Тестируем новые процессоры Intel Sandy Bridge

В конце ноября мы уже выпускали теоретический материал, посвященный Sandy Bridge, и читать про особенности процессорной архитектуры стоит именно там. Данная же статья будет посвящена в первую очередь описанию нашего опыта «общения» с новыми процессорами. Но без исторической справки и небольших комментариев всё же не обойтись.

История

Первые процессоры архитектуры Nehalem были представлены еще в ноябре 2008 года. Это были модели серии Bloomfield. На тот момент модели Intel Core отлично продавались без всяких обновлений (да что там, они до сих пор продаются). Но останавливаться нельзя, потому что:

Tick-tock, tick-tock, tick-tock

Вместе с Bloomfield появился разъем LGA 1366. Именно для этой платформы корпорация в дальнейшем выпускала наиболее мощные модели. На одних топовых процессорах далеко не уедешь, поэтому через некоторое время появились модели, основанные на ядре Lynnfield. Они устанавливались в разъем LGA 1156, и стоимость новой платформы была гораздо ниже, чем у Bloomfield. Младшие модели стали настоящим бестселлером.

В рамках шага «тик» Intel, как водится, осуществила переход на более тонкий техпроцесс. Однако нельзя сказать, что этот переход прошел плавно. У Intel ведь теперь появилось две десктопных платформы, и для каждой из них пришлось готовить замену. С разъемом LGA 1366 всё решилось относительно просто — для поддержания престижа достаточно выпуска одной флагманской модели. 6 ядер и 32-нм техпроцесс — реальных конкурентов у Gulftown нет до сих пор.

LGA 1156 оказали гораздо больше внимания — было выпущено сразу 6 десктопных процессоров, а вместе с ними и множество мобильных. Всё семейство Clarkdale/Arrandale (именно так назывались новинки) отличало наличие на подложке сразу 2 кристаллов. 32-нм технология использовалась только для производства процессорных ядер и кэш-памяти. Всё остальные компоненты размещались на выполненном по «старому» 45-нм техпроцессу кристалле. Взаимодействие между двумя кристаллами осуществлялось через некий внутренний аналог шины QPI, из-за чего латентность памяти на новой платформе зачастую была очень высокой.

Таким образом, 32-нм техпроцесс впустил архитектуру Nehalem/Westmere в нижний ценовой сегмент и закрепил ее позиции в верхнем. При этом в среднем сегменте не произошло привычного уже перехода существующих моделей на более тонкий техпроцесс. Поэтому при выборе нового процессора нередко вставал вопрос — 4 ядра и 45 нм, или 2 ядра и 32 нм? Конец этим терзаниям положила архитектура Sandy Bridge.

LGA-2011 пока не фигурирует в роадмапах Intel

Новые процессоры предназначены для установки в разъем LGA 1155, который является «наследником» LGA 1156. Все они оснащены встроенной графикой и 2/4 процессорными ядрами. Замена LGA 1366 придет ближе к концу года и будет называться LGA 2011. Процессоры под новый разъем будут содержать от 6 до 8 вычислительных ядер и, разумеется, не будут использовать встроенную графику.

Как видите, разделение платформ может остаться с нами надолго. При этом, судя по последним данным, обновления технологии будут привязаны именно к выпуску новых мейнстримовых моделей. Возможно, Intel в будущем синхронизует обновление, но только если почувствует в этом необходимость.

Ассортимент

Новый анонс Intel является, пожалуй, самым масштабным в истории компании. По крайней мере, в том, что касается количества новых наименований: анонсированы 15 процессоров для ноутбуков, 14 процессоров для настольных систем, десять чипсетов и 4 решения для беспроводной связи. 5-го января также были анонсированы 4 процессора для встраиваемых систем.

Полный список новых релизов Intel

Все новые процессоры получили цифру 2 в начале своего названия. Сама система наименования не претерпела особенных изменений. Осталась небольшая путаница в сквозной нумерации настольных и мобильных моделей. Например, процессор с индексом 2300 относится к семейству Core i5, в то время как модель 2310M — это i3.

В целом всё просто, но есть нюансы…

Остались с нами и буквенные индексы. «K» привычно указывает нам на разблокированный множитель. «S» тоже знакома — она обозначает экономичные модели процессоров. А вот «T» –что-то новенькое. Оказывается, это… еще более экономичные процессоры. Разделение объясняется заявленным тепловым пакетом. Обычные четырёхъядерные настольные SNB обладают TDP в 95 Вт, S-модели — 65 Вт, а T-модель — 45 Вт. Двухъядерные модели потребляют еще меньше.

Intel решила отказаться от индексов «L» и «U» в названиях своих мобильных процессоров, которые раньше обозначали примерно то же, что «S» и «T» сейчас обозначают в настольных. Теперь их скорее всего можно будет определять по последней цифре — 9 для L и 7 для U. Для мобильных процессоров также сохранился индекс «Q», обозначающий то, что в данной модели 4 вычислительных ядра. Настольные процессоры, увы, этого индекса лишены. «M» — мобильные процессоры, «E» — для встраиваемых систем, «X» — модели серии Extreme Edition. В общем, запутаться несложно.

Набор чипсетов шестой серии

С чипсетами всё проще. P67, H67 и Q67 по сути своей аналогичны P55, H57 и Q57, а B65 — своего рода Q67 с урезанной функциональностью по работе с жесткими дисками.

Данный обзор посвящен десктопным продуктам, поэтому обсуждать мы в первую очередь будем именно эту линейку. Дифференцирование по семействам осталось прежним: Turbo Boost есть у моделей i5 и i7, Hyper-Threading у двухъядерных i3 и i5, а также у всех i7. Интересно, что процессоры серии i3 лишены поддержки AES-NI, которая в свое время была внедрена для всех Clarkdale. Семейство и «ядерность» также определяет доступный для процессора объем кэш-памяти. Различие есть и в производительности графики, но об этом позже.

«S» и «T» продукты добиваются столь низких значений TDP во многом за счет более агрессивной работы механизма Turbo Boost. В некоторых случаях частота может подниматься на 40% от штатной.

Что же принесли нам новинки? Как многие из вас знают, уменьшение техпроцесса позволяет расположить больше транзисторов на той же площади и, зачастую, поднять рабочую частоту кристалла. Совершенствование же самой архитектуры пытается другими методами увеличить производительность процессора на мегагерц при решении актуальных задач. В случае перехода к SNB произошло всё и сразу.

А вот и герой нашего обзора

Итак, перед нами цельный кристалл, содержащий как процессорные, так и графические ядра. AMD называет такое решение APU, но использовать этот термин мы будем в соответствующих статьях. Такой подход не в новинку для сборок, используемых в менее требовательных к вычислительной мощности устройствах. Мы имеем в виду процессоры для медиаплееров, смартфонов, «планшеток» и т.п. Да что там,Intel сама уже год назад выпустила новые модели процессоров Intel Atom с интегрированной графикой (использовался 45-нм техпроцесс).

При этом значимость интеграции графики в Sandy Bridge всё же не стоит недооценивать. Одно дело Atom, который в самой старшей версии состоял из 176 млн транзисторов, и совсем другое — практически миллиард (995 млн) транзисторов в Sandy. Интереса ради укажем несколько цифр. Gulftown, самый крупный десктопный процессор Intel, состоит из 1,17 млрд транзисторов. Lynnfield — 774 млн. «Процессорная» часть Clarkdale состоит из 382 млн, а «графическая» — из 177 млн. Видно, что новинка заметно увеличилась относительно предшественников, но радикально количество транзисторов на ядро не увеличилось.

В плане доступных частот всё тоже предсказуемо. Core i5-680, самый быстрый процессор в семействе Clarkdale, работает на базовой частоте 3,6 ГГц, а Turbo Boost позволяет ему при работе одного ядра достигать 3,86 ГГц. Базовая частота Core i7-880, самого быстрого Lynnfield, составляет 3,06 ГГц, максимальная частота Turbo Boost — 3,73 ГГц. Sandy Bridge еще будет обновляться, но пока самый быстрый процессор нового поколения работает на частоте 3,4 ГГц, а механизм Turbo Boost в штатном режиме может поднять ее до 3,8 ГГц. Понятно, что не совсем корректно сравнивать процессоры различных архитектур, но видно, что «фабричный» частотный потенциал процессоров близок к таковому у 32-нм Clarkdale и заметно превосходит четырёхъядерные процессоры прошлого поколения. Далее мы поговорим о разгонном потенциале.

Разгон и Turbo Boost

Да, для многих пользователей Sandy Bridge теперь «разгон» и «Turbo Boost» могут стать синонимами. Дело тут в нескольких вещах. Во-первых, Intel интегрировала генератор тактовой частоты (PLL) в PCH. Шаг это логичный, ведь процессорный гигант уже давно стремится к максимальной интеграции компонентов.

Вопреки изначальным данным, базовую частоту (теперь она составляет 100 МГц) менять можно. Однако меняется она в очень узких пределах. Дело в том, что как-то менять множитель можно только у процессорных ядер, памяти и графики, а остальные компоненты ( PCI, PCIe, SATA и прочие) тактуются абсолютно синхронно. Далеко тут не уйти. Может быть, кто-то из производителей материнских плат попытается как-то исправить ситуацию, ведь блокирование BCLK усложняет продвижение оверклокерских моделей. Однако мы не уверены, что им это окажется по силам.

Ладно, базовую частоту не трогаем. Ничего, когда-то раньше так уже было, множителем тоже неплохо можно разгонять CPU. Однако возможность эта будет предоставлена не для всех процессоров. Как и в последних семействах настольных процессоров Intel, множитель будет разблокирован только у моделей с буквенным индексом «K» в конце названия. Их пока 2, и обе они четырёхъядерные.

Новая реализация Turbo Boost всё же лучше старой

Остальным придется довольствоваться Turbo Boost. Не всё так плохо, его обновленная реализация стала гораздо более гибкой. Как и на разблокированных процессорах прошлого поколения, мы можем задавать максимальное энергопотребление процессора, исходя из чего Turbo Boost будет работать с разной степенью агрессивности. Препятствие одно — множитель не поднимется относительно «обычного» Turbo Boost больше, чем на 4. Это дает нам немногим больше, чем 10%. Многие материнские платы сами ставят все нужные значения, достаточно только выбрать соответствующую опцию. В отличие от традиционных механизмов «интеллектуального разгона», этот вариант абсолютно стабилен в подавляющем большинстве случаев.

Если Turbo Boost новым процессором не поддерживается, то путь к разгону закрыт. Пока поддержки этой технологии лишены оба новых двухъядерных процессора Intel.

Еще одно ограничение — разгон процессора возможен только при использовании материнской платы, основанной на чипсете P67. Переход к H67 даст нам возможность использовать и разгонять видеоядро, но отнимет возможность разгона CPU. Чипсет, объединяющий возможности P67 и H67, должен появиться позже.

Видеоядро, к счастью, можно разгонять на любом процессоре. Кстати, оно также подчиняется механизму Turbo Boost. Это было одной из причин высокой энергоэффективности мобильных процессоров Arrandale, настольные же Clarkdale данной функции были лишены.

Отличие между «полностью» и «частично» разблокированными процессорами

Что в результате? Опробовав Turbo Boost на прошлых поколениях процессоров, Intel решила сделать из него инструмент для реального ценового позиционирования своих продуктов друг относительно друга. Если раньше энтузиасты чаще всего покупали младшие процессоры в серии, зачастую легко разгоняя их до уровня старших моделей, то теперь разница в 400 МГц между i3-2100 и i3-2120 стоит 21 доллар США, и ничего вы с этим не сделаете.

Оба разблокированных процессора будут стоить немного дороже, чем обычные модели. Разница эта будет меньше, чем в случае предыдущих поколений — $11 для 2500 модели и $23 для 2600. Intel всё же не хочет слишком сильно отпугивать оверклокеров. Однако теперь $216 — это порог для вступления в клуб. Разгон — развлечение, за которое нужно платить. Понятно, что такая позиция может перетянуть некоторых пользователей в стан AMD, у которой бюджетные процессоры разгоняются очень неплохо.

Сам разгон в целом стал проще — снизились требования к материнской плате и оперативной памяти, меньше мороки с таймингами и различными коэффициентами. Но экстремальщикам есть, где развернуться — про подстройку BCLK наверняка будут написаны целые трактаты.

Графическое ядро и Quick Sync

Intel начала подтягивать производительность своего встроенного графического ядра еще с анонсом Clarkdale и Arrandale, но в тот раз обогнать конкурентов не получилось. Дальнейшую планку установила компания AMD, которая собирается уничтожить рынок дискретной графики начального уровня. Решение Intel появилось раньше, но сможет ли оно справиться с поставленной задачей?

Начнем с того, что решений два. Называются они HD 2000 и HD 3000, а отличие между ними заключается в различном количестве исполнительных блоков (EU). В первом случае их 6, а во втором — 12. 12 их было и у GMA HD, но рост производительности за счет интеграции и переработанной архитектуры получился очень значительный. В модельном ряду настольных процессоров Intel продвинутой графики удостоилась только пара процессоров с разблокированным множителем. Это именно те модели, в которых встроенная графика будет использоваться с наименьшей вероятностью. Такое решение кажется нам очень странным. Остается надеяться, что в будущем Intel выпустит также модификации младших процессоров с полностью разблокированным графическим ядром.

К счастью, все новые мобильные процессоры компании оснащаются HD 3000. Intel твердо решила изо всех сил давить на конкурентов в этом сегменте, ведь достигнуть уровня производительности решений начального уровня здесь должно быть проще.

Производительность встроенной графики зависит не только от количества EU. Все десктопные Sandy обладают одинаковой базовой частотой (850 МГц), но у старших (2600 и 2600K) выше максимальная частота Turbo Boost — 1350 МГц против 1100 у остальных. На результате также будет в некоторой степени сказываться мощность вычислительных ядер CPU, но куда сильнее — объем его кэш-памяти. Ведь одной из основных особенностей новой графики является совместное с вычислительными ядрами использование кэш-памяти третьего уровня, реализованное благодаря кольцевой шине LLC.

Как и в процессорах Clarkdale, в новинках используется аппаратное ускорение для декодирования MPEG, VC-1 и AVC. Однако процесс этот теперь осуществляется существенно быстрее. Как и во «взрослой» дискретной графике, в процессорах Sandy Bridge есть отдельный блок, занимающийся кодированием/декодированием видео. В отличие от процессоров прошлого поколения, он полностью берет на себя эту задачу. Использование аппаратного ускорения гораздо выгоднее с точки зрения энергоэффективности, да и производительность в случае SNB оказывается очень высокой. Intel обещает возможность одновременного декодирования более двух 1080p потоков. Такая производительность может быть нужна для быстрого перекодирования имеющегося видео в подходящий для мобильного устройства формат. К тому же богатые мультимедийные возможности делают SNB лучшим выбором при построении HTPC-системы.

Разработкой графических решений для процессоров Intel занимается отдельное подразделение компании. Новые разработки этого подразделения также очень актуальны для мобильных процессоров компании. Пока проект Larrabee в том или ином виде не получит должного развития, Intel придется мириться с «не-x86» компонентами в своих CPU.

Intel Core i5-2400 и Core i5-2500K

К нам попало 2 процессора, основанных на архитектуре Sandy Bridge. Интерес в первую очередь представляет модель 2500K, так как она обладает разблокированным множителем. В будущем, возможно, отдельно будут опубликованы бенчмарки двухъядерных моделей и процессоров серии i7.

Габариты новых процессоров аналогичны моделям под Socket 1156, но разное расположение ключей не позволит совершить фатальную ошибку. Также видно, что контактные площадки рядом с крышкей теплораспределителя расположены по-разному.

При взгляде снизу наметанный глаз также легко может отличить процессоры друг от друга. Справа расположен один из Lynnfield, Clarkdale как бы состоит из двух разных половинок (угадайте, где находится процессорное ядро), а Sandy Bridge больше похож на уровень из «Арканоида». 3 синих резистора присутствовали на обоих тестовых экземплярах.

Тестирование

Нам прислали образцы своих материнских плат на чипсетах P67 и H67 сразу несколько производителей. Полноценные тесты по этим платам будут выпущены позднее, а пока укажем, что для данного обзора использовались модели Asus P8P67 Deluxe, ECS H67H2-M, ECS P67H2-A и MSI P67A-C45. Полный список используемых комплектующих выглядел следующим образом:

• Процессоры: Core i5-2400, Core i5-2500K, Core i7-875K, Core i5-655K
• Материнские платы: MSI P67A-C45, ECS H67H2-M, Asus P8P67 Deluxe, ASUS P7P55D PRO, Intel DH55TC
• Видеокарта: MSI N470 GTX, Asus ENGT430
• Оперативная память: 2x2 ГБ Transcend aXeRam DDR3-2000
• Жесткий диск: Intel X25-M G2160GB
• Блок питания: Xilence XQ1200

Основные цели нашего тестирования: посмотреть на энергопотребление Sandy Bridge, проверить эффективность вычислительных и графических ядер, а также попробовать разные методики разгона новых процессоров.

Для оценки энергопотребления мы воспользовались процессором Core i7-875K. У него через BIOS была отключена технология Hyper Threading, дабы поставить процессоры в более близкие условия. Выравнивать частоты процессоров для этого эксперимента мы не стали.

Энергопотребление Core i7-875K в простое оказалось чуть ниже, чем у новинок. 32 нанометра — это хорошо, но кристалл Sandy Bridge существенно больше, и ток утечки выше. А вот под нагрузкой преимущество новинок очевидно, 27 Вт в пользу i5-2400. Получается, что процессор Lynnfield, работая на немного меньшей частоте, потребляет на 20% больше энергии, чем Sandy Bridge. Мы также замеряли энергопотребление системы при использовании встроенной видеокарты. Оказывается, для работы настольного компьютера с четырёхъядерным процессором теперь вполне достаточно 100 Вт блока питания.

Когда экземпляр процессора i5-2400K только приехал в лабораторию, мы еще не знали, что частоту шины всё-таки можно будет менять. Поэтому, натолкнувшись на такую опцию в недрах EFI MSI P67A-C45, сразу решили ею воспользоваться. Вдруг что-то получится? Получилось. Частоту удалось поднять аж до 105 МГц. А на плате Asus P8P67 Deluxe — до 103 МГц. Тогда-то и стало понятно, что частота синхронизована для всех компонентов системы. По шине разгонять можно (на P67-платах), но далеко так не уйти.

Дальше экспериментируем с Turbo Boost. Опять же, про ограничение по множителю мы не знали. После первых экспериментов с автоматическим разгоном ставим допустимую силу тока на CPU повыше, поднимаем напряжение и надеемся на внушительный разгон. Но увы, выше 38 множитель не поднимался ни при каких настройках Turbo Boost. В результате, вместе с повышением частоты шины, получается не так и плохо — результаты практически на 20% лучше, чем при работе процессора в штатном режиме.

Полноценный разгон по множителю нам удалось провести только после появления Core i5-2500K. При использовании платы ECS P67H2-A процессор оказался стабилен на частоте 4400 МГц. Утверждается, что при использовании эффективного воздушного охлаждения можно разогнать процессор Sandy Bridge до 5 ГГц, так что нам, скорее всего не очень повезло с экземпляром.

Для замеров производительности процессоры i7-875K и i5-2400 были за счет изменения множителя приведены к рабочей частоте 2800 МГц. У 875K есть преимущество — 8 МБ кэш-памяти L3 против 6 у i5-2400, но некоторое представление о производительности новой архитектуры из этих данных получить можно. Память, несмотря на свой внушительный потенциал, была запущена в режиме DDR3-1333 с CL=9. Для сравнения в таблицу результатов также включены данные по Core i5-2400 в штатном режиме.

Здесь сложно выделить какую-то определенную зависимость между количественным преимуществом Sandy Bridge и архитектурными усовершенствованиями, примененными в этих процессорах, поэтому мы объединили все результаты в единую таблицу. Среднее преимущество новинок составляет порядка 12%. Несмотря на меньший объем кэш-памяти, они не уступили Lynnfield ни в одной дисциплине. В штатном режиме Core i5-2400K работает еще на 13 с небольшим процентов быстрее, так как рабочий множитель практически при любой нагрузке на 1 больше номинала. Так было и в случае процессоров Lynnfield.

Игровые бенчмарки выделены в отдельную таблицу. Это результаты в разрешении 1920x1080 с высокими настройками графики — приближенный к реальности сценарий использования. Единственное послабление для видеокарты — отсутствие антиалиасинга.

Несмотря на зависимость игровой производительности от объема кэш-памяти, Sandy Bridge всё равно оказывается быстрее. Однако для геймеров разница в производительности явно окажется непринципиальной — всего пара процентов. Несколько более чувствительны игры оказываются к повышению частоты CPU.

Мы сравнили результаты, показанные Core i5-2400 при использовании встроенной графики, и при работе с внешней видеокартой. Оказалось, что в первом случае система выполняет процессорные тесты немного медленнее из-за различной работы механизма Turbo Boost (встроенное графическое ядро вносит свой вклад в общий тепловой пакет процессора). Разница не так и велика, но всё же достойна упоминания.

Для оценки игровой производительности встроенного графического ядра мы сравнивали данные по FPS, полученные при низких настройках графики в разрешении 1366x768. Помимо HD 3000 и HD 2000, в тестировании участвовала GMA HD (в составе Intel Core i5-655K) и видеокарта начального уровня, Asus ENGT430. Это младшая модель в линейке Fermi, которая стоит в российской рознице от $70.

GMA HD, несмотря на вдвое большее количество исполнительных блоков, оказывается в полтора раза медленнее HD 2000. Очень впечатляющий результат, однако такого прогресса недостаточно, чтобы добиться базовой играбельности в современных играх. Впрочем, не будем забывать про HD 3000. Ее результат еще в полтора раза лучше, чем у HD 2000. Far Cry 2, World In Conflict, Batman: AA — во все эти игры в принципе уже можно играть. Больше того, драйверы для новых видеокарт куда более стабильны в играх, чем это было с GMA HD.

Тем не менее, 2 наиболее новых и требовательных игры — Mafia II и Metro 2033, всё еще неподвластны встроенной графике от Intel. В отличие от 70-долларовой дискретной видеокарты.

Выводы

Архитектура Sandy Bridge содержит в себе ряд эволюционных и революционных изменений. В среднем ценовом сегменте (а в нем и располагаются протестированные Core i5-2400 и Core i5-2500K) Intel воюет сама с собой, и битву эту она выиграла с разгромным счетом. Новые процессоры самые быстрые и самые экономичные, в этом нет никаких сомнений.

Отпускная цена на Core i5-2400 ниже, чем у Core i5-750 ($184 против $196), а скорость выше. Никаких колебаний при выборе нового процессора быть не должно. Пользователям, уже обладающим процессорами Lynnfield, впрочем, переход на Sandy Bridge не очень актуален. Стоит помнить, что миграция на новую платформу также будет связана со сменой материнской платы. Правда если вопрос об апгрейде уже стоит, то сейчас самое время, ведь Socket 1155 должен стать таким же долгожителем, как и легендарный Socket 775.

Наиболее революционное решение Intel, — полная интеграция графического чипа в CPU, — привело к очень значительному росту производительности. Однако для пересмотра роли интегрированной графики в современном ПК этого оказалось недостаточно. К тому же в большинстве новых процессоров установлена HD 2000. Чтобы что-то изменилось, производительность графики в десктопных процессорах Ivy Bridge начального уровня должна вырасти еще на столько же. Возможно, в мобильном сегменте Sandy Bridge всё же удастся победить дискретные видеокарты начального уровня, но об это мы поговорим в соответствующем материале.

Платой за все прелести новинок стало сильное ограничение оверклокерских возможностей. Младшие Core i3 их лишены полностью, да и из старших моделей, как вы видели, больше 20% выжать достатчно сложно. Это решение Intel вряд ли найдет должную поддержку в рядах энтузиастов, но для большинства пользователей, конечно, оно пройдет незамеченным.