMD verfügen im Allgemeinen über weniger Kerne und weniger Speicherbandbreite, aber höhere Taktraten und höhere Anweisungen pro Takt (IPC), die für diese größtenteils Single-Threaded-Anwendungen wichtig sind.

Heutzutage ist CAD jedoch oft nur eines von vielen Werkzeugen, die von Architekten, Ingenieuren und Designern verwendet werden und von denen einige von mehr Kernen oder einer höheren Speicherbandbreite profitieren. Daher ist es wichtig zu verstehen, wie sich „Sapphire Rapids“ im CAD verhält.

Als Maßstab haben wir Solidworks 2022 verwendet, eine mechanische CAD-Anwendung, die weitgehend Single-Threaded oder Light-Threaded ist und daher nur wenige CPU-Kerne verwendet.

Wie erwartet lagen Intel Core i9-12900K, Intel Core i9-13900K und AMD Ryzen 7950X klar in Führung. Mit weniger Kernen, höheren Turbofrequenzen und (abgesehen vom Core i9-12900K) besserem IPC können die High-End-Workstation-Prozessoren von Intel und AMD einfach nicht mithalten.

Der Xeon w9-3495X zeigte bei den Umbau-, Konvertierungs- und Simulationstests einen kleinen, aber deutlichen Vorsprung gegenüber dem Threadripper Pro 5995WX. Aber der Xeon w9-3495X hatte keine ganz eigene Leistung und hinkte bei den Tests zu Masseneigenschaften und booleschen Operationen hinterher.

Um einen Eindruck von der reinen Single-Threaded-Leistung zu bekommen, haben wir, wenn auch durch einen synthetischen Rendering-Test, auch den Cinebench ST-Benchmark verwendet. Hier hatte der Xeon w9-3495X einen klaren Vorsprung von 22 % vor dem Threadripper Pro 5995WX. Interessanterweise lag der Intel Xeon Platinum 8490H trotz seiner deutlich niedrigeren Turbofrequenz nicht weit hinter dem AMD-Prozessor.

Realitätsmodellierung

Die Realitätsmodellierung wird im AEC-Bereich immer häufiger eingesetzt. Agisoft Metashape 1.73 ist ein Photogrammetrie-Tool, das aus mehreren hochauflösenden Fotos ein Netz generiert. Es ist multi-threaded, nutzt aber zeitweise mehrere CPU-Kerne. Es nutzt auch etwas GPU-Verarbeitung, allerdings in viel geringerem Umfang.

Wir haben es anhand eines Benchmarks des spezialisierten US-Workstation-Herstellers Puget Systems getestet. Der Threadripper Pro 5995WX verdrängte den Xeon w9-3495X im kleineren Rock-Modelltest knapp, war aber im größeren Schulkartentest 13 % schneller. Interessanterweise lag der Xeon Platinum 8490H weit hinter dem Tempo. Wir fragen uns, ob die Software die Last auf beide CPUs verteilt, aber nicht dafür optimiert ist. Es ist schwer, dies allein durch die niedrigere Frequenz zu erklären.

Die Punktwolkenverarbeitungssoftware Leica Cyclone Register 360 weist Threads entsprechend der Größe des Systemspeichers zu. Auf einer Maschine mit 64 GB läuft es auf fünf Threads und auf einer Maschine mit 128 GB oder mehr läuft es auf sechs.

Der Threadripper Pro 5995WX war bei der Registrierung unseres 99-GB-Datensatzes 10 % schneller als der Xeon w9-3495X. Beide CPUs blieben hinter den Consumer-Prozessoren von AMD und Intel zurück. Obwohl diese Testmaschinen nur über 64 GB Speicher verfügten und daher nur mit 5 Threads liefen, hatten sie aufgrund ihrer höheren Frequenzen und des IPC die Nase vorn.

Rendern

Raytrace-Rendering ist hoch skalierbar. Grob gesagt verdoppeln Sie die Anzahl der CPU-Kerne auf die Hälfte der Renderzeit (sofern die Frequenzen beibehalten werden).

Der Threadripper Pro 5995WX übertraf den Xeon w9-3495X deutlich in KeyShot und V-Ray, zwei der beliebtesten Tools zur Designvisualisierung, und in Cinebench 23, dem Benchmark für Cinema4D. Der Threadripper Pro 5995WX war in Keyshot 35 % schneller, in V-Ray 27 % schneller und im Cinebench 20 % schneller. Das ist ein erheblicher Vorsprung.

Aber der Vorteil, den AMDs Top-End-Workstation-Prozessor gegenüber dem Xeon w9-3495X hat, liegt nicht nur daran, dass er über 8 Kerne mehr verfügt. Die relative Energieeffizienz beider Prozessoren und damit die All-Core-Frequenzen, die sie aufrechterhalten können, haben einen großen Einfluss auf die Leistung.

Im Cinebench hielt der Threadripper Pro 5995WX beispielsweise 3,05 GHz auf allen 64 Kernen aufrecht, während der Xeon w9-3495X auf 2,54 GHz sank. Die Beziehung zwischen Leistung, Frequenz und Threads beim Xeon w9-3495X ist in den folgenden Diagrammen detaillierter zu sehen.

Der duale Intel Xeon Platinum 8490H übertrifft die beiden Single-Socket-Prozessoren deutlich. Bei 120 Kernen und 240 Threads war dies jedoch keine Überraschung.

Technische Simulation

Die technische Simulation umfasst Finite-Elemente-Analyse (FEA) und Computational Fluid Dynamics (CFD). FEA kann dabei helfen, vorherzusagen, wie ein Produkt auf reale Kräfte oder Temperaturen reagiert. Mithilfe von CFD lassen sich die Aerodynamik von Autos optimieren oder die Auswirkungen des Windes auf Gebäude vorhersagen. Beide Arten von Software sind äußerst rechenintensiv.

Es gibt viele verschiedene Arten von „Lösern“, die in FEA und CFD verwendet werden, und jeder verhält sich unterschiedlich, ebenso wie unterschiedliche Datensätze.

Im Allgemeinen lässt sich CFD sehr gut skalieren und Studien sollten mit mehr CPU-Kernen viel schneller gelöst werden. Wichtig ist, dass CFD auch stark von der Speicherbandbreite profitieren kann, da jeder CPU-Kern schneller mit Daten versorgt werden kann. Dies ist ein Bereich, in dem „Sapphire Rapids“ Threadripper Pro übertreffen kann. Beide verfügen über 8-Kanal-Speicher, aber „Sapphire Rapids“ verwendet schnelleres DDR5 mit 4.800 MHz, während Threadripper Pro DDR4 mit 3.200 MHz verwendet.

Für unsere Tests haben wir drei ausgewählte Workloads aus dem SPECworkstation 3.1-Benchmark verwendet. Dazu gehören zwei CFD-Benchmarks (Rodinia, das kompressible Strömung darstellt, und WPCcfd, das Verbrennung und Turbulenz modelliert) und ein FEA-Benchmark (CalculiX, das die Innentemperatur einer Strahltriebwerksturbine modelliert).

In Rodinia übertraf der Xeon w9-3495X den Threadripper Pro 5995WX um satte 101 %. Bei WPCcfd war der Vorsprung geringer, aber mit 13 % immer noch signifikant. Die Leistung beider Prozessoren wurde vom dualen Intel Xeon Platinum 8490H in den Schatten gestellt.

Im Calculix (FEA)-Test schnitten beide Intel-Prozessoren deutlich schlechter ab, wobei der Threadripper Pro 5995WX deutlich in Führung lag.

Neben den Kernen ist die Speicherbandbreite eines der Hauptunterscheidungsmerkmale zwischen Workstation-Prozessoren und ihren Consumer-Pendants.

Dies hängt weitgehend von der Anzahl der Speicherkanäle ab, die jeder Prozessor unterstützt, aber auch von der Art des Speichers.

Speicherkanäle fungieren als Verbindungen zwischen dem Systemspeicher und der CPU. Je mehr Kanäle eine CPU hat, desto schneller können Daten geliefert werden.

Intel Core der 13. Generation und die AMD Ryzen 7000-Serie verfügen über zwei Speicherkanäle, während die Intel Xeon W-2400-Serie über vier und die Intel Xeon W-3400-Serie, Intel Um die volle Speicherbandbreite zu erhalten, müssen, wie bei allen unseren Testmaschinen, alle Speicherkanäle mit Speichermodulen bestückt sein.

Wie bereits erwähnt, haben „Sapphire Rapids“ Xeons einen Vorteil gegenüber der AMD Ryzen Threadripper 5000-Serie, da sie schnelleren Speicher unterstützen – DDR5 4.800 MHz im Vergleich zu DDR4 3.200 MHz.

Ein kurzer Durchlauf des SiSoft Sandra-Benchmarks zeigt, mit welcher vergleichbaren Speicherbandbreite man rechnen kann. Der Threadripper Pro 5995WX verzeichnete 139,27 GB/Sek., während der Intel Xeon w9-3495X 184,64 GB/Sek. erreichte und der Dual-Intel Diese Zahlen helfen zu erklären, warum Sapphire Rapids in unseren speicherintensiven CFD-Benchmarks so gut abschneidet.

Um zu sehen, wie sich die Speicherbandbreite auf die Leistung in verschiedenen Arbeitsabläufen auswirkt, haben wir den Xeon w9-3495X mit verschiedenen Speicherkonfigurationen getestet, von 1-Kanal mit einem einzelnen 32-GB-DIMM bis hin zu 8-Kanälen mit 8 x 32 GB DIMMs. Interessanterweise übertrifft der Xeon w9-3495X selbst mit 6 Kanälen den Threadripper Pro 5995WX bei der Speicherbandbreite und liefert 141,21 GB/s in SiSoft Sandra.

Da die meisten unserer Benchmarks in 32 GB Speicher passen, sollte die Tatsache, dass wir die Kapazität reduziert haben, nur minimale Auswirkungen auf die Ergebnisse haben, kann aber nicht völlig ignoriert werden. Die Ausnahme bildet unser Leica Cyclone Register 360-Test, der die Anzahl der verwendeten Kerne im Verhältnis zum Systemspeicher anpasst. Aus diesem Grund bricht die Leistung bei 32 GB massiv ein.

Wie Sie den folgenden Diagrammen entnehmen können, hat die Speicherbandbreite im WPCcfd-Benchmark einen massiven Einfluss auf die Leistung. Interessanterweise übertrifft der Intel Xeon w9-3495X selbst mit 6 Kanälen den AMD Ryzen Threadripper Pro 5995WX.

Ein weiterer Workflow, der massiv von der Speicherbandbreite beeinflusst wird, ist die Neukompilierung von Shadern in der Unreal Engine 4.26, die alle verfügbaren Kerne nutzt. Wo Threadripper Pro 5995WX jedoch bei GB/Sek. einbüßt, macht er dies bei Kernen und All-Core-Frequenz wett, da es ihm in unserem Automotive-Benchmark immer noch gelang, den Xeon w9-3495X zu schlagen.

Die Leistung in CAD (Solidworks), Raytrace-Rendering (V-Ray) und Realitätsmodellierung (Leica Cyclone Register 360 und Agisoft MetaShape Professional 1.73) scheint von der Speicherbandbreite praktisch unbeeinflusst zu sein. In Solidworks gibt es einige Einschränkungen. Im Simulationstest sank die Leistung etwas, wenn von 4 Kanälen auf 1 Kanal umgestellt wurde. Bei booleschen Operationen lieferte der 1-Kanal-Speicher tatsächlich geringfügig bessere Ergebnisse.

Die Bedeutung des Erfolgs von „Sapphire Rapids“ Xeon W-2400 und Xeon W-3400 für Intel kann nicht hoch genug eingeschätzt werden. In den letzten Jahren hatte AMD bei Workflows, die von vielen Kernen oder einer hohen Speicherbandbreite profitieren, kaum Konkurrenz. Intel wird die Auswirkungen von Threadripper Pro sicherlich zu spüren bekommen.

Unseren Tests zufolge wird Sapphire Rapids jedoch nicht der Killer der Threadripper Pro 5000 WX-Serie sein, von dem wir dachten, dass er es sein könnte, zumindest im breiteren AEC-Bereich.

Beim Raytrace-Rendering hat der Threadripper Pro 5995X mit 64 Kernen immer noch einen erheblichen Vorsprung vor dem Xeon w9-3495X mit 56 Kernen. Und auch wenn Intel in bestimmten Preisklassen möglicherweise die Nase vorn hat, einfach weil es in seinen Xeon W-2400- und W-3400-Familien so viele verschiedene Modelle gibt, erwarten wir sicher nicht, dass sich die Viz-Spezialisten massenhaft auf „Sapphire Rapids“ umstellen. Darüber hinaus wird es mit zunehmendem Rückgang der Bandbreite stärker mit der Konkurrenz durch Intel Core der 13. Generation konfrontiert sein.

Aber „Sapphire Rapids“ hat einige große Pluspunkte. Bei Single-Thread-Workflows scheint es einen Vorsprung gegenüber Threadripper Pro zu haben, was bei einigen CAD/BIM-Anwendungen einen echten Unterschied machen könnte. Eine bessere Single-Threaded-Leistung sollte auch die 3D-Bildraten in CPU-beschränkten Anwendungen steigern.

Der größte potenzielle Nutzen für „Sapphire Rapids“ ergibt sich aus der technischen Simulation, insbesondere CFD. Unsere Tests zeigen, dass „Sapphire Rapids“ vor allem dank seiner überlegenen Speicherbandbreite einen enormen Leistungsschub liefern kann. Während Löser und Datensätze unterschiedlich sind, sollten ernsthafte Benutzer von Tools von Ansys, Altair und anderen unbedingt erkunden, was der Xeon W-3400 und die skalierbaren Intel Xeon Prozessoren der 4. Generation für sie leisten können. Die Ausführung extrem komplexer Simulationen kann Stunden oder sogar Tage dauern. Eine Halbierung dieser Zeit könnte einem Projekt enorme Vorteile bringen.

Das alles ist aufregend, aber man kann nicht anders, als die Zukunft im Auge zu behalten. AMD wird voraussichtlich noch in diesem Jahr seine „Zen 4“-Threadripper-Pro-CPUs der nächsten Generation auf den Markt bringen. Und wenn Gerüchte über 96 Kerne und 12-Kanal-Speicher (DDR5) wahr werden, könnte der Vorsprung, den Intel möglicherweise hat, nur von kurzer Dauer sein.

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