Im industriellen Umfeld haben Prozessoren von Intel die Nase weit vorne - und dafür gibt es gute Gründe: Intel bemüht sich seit Jahren, den Kundenwünschen in der Industrie gerecht zu werden. Die Anforderungen sind bekannt: verlässliche Technik soll helfen, Downtime gering zu halten.

Das Internet of Things, Machine-to-Machine-Kommunikation und Big Data werden als große Trends der Zukunft betrachtet. Darunter wird verstanden, dass eine Vielzahl verschiedener Maschinentypen untereinander kommuniziert und interagiert. Durch die Vernetzung auch nicht-intelligenter Geräte wird eine große Datenmenge erzeugt, die zentral gesammelt und ausgewertet wird. All diese Eigenschaften treiben die Entwicklung industrieller Computersysteme hin zu hochvernetzten Anlagen.
Mit der vierten Generation der Intel Core-Prozessoren, bekannt unter dem Entwicklungsnamen Haswell, wurde eine Reihe an Features eingeführt, die der Industrie in den oben genannten Anforderungen entgegenkommen sollen. Im Zuge des bevorstehenden Haswell-Refresh sollen hier die wichtigsten Merkmale der aktuellen Generation Erwähnung finden.

15 Prozent höhere Rechenleistung, verdoppelte Grafikleistung und Mobilität dank Sparsamkeit

Verglichen mit der vorangegangenen dritten Core-Prozessorgeneration (Codename Ivy Bridge), stellen die Haswell-CPUs eine logische Weiterentwicklung dar. In ihrer Architektur hat sich auf den ersten Blick seit der letzten Generation wenig geändert: die Prozessoren basieren nach wie vor auf Tri-Gate-Transistoren und 22-nm-Architektur. Geschrumpft wird die verwendete Mikroarchitektur erst wieder ab der nächsten Generation mit dem Arbeitstitel Broadwell, welche frühestens ab Ende 2014 verfügbar sein wird. Diese Vorgehensweise wird im Intel-Jargon als Tick-Tock bezeichnet. Tick bezeichnet dabei die Einführung einer Prozessorgeneration auf einer neuen Mikroarchitektur, während ein Tock-Launch die Weiterentwicklung der bestehenden Mikroarchitektur darstellt. Dementsprechend handelt es sich bei Haswell um einen Tock-Launch. Der technische Fortschritt zur letzten Generation ist dennoch beachtlich. Die Rechenleistung der Haswell-CPUs ist um bis zu 15 Prozent höher als die ihrer Vorgänger. Die mögliche Grafik-Performance ist im Bestfall doppelt so hoch.
Zudem ist Intel dem Ruf nach sparsamerer Technik gefolgt. Mittels separater Leiterbahnen können sich nun ungenutzte Teile der Prozessorkerne abschalten. Durch diese energieeffiziente Methode eignen sich Core-Prozessoren der vierten Generation auch für mobile, batteriebetriebene Applikationen. Verglichen zur vorherigen Generation, kann die Batterielebensdauer so um bis zu 50 Prozent erhöht werden.

Mehr Effizienz in industriellen Anlagen durch 256 Bit Befehlssatz und mehr Rechenleistung

Eine der signifikantesten Neuerungen der vierten Core-Generation ist die Einführung von AVX (Advanced Vector Extensions) 2.0. Dieser Befehlssatz erhöht den Durchsatz von 128 Bit auf 256 Bit. Sowohl Ganzzahlen- als auch Gleitkomma-Berechnungen können so exponentiell schneller durchgeführt werden. In rechenintensiven Anwendungen, wie Bildverarbeitung und Oberflächeninspektion, kann deshalb Arbeitsgeschwindigkeit und Messgenauigkeit drastisch verbessert werden.
Durch Erhöhung des Befehlscache konnte auch die allgemeine Prozessorleistung, verglichen mit Core-CPUs der dritten Generation, um bis zu 15 Prozent gesteigert werden. So findet eine Beschleunigung der Prozesse in industriellen Anlagen statt, die zu höherer Effizienz führt.

Vorteile für Bildverarbeitung und medizinischen Sektor durch verbesserte Grafikleistung

Mit dem Wechsel auf die vierte Core-Prozessorgeneration wurde eine stark verbesserte interne Intel HD-Grafikeinheit eingeführt. Diese verfügt über doppelt so viele Execution Units wie die zuvor eingesetzte HD-Serie und kann dadurch größere Datenmengen parallel verarbeiten. Die Haswell-Grafikeinheiten können so die doppelte Grafikperformance ihrer Vorgänger erzielen. Dadurch wird die Geschwindigkeit von komplexen 3D-Berechnungen entscheidend gesteigert, was Systemen in der Bildverarbeitung und im medizinischen Sektor zugute kommt.
Erstmals ermöglicht Haswell den unabhängigen Betrieb von drei Displays über jeweils digitale Videoausgänge. Mit der aktuellen HD-Grafikeinheit können 4k-Inhalte dargestellt werden, was einer maximalen Auflösung von 4.096 x 2.304 Pixeln entspricht.
Zudem ist die Hardware der vierten Core-Prozessorgeneration DirectX 11.1 und Direct3D 11.1-kompatibel. So Bedarf es nun keiner diskreten Grafikkarte mehr, damit aktuelle Software auf DirectX 11-Funktionen zugreifen kann.

Erweiterte Remote-Management- und Sicherheitsfunktionen

Eine immer stärkere Vernetzung in industriellen Anlagen erfordert effiziente Remote Management-Funktionen, die zugleich umfassende Verschlüsselung für ein hohes Maß an Sicherheit bieten. Mit dem Wechsel auf die vierte Generation der Core-Prozessoren hat Intel einige Neuerungen in deren integrierter Vpro-Technologie vorgenommen, die für Fernsteuerung und -wartung verantwortlich ist. Vpro bietet neben Virtualisierungsunterstützung und zahlreichen Sicherheitsfunktionen vor allem ein integriertes Remote-Management-Paket, genannt AMT (Active Management Technology). Da die Fernsteuerung auf Hardwareebene erfolgt, ermöglicht AMT den out-of-Band-Zugriff auf vernetzte Geräte, also auch jeder Zustand außerhalb des Betriebssystems. So lassen sich Geräte zentral ein- und ausschalten oder steuern, wenn deren Betriebssystem nicht mehr reagiert - etwa wegen eines Systemabsturzes, oder weil Dateien beschädigt wurden, die für den regulären Betrieb benötigt werden. Somit kann der Wartungsaufwand für vernetzte Anlagen gesenkt und Ausfallzeiten reduziert werden.
Auch die Datenverschlüsselung wurde optimiert, um ein Auslesen kritischer Informationen zu erschweren. Haswell-CPUs bieten dank dem AES-Befehlssatz (Advanced Encryption Standard) eine 256 Bit-Verschlüsselung, statt bisher 128 Bit. Zudem kommen vier logische Recheneinheiten zum Einsatz, unter Ivy Bridge waren es drei. So wird, je nach Algorithmus, eine 15-100 Prozent höhere Verschlüsselungs-Performance als bei Vorgängergenerationen erzielt.