Поводом для написания этой статьи стало появление в нашей лаборатории нового процессора Intel Core i3-2125. Сам этот процессор — ни ахти какая новинка. Мало того что базируется он на хорошо знакомой микроархитектуре Sandy Bridge, так даже и повышенных тактовых частот не предлагает. Всё, что сделала Intel для того, чтобы выпустить этот процессор, описывается в одной фразе: в давно продающемся Core i3-2120 графическое ядро Intel HD Graphics 2000 заменено более производительной модификацией — Intel HD Graphics 3000.
Core i3-2125 похож на Core i3-2120 настолько, что даже последняя версия CPU-Z затрудняется с правильной идентификацией
Собственно, нет ничего нового и в графическом ядре HD Graphics 3000. Оно хорошо знакомо нам по мобильным процессорам Core второго поколения, где такая графика применяется повсеместно. В основной же массе десктопных LGA1155-продуктов Intel предпочитала использовать более простое и медленное ядро HD Graphics 2000, в котором число исполнительных устройств сокращено в два раза — с 12 до 6. Но с недавних пор ядро HD Graphics 3000 начало проникновение и в недорогие процессоры для настольных систем серии Core i3, что обусловило появление сначала Core i3-2105, а теперь вот и Core i3-2125.
Встроенное в Core i3-2125 графическое ядро Intel HD Graphics 3000 отличается наличием 12 исполнительных устройств
Получается, интересного в новом процессоре не так много. А вот причины начала проникновения графики HD Graphics 3000 в настольные продукты — вопрос гораздо более занятный. Ответ на который, очевидно, следует искать в тенденциях процессорного рынка в целом. Дело в том, что рынок этот в настоящее время переживает своего рода «бархатную» революцию, власть в течение которой переходит от традиционных CPU к гибридным процессорам — APU. По итогам второго квартала доля процессоров со встроенным графическим ядром составила уже порядка 60 %, что даёт производителям недвусмысленный сигнал — за такими процессорами будущее.
Между тем компания Intel подготовилась к смене конъюнктуры не самым лучшим образом. И на этом внезапном повороте в интересах потребителей лидером оказалась AMD, не только своевременно вложившаяся в одного из ведущих разработчиков графических решений, но и весьма вовремя начавшая внедрять эти решения в своих процессорах. Получившиеся в результате процессоры серии Llano выступили настолько мощно, что сразу же добились звания эталона современного APU, до которого конкурирующие с ними представители семейства Core i3 явно недотягивали. Особенно неприятно для Intel ситуация сложилась в части графической производительности. Ещё несколько месяцев назад мы с восхищением отзывались о графическом ядре Sandy Bridge, которое на момент своего выхода не только установило новый и достаточно высокий стандарт быстродействия для встроенной графики, но и показало, что интеграция — это совсем не диагноз. Однако после выхода процессоров AMD A-серии стало понятно, что гибридные решения способны на гораздо большее. На этом фоне ядро Intel HD Graphics 2000 в десктопных процессорах Sandy Bridge стало смотреться совсем бледно, и Intel начала спешно заменять его более быстрой версией. Которая, по мнению компании, должна улучшить впечатление о семействе Core i3 в роли конкурентов AMD Llano.
Вот так, казалось бы, совершенно ординарный анонс заурядного продукта, Core i3-2125, подвёл нас к глобальной проблематике — поиску лучшего APU сегодняшнего дня.
Расшифровка аббревиатуры APU — Accelerated Processing Unit (ускоренное процессорное устройство) не позволяет даже предположить, чем же этот класс процессоров лучше традиционных CPU — Central Processing Unit (центральные обрабатывающие устройства). Поэтому следует обратиться к подробным разъяснениям.
С аппаратной точки зрения, которой придерживается абсолютное большинство, APU — это гибридное устройство, объединяющее на одном полупроводниковом кристалле традиционные вычислительные ядра общего назначения с графическим ядром. Компания AMD при этом настаивает, что графическое ядро должно иметь архитектуру в виде массива параллельных потоковых процессоров, способных брать на себя счётную нагрузку. Что, впрочем, легко объяснимо тем, что ядра AMD — именно такие.
Тем не менее, к определению APU можно подойти и с программной точки зрения, принимающей во внимание возможность переноса вычислений с процессорных ядер общего назначения на параллельные графические конвейеры. И с этой позиции становится ясна основная идея внедрения гибридных процессоров, заключающаяся в том, что это — ещё один путь повышения производительности современных систем. Так как программное обеспечение демонстрирует явное эволюционирование в сторону распараллеливания вычислений, добавление к числу традиционных вычислительных ресурсов массива параллельных конвейеров графического ядра может стать очень выгодным шагом. Именно за это и ратует AMD, которая предлагает присовокупить к x86-ядрам потоковые процессоры своей графики семейства Radeon HD не только в графических программах, но и в общеупотребительных приложениях.
То, что графика серии Radeon HD вполне способна работать над вычислительными задачами, известно давно, для этих целей несколько лет назад была разработана технология ATI Stream. Однако теперь речь идёт о том, что современные программы для гибридных процессоров должны использовать x86 и графические ядра совместно, извлекая из этого симбиоза максимальную производительность. Наилучшим образом для этой цели подходит программный интерфейс OpenCL, поддержка которого также может считаться одним из ключевых свойств APU.
Формула простая: CPU+GPU=APU
Компания AMD выступает главным идеологом продвижения на рынок гибридных процессоров, поэтому вполне закономерно, что её продукты семейства Llano прекрасно вписываются в изложенную концепцию на любом уровне. С Intel ситуация сложнее. С одной стороны, Sandy Bridge вполне можно считать APU, так как эти процессоры действительно объединяют на одном полупроводниковом кристалле x86-ядра и графику. Однако с другой стороны — графические ядра Intel Bromolow (HD Graphics 2000/3000) — только графические, считать они не умеют. Поэтому, если возможность вычислений на графическом ядре подразумевать обязательным атрибутом APU, Sandy Bridge под это определение не попадают. Впрочем, программный интерфейс OpenCL процессорами Intel тем не менее поддерживается. То есть программы, написанные для APU и использующие OpenCL, на системах, основанных на процессорах Core второго поколения, работать будут, но исполняться они будут исключительно средствами x86-ядер.
Классификация современных APU дополнительно осложняется и тем, что одна из самых популярных задач, решаемых силами параллельных потоковых процессоров графического ядра, кодирование HD-видео, в процессорах Sandy Bridge может исполняться на входящем в состав графики блоке Quick Sync. Иными словами, несмотря на то, что современная графика Intel не позволяет брать на себя параллельные вычисления в общем смысле, узкоспециализированные задачи, связанные с кодированием HD-видео, решать она может.
В этой несколько запутанной ситуации мы склонны определять APU именно по аппаратной архитектуре, а потому в нашем сравнении гибридных процессоров примут участие не только представители A-серии компании AMD, но и попадающие с ними в одну ценовую категорию процессоры Intel Core i3. Тем более что распространение оптимизированных под гибридную архитектуру APU программ находится на зачаточном уровне, и на данном этапе найти отличные от синтетических тестов общеупотребительные приложения, ускоряемые графическими процессорами Llano и не ускоряемые на Sandy Bridge, — очень непростая задача.
Итак, круг потенциальных претендентов на звание лучшего APU обрисован. Это процессоры семейства AMD Llano в модификациях A8 и A6 и попадающие в ту же ценовую категорию и конкурирующие с ними процессоры Core i3, в особенности их варианты с наиболее быстрым графическим ядром Intel HD Graphics 3000.
В число участников тестов мы не стали включать более быстрые четырёхъядерные Sandy Bridge, так как они не только не попадают в разряд 100-долларовых гибридных процессоров, но и не комплектуются быстрой графикой. Иными словами, это недо-APU, в которых явный перекос сделан в сторону x86-ядер общего назначения, а потому их можно считать представителями несколько иного класса процессоров.
Зато мы дополнительно протестировали процессор Core i3 с медленной графикой Intel HD Graphics 2000, результаты которого помогут с определением выигрыша, получаемого десктопными процессорами Sandy Bridge после их комплектации более продвинутым графическим ядром.
В итоге в тестах приняло участие две платформы — интеловская LGA1155 и платформа Socket FM1 компании AMD.
Платформа LGA1155:
Платформа Socket FM1:
Во всех этих платформах постоянным оставался жёсткий диск Western Digital VelociRaptor WD3000HLFS. Тестирование проводилось в операционной системе Microsoft Windows 7 SP1 Ultimate x64.
Все тесты проводились исключительно со встроенной в процессоры графикой. При этом использовались следующие версии графических драйверов:
Использовавшееся программное обеспечение:
И игры:
Необходимо заметить, что, ввиду отсутствия в графических ядрах Intel поддержки DirectX 11, тестирование во всех играх проводилось в режимах DirectX 9/DirectX 10. При этом использовались настройки, соответствующие среднему качеству изображения, и разрешение 1280х800 с анизотропной фильтрацией x16 и отключенным полноэкранным сглаживанием. Вертикальная синхронизация отключалась, никакие изменения в настройки драйверов не вносились.
⇡#Характеристики протестированных APU
Хотя для участия в тестировании мы отобрали всего лишь пять процессоров, различия в их характеристиках настолько значительны, что им стоит посвятить отдельный раздел. Причём, как это ни странно, особенно сильная разница прослеживается в спецификациях графических ядер, на которые в случае APU делается особый акцент. Используемые Intel в своих процессорах ускорители серии HD Graphics 2000 и HD Graphics 3000, как и встраиваемые в процессоры A8 и A6 графические ядра Radeon HD 6550D и Radeon HD 6530D, различаются по тактовым частотам и по количеству шейдерных конвейеров. Поэтому к привычным для CPU спецификациям вроде числа ядер, тактовой частоты и размера кеш-памяти добавляются дополнительные параметры.
 |
 |
|
AMD Radeon HD 6530D |
Intel HD Graphics 2000 |
 |
|
|
AMD Radeon HD 6550D |
Intel HD Graphics 3000 |
Диагностическая утилита GPU-Z, на которую мы обычно полагаемся в деле определения конфигурации GPU, в случае с графическими ядрами APU выдаёт ограниченную и местами даже неверную информацию. Например, на её показания нельзя полагаться в части частот и поддержки интерфейса OpenCL, а для Intel HD Graphics 2000 она даже сообщает неверное число шейдерных конвейеров.
Дело осложняется и тем, что подходы производителей APU к дифференциации модельного ряда не отличаются единодушием. Intel вставляет разные модификации графики как в старшие, так и в младшие модели Core i3, в то время как AMD использует быстродействующую версию своего графического ядра только в более дорогих Socket FM1 процессорах.
Поэтому, для того чтобы составить полное впечатление о формальных свойствах протестированных гибридных процессоров, мы составили следующую таблицу спецификаций.
| Core i3-2105 | Core i3-2120 | Core i3-2125 | A6-3650 | A8-3850 | |
|---|---|---|---|---|---|
| Микроархитектура | Sandy Bridge | Sandy Bridge | Sandy Bridge | K10.5 | K10.5 |
| Частота, МГц | 3100 | 3300 | 3300 | 2600 | 2900 |
| Ядра/потоки | 2/4 | 2/4 | 2/4 | 4/4 | 4/4 |
| Поддержка турборежима | Нет | Нет | Нет | Нет | Нет |
| L2-кеш, Кбайт | 2x256 | 2x256 | 2x256 | 4x1024 | 4x1024 |
| L3-кеш, Мбайт | 3 | 3 | 3 | Нет | Нет |
| Графическое ядро | HD Graphics 3000 | HD Graphics 2000 | HD Graphics 3000 | Radeon HD 6530D | Radeon HD 6550D |
| Частота графики, МГц | 1100 | 1100 | 1100 | 443 | 600 |
| Шейдерные процессоры | 12x4 | 6x4 | 12x4 | 320 | 400 |
| Поддержка DirectX | 10 | 10 | 10 | 11 | 11 |
| Сокет | LGA1155 | LGA1155 | LGA1155 | Socket FM1 | Socket FM1 |
| Техпроцесс, нм | 32 | 32 | 32 | 32 | 32 |
| TDP, Вт | 65 | 65 | 65 | 100 | 100 |
| Официальная цена, $ | 113* | 117* | 134* | 115 | 135 |
*Предварительная информация
Следует отдавать себе отчёт в том, что процессоры AMD и Intel имеют совершенно различную микроархитектуру, по причине чего прямое сопоставление их тактовых частот и прочих численных параметров не даёт возможности сформировать правильное мнение об относительной производительности. То же самое касается и характеристик графических ядер.
Так что самое время перейти к результатам практических тестов, которые уж точно смогут расставить всё по своим местам.
⇡#Результаты вычислительных тестов
В первую очередь APU были подвергнуты тестированию на нашем стандартном наборе бенчмарков для классических процессоров. Естественно, в данном случае ни о каком задействовании мощностей графических ядер речь не идёт за исключением того, что встроенная в APU графика занималась отображением интерфейса операционной системы.
Между гибридными процессорами Intel Core i3 и A-серией AMD установился некоторый паритет. Процессоры Intel показывают более высокий результат в SuperPi и в бенчмарках компании Futuremark, но немного проигрывают конкурентам при серьёзной многопоточной нагрузке, создаваемой при перекодировании видео кодеком x264, при финальном рендеринге в Cinebench или при арифметических расчётах, направленных на нахождение простых чисел в wPrime.
Наблюдаемое соотношение результатов объясняется во многом строением процессоров AMD и Intel. Процессоры A-серии — четырёхъядерники, в то время как альтернативные Core i3 — это двухъядерные CPU с поддержкой технологии Hyper-Threading, добавляющей к честной паре ядер ещё два «виртуальных» ядра. То, что производительность столь разных процессоров находится на одном уровне, — результат продвинутости новой микроархитектуры Sandy Bridge и одновременной убогости микроархитектуры четырёхлетней давности Stars, которая за неимением у AMD ничего лучшего проникла и в новые процессоры Llano. Получается, что с точки зрения быстродействия одно ядро Sandy Bridge оказывается эквивалентным паре ядер процессоров Llano. И это можно считать как успехом маркетингового отдела AMD, сумевшего мастерски настроить характеристики процессоров A-серии для того, чтобы они не выглядели безнадёжно устаревшими продуктами, так и успехом инженерной команды Intel, которая за несколько последних лет существенно увеличила удельную производительность своей микроархитектуры.
⇡#Результаты графических тестов
Вторая часть тестов — игровые приложения. Здесь мощности APU задействуются полностью, так как графическое ядро нагружается обработкой и выводом 3D-графики.
В дополнение к результатам игровых тестов мы провели и OpenGL-бенчмарк из пакета Cinebench, который характеризует производительность APU при работе с профессиональной графикой.
В графических тестах картина преображается — ни о каком равенстве речь уже не идёт. Графическое ядро HD Graphics 3000, внедрением которого в настольные процессоры озаботилась Intel, безусловно, серьёзно поднимает производительность. На примере наших тестов мы можем констатировать примерно 50-процентное превосходство Core i3-2125 над Core i3-2120 с медленной двухтысячной модификацией графики. Однако, чтобы Core i3-2125 смог сравниться хотя бы с более дешёвым AMD A6-3650, этого явно недостаточно. Преимущество APU компании AMD при графической 3D-нагрузке подавляющее, и, очевидно, Intel этот раунд конкурентной борьбы проиграла.
А если к показанным на диаграммах результатам присовокупить отсутствие в APU компании Intel поддержки DirectX 11, то ситуация для текущих решений этого производителя представляется ещё более безнадёжной. Исправить её сможет разве только следующее поколение микроархитектуры Ivy Bridge, графическое ядро Carlow в которой получит и дополнительные исполнительные устройства, и поддержку OpenCL, и совместимость с DirectX 11.
В целом же можно говорить о том, что APU компании AMD при определённых компромиссах в части экранного разрешения и настроек качества изображения позволяют играть практически в любые современные игры, не прибегая к услугам внешней видеокарты. Интеловские же варианты APU заведомо ставят крест на наиболее требовательных играх, поэтому их использование в качестве основы бюджетной игровой системы — не самый разумный выбор.
Разгон процессоров и графических карт — часто используемый приём для увеличения производительности системы. Давайте посмотрим, как обстоит дело с разгоном APU, где вычислительные и графические ресурсы собраны воедино.
Intel Core i3, как и другие процессоры семейства Sandy Bridge, не относящиеся к оверклокерской K-серии, имеют заблокированный коэффициент умножения. Увеличение же частоты базового генератора в LGA1155-системах сильно затруднено его унификацией и использованием не только для нужд процессора, но и для тактования чипсета и встроенных в него контроллеров. В результате максимальный разгон Core i3, на который можно надеяться обладателям систем с этим APU, не превышает и 5 %.
Однако сказанное относится только к x86-ядрам общего назначения. Графическое же ядро процессоров Core i3 для формирования собственной частоты использует независимый и подверженный изменению множитель. Он-то и позволяет серьёзно увеличивать частоту работы Intel HD Graphics 2000/3000 выше номинальных 1,1 ГГц.
Так, в процессе наших экспериментов над Core i3-2105 и Core i3-2125 нам удалось поднять частоту базового тактового генератора всего лишь на 4 % — до 104 МГц. Зато максимальные множители для частоты графики без проблем увеличивались до x16 и x18 соответственно, и при этом ни о каких проблемах со стабильной работоспособностью речь не шла! То есть интеловские APU, хотя и ограничивают разгон своей «процессорной» части жёсткими рамками, позволяют существенно увеличивать скорость встроенного видеоядра, частота которого в режиме разгона может доходить до впечатляющих 1,6-1,8 ГГц.
Процессоры AMD A-серии подобно Core i3 также обладают зафиксированным коэффициентом умножения, а тактовый генератор в Socket FM1 системах точно также привязан не только ко всем процессорным частотам, но и к смежным частотам обвязки ввода-вывода набора системной логики. Более того, заблокирован в процессорах Llano и множитель, отвечающий за частоту графического ядра. Но, к счастью, ситуация с разгоном всё же не безнадёжна. Производители материнских плат нашли способ переключать делители для частоты работы чипсетных контроллеров. Так что, если не обращать внимания на отдельные недостатки, такие как неработоспособность при разгоне аналогового мониторного выхода D-Sub и AHCI-режима работы SATA-контроллера, частоту тактового генератора можно серьёзно наращивать без потери общей стабильности системы.
На практике, пойдя на указанные жертвы, нам удалось разогнать базовый тактовый генератор с номинальных 100 МГц до 140 МГц на процессоре A8-3850 и до 144 МГц — на процессоре A6-3650. Данный прирост базовой частоты обеспечил увеличение скорости графического ядра процессора A6-3650 до 640 МГц, а графики в A8-3850 — до 840 МГц. Что же касается x86-ядер общего назначения, то для обеспечения стабильной работы APU при разгоне основной процессорный множитель пришлось понижать до 25x у процессора A6-3650 и до 26x — у процессора A8-3850. Тем не менее, результирующая частота процессора оказалась всё равно существенно выше номинала и составила 3,6 и 3,64 ГГц соответственно.
Все разгонные перипетии неплохо описывает следующая таблица, суммирующая сведения о тех частотах, которые были получены в результате оверклокерских опытов над участвовавшими в тестах APU.
| Core i3-2105 | Core i3-2125 | A6-3650 | A8-3850 | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Частота BCLK, МГц | Номинал | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Разгон | 104 (↑4%) | 104 (↑4%) | 144 (↑44%) | 140 (↑40%) | |
| Частота CPU, МГц | Номинал | 3100 | 3300 | 2600 | 2900 |
| Разгон | 3224 (↑4%) | 3432 (↑4%) | 3600 (↑38%) | 3640 (↑26%) | |
| Частота GPU, МГц | Номинал | 1100 | 1100 | 444 | 600 |
| Разгон | 1664 (↑51%) | 1872 (↑70%) | 640 (↑44%) | 840 (↑40%) | |
| Частота DDR3, МГц | Номинал | 1600 | 1600 | 1600 | 1600 |
| Разгон | 1940 (↑21%) | 1940 (↑21%) | 1920 (↑20%) | 1866 (↑17%) | |
| Скриншот CPU-Z |  |
 |
 |
 |
|
Проиллюстрируют получаемый при таком разгоне прирост быстродействия результаты теста 3DMark Vantage.
Вычислительная часть APU компании AMD разгоняется значительно лучше, чем в конкурирующих предложениях Intel. Поэтому в то время как в бенчмарке CPU в неразогнанном режиме лидировали Core i3, после проведенной процедуры оверклокинга в лидерах уже оказываются A6 и A8.
Разгон графического ядра позволяет поднять «графические» результаты в 3DMark Vantage существенно заметнее. Например, увеличение частоты работы ядра Intel HD Graphics 3000 позволяет довести его производительность почти до скорости ядра Radeon HD 6530D из AMD A6. Однако прирост количества очков, который даёт разгон графики в APU компании AMD, не менее впечатляющ и не оставляет конкурирующим решениям никакой надежды на возможность соперничества.
Получается, что в целом разгон более благотворно сказывается на производительности процессоров Llano, позволяя им ощутимо наращивать не только графическое, но и вычислительное быстродействие. А это значит, что, если вы относите себя к числу тех энтузиастов, у которых из составляющих системного блока в штатном режиме работает разве только жёсткий диск, выбор явно следует останавливать на процессорах AMD.
Проведённые тесты не оставляют никаких сомнений в том, что лучшие на данный момент APU предлагает родоначальница этого направления — компания AMD. Разработав новую концепцию, производитель дотошно продумал и её реализацию в «железе», поэтому, если вы подыскиваете основу для недорогой игровой системы, а производительность, обеспечиваемая современной интегрированной графикой, не вызывает у вас отвращения, выбор нужно останавливать на платформе Socket FM1 и процессорах семейства Llano. Пусть эти гибридные процессоры и основываются на достаточно старой микроархитектуре, в реальных приложениях они смотрятся очень уверенно и ничуть не уступают аналогичным по цене новомодным Sandy Bridge даже при сугубо вычислительной нагрузке. Когда же в дело вступает графическое ядро, представители семейства Llano вообще не оставляют Core i3 никаких шансов на реванш.
Оказались обреченными на провал и попытки Intel как-то поднять графическую производительность собственных процессоров до конкурентного уровня путём внедрения в них более быстрой версии графического ядра. Разница в быстродействии встраиваемой в процессоры графики у AMD и Intel настолько велика, что лучшее интеловское ядро HD Graphics 3000 отстаёт почти на 40 % даже от упрощённого ядра Radeon HD 6530D, не говоря уже о полноценном Radeon HD 6550D. К тому же предлагаемая Intel графика не обеспечивает и должного уровня функциональности, так как в ней нет поддержки современных программных интерфейсов DirectX 11 и OpenCL.
К сожалению, поменять сложившуюся ситуацию какими-то косметическими мерами Intel не сможет. И анонсы продуктов вроде Core i3-2125 никак не воздействуют на расстановку сил на рынке гибридных процессоров. Действительно же серьёзные перемены могут произойти лишь с выходом принципиально новых продуктов, например перспективных процессоров Intel Ivy Bridge. В них будет реализовано и более быстрое графическое ядро, и поддержка всех необходимых API. И именно тогда, пожалуй, мы и сможем написать статью о настоящей конкуренции на рынке APU.