Michael Brown. Here Comes Haswell! PCWorld . August 2013, p. 77.

 

Соответствует ли рекламируемой производительность нового кристалла?

Чипы Haswell относятся к четвертому поколению процессорной технологии Intel Core и вместе с тем, по мнению многих, являются первыми представителями эры, приходящей на смену эпохе ПК. Смартфоны и планшеты отлично справляются со своими прямыми обязанностями, но они не в состоянии конкурировать с ПК с точки зрения вычислительной мощности. Существует очень много задач, начиная от сложного редактирования изображений и видео и заканчивая современными компьютерными играми, для решения которых не подходят смартфоны и планшетные компьютеры.

 

Принимая вызовы

Цель корпорации Intel — создание нового семейства процессоров, которое отличалось бы более высокой вычислительной мощностью и пониженным энергопотреблением, позволяющим увеличить продолжительность работы устройств от батарей и снизить требования к системе охлаждения. Это процессорное семейство должно поддерживать новое поколение ПК, отличающихся более тонким и инновационным дизайном. Системы такого рода, несомненно, будут появляться на рынке, потому что смартфоны и планшеты хороши, но их возможностей пользователям недостаточно. Вот здесь-то и пригодятся процессоры Haswell.

В Intel семейство Haswell, как и ранее, подразделили на три категории: Core i3, Core i5 и Core i7. Кроме того, были представлены новые наборы системной логики для настольных и мобильных компьютеров, объединенные под общим названием Series 8. Чтобы проверить, насколько хорошо Intel выполняет свои обещания, мы решили собрать компьютер на базе процессора Core i7-4770K, запустить на нем набор эталонных текстов и сравнить полученную производительность с результатами продуктов третьего поколения Core (разрабатывавшихся под кодовым наименованием Ivy Bridge) и лучшего настольного процессора AMD A10-5800K. Заодно мы протестировали и две новые системные платы, построенные на основе чипсета Intel Z87.

Компания Intel подразделила семейство процессоров Haswell на категории Core i3, Core i5 и Core i7, а также представила новые наборы системной логики — Series 8

 

Из всех крупных производителей только компания Hewlett-Packard (на момент написания данной статьи) анонсировала выпуск новых моделей ПК на базе процессоров Haswell. Правда, какие конкретно кристаллы будут применены, пока не сообщается. Что же касается компаний Acer, Dell, Lenovo и Toshiba, то они продолжают хранить молчание. Первые готовые системы в тестовую лабораторию PCWorld были предоставлены менее известными производителями — Digital Storm, Micro Express и Origin. Кроме того, у нас появился портативный компьютер, выпущенный компанией CyberPower.

Прежде чем переходить к результатам тестирования, давайте обсудим стратегию Intel в целом и рассмотрим детали микроархитектуры Haswell.

 

Стратегия «тик-так»

Модель процесса разработки своих продуктов корпорация Intel характеризует термином «тик-так». Первая его часть («тик») относится к двухлетнему циклу использования нового производственного процесса, предусматривающего очередное увеличение плотности размещения транзисторов на кристалле. Альтернативный цикл «так» предполагает представление полностью новой микроархитектуры.

Микроархитектура Intel Sandy Bridge, анонсированная в начале 2011 г., ознаменовала собой начало очередного цикла «так» с использованием 32-нм нормы проектирования. Семейство Ivy Bridge, появившееся в апреле 2012 г., относилось к циклу «тик» с переходом от 32-нм к 22-нм производственному процессу. Процессоры Haswell будут выпускаться по той же технологии до наступления очередного цикла «тик» и перехода к 14-нм производственному процессу. Новые процессоры, выпускаемые по этой технологии, получат кодовое имя Broadwell.

Процессоры предыдущих поколений Intel будет поставлять и в дальнейшем. Причем, как ни удивительно, они вполне могут оказаться даже мощнее, чем Haswell. По сообщениям Intel, у чипов Haswell будет не более четырех ядер с поддержкой технологии Hyper-threading, позволяющей операционной системе создавать дополнительное виртуальное ядро для каждого из четырех физических ядер процессора.

А между тем процессоры для настольных компьютеров Intel Core i7-3930K, i7-3960X и i7-3970X с микроархитектурой Sandy Bridge-E имеют по шесть ядер с поддержкой Hyper-threading. Таким образом, операционная система обращается к 12 ядрам (шести физическим и шести виртуальным). Самые быстрые процессоры Intel называются Extreme Edition, но пока неизвестно, будут ли выпускаться кристаллы Haswell в версии Extreme Edition.

 

Новые чипсеты Series 8 поддерживают процессоры Core четвертого поколения

Корпорация Intel разработала новый набор чипсетов, поддерживающих передовую функциональность процессоров Core четвертого поколения. Наиболее серьезные изменения здесь затронули подсистему ввода-вывода — различные каналы, по которым данные поступают в ПК и выходят из него. Кроме того, Intel отказалась от поддержки ряда устаревших технологий, в частности шины PCI. В состав семейства Series 8 входят несколько наборов микросхем, мы же рассмотрим более подробно чипсет старшего класса —  Z87.

Компьютер, построенный на основе чипсетов предыдущего семейства Series 7, в которых была реализована поддержка процессоров Core третьего поколения, мог иметь до 14 портов USB. Причем только четыре из них соответствовали высокопроизводительному стандарту USB 3.0 (USB 3.0 обеспечивает передачу данных на скорости до 4,8 Гбит/с, тогда как быстродействие стандарта USB 2.0 ограничено 480 Мбит/с). Наборы системной логики Series 8 также поддерживают 14 портов USB, но при этом число портов стандарта USB 3.0 увеличено до шести.

Все 14 портов управляются контроллером Intel eXtensible Host Controller Interface (xHCI), отличающимся значительно большей эффективностью энергопотребления по сравнению с ранее применявшимися.

И наконец, третье из наиболее серьезных улучшений связано с увеличением числа интерфейсов SATA с пропускной способностью 6 Гбит/с. Это имеет особое значение для настольных систем, содержащих несколько жестких дисков. Если чипсеты Series 7 поддерживали до двух портов SATA со скоростью передачи данных 6 Гбит/с, то в чипсетах Series 8 число таких портов увеличено до шести.

Наряду с существенным ростом производительности графической подсистемы Haswell инженеры Intel переместили средства поддержки цифровых дисплейных интерфейсов (DisplayPort, HDMI, и Wireless Display) из чипсета непосредственно в процессор. Процессоры Core четвертого поколения допускают подключение до трех независимых дисплеев. Кроме того, поддерживается многопоточная версия интерфейса DisplayPort 1.2.

Некоторые функции набора системной логики Z87 относятся к категории опциональных. Например, технология Smart Connect Technology была разработана для повышения скорости реакции ПК, а также для ускорения процесса загрузки и вывода компьютера из режима ожидания. Данная функция позволяет компьютеру обновлять свои данные (например, принимать электронную почту), находясь в режиме ожидания с пониженным энергопотреблением. Таким образом, можно добиться не только увеличения продолжительности работы компьютера от батарей, но и повышения общей производительности, поскольку компьютер всегда оперирует свежими данными и не придется ждать их получения.

Технология Intel Rapid Start Technology позволяет фактически мгновенно переводить компьютер из спящего режима, в котором он почти не потребляет электроэнергии, в полностью работоспособное состояние. Такая возможность особенно важна для ультрабуков, которым необходимо экономить энергию батарей. Но она может оказаться полезной и для настольных компьютеров, потому что энергопотребление систем в этом случае сокраща Энтузиасты ПК, очевидно, захотят испытать инструмент Intel’s Extreme Tuning Utility, позволяющий настраивать различные параметры, влияющие на производительность процессора. У разблокированных процессоров (к которым относится, например, модель Core i7-4770K) позволительно изменять практически все настройки, начиная от базовой тактовой частоты и заканчивая множителем частоты.

 

Архитектурные изменения в Haswell

Корпорация Intel представила четыре семейства мобильных процессоров и четыре семейства процессоров для настольных компьютеров. Все они обладают интегрированным регулятором напряжения, позволяющим существенно уменьшить энергопотребление, а также убрать с системной платы семь других интегрированных схем. По словам инженеров Intel, это поможет повысить продолжительность работы портативных компьютеров от батарей в 1,5 раза.

Традиционно объем рассеиваемой мощности при наихудшем сценарии, когда процессор в течение продолжительного периода времени работает на максимальной мощности, измерялся у Intel в единицах TDP (thermal design power). Однако сейчас компания представила новые спецификации SDP (scenario design power), отражающие количество рассеиваемой компьютером мощности при «типичных» сценариях его использования. В соответствии со спецификациями SDP будут оцениваться планшеты и ноутбуки со съемными дисплеями.

Мобильные процессоры Haswell с TDP от 15 до 28 Вт (или с SDP на уровне 6 Вт и менее) оснащаются интегрированной схемой Platform Controller Hub (PCH). Эта схема, известная также как южный мост, управляет функциями ввода-вывода, в частности, портами USB и аудиоподсистемой. Интеграция южного моста в процессор позволяет уменьшить размеры системной платы и наладить выпуск еще более тонких и компактных ноутбуков, потребляющих меньше электроэнергии. Процессоры можно переводить в состояние спящего режима с очень низким энергопотреблением, получившее название SOix. В этом режиме ноутбук практически не потребляет электроэнергии и переводится в активное состояние почти мгновенно.

 

Новое семейство процессоров для настольных компьютеров

Судя по всему, Intel желает привлечь всеобщее внимание, главным образом, к четвертому поколению мобильных продуктов Core. Но первыми почему-то были выпущены процессоры, предназначенные для настольных компьютеров.

Чтобы модернизировать компьютер и установить в него процессор Core четвертого поколения, придется приобрести новую системную плату (например, старшую модель MSI Z87 Max)

 

При всей странности такого решения, его можно считать хорошей новостью для любителей игр, энтузиастов, собирающих компьютеры собственными силами, и семей, желающих приобрести моноблок. Оно свидетельствует о том, что Intel не собирается сворачивать свою деятельность на рынке процессоров для настольных компьютеров. Несмотря на постоянные разговоры об ориентации на портативные компьютеры, планшеты и гибридные устройства, компания анонсировала 12 новых процессоров для настольных ПК.

 

А что же Iris?

Памятуя о том, что большинство покупателей ПК (если не принимать в расчет любителей моноблоков) предпочитают приобретать дискретную видеоплату с мощным графическим процессором AMD или Nvidia, компания Intel представила пока лишь один кристалл для настольных компьютеров с разрекламированным графическим процессором Intel Iris Pro Graphics 5200 — Core i7-4770R. Да и этот компонент выпускается только в корпусе BGA, что требует стационарной установки процессора на системную плату в заводских условиях. Можно ожидать, что этот процессор будет использоваться в моноблоках старшего класса и, возможно, в новых типах систем, например в настольных планшетах.

А в остальные 11 продуктов (пять из них относятся к семейству Core i7, шесть — к семейству Core i5) интегрирован другой графический процессор — Intel HD Graphics 4600. Эти процессоры поставляются в более привычных корпусах с разъемом LGA-1150. Следовательно, можно самостоятельно монтировать их на системной плате, а также снимать с нее. Модели i7-4770K и i5-4670K имеют разблокированные множители тактовой частоты. Благодаря такому решению, кристалл способен работать быстрее, чем на заводских установках.

Процесс разгона позволяет добиться от процессора повышения быстродействия — он напоминает тюнинг автомобильного двигателя с целью увеличения выдаваемых им лошадиных сил. Однако чрезмерный разгон делает работу системы неустойчивой. Ожидается, что разблокированные процессоры привлекут внимание энтузиастов ПК.

Все новые процессоры для настольных компьютеров поддерживают те же функции энергосбережения, что присущи мобильным чипам четвертого поколения Core. Но они работают на более высокой тактовой частоте и отличаются увеличенными показателями TDP — от 35 до 84 Вт. Уже упоминавшийся процессор Core i7-4770R имеет показатель TDP, равный 65 Вт, и базовую тактовую частоту 3,2 ГГц.

 

Результаты выполнения эталонных тестов

Корпорация Intel выделила нам для выполнения оценки производительности разблокированный процессор Core i7-4770K и системную плату DZ87KLT-75K. К этим компонентам мы добавили оперативную память Crucial Ballistic DDR3/1600 объемом 16 Гбайт (два модуля по 8 Гбайт каждый), блок питания Cooler Master M2 Silent Pro 80 Plus Silver мощностью 1000 Вт и твердотельный накопитель Kingston HyperX SH103S3 вместимостью 240 Гбайт с интерфейсом SATA 6 Гбит/с. В качестве графической подсистемы использовался интегрированный графический процессор Intel HD Graphics 4600.

Мы сравнивали производительность процессора Core i7-4770K (на номинальной для него тактовой частоте 3,5 ГГц) с процессорами Core третьего поколения: Core i3-3225 (3,3 ГГц), Core i5-3570K (3,4 ГГц) и Core i7-3770K (3,5 ГГц). Каждый из этих чипов имеет по четыре ядра и встроенный графический процессор Intel HD 4000.

Кроме того, проводилось сравнение Core i7-4770K с лучшим четырехъядерным процессором AMD для настольных компьютеров – чипом A10-5800K с тактовой частотой 4,2 ГГц и интегрированным графическим процессором Radeon HD 7660D. Тестирование процессора AMD выполнялось на компьютере с системной платой MSI FM2-A85XA-G65 и уже представленными ранее памятью, блоком питания и твердотельным накопителем. В качестве графической подсистемы опять-таки была выбрана встроенная графика процессора AMD.

Модель Intel Core i7-4770K показала лучший результат почти во всех эталонных тестах, получив 347 баллов в тесте Desktop WorldBench 8.1. Авторы WorldBench 8.1 используют объединение синтетических тестов и тестов на реальных приложениях, позволяющее оценить общую производительность компьютера. Приложения, для которых характерно интенсивное использование графики (игры), сочетаются здесь с приложениями, требующими высокой мощности центрального процессора (редакторами фотографий и видео). По итогам выполнения этого теста процессор AMD A10-5800K остался на последнем месте с результатом 197 баллов.

А вот отрыв нового процессора Intel от своего предшественника был не столь велик. В тесте Desktop WorldBench старый чип Core i7-3770K набрал заслуживающие уважения 330 баллов, оказавшись лишь на 5,2% медленнее представителя нового поколения.

При оценке производительности в играх с помощью теста BioShock Infinite с разрешением 1024x768 точек и параметром визуального качества, установленным в нижнее положение, первое место занял уже процессор AMD, выводивший на экран изображение с частотой 54,8 кадр/с. Чип Core i7-4770K оказался лучшим из процессоров Intel, но его производительность (45,4 кадр/с) была почти на 17% ниже, чем показанная процессором AMD.

Встречайте Haswell!

 

Эффективность энергопотребления

Для оценки эффективности энергопотребления мы измерили расход электроэнергии во время простоя и при работе машины под нагрузкой. Во время простоя Core i7-4770K продемонстрировал существенно лучший результат, чем старый процессор Core i7, однако лишь ненамного превзошел показанный Core i5 и серьезно отстал от чипа Core i3. Кроме того, новейший кристалл Intel оказался на 11% менее эффективным по сравнению с процессором AMD. Зато под нагрузкой Core i7-4770k опередил чип AMD на 24%.

Графика

Новое семейство Core отличается заметно более высоким быстродействием при решении задач обработки графики

В Intel явно устали от того, что в соперничестве с высокопроизводительными графическими подсистемами Nvidia и AMD у них нет никаких шансов. Сейчас в компании собралась талантливая команда разработчиков графических процессоров. В четвертом поколении семейства Core инженерам удалось добиться серьезных улучшений, и компания отметила это презентацией нового бренда: Iris.

По сообщениям Intel, графические процессоры Iris Graphics 5100 и Iris Pro Graphics 5200, интегрированные в некоторые модели Haswell, демонстрируют вдвое более высокую производительность, чем существующие интегрированные графические процессоры. В играх результаты Iris примерно соответствуют производительности дискретного графического чипа Nvidia GeForce GT 650M, устанавливаемого сейчас в модели ноутбуков старшего класса.

 

Iris и Iris Pro

Графические процессоры Iris и Iris Pro поддерживают новые API, в том числе DirectX 11.1, OpenCL и OpenGL 4.0. Поддержка интерфейса DirectX 11.1 очень важна для получения ярких визуальных эффектов в современных играх. Программы редактирования фотографий и видео (в частности, Adobe Photoshop) используют OpenCL для ускорения обработки изображений графическим процессором. Инженерные, дизайнерские, моделирующие и анимационные программы (например, Autodesk 3DS Max) поддерживают связь с графическим процессором через OpenGL.

Компания Intel повысила производительность и других своих графических процессоров: Intel HD Graphics 4200, 4400, 4600 и 5000. Несмотря на то что все интегрированные графические процессоры Intel по-прежнему делят системную память с центральным процессором, Iris Pro Graphics 5200 имеет доступ к оперативной памяти объемом 128 Мбайт, расположенной на отдельном кристалле, хотя и внутри общего процессорного корпуса.

Графические компоненты Iris планируется интегрировать лишь в несколько процессоров Core четвертого поколения, и их не будет ни в одном из чипов, предназначенных для ультрабуков. Анонсированные в настоящее время серии процессоров U и Y оснащаются графическими процессорами Intel HD Graphics 4200, 4400 или 5000. Компоненты Iris Pro Graphics 5200 появятся лишь в наиболее мощных мобильных процессорах Intel — Core i7-4750HQ, Core i7-4850HQ и Core i7-4950HQ.

Как уже сообщалось ранее, единственным процессором для настольных компьютеров, получившим графический процессор Iris Pro Graphics 5200, стала модель Core i7-4770R, поставляемая в корпусе BGA (ball grid array) и монтируемая на системную плату в заводских условиях. Большинство процессоров Core четвертого поколения, предназначенных для настольных компьютеров, будут оснащаться графическими компонентами Intel HD Graphics 4600.

Результаты выполнения игрового эталонного теста 3DMark Firestrike при экранном разрешении 1920x1080 точек показали, что чип Intel Core i7-4770K (оснащенный интегрированным графическим процессором Intel HD 4600) работает на 32% быстрее своего предшественника, Core i7-3770K. Вместе с тем, по итогам этого теста, новый продукт Intel оказался на 8% медленнее лучшего из процессоров AMD —  A10-5800K. Но зато почти во всех остальных эталонных тестах чип Intel опередил A10-5800K.

 

Intel ужесточает требования к ультрабукам

Новые процессоры Intel Haswell — не только чемпионы по соотношению производительность/энергопотребление. Они еще обладают самым высоким потенциалом и с точки зрения обновления спецификаций ультрабуков.

В наши дни ультрабуки должны оснащаться сенсорным экраном, а компания Intel призывает производителей создавать гибридные решения (портативные компьютеры с сенсорными экранами, которые после отсоединения от клавиатуры превращаются в планшеты). Кроме того, толщина ультрабуков не должна превышать 23 мм и в них должны быть установлены аппаратные средства для обработки голосовых команд и управления с помощью голоса.

Модель HP Envy TouchSmart 14 отвечает новым требованиям, предъявляемым к ультрабукам

 

Компания ужесточила требования к продолжительности непрерывной работы устройств от батарей. Теперь батареи должны обеспечивать не менее 6 ч непрерывного воспроизведения видео высокой четкости, 9 ч работы в среде Windows 8 без нагрузки и семь дней пребывания компьютера в режиме ожидания. Вывод ультрабука из спящего режима не может занимать более 3 с. Ультрабуки должны не только поддерживать беспроводные сети, но и быть совместимыми с технологией Intel Wireless Display, обеспечивающей вывод потокового видео по беспроводным каналам на соответствующий дисплей или адаптер.

И наконец, все ультрабуки необходимо оснащать предварительно установленными антивирусами и программными средствами борьбы с вредоносными программами. Также должна поддерживаться технология Intel, предназначенная для предотвращения краж и защиты идентичности.

Отрадно, конечно, что Intel повысила планку требований, предъявляемых к ультрабукам, но выполнение многих из них не представляет особых сложностей. Intel не требует даже наличия портов USB 3.0. Ничего не сказано ни о минимальном экранном разрешении, ни о наличии хотя бы лучшего из интегрированных графических процессоров — Intel Iris Pro Graphics 5200 — или дискретного графического процессора.