Intel setzt auf Software Defined Super Cores für mehr Single-Thread-Leistung

Intel arbeitet an einem völlig neuen Ansatz, um die Leistung von Single-Thread-Aufgaben zu steigern – ohne einfach nur höhere Taktraten oder immer größere Kerne einzusetzen.

Im kürzlich veröffentlichten Patent EP4579444A1 beschreibt das Unternehmen das Konzept der Software Defined Super Cores (SDC), also softwaredefinierte Superkerne, die mehrere kleine Kerne virtuell zu einem großen Kern zusammenschalten.

Bisher wurden Prozessoren schneller, indem man Fertigungsprozesse verkleinerte, den Takt anhob oder große Kerne entwickelte. Doch dieser Weg stößt an Grenzen: zu große Kerne bringen nur noch wenig zusätzlichen Nutzen und erzeugen enorme Hitze. Mit SDC will Intel dieses Problem umgehen, indem kleinere Kerne dynamisch gekoppelt werden und nach außen wie ein einziges starkes Kern erscheinen.

Das Prinzip: Sobald eine anspruchsvolle Single-Thread-Last anliegt, kann die CPU mehrere kleine Kerne zu einem virtuellen Superkern verbinden. Die Software sieht dabei nur ein starkes Kern, während im Hintergrund die Instruktionen aufgeteilt und synchron abgearbeitet werden. Die größte Herausforderung besteht darin, die Befehlsreihenfolge korrekt einzuhalten und die Kommunikation zwischen den Kernen extrem schnell zu halten.

Im Unterschied zu klassischem Multithreading, bei dem mehrere Threads auf verschiedene Kerne verteilt werden, zielt SDC ausschließlich auf Single-Thread-Aufgaben. Mehrere Kerne bündeln ihre Ressourcen und steigern so die Anzahl der Instruktionen pro Takt (IPC). Dazu setzt Intel auf Mechanismen wie den Shadow Store Buffer, der den Datenaustausch zwischen den Kernen sicherstellt.

Der Vorteil: Mehr Leistung für einzelne Threads, ohne Spannung oder Frequenz erhöhen zu müssen. Das spart Energie und reduziert die Wärmeentwicklung. Im Idealfall kann die CPU je nach Situation ein Superkern dynamisch aktivieren, wenn die Aufgabe es erfordert.

Doch bis zur Praxis ist es noch ein weiter Weg. Intel muss Probleme wie Synchronisation, Latenzen bei der Kern-zu-Kern-Kommunikation und die Einbindung in Betriebssysteme lösen. Trotzdem zeigt das Patent deutlich, dass Intel bereit ist, neue Wege zu gehen und klassische CPU-Architekturen neu zu denken.