Линейка мобильных процессоров Intel Haswell

Маркировка, позиционирование, сценарии использования


Этим летом Intel выпустила на рынок новое, четвертое поколение архитектуры Intel Core, имеющее кодовое наименование Haswell (маркировка процессоров начинается с цифры «4» и выглядит как 4xxx). Основным направлением развития процессоров Intel сейчас видит повышение энергоэффективности. Поэтому последние поколения Intel Core демонстрируют не такой уж сильный рост производительности, зато их общее потребление энергии постоянно снижается — за счет и архитектуры, и техпроцесса, и эффективного управления потреблением компонентов. Единственным исключением является интегрированная графика, производительность которой заметно растет из поколения в поколение, пусть и за счет ухудшения потребления энергии.

Эта стратегия прогнозируемо выводит на первый план те устройства, в которых энергоэффективность важна — ноутбуки и ультрабуки, а также только зарождающийся (ибо в прежнем виде его можно было отнести исключительно к нежити) класс планшетов под Windows, основную роль в развитии которого должны сыграть новые процессоры с уменьшенным потреблением энергии.

Напоминаем, что недавно у нас вышли краткие обзоры архитектуры Haswell, которые вполне применимы и к настольным, и к мобильным решениям:

Кроме того, производительность четырехъядерных процессоров Core i7 была исследована в статье со сравнением десктопных и мобильных процессоров. Также отдельно была исследована производительность Core i7-4500U. Наконец, можно ознакомиться с обзорами ноутбуков на Haswell, включающими тестирование производительности: MSI GX70 на самом мощном процессоре Core i7-4930MX, HP Envy 17-j005er.

В этом материале речь пойдет о мобильной линейке Haswell в целом. В первой части мы рассмотрим разделение мобильных процессоров Haswell на серии и линейки, принципы создания индексов для мобильных процессоров, их позиционирование и примерный уровень производительности разных серий внутри всей линейки. Во второй части — более подробно рассмотрим спецификации каждой серии и линейки и их основные особенности, а также перейдем к выводам.

Для тех, кто не знаком с алгоритмом работы Intel Turbo Boost, в конце статьи мы разместили краткое описание этой технологии. Рекомендуем ознакомиться с ним перед чтением остального материала.

Новые буквенные индексы

Традиционно все процессоры Intel Core делятся на три линейки:

  • Intel Core i3
  • Intel Core i5
  • Intel Core i7

Официальная позиция Intel (которую представители компании обычно озвучивают, отвечая на вопрос, почему среди Core i7 бывают как двухъядерные, так и четырехъядерные модели) состоит в том, что процессор относят к той или иной линейке исходя из общего уровня его производительности. Однако в большинстве случаев между процессорами разных линеек есть и архитектурные различия.

Но уже в Sandy Bridge появилось, а в Ivy Bridge стало полноценным еще одно деление процессоров — на мобильные и ультрамобильные решения, в зависимости от уровня энергоэффективности. Причем на сегодня именно эта классификация является базовой: и в мобильной, и в ультрамобильной линейке есть свои Core i3/i5/i7 с весьма различающимся уровнем производительности. В Haswell, с одной стороны, разделение углубилось, а с другой — линейку попытались сделать более стройной, не так вводящей в заблуждение дублированием индексов. Кроме того, окончательно оформился еще один класс — сверхультрамобильные процессоры с индексом Y. Ультрамобильные и мобильные решения по-прежнему маркируются буквами U и M.

Итак, чтобы не путаться, сначала разберем, какие буквенные индексы используются в современной линейке мобильных процессоров Intel Core четвертого поколения:

  • M — мобильный процессор (TDP 37—57 Вт);
  • U — ультрамобильный процессор (TDP 15—28 Вт);
  • Y — процессор с экстремально низким потреблением (TDP 11,5 Вт);
  • Q — четырехъядерный процессор;
  • X — экстремальный процессор (топовое решение);
  • H — процессор под упаковку BGA1364.

Раз уж упомянули TDP (теплопакет), то остановимся на нем чуть подробнее. Следует учитывать, что TDP в современных процессорах Intel не «максимальный», а «номинальный», то есть рассчитывается исходя из нагрузки в реальных задачах при функционировании на штатной частоте, а при включении Turbo Boost и увеличении частоты тепловыделение выходит за рамки заявленного номинального теплопакета — для этого есть отдельный TDP. Также определен TDP при функционировании на минимальной частоте. Таким образом, существует целых три TDP. В данной статье в таблицах используется номинальное значение TDP.

  • Стандартным номинальным TDP для мобильных четырехъядерных процессоров Core i7 является 47 Вт, для двухъядерных — 37 Вт;
  • Литера Х в названии поднимает тепловой пакет с 47 до 57 Вт (сейчас на рынке только один такой процессор — 4930MX);
  • Стандартный TDP для ультрамобильных процессоров U-серии — 15 Вт;
  • Стандартный TDP для процессоров Y-серии — 11,5 Вт;

Цифровые индексы

Индексы процессоров Intel Core четвертого поколения с архитектурой Haswell начинаются с цифры 4, что как раз и говорит о принадлежности к этому поколению (у Ivy Bridge индексы начинались с 3, у Sandy Bridge — с 2). Вторая цифра обозначает принадлежность к линейке процессоров: 0 и 1 — i3, 2 и 3 — i5, 5–9 — i7.

Теперь разберем последние цифры в названии процессоров.

Цифра 8 в конце означает, что эта модель процессора имеет повышенный TDP (с 15 до 28 Вт) и существенно более высокую номинальную частоту. Еще одной отличительной чертой этих процессоров является графика Iris 5100. Они ориентированы на профессиональные мобильные системы, от которых требуется стабильная высокая производительность в любых условиях для постоянной работы с ресурсоемкими задачами. Разгон с помощью Turbo Boost у них тоже есть, но за счет сильно поднятой номинальной частоты разница между номиналом и максимумом не слишком велика.

Цифра 2 в конце названия говорит о сниженном с 47 до 37 Вт TDP у процессора из линейки i7. Но за снижение TDP приходится платить более низкими частотами — минус 200 МГц к базовой и разгонной частотам.

Если вторая с конца цифра в названии — 5, то процессор имеет графическое ядро GT3 — HD 5ххх. Таким образом, если в названии процессора последние две цифры — 50, то в него установлено графическое ядро GT3 HD 5000, если 58 — то Iris 5100, а если 50H — то Iris Pro 5200, потому что Iris Pro 5200 есть только у процессоров в исполнении BGA1364.

Для примера разберем процессор с индексом 4950HQ. Наименование процессора содержит H — значит, упаковка BGA1364; содержит 5 — значит, графическое ядро GT3 HD 5xxx; сочетание 50 и Н дает Iris Pro 5200; Q — четырехъядерный. А поскольку четырехъядерные процессоры есть только в линейке Core i7, то это мобильная серия Core i7. Что подтверждает и вторая цифра названия — 9. Получаем: 4950HQ — это мобильный четырехъядерный восьмипоточный процессор линейки Core i7 с TDP 47 Вт с графикой GT3e Iris Pro 5200 в исполнении BGA.

Теперь, когда мы разобрались с наименованиями, можно поговорить о разделении процессоров на линейки и серии, или, проще говоря, о сегментах рынка.

Серии и линейки Intel Core 4-го поколения

Итак, все современные мобильные процессоры Intel делятся на три больших группы в зависимости от энергопотребления: мобильные (M), ультрамобильные (U) и «сверхультрамобильные» (Y), а также на три линейки (Core i3, i5, i7) в зависимости от производительности. В результате мы можем составить матрицу, которая позволит пользователю подобрать процессор, лучше всего подходящий под его задачи. Попробуем свести все данные в единую таблицу.

Серия/линейка Параметры Core i3 Core i5 Core i7
Мобильная (М) Сегмент ноутбуки ноутбуки ноутбуки
Ядер/потоков 2/4 2/4 2/4, 4/8
Макс. частоты 2,5 ГГц 2,8/3,5 ГГц 3/3,9 ГГц
Turbo Boost нет есть есть
TDP высокий высокий максимальный
Производительность выше среднего высокая максимальная
Автономность ниже среднего ниже среднего невысокая
Ультрамобильная (U) Сегмент ноутбуки/ ультрабуки ноутбуки/ ультрабуки ноутбуки/ ультрабуки
Ядер/потоков 2/4 2/4 2/4
Макс. частоты 2 ГГц 2,6/3,1 ГГц 2,8/3,3 ГГц
Turbo Boost нет есть есть
TDP средний средний средний
Производительность ниже среднего выше среднего высокая
Автономность выше среднего выше среднего выше среднего
Сверхультра­мобильная (Y) Сегмент ультрабуки/ планшеты ультрабуки/ планшеты ультрабуки/ планшеты
Ядер/потоков 2/4 2/4 2/4
Макс. частоты 1,3 ГГц 1,4/1,9 ГГц 1,7/2,9 ГГц
Turbo Boost нет есть есть
TDP низкий низкий низкий
Производительность низкая низкая низкая
Автономность высокая высокая высокая

Для примера: покупателю необходим ноутбук с высокой производительностью процессора и умеренной стоимостью. Раз ноутбук, да еще и производительный, то необходим процессор серии М, а требование умеренной стоимости заставляет остановиться на линейке Core i5. Еще раз подчеркиваем, что в первую очередь следует обращать внимание не на линейку (Core i3, i5, i7), а на серию, потому что в каждой серии могут быть свои Core i5, но уровень производительности у Core i5 из двух разных серий будет существенно отличаться. Например, Y-серия очень экономична, но имеет низкие частоты работы, и процессор Core i5 Y-серии будет менее производительным, чем процессор Core i3 U-серии. А мобильный процессор Core i5 вполне может быть производительнее ультрамобильного Core i7.

Примерный уровень производительности в зависимости от линейки

Давайте попробуем пойти на шаг дальше и составить теоретический рейтинг, который наглядно демонстрировал бы разницу между процессорами разных линеек. За 100 баллов мы возьмем самый слабый представленный процессор — двухъядерный четырехпоточный i3-4010Y с тактовой частотой 1300 МГц и объемом кэша L3 3 МБ. Для сравнения берется самый высокочастотный процессор (на момент написания статьи) из каждой линейки. Основной рейтинг мы решили считать по разгонной частоте (для тех процессоров, у которых есть Turbo Boost), в скобках — рейтинг для номинальной частоты. Таким образом, двухъядерный четырехпоточный процессор с максимальной частотой 2600 МГц получит 200 условных баллов. Увеличение кэша третьего уровня с 3 до 4 МБ принесет ему 2-5% (данные получены на основе реальных тестов и исследований) прироста условных баллов, а увеличение количества ядер с 2 до 4 соответственно удвоит количество баллов, что тоже достижимо в реальности при хорошей многопоточной оптимизации.

Еще раз настоятельно обращаем внимание, что рейтинг является теоретическим и основан по большей части на технических параметрах процессоров. В реальности сочетается большое количество факторов, поэтому выигрыш в производительности относительно самой слабой модели линейки практически наверняка не будет таким большим, как в теории. Таким образом, не стоит прямо переносить полученное соотношение на реальную жизнь — сделать окончательные выводы можно лишь по результатам тестирования в реальных приложениях. Тем не менее, эта оценка позволяет примерно оценить место процессора в линейке и его позиционирование.

Итак, некоторые предварительные замечания:

  • Процессоры Core i7 U-серии будут примерно на 10% опережать Core i5 благодаря чуть большей тактовой частоте и большему объему кэша третьего уровня.
  • Разница между процессорами Core i5 и Core i3 U-серии c TDP 28 Вт без учета Turbo Boost составляет около 30%, т. е. в идеале производительность тоже будет различаться на 30%. Если учитывать возможности Turbo Boost, то разница по частотам составит порядка 55%. Если же проводить сравнение процессоров Core i5 и Core i3 U-серии с TDP 15 Вт, то при устойчивой работе на максимальной частоте Core i5 будет иметь частоту на 60% выше. Однако номинальная частота у него чуть ниже, т. е. при работе на номинальной частоте он может даже чуть уступать Core i3.
  • В М-серии большую роль играет наличие у Core i7 4 ядер и 8 потоков, однако тут надо помнить, что это преимущество проявляется только в оптимизированном ПО (как правило, профессиональном). У процессоров Core i7 с двумя ядрами производительность будет чуть выше за счет более высоких разгонных частот и немного большего объема кэша L3.
  • В серии Y процессор Core i5 имеет базовую частоту на 7,7% и разгонную на 50% выше, чем Core i3. Но и в этом случае есть дополнительные соображения — та же энергоэффективность, шумность работы системы охлаждения и т. д.
  • Если же сравнивать между собой процессоры серий U и Y, то только частотный разрыв между U- и Y-процессорами Core i3 составляет 54%, а у процессоров Core i5 — 63% на максимальной разгонной частоте.

Итак, рассчитаем балл для каждой линейки. Напомним, основной балл считается по максимальным разгонным частотам, балл в скобках — по номинальным (т. е. без разгона по Turbo Boost). Также мы рассчитали коэффициент производительности на Вт.

Условный балл TDP (макс./ном.)¹, Вт Коэффициент²
i3 Y-серия (4010Y) 100 11,5 869
i3 U-серия (4100Y) 138 15 920
i5 Y-серия (4300Y) 177 (123) ??³/11,5 —/1069
i3 M-серия (4100M) 192 37 519
i5 U-серия (4350U) 223 (108) 25/15 892/720
i7 Y-серия (4610Y) 228 (133) ??³/11,5 —/1156
i7 U-серия (4650M) 258 (133) 25/15 1032/883
i5 M-серия (4330M) 269 (215) 45/37 598/281
i7 M-серия, 2/4 (4600M) 282 (228) 45/37 616/627
i7 M-серия, 4/8 (4900MQ) 596 (439) 55/47 1084/934
¹ макс. — при максимальной разгонной, ном. — при номинальной частоте
² коэффициент — условная производительность, поделенная на TDP и умноженная на 100
³ данные о разгонном TDP для этих процессоров неизвестны

По приведенной таблице можно сделать следующие наблюдения:

  • Двухъядерные процессоры Core i7 серий U и M лишь немногим быстрее процессоров Core i5 аналогичных серий. Это касается сравнения как для базовой, так и для разгонной частот.
  • Процессоры Core i5 серий U и M даже на базовой частоте должны быть заметно быстрее Core i3 аналогичных серий, а в Boost-режиме и вовсе уйдут далеко вперед.
  • В серии Y разница между процессорами на минимальных частотах невелика, но с разгоном Turbo Boost Core i5 и Core i7 должны уходить далеко вперед. Другое дело, что величина и, главное, стабильность разгона очень зависят от эффективности охлаждения. А с этим, учитывая ориентацию этих процессоров на планшеты (особенно — безвентиляторные) могут быть проблемы.
  • Core i7 серии U практически дотягивается по производительности до Core i5 M-серии. Там есть другие факторы (для него сложнее достичь стабильности из-за менее эффективного охлаждения, да и стоит он дороже), но в целом это неплохой результат.

Что же касается соотношения энергопотребления и рейтинга производительности, то можно сделать следующие выводы:

  • Несмотря на увеличение TDP при переходе процессора в Boost-режим, энергоэффективность повышается. Это обусловлено тем, что относительное увеличение частоты больше относительного увеличения TDP;
  • Ранжирование процессоров различных серий (M, U, Y) происходит не только по уменьшению TDP, но и по увеличению энергоэффективности — к примеру, процессоры Y-серии показывают бо́льшую энергоэффективность, чем процессоры U-серии;
  • Стоит заметить, что с увеличением количества ядер, а следовательно, и потоков, энергоэффективность также повышается. Это можно объяснить тем, что удваиваются лишь сами процессорные ядра, но не сопутствующие контроллеры DMI, PCI Express и ИКП.

Из последнего можно сделать интересный вывод: если приложение хорошо распараллеливается, то четырехъядерный процессор окажется более энергоэффективным, чем двухъядерный: он быстрее закончит вычисления и вернется в режим простоя. Как итог, многоядерность может стать следующим шагом в борьбе за повышение энергоэффективности. В принципе, эту тенденцию можно отметить и в лагере ARM.

Итак, хотя рейтинг сугубо теоретический, и не факт, что он точно отражает реальную расстановку сил, но даже он позволяет сделать определенные выводы касательно распределения процессоров в линейке, их энергоэффективности и соотношения по этим параметрам между собой.

Haswell против Ivy Bridge

Хотя процессоры Haswell уже довольно давно вышли на рынок, присутствие процессоров Ivy Bridge в готовых решениях даже сейчас остается довольно высоким. Особых революций при переходе к Haswell, с точки зрения потребителя, не произошло (хотя рост энергоэффективности для некоторых сегментов выглядит внушительно), что порождает вопросы: а стоит ли обязательно выбирать четвертое поколение или можно обойтись третьим?

Сравнивать процессоры Core четвертого поколения с третьим напрямую сложно, потому что производитель поменял границы TDP:

  • серия M у Core третьего поколения имеет TDP 35 Вт, а у четвертого — 37 Вт;
  • серия U у Core третьего поколения имеет TDP 17 Вт, а у четвертого — 15 Вт;
  • серия Y у Core третьего поколения имеет TDP 13 Вт, а у четвертого — 11,5 Вт.

И если для ультрамобильных линеек TDP понизился, то для более производительной серии М он даже вырос. Тем не менее, попробуем провести примерное сравнение:

  • Топовый четырехъядерный процессор Core i7 третьего поколения имел частоты 3(3,9) ГГц, у четвертого поколения — те же 3(3,9) ГГц, то есть разница в производительности может быть обусловлена только архитектурными улучшениями — не более 10%. Хотя, стоит заметить, при плотном использовании FMA3 четвертое поколение опередит третье на 30-70%.
  • Топовые двухъядерные процессоры Core i7 третьего поколения М-серии и U-серии имели частоты 2,9(3,6) ГГц и 2(3,2) ГГц соответственно, а четвертого — 2,9(3,6) ГГц и 2,1(3,3) ГГц. Как видим, частоты если и выросли, то незначительно, так что и уровень производительности может вырасти лишь минимально, за счет оптимизации архитектуры. Опять же, если ПО знает о FMA3 и умеет активно использовать это расширение, то четвертое поколение получит солидное преимущество.
  • Топовые двухъядерные процессоры Core i5 третьего поколения М-серии и U-серии имели частоты 2,8(3,5) ГГц и 1,8(2,8) ГГц соответственно, а четвертого — 2,8(3,5) ГГц и 1,9(2,9) ГГц. Ситуация аналогична предыдущей.
  • Топовые двухъядерные процессоры Core i3 третьего поколения М-серии и U-серии имели частоты 2,5 ГГц и 1,8 ГГц соответственно, а четвертого — 2,6 ГГц и 2 ГГц. Ситуация снова повторяется.
  • Топовые двухъядерные процессоры Core i3, i5 и i7 третьего поколения Y-серии имели частоты 1,4 ГГц, 1,5(2,3) ГГц и 1,5(2,6) ГГц соответственно, а четвертого — 1,3 ГГц, 1,4(1,9) ГГц и 1,7(2,9) ГГц.

В целом, тактовые частоты в новом поколении практически не выросли, так что незначительный выигрыш в производительности получается только за счет оптимизации архитектуры. Заметное преимущество четвертое поколение Core получит при использовании ПО, оптимизированного под FMA3. Ну и не стоит забывать про более быстрое графическое ядро — там оптимизация способна принести существенный прирост.

Что касается относительной разницы в производительности внутри линеек, то по этому показателю поколения Intel Core третьего и четвертого поколений близки.

Таким образом, можно сделать вывод, что в новом поколении Intel решила снизить TDP вместо повышения частот работы. В результате прирост скорости работы ниже, чем мог бы быть, зато удалось добиться повышения энергоэффективности.

Подходящие задачи для разных процессоров Intel Core четвертого поколения

Теперь, когда мы разобрались с производительностью, можно примерно оценить, под какие задачи лучше всего подойдет та или иная линейка Core четвертого поколения. Сведем данные в таблицу.

Серия/линейка Core i3 Core i5 Core i7
Мобильная М
  • серфинг Сети
  • офисное окружение
  • старые и казуальные игры
Все предыдущее плюс:
  • корпоративное окружение (к примеру, системы бухгалтерского учета)
  • нетребовательные компьютерные игры при наличии дискретной графики
  • профессиональное окружение на грани комфорта
Все предыдущее плюс:
  • профессиональное окружение (3D-моделирование, CAD, профессиональная фото- и видеообработка и т. д.)
Ультрамобильная U
  • серфинг Сети
  • офисное окружение
  • старые и казуальные игры
Все предыдущее плюс:
  • корпоративное окружение (к примеру, системы бухгалтерского учета)
  • нетребовательные компьютерные игры при наличии дискретной графики
  • профессиональное окружение на грани комфорта (вряд ли получится комфортно работать в том же 3ds max)
Сверхультра­мобильная Y
  • серфинг Сети
  • простое офисное окружение
  • старые и казуальные игры
  • офисное окружение
  • старые и казуальные игры

Из этой таблицы тоже хорошо видно, что в первую очередь стоит обращать внимание на серию процессора (M, U, Y), а уже потом на линейку (Core i3, i5, i7), поскольку линейка определяет соотношение производительности процессоров только внутри серии, а между сериями производительность заметно отличается. Это хорошо видно на сравнении i3 U-серии и i5 Y-серии: первый в данном случае будет производительнее второго.

Итак, какие выводы можно сделать по этой таблице? Процессоры Core i3 любой серии, как мы уже отмечали, интересны прежде всего ценой. Поэтому обращать на них внимание стоит, если вы стеснены в средствах и готовы смириться с проигрышем как по производительности, так и по энергоэффективности.

Мобильный Core i7 стои́т особняком из-за архитектурных отличий: четыре ядра, восемь потоков и заметно больше кэша L3. В результате он способен работать с профессиональными ресурсоемкими приложениями и показывать чрезвычайно высокий для мобильной системы уровень производительности. Но для этого ПО должно быть оптимизировано под использование большого количества ядер — в однопоточном ПО свои достоинства он не раскроет. И второе — эти процессоры требуют громоздкой системы охлаждения, т. е. устанавливаются только в крупные ноутбуки с большой толщиной, да и с автономностью у них не очень.

Core i5 мобильной серии предоставляют хороший уровень производительности, достаточный для выполнения не только домашне-офисных, но и каких-то полупрофессиональных задач. Например, для обработки фото и видео. По всем параметрам (потребление энергии, выделение тепла, автономность) эти процессоры занимают промежуточное положение между Core i7 М-серии и ультрамобильной линейкой. В общем, это сбалансированное решение, подходящее тем, кому производительность важнее, чем тонкий и легкий корпус.

Двухъядерные мобильные Core i7 — это примерно то же самое, что Core i5 М-серии, только немного производительнее и, как правило, заметно дороже.

Ультрамобильные Core i7 имеют примерно тот же уровень производительности, что и мобильные Core i5, но с оговорками: если система охлаждения выдержит длительную работу на повышенной частоте. Да и греются они под нагрузкой изрядно, что часто приводит к сильному нагреву всего корпуса ноутбука. Судя по всему, они достаточно дорогие, поэтому их установка оправдана только для топовых моделей. Зато их можно ставить в тонкие ноутбуки и ультрабуки, обеспечивая высокий уровень производительности при тонком корпусе и хорошей автономности. Это делает их отличным выбором для часто путешествующих профессиональных пользователей, которым важна энергоэффективность и малый вес, но часто требуется высокая производительность.

Ультрамобильные Core i5 показывают меньшую производительность по сравению со «старшим братом» серии, но справляются с любой офисной нагрузкой, при этом обладают хорошей энергоэффективностью и гораздо демократичнее по цене. В общем, это универсальное решение для пользователей, которые не работают в ресурсоемких приложениях, а ограничиваются офисными программами и интернетом, и при этом хотели бы иметь ноутбук/ультрабук, подходящий для путешествий, т. е. легкий, с небольшим весом и долго работающий от батарей.

Наконец, Y-серия тоже стоит особняком. По производительности ее Core i7 при удаче дотянется до ультрамобильного Core i5, но этого от него, по большому счету, никто не ждет. Для серии Y главное — высокая энергоэффективность и малое тепловыделение, позволяющее создать в том числе и безвентиляторные системы. Что же касается производительности, то достаточно минимально допустимого уровня, не вызывающего раздражения.

Кратко о Turbo Boost

На случай, если некоторые наши читатели подзабыли, как работает технология разгона Turbo Boost, предлагаем вам краткое описание ее работы.

Если грубо, то система Turbo Boost может динамически повышать частоту процессора сверх установленной благодаря тому, что постоянно следит, не выходит ли процессор за штатные режимы работы.

Процессор может работать только в определенном диапазоне температур, т. е. его работоспособность зависит от нагрева, а нагрев — от способности системы охлаждения эффективно отводить от него тепло. Но поскольку заранее неизвестно, с какой системой охлаждения будет работать процессор в системе пользователя, для каждой модели процессора указывается два параметра: частота работы и количество тепла, которое необходимо отводить от процессора при максимальной нагрузке на этой частоте. Поскольку эти параметры зависят от эффективности и правильной работы системы охлаждения, а также внешних условий (в первую очередь, температуры окружающей среды), производителю приходилось занижать частоту работы процессора, чтобы даже при самых неблагоприятных условиях работы он не терял стабильность. Технология Turbo Boost отслеживает внутренние параметры процессора и позволяет ему, если внешние условия благоприятны, работать на более высокой частоте.

Первоначально Intel объясняла, что технология Turbo Boost использует «эффект температурной инерции». В большинстве случаев в современных системах процессор находится в состоянии простоя, но время от времени на короткий период от него требуется максимальная отдача. Если в этот момент сильно поднять частоту работы процессора, то он быстрее справится с задачей и раньше вернется в состояние простоя. При этом температура процессора растет не сразу, а постепенно, поэтому при краткосрочной работе на очень высокой частоте процессор не успеет нагреться так, чтобы выйти за безопасные рамки.

В реальности довольно быстро выяснилось, что с хорошей системой охлаждения процессор способен работать под нагрузкой даже на повышенной частоте неограниченно долго. Таким образом, долгое время максимальная частота разгона была абсолютно рабочей, а к номинальной процессор возвращался лишь в экстремальных случаях или если производитель делал некачественную систему охлаждения для конкретного ноутбука.

Для того чтобы не допустить перегрева и выхода из строя процессора, система Turbo Boost в современной реализации постоянно отслеживает следующие параметры его работы:

  • температура чипа;
  • потребляемый ток;
  • потребляемая мощность;
  • число загруженных компонентов.

Современные системы на Ivy Bridge способны работать на повышенной частоте практически во всех режимах, кроме одновременной серьезной нагрузки на центральный процессор и графику. Что касается Intel Haswell, то пока у нас нет достаточной статистики по поведению этой платформы под разгоном.

Прим. автора: Стоит заметить, что температура чипа косвенно влияет и на потребляемую мощность — данное влияние становится явным при ближайшем рассмотрении физического устройства самого кристалла, поскольку электрическое сопротивление полупроводниковых материалов увеличивается с ростом температуры, а это в свою очередь ведет к увеличению потребления электроэнергии. Таким образом, процессор при температуре 90 градусов будет потреблять больше электроэнергии, чем при температуре 40 градусов. А поскольку процессор «подогревает» и текстолит материнской платы с дорожками, и окружающие компоненты, то и их потери электроэнергии на преодоление более высокого сопротивления также сказываются на энергопотреблении. Данное заключение легко подтверждается разгоном как «на воздухе», так и экстремальным. Всем оверклокерам известно, что более производительный кулер позволяет получить дополнительные мегагерцы, а уж эффект сверхпроводимости проводников при температуре близкой к абсолютному нулю, когда электрическое сопротивление стремится к нулю, знаком всем еще со школьной физики. Именно поэтому при разгоне с охлаждением жидким азотом и получается достигать таких высоких частот. Возвращаясь к зависимости электрического сопротивления от температуры, можно также сказать, что в какой-то мере процессор еще и сам себя подогревает: при повышении температуры, когда система охлаждения не справляется, повышается и электрическое сопротивление, что в свою очередь увеличивает потребляемую мощность. А это ведет к увеличению тепловыделения, что приводит к повышению температуры... Кроме того, не стоит забывать, что высокие температуры сокращают срок жизни процессора. Хотя производители и заявляют достаточно высокие максимальные температуры для чипов, стоит всё же по возможности удерживать температуру невысокой.

Кстати, вполне вероятно, что «крутить» вентилятор на более высоких оборотах, когда за счет него увеличится потребление электроэнергии системы, выгоднее по энергопотреблению, чем иметь процессор с высокой температурой, которая повлечет за собой потери электроэнергии на возросшем сопротивлении.

Как видите, температура может и не являться прямым ограничивающим фактором для Turbo Boost, то есть процессор будет иметь вполне приемлемую температуру и не уходить в троттлинг, но косвенно она влияет на другой ограничивающий фактор — потребляемую мощность. Поэтому про температуру забывать не стоит.

Подводя итог, технология Turbo Boost позволяет, при благоприятных внешних условиях работы, повышать частоту процессора сверх гарантированного номинала и тем обеспечивать гораздо более высокий уровень производительности. Это свойство особенно ценно в мобильных системах, где оно позволяет добиться хорошего баланса между производительностью и нагревом.

Но следует помнить, что обратной стороной медали является невозможность оценить (спрогнозировать) чистую производительность процессора, т. к. она будет зависеть от внешних факторов. Вероятно, это одна из причин появления процессоров с «8» на конце названия модели — с «задранными» номинальными частотами работы и выросшим из-за этого TDP. Они предназначены для тех продуктов, для которых стабильная высокая производительность под нагрузкой важнее энергоэффективности.


Во второй части статьи приведено подробное описание всех современных серий и линеек процессоров Intel Haswell, включая технические характеристики всех имеющихся процессоров. А также сделаны выводы о применимости тех или иных моделей.




Дополнительно

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.