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Liegt daran das DDR4 aktuell eher bremst

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  1. Liegt daran das DDR4 aktuell eher bremst

    Autor: HubertHans 31.08.14 - 17:34

    Mit so miesen Timings kann die aktuelle CPU Generation eben nicht mehr komplett ausgereizt werden. Der Speichercontroller wird bei DDR4 wohl aktuell auch noch mit Latenzen zu kaempfen haben (Bei DDR3 hat sich da bei den Straps/ TRD ja auch nicht viel getan) Schaetze das selbst wenn die DDR4 Module mal mit anstaendigen Timings ankommen trotzdem nichts davon zu merken ist, weil der Speichercontroller der Flaschenhals sein wird.

    Datenrate hui, Latenzen pfui. Ich schaetze bei DDR4 2133 mit CLK15 wird das System gut 75 - 85ns brauchen beim Speicherzugriff. Mein alter Core2Quad schafft dank niedrigem TRD 60ns. Und das macht sich bemerkbar.

  2. Re: Liegt daran das DDR4 aktuell eher bremst

    Autor: Michael H. 02.09.14 - 12:07

    Mein DDR1 CL2 is halt noch ne ecke flotter vom Timing ;D *Trolllll* :D

    Trotzdem ist deine Aussage bezüglich der Timings Quark.

    Was haben die neuen DDR4 RAM´s denn so.
    1. Mehr Pins
    2. Höhere Kapazität
    3. Höhere Übertragungsgeschwindigkeit
    4. Jedes DIMM bekommt einen direkten zugang zum CPU Controller -> so werden Engpässe zw. RAM und CPU über den Speichercontroller vermieden ;) -> no flaschenhals
    5. Die Zeitangabe tFAW (time Four Bank Activation Window) beschreibt, wie schnell sich Wordlines in vier Banks öffnen lassen. Der tFAW beträgt bei einem DDR4-Riegel 20 Nanosekunden (ns), beim gleich großen DDR3-RAM liegt er bei 40 ns.

    Die Länge der Wordlines wird bei DDR4 um 1/4tel reduziert. Die Anzahl jedoch nur verdoppelt.
    Eine "Bank" speichert also halb so viele Daten wie DDR3, dafür gibts doppelt so viele Bänke die in Gruppen zusammengefasst sind.

    Über die Organisation von Bankgroups wird eine schnellere weitergabe der Daten von einer Bank über den Prefetcher zum Datenbus garantiert.

    Das kannst du dir ungefähr so vorstellen:

    Du hast 100 Eimer die du vom Laster in ein Lager zur weiterverarbeitung bringen musst.

    Bessere Timings heisst, dass der der Arbeiter, bei einer Laufgeschwindigkeit x gleich dem Takt (von sagen wir 1066Mhz) einen Eimer alle CL9 Timings überbringen kann.

    Beim DDR4 kannst du dir das so vorstellen... du hast wieder deinen Laster und dein Lager... der Laster stellt die Eimer aber schon Palettenweise hin. Sagen wir einfach 5 Eimer/Palette. Dieser wird vom Gabelstapler abgeholt. Der Gabelstapler fährt aber mit 2133MHz geschwindigkeit von A nach B und sein Takt... obwohl er höhere Timing hat, ist trotzdem schneller.

    Hau mir auf die Finger wenn gerade irgendwas übersehen wurde oder wenn dieser vergleich hier hinkt... aber Timings richten sich meines Wissens nach nach dem Takt...
    Bei einem Takt von 9Mhz und einem Timing von 9 würde man in einem Zeitraum x sagen wir mal 10 gleichgroße Daten hin und herschieben...
    Bei einem Takt von 18Mhz und einem Timing von 9 würde man in einem gleichen Zeitraum x gleich 20 gleichgroße Daten hin und herschieben...
    Bei einem Takt von 27Mhz und einem Timing von 9 etc... 30
    usw.

    Sprich selbst wenn das Timing nicht mehr bei 9, sondern bei 15 liegt... was anfangs noch nicht wirklich toll ist... aber bei einem Takt von doppelter Geschwindigkeit.. wären die DDR4 selbst in diesem Falle noch um 20% schneller als DDR3... trotz des schlechteren Timings. Durch die Neuorganisation und das Bereitstellen von den Bankgroups, geht das ganze nochmals schneller. Durch die erhöhte Pinanzahl ebenfalls. Somit egal wie du es drehst und wendest... timings werden bei höheren Takten immer größer... dafür werden die Daten aber auch mit dementsprechend höherer Geschwindigkeit befördert.

    Ich hab zwar mal bei nem Arbeitsspeicher Hersteller gearbeitet, ist aber schon ne weile her... aber das mit den Timings ist in dieser Form leider quark.. korrigiert mich bitte wenn ich quark verzähle :P

  3. Re: Liegt daran das DDR4 aktuell eher bremst

    Autor: gaym0r 02.09.14 - 15:17

    Michael H. schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Ich hab zwar mal bei nem Arbeitsspeicher Hersteller gearbeitet, ist aber
    > schon ne weile her... aber das mit den Timings ist in dieser Form leider
    > quark.. korrigiert mich bitte wenn ich quark verzähle :P

    Kein Quark. Sonst würden ja echte Profis noch DDR1 nehmen.

    Das höhere Timings eine schlechtere Performance bedeutet stimmt nur bei gleichen Takt. Heißt DDR3-1600 CL9 ist schneller als DDR3-1600 CL10. Die absolute Latenz ergibt sich aber aus Timing und Takt. Daher ist das DDR4 Modul mit hohem Takt auch schneller als ein DDR3 Modul mit niedrigen Timings.

  4. Re: Liegt daran das DDR4 aktuell eher bremst

    Autor: Michael H. 03.09.14 - 13:12

    Das es kein Quark ist, dass die Timing nicht bedeutend sind meinte ich nicht. Sondern eher Quark mit den Vergleichen ;D

  5. Re: Liegt daran das DDR4 aktuell eher bremst

    Autor: HubertHans 03.09.14 - 15:54

    Michael H. schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Mein DDR1 CL2 is halt noch ne ecke flotter vom Timing ;D *Trolllll* :D
    >
    > Trotzdem ist deine Aussage bezüglich der Timings Quark.
    >
    > Was haben die neuen DDR4 RAM´s denn so.
    > 1. Mehr Pins
    > 2. Höhere Kapazität
    > 3. Höhere Übertragungsgeschwindigkeit
    > 4. Jedes DIMM bekommt einen direkten zugang zum CPU Controller -> so werden
    > Engpässe zw. RAM und CPU über den Speichercontroller vermieden ;) -> no
    > flaschenhals
    > 5. Die Zeitangabe tFAW (time Four Bank Activation Window) beschreibt, wie
    > schnell sich Wordlines in vier Banks öffnen lassen. Der tFAW beträgt bei
    > einem DDR4-Riegel 20 Nanosekunden (ns), beim gleich großen DDR3-RAM liegt
    > er bei 40 ns.
    >
    > Die Länge der Wordlines wird bei DDR4 um 1/4tel reduziert. Die Anzahl
    > jedoch nur verdoppelt.
    > Eine "Bank" speichert also halb so viele Daten wie DDR3, dafür gibts
    > doppelt so viele Bänke die in Gruppen zusammengefasst sind.
    >
    > Über die Organisation von Bankgroups wird eine schnellere weitergabe der
    > Daten von einer Bank über den Prefetcher zum Datenbus garantiert.
    >
    > Das kannst du dir ungefähr so vorstellen:
    >
    > Du hast 100 Eimer die du vom Laster in ein Lager zur weiterverarbeitung
    > bringen musst.
    >
    > Bessere Timings heisst, dass der der Arbeiter, bei einer
    > Laufgeschwindigkeit x gleich dem Takt (von sagen wir 1066Mhz) einen Eimer
    > alle CL9 Timings überbringen kann.
    >
    > Beim DDR4 kannst du dir das so vorstellen... du hast wieder deinen Laster
    > und dein Lager... der Laster stellt die Eimer aber schon Palettenweise hin.
    > Sagen wir einfach 5 Eimer/Palette. Dieser wird vom Gabelstapler abgeholt.
    > Der Gabelstapler fährt aber mit 2133MHz geschwindigkeit von A nach B und
    > sein Takt... obwohl er höhere Timing hat, ist trotzdem schneller.
    >
    > Hau mir auf die Finger wenn gerade irgendwas übersehen wurde oder wenn
    > dieser vergleich hier hinkt... aber Timings richten sich meines Wissens
    > nach nach dem Takt...
    > Bei einem Takt von 9Mhz und einem Timing von 9 würde man in einem Zeitraum
    > x sagen wir mal 10 gleichgroße Daten hin und herschieben...
    > Bei einem Takt von 18Mhz und einem Timing von 9 würde man in einem gleichen
    > Zeitraum x gleich 20 gleichgroße Daten hin und herschieben...
    > Bei einem Takt von 27Mhz und einem Timing von 9 etc... 30
    > usw.
    >
    > Sprich selbst wenn das Timing nicht mehr bei 9, sondern bei 15 liegt...
    > was anfangs noch nicht wirklich toll ist... aber bei einem Takt von
    > doppelter Geschwindigkeit.. wären die DDR4 selbst in diesem Falle noch um
    > 20% schneller als DDR3... trotz des schlechteren Timings. Durch die
    > Neuorganisation und das Bereitstellen von den Bankgroups, geht das ganze
    > nochmals schneller. Durch die erhöhte Pinanzahl ebenfalls. Somit egal wie
    > du es drehst und wendest... timings werden bei höheren Takten immer
    > größer... dafür werden die Daten aber auch mit dementsprechend höherer
    > Geschwindigkeit befördert.
    >
    > Ich hab zwar mal bei nem Arbeitsspeicher Hersteller gearbeitet, ist aber
    > schon ne weile her... aber das mit den Timings ist in dieser Form leider
    > quark.. korrigiert mich bitte wenn ich quark verzähle :P

    Ich weiß wie DDR4 funktioniert?! Was willst du mir erzaehlen? Und es gibt trotzdem Straps. oder wie willst du verschiedene BCLs und den Speichercontroller/ dessen BUS sonst synchronisieren? Die Straps sind immer noch da, somit auch trd. Und du hast natuerlich schon bei einem Speicherhersteller gearbeitet... Haste da Eimer geleert? Sry, aber ich hoere das jedes mal von irgendwelchen Leuten und im Endeffekt kam raus das sie nicht im Ansatz Ahnung hatten und nur Standardgeblubber auf Bildniveau rauspurzelte.

    Und der Takt ist eben nicht 2133Mhz. Intel nennt es nicht umsonst Megaticks... Der reale Speichertakt von DDR4 2133 betraegt, wie bei DDR3 2133 auch: 266MHz!

    Der einzige Vorteil in Sachen Performance ist der flexible Prefetch/ dessen intelligente Anbindung. Gleichzeitig lesen/ schreiben oder das Verknuepfen der 4 Prefetch Buffer... Und DDR4 ist besser mit dem Speichercontroller verknuepft. Der Speichercontroller muss jedoch ueber den BUS mit der CPU verbunden werden. Hier fallen naturgemaeß zusaetzliche Latenzen an. (UND DIESE BESTIMMEN WIE GUT DAS SYSTEM DEN SPEICHER AUSREIZEN KANN, SONST TUT SICH IRGENDWANN EIN FLASCHENHALS AUF) Synchron laufenden RAM haben wir schon ewig nicht mehr in modernen Systemen. Und genau hier liegt das Problem: Die Timings von DDR4 sind aktuell mies. CL15 ist zu langsam. In Benchmarks zeigt es sich, das die neuen Systeme mit schnellen DDR3 1600CL9-Modulen konkurrieren, obwohl DDR4 2133 verbaut ist. uebrigends das selbe Bild, was man auch von DDR3 2133 usw. bekommt, weil sie einfach schlechte Timings haben. Denn wirklich schnellen DDR3 wie DDR3 1600 mit CL6 kannste lkange suchen. Solche Module verpruegeln die angeblich schnellen DDr3 2133 mit CLK10 oder 11 und !COMMANDRATE2! dann ohne Ende.

    Und mit dem Takt begibst du dich auf den Holzweg. Vom Prinzip her hast du erst einmal recht, das ein Hoher Takt die Bandbreite erhoeht. In der Praxis bestimmt aber die Latenz, in wie weit sich der Speicher ausreizen laesst. Es nuetzt ueberhaupt nichts wenn die CPU 75ns oder laenger warten muss und dann einen riesen Datenhaufen bekommt. In 75ns hat die CPU, solange sie eine volle Pipeline hat schon einiges durchgerechnet. Ist die Pipeline leer, dann sind 75ns eine Menge Holz an Wartezeit. Mein alter Core 2 Quad schafft mit DDR2 1066 554-18 und Performancelevel 5-6-6-6 bei 400MHz FSB 59ns beim Speicherzugriff. Wenn du jetzt mit nem Sandybridge und Standard DDR3 1600 CL9 ankommst wirst du dich wundern, was Speicherperformance ausmacht. Denn mein alter Core2Quad (q9550@400MHz FSB/ 3,4GHz) kann dann bei sehr Latenzanfaelligen Anwendungen gut aufholen. Im Winrar Systemtest (5.10) komme ich unter Windows 8.1 auf 1400kByte bei Single-Core und 4200kByte Multicore. (Mit Standardperformancelevel/ TRD komme ich auf 1000kByte Single und 3400 Multicore) Mit nem Sandy Bridge 2500K und StandardRAM kommst du da so auf 1700kByte Singlecore und 5100kByte Multicore im Durchsatz. (Mainboard, dessen Straps und das OS haben auch einen starken Einfluss)

    Im Durchsatztest von 7Zip liegt mein alter Core2Quad auch nahe bei meinem Xeon E3 1235 v1 Server, der halt DDr3 1600 ECC CL9 an der Seite hat. 7Zip schafft dann im Schnitt statt 15Mbyte pro Sekunde auf dem alten Quad dann 17 -18Mbyte auf dem neuem System (Windows Server 2012 R2) Mit standard Trd liegt der Core 2 Quad dann nur bei 10Mbyte/s.

    Speicherlatenz hat einen massiven Einfluss auf die Systemleistung. Je schneller der RAM, umso mehr Datenrate kann aus dem RAM gezogen werden und umso besser koennen CPU/ Grafikkarte usw. ausgelastet werden. Und das obwohl die Sandybridge bei Benchmarks mit Rechenlast und wenig RAM-Zugriff dann gut drei mal so schnell ist wie mein altes System. Nun uebertrage das mal auf diese neuen Monster-CPUs, die nun mit DDR4 gerade mal etwas besseren Speicherzugriff haben als der Sandy. Das ist eine Handbremse!

  6. Re: Liegt daran das DDR4 aktuell eher bremst

    Autor: HubertHans 03.09.14 - 16:25

    Bzw. RAM ist erst einmal ein rein passives Element. An den physikalisch beim RAM vorhandene Latenz und maximal erreichbare Datenrate (Auf zeit gesehen, nur einen Burstzugriff zu nehmen ist nicht Aussagekraeftig) kannst du nichts veraendern. Der Takt hat da ueberhaupt keinen Einfluss drauf.

    Der Takt bestimmt nur wie hoch die maximale Datenrate sein -kann-. Und die Waitstates die wegen des Taktes entsprechend immer auf die physikalischen Eigenschaften des Speichers ausgerichtet werden muessen erlauben es dem Speichermodul, die Daten rechtzeitig zur Verfuegung zu stellen. kurzum: Je mehr Zugriffe, umso mehr wirkt sich die physikalische Latenz negativ auf die zu erreichende maximale Datenrate aus. Sind die Waitstates zu kurz >> Fail. Sind die Waitstates zu lang bemessen: Performanceverlust! Und die aktuellen Speichermodule arbeiten immer aus einem Kompromiss heraus. Die ganzen DDR3 2133 sind zu 99% nichts als Blender, wenn man auf die Timings schaut. (Hochgetaktete DDR3 1600 CL9 Module) Die Module erreichen den Takt von +2133 nur auf Grund von Commandrate 2 (Das alleine ist schon Handbremse) und extrem miesen Timings. Und einzig der Burstzugriff rechtfertigt die Module dann. Und IGPUs profitieren dank vieler Burstzugriffe. Nur CPUs nicht. Und zusaetzlich sind halt die Trd fuer die Straps des Speichercontroller eher Failsafe bemessen,. wie bei meinem Core2Quad + Intel x48 auch. Man hat beim x48 trotz hoeherer Fertigungsguete die Timings des x38 genutzt. Das war der Fail ueberhaupt. Der x48 haette den x38 in allen Benchmarks verpruegelt haetten sich die Mainboardhersteller eben nicht einfach die x38-Timings kopiert.



    1 mal bearbeitet, zuletzt am 03.09.14 16:27 durch HubertHans.

  7. Re: Liegt daran das DDR4 aktuell eher bremst

    Autor: Michael H. 03.09.14 - 17:05

    HubertHans schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Ich weiß wie DDR4 funktioniert?! Was willst du mir erzaehlen? Und es gibt
    > trotzdem Straps. oder wie willst du verschiedene BCLs und den
    > Speichercontroller/ dessen BUS sonst synchronisieren? Die Straps sind immer
    > noch da, somit auch trd.
    > Und du hast natuerlich schon bei einem
    > Speicherhersteller gearbeitet... Haste da Eimer geleert? Sry, aber ich
    > hoere das jedes mal von irgendwelchen Leuten und im Endeffekt kam raus das
    > sie nicht im Ansatz Ahnung hatten und nur Standardgeblubber auf Bildniveau
    > rauspurzelte.

    Nein, ist jedoch schon ne weile her und du wirst dich wundern, von über 500 Speicherherstellern weltweit produzieren nur noch Samsung, Hynix, Micron, Elpida und noch 2... vllt 3 andere selber... die restlichen 493+ Hersteller weltweit wie Kingston oder sonst wer sind eigentlich nur Reseller die maximal die Speicher firmenintern umprogrammieren.
    Somit beruht das wissen hierüber auch nur auf den Programmierspielereien die man mit den Speichern hatte und was man sich selber aneignet.

    > Und der Takt ist eben nicht 2133Mhz. Intel nennt es nicht umsonst
    > Megaticks... Der reale Speichertakt von DDR4 2133 betraegt, wie bei DDR3
    > 2133 auch: 266MHz!

    Dieser Takt ist die Rate mit der die Signalverstärker an den Bitlines arbeiten.
    Und dieser ist sogar seit DDR2 gleich geblieben.
    Wichtig ist hier auch mit welcher Taktrate der I/O Bus arbeitet.

    Zugriffszeit = t(cl) + t (rcd) / Taktfrequenz = 2 (t(cl) + t(rcd))/ effektive Taktfrequenz

    So wirst du sehen das ein DDR2 800 mit 5er Timings ne CL von 12,5ns hat und ne tRCD von 12,5...
    Ein DDR3 1600MHz mit 9er Timings jedoch nur jeweils 11,25ns hat.

    > Speicherlatenz hat einen massiven Einfluss auf die Systemleistung. Je
    > schneller der RAM, umso mehr Datenrate kann aus dem RAM gezogen werden und
    > umso besser koennen CPU/ Grafikkarte usw. ausgelastet werden. Und das
    > obwohl die Sandybridge bei Benchmarks mit Rechenlast und wenig RAM-Zugriff
    > dann gut drei mal so schnell ist wie mein altes System. Nun uebertrage das
    > mal auf diese neuen Monster-CPUs, die nun mit DDR4 gerade mal etwas
    > besseren Speicherzugriff haben als der Sandy. Das ist eine Handbremse!

    Ja sie hat einen massiven Einfluss, aber muss nicht unbedingt eine Handbremse sein.

    Was du vergisst ist... DDR4 hat kleinere Wordlines, somit können diese mit 20ns schon doppelt so schnell entleert und befüllt werden als DDR3 mit 40ns...
    Mehr Pins sind da auch noch förderlich.
    Die Prefetcher wurden nicht erhöht um genau das Problem mit der großen Menge an Daten entgegen zu wirken und so die Zeiten nicht zu erhöhen. Dafür gibt es die Bankgroups... damit kann man die Taktraten deutlich erhöhen, die Breite des Datenbusses bleibt aber gleich. Sprich die CPU muss nicht mehr so lange warten bis Daten bereitgestellt werden können vom BUS, da sie schon vorgespeichert werden... dadurch gibt es einen erheblichen Geschwindigkeitsvorteil...

    Kurz und knapp... Eine DDR3 Bank muss pro Wordline 2048 bitlines öffnen... lesen, schreiben ... eine DDR4 bank nur 512 bitlines... das geht wesentlich flotter und es werden nicht mehr so große pakete gesendet.

    Warum denkst du das Technik die gerade neu eingeführt wird in diesem bereich sofort schneller sein muss?
    Da wir ja IT´ler sind lieben wir autovergleiche...
    Warum sollte man sich zu Anfängen der Autoentwicklung ein Auto holen wenn ein Kutschenwagen mit zwei Pferden schneller ist.

    Was hier noch etwas leistung zieht ist die automatische Fehlererkennung... die es bei DDR3 in solchen Systemen gar nicht gibt außer man hat ECC Module..

    Sry falls es etwas lückenbehaftet ist, ich konnte lediglich immer nur ein stück in ner freien minute dazuschreiben und jetzt hab ich feierabend. Hast mir etwas viel Text gegeben ;)

    DDR2 war Anfangs auch langsamer als DDR1 ;) erst mit den höheren Taktraten wurden die schlechteren Timings wettgemacht. DDR4

    Die Timings werden mit der Zeit schon noch besser werden... die Latenzen sollten auch noch erheblich besser werden... vor 2 Jahren wurden bei DDR3 riegeln immer noch 1066Mhz/1333 chips hergestellt die auf 1600 und höher liefen... diese wurden chipintern umprogrammiert obwohl sie nicht für diese belastung ausgelegt waren... dadurch hat man eine höhere hitzeentwicklung und somit auch schlechtere datenraten...

    Der Leistungsunterschied zwischen einem hochgezüchteten 1066 der als 1600er verkauft wurde und einem "richtigen" 1600er sind auch enorm... das kann ich dir zumindest sehr sicher sagen ;) auch wenn mein wissen über RAMs trotz der Arbeit bei einem Hersteller nicht so übermäßig tiefgreifend ist... bei RAMs wird am meisten gepfuscht und betrogen... hier werden chips genommen die gar nicht dafür ausgelegt sind und als solche verkauft... was sich negativ auf die leistung/lebensdauer auswirkt ;)

  8. Re: Liegt daran das DDR4 aktuell eher bremst

    Autor: HubertHans 03.09.14 - 17:36

    Und jetzt bestaetigst du doch genau was ich geschrieben habe? :D

    DDR2 war Anfangs ein Reinfall. Im Wikipedia-Artikel habe ich da auch Einiges zu geschrieben :D



    1 mal bearbeitet, zuletzt am 03.09.14 17:50 durch HubertHans.

  9. Re: Liegt daran das DDR4 aktuell eher bremst

    Autor: Michael H. 04.09.14 - 11:51

    Oh man :D
    Was ich damit sagen will *tieflufthol*: "DDR4 hat durch die neue Organisation langfristig nicht solch große Nachteile durch höhere Latenzen, da man diese im Laufe der Entwicklung noch gut senken kann. Die ersten Modelle sind halt jetzt durch die ersten Controller etc nicht das gelbe vom Ei. Jedoch macht die Point-to-Point anbindung die ja den Multidrop Bus absägt hier wieder einiges gut. Hier werden nicht erst riesen Pakete gesammelt, sondern jede Bank wird stück für stück ausgelesen. Damit können die Timings nominal höher ausfallen... haben aber auf die reale Latenz... wenn die Technik ausgereift ist wesentlich geringere auswirkungen da viel mehr parallel gearbeitet wird" :)

    :D

    Ich persönlich warte ja darauf, dass RAM direkt von der CPU angesprochen wird... sprich CPU´s gleich den RAM integriert bzw. gestacked haben :P

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