Vyšší rychlost se Sandy Bridge

Nové procesory Sandy Bridge předbíhají konkurenci od AMD i od samotného Intelu. Tentokrát jsme se podívali na notebooky s úhlopříčkou od 14 do 15,6 palce. Pro příští vydání připravujeme srovnávací test 13" verzí.
FREDERIK NIEMEYER

Výkon, nebo výdrž? Notebook většinou vybíráme podle toho, jak dlouhou výdrž a jak vysoký výkon potřebujeme. Donedávna platilo, že čím výkonnější notebook potřebujeme, tím kratší dobu vydrží při provozu na akumulátor. Situace se s uvedením moderních technologií nVidia Optimus a procesorů Intel Sandy Bridge výrazně zlepšila, stále je ale dobré si při výběru uvědomit, že výkonný hardware spotřebuje více energie, a to i když se umí bleskurychle přepínat do úsporného stavu. Budete-li na cestách používat notebook nejen k provozu kancelářských aplikací a prohlížení internetu, ale plánujete na něm také prohlížet filmy ve vysokém rozlišení nebo hrát hry, musíte počítat s razantním snížením výdrže při provozu na akumulátor. Zatímco v režimu práce s textovým editorem a prohlížečem internetu dokáže notebook pracovat na baterii po dobu 6–8 hodin, při aktivaci výkonnější grafiky a při plném výkonu procesoru se výdrž zkrátí na několik desítek minut.
Uvedení procesorů řady Sandy Bridge znamenalo i přes počáteční problém s chybnou čipovou sadou na trhu s procesory malou revoluci. Starší procesory Core i5 580M Arrandale disponovaly dvěma jádry s integrovanou grafickou kartou a obsahovaly více než 559 milionů tranzistorů rozložených na ploše 195 čtverečních milimetrů. Novější procesor Sandy Bridge i5-2540M tvoří 624 milionů tranzistorů umístěných na ploše 149 čtverečních milimetrů. Důvodem je zmenšení výrobního procesu CPU s integrovanou grafikou ze 45 na 32 nanometrů a změna struktury procesoru. Grafická část, jež byla u první generace Core i5 sice uložena do stejného obalu jako CPU, ale jinak se jednalo o samostatnou jednotku, je u druhé generace Core i5, zvané "Sandy Bridge", plně integrována do struktury jediné křemíkové destičky CPU. Grafické jádro tak přistupuje přímo k vyrovnávací L3 paměti procesoru, čímž se výrazně zvyšuje propustnost grafické paměti.
Díky inovovanému návrhu čipů Sandy Bridge a úzké spolupráci grafiky s procesorem (viz rámeček nahoře) je integrované GPU Intel Graphics HD 3000, které je použito ve všech mobilních procesorech Sandy Bridge, asi dvakrát rychlejší než předchozí generace. Výkon integrované grafiky Intel je nyní tak vysoký, že může konkurovat základním dedikovaným grafikám AMD a nVidia, ale v porovnání s nimi je výrazně energeticky úspornější. Lze s ním hrát i středně náročné hry, ale dlužno podotknout, že na nejnovější hry provozované při vyšším rozlišení a s vysokými detaily stále ještě nestačí. Silné stránky integrované grafiky Intel však oceníte při přehrávání a zpracování HD videa.

Přechod na turbo: Quick Sync a další

Jednou z nezanedbatelných výhod integrované grafiky procesorů Sandy Bridge je, že i jejich výkon profituje ze zvýšení nárůstu, kterého Intel dosáhl pomocí režimu Turbo Boost. Turbo režim přetaktuje výpočetní i grafickou část procesoru, dokud nedosáhne rámce limitů určených pro napájení a teplotní výdrž procesoru. Při aktivaci Turbo Boostu procesor pracuje na omezenou dobu na vyšší než nominální frekvenci. Finta spočívá právě v teplotním řízení procesoru. Turbo Boost zajistí, aby procesor, který v běžném provozu pracuje při dané teplotě, po dobu 20 až 30 sekund pracoval při vyšší frekvenci. Během tohoto režimu dojde ke zvýšení pracovní teploty procesoru, ale ta je kontrolována Turbo Boostem tak, aby nepřesáhla kritickou hranici. V krátkodobém rozmezí se však může v případě potřeby zvýšit, aby zajistila vyšší výkon CPU tak, aby rychleji zpracoval potřebnou zátěž, a poté se Turbo Boost vypne a teplota procesoru se pomalu vrátí k nominálním hodnotám. CPU Sandy Bridge jsou vybaveny režimem Turbo Boost 2.0, který běžně zrychlí výkon procesoru na cca 20 až 30 sekund a je využíván jak při výpočetním, tak při grafickém zatížení procesoru. Více informací o přetaktování v rámci režimu Turbo Boost najdete v článku na - str. 94.
Další zajímavou novinkou procesorů Sandy Bridge je implementace funkce Quick Sync Video, která akceleruje přehrávané videoklipy například z Facebooku či You Tube. Quick Sync využívá speciální jednotky procesoru, které jsou optimalizovány pro výpočty videokodeků H.264 a MPEG-2. V současné době ale výhod funkce Quick Sync dokáže využít jen málo programů. Momentálně je podporuje CyberLink MediaEspresso 6.5 a ArcSoft Media Converter 7.
Vyšší praktickou rychlost procesorů Sandy Bridge zajišťuje rovněž nová instrukční sada Advanced Vector Extensions (AVX), která má na starosti výpočty v plovoucí čárce, které jsou důležité především při provádění vědeckých výpočtů a při zpracování videa. Na rozdíl od 128bitové instrukční sady SSE (streaming SIMD Extensions) používá AVX 256bitové registry. Vzhledem k tomu, že AVX pracuje až se čtyřmi parametry, není na rozdíl od SSE potřeba ukládat průběžné výpočty, takže vystačí s úspornějším, a tedy flexibilnějším a rychlejším kódem.
Řada notebooků s procesorem Sandy Bridge je kromě GPU integrovaného do procesoru vybavena samostatným výkonnějším grafickým procesorem nVidia, který v herních výkonnostních testech jasně poráží integrovanou grafiku Intel. Technologie nVidia Optimus zajišťuje automatické přepínání mezi úspornou integrovanou grafikou a grafikou využívanou při náročných 3D hrách. Díky tomu dokážou notebooky kombinovat dlouhou výdrž na akumulátor při práci s kancelářskými aplikacemi a zároveň mohou nabídnout vysoký grafický výkon v okamžiku, kdy uživatel nepracuje a rozhodne se pro hraní her. Automatické řízení přepínání mezi integrovanou a dedikovanou grafickou kartou mohou uživatelé upravit prostřednictvím řady schémat napájení, uzpůsobených pro nejčastější situace.nVidia Optimus navíc umožňuje manuální nastavení, která aplikace má využívat jaký grafický čip. Optimus ale bohužel nepracuje vždy bez problémů (viz vložený článek na - str. 45).
Díky rozumné kombinaci rozličných technologických inovací opanoval Intel uvedením procesorů řady Sandy Bridge Intel jak trh s mobilními, tak s desktopovými procesory. AMD ale momentálně kraluje v segmentu netbooků (viz vložený článek na protější straně). AMD navíc v blízké době představí dva nové procesory, které jej možná vrátí do hry ve výkonnějším segmentu mobilních a desktopových procesorů.

Protiútok AMD: Llano a Buldozer

Společnost AMD uvedla na trh APU (Accelerated Processing Unit) jednotku s kódovým označením Llano, která stejně jako procesory Sandy Bridge sestává z kombinace výpočetních jader CPU a grafických jader GPU. Tento koncept AMD nazvalo Fusion. CPU část procesoru v podstatě navazuje na starší architekturu procesorů Phenom II a stejně jako Sandy Bridge je vyráběna 32nm technologií. Výkon těchto procesorů zatím stále testujeme, ale vzhledem k podpoře DirectX 11 a celkovému počtu 400 shaderovacích jednotek bude jejich grafický výkon vyšší než výkon integrované grafiky procesorů Sandy Bridge.
AMD však v nejbližší době uvede i procesory s úplně novou architekturou Bulldozer. Procesory této řady se budou prodávat v řadě FX a budou vybaveny až osmi výpočetními jádry bez integrované grafické jednotky. AMD se tak poprvé od doby, kdy Intel uvedl procesory Core2, uchází o výraznější podíl na trhu s high-endovými procesory.
Obě nové architektury AMD jsou nyní na startovní čáře a už blízká budoucnost ukáže, jaký úspěch zaznamenají a jaký kus tržního koláče Intelu ukousnou. Prozatím ale drží otěže v rukou stále Intel, a to v dobrém i ve zlém. Procesory Sandy Bridge se prodávají v řadě variant, které se liší nejen frekvencí, ale i funkčností. Například varianta Core i3 se jako jediná z této řady prodává bez aktivovaného režimu Turbo Boost. Nové procesory řady Sandy Bridge poznáte snadno – jejich modelové označení začíná číslicí "2". Čtyřjádrové verze těchto procesorů jsou označeny písmenem "Q".

Výkonnostní testy: Nejrychlejší je Apple

Pro porovnání výkonu procesorů Sandy Bridge jsme vybrali tři nejprokazatelnější benchmarky, jejichž výsledky můžete vidět v tabulce. O výkonu samotného procesoru nejlépe vypovídá benchmark Cinebench od společnosti Maxton. Tento testovací program je optimalizován pro vícejádrová CPU a využívá i specializovaných funkcí jejich instrukčních sad. Grafický výkon procesorů pod rozhraním DirectX 9 jsme měřili za pomoci programu 3DMark06. Celkový výkon notebooku, který bere v úvahu všechny použité komponenty a nejen výkon procesoru, jsme s ohledem na to, že interní grafika Sandy Bridge nepodporuje DirectX 11, měřili pomocí benchmarku PCMark Vantage.
Výsledky výkonnostních testů ukazují, že se Intel při vývoji procesorů Sandy Bridge odebral správným směrem. Žádný z testovaných notebooků totiž neprojevil sebemenší výkonnostní kompromis. Notebook Apple dokonce získal vítězství v kombinaci s grafickým procesorem AMD. Testovaným modelům můžeme vyčítat jen výdrž akumulátoru jak v režimu maximálního výpočetního i grafického výkonu, tak při simulaci práce s kancelářskými aplikacemi. S výjimkou modelu Acer Aspire TimelineX, který v kancelářských aplikacích vydrží pracovat devět až deset hodin, dosáhla většina testovaných notebooků s dodávanými standardními akumulátory pouze výdrže okolo pěti až šesti hodin. Tato hodnota je sice vyšší než u předchozích modelů s procesory první generace Core iX, ale ideálně bychom čekali delší výdrž.
AUTOR@CHIP.CZ

SHRNUTÍ

Procesorem Sandy Bridge trefil Intel do černého. Starší generaci jasně výkonově překonává a splňuje všechny nároky na ideální procesor, který je základem opravdu mobilních notebooků, nabízejících dostatek výkonu a dlouhou výdrž na baterie. Testovaný Apple MacBook dokonce podporuje DirectX 11 a je vybaven ultramoderním portem Thunderbolt. Většina testovaných modelů je vybavena rozhraním USB 3.0 a technologií nVidia Optimus. Uvažujete-li o koupi notebooku, jsou momentálně stroje s procesory Sandy Bridge tou nejlepší variantou.


VÝZNAMNÝ VÝKONNOSTNÍ NÁSKOK
Při přímém srovnání procesorů s předchozí generací Core i5 vykazuje Sandy Bridge jasný výkonnostní náskok. V benchmarku Cinebench je CPU Sandy Bridge o 30 % výkonnější než porovnatelný model předchozí generace na podobné taktovací frekvenci. Grafický test 3DMark06 prokazuje náskok ještě viditelněji. Integrovaná grafika procesorů Sandy Bridge je téměř dvakrát rychlejší než předchozí grafický čip Intelu.


Pozor na teplotu!
Sotva odezněly zmatky s chybnou čipovou sadou pro procesory Sandy Bridge, už se objevují jiné problémy. Během testování jinak skvělého notebooku Acer TimelineX 4830TG jsme zjistili závažný nedostatek, který se projevuje při plném vytížení CPU a GPU. Jakmile překročí teplota CPU 85 °C, procesor se automaticky podtaktuje na frekvenci 1,2 GHz. Podle tvrzení Aceru tak notebook činí, aby ochránil okolní komponenty proti přehřátí. Notebook začal opět pracovat na plný výkon v okamžiku, kdy teplota CPU klesla pod 53 °C, ale předtím bylo nutné vypnout momentálně běžící aplikace. Do uzávěrky čísla nebylo jisté, zda Acer vyřeší tento problém aktualizací BIOS, takže prozatím musíme potenciální uživatele, kteří hodlají na notebooku provozovat výpočetně a graficky náročné operace, varovat, aby si tento model zatím nekupovali.
Naprosto spolehlivě nepracuje ani technologie nVidia Optimus. Některé starší aplikace, jako například Quake III Arena, při spuštění neaktivují dedikovanou grafiku nVidia, a to ani když je ručně zadáme mezi aplikace, které by ji spustit měly. Příčinu tohoto problému zatím neznáme, ale následek je jednoduchý: znatelná ztráta herního výkonu.


Netbooky: Žezlo je nyní v rukou AMD
Nová generace úsporných procesorů AMD, určených pro použití v netboocích, dokáže plynule přehrávat video ve Full HD rozlišení a má DirectX 11.
Uvedení procesoru Atom znamenalo pro Intel před třemi lety velký úspěch. V té době neměl konkurenci, byl montován do všech uváděných netbooků a AMD trvalo dlouho, než zpoždění na tomto trhu dohnalo. Procesory Atom byly sice poněkud pomalejší, ale měly nízkou spotřebu a byly levné, a staly se tak ideálním základem pro novou třídu ultrapřenosných a ultradostupných počítačů. Netbooky byly určené k prohlížení internetu, základní práci s textovým editorem, čtení knih a pro prohlížení filmů s nízkým rozlišením.
AMD nemohlo v té době Atomu konkurovat žádným ze svých procesorů. Sice mělo k dispozici mnohem výkonnější CPU Athlon a Phenom, ale ty byly také dražší než Atomy a měly o poznání vyšší spotřebu. Dnes se v podobné situaci nachází Intel, který sice disponuje vynikající architekturou Sandy Bridge, ta ale (zatím) neumožňuje vytvořit odlehčenou verzi procesoru s maximálním příkonem na úrovni 9 wattů. Netbookové procesory se navíc prodávají s tak nízkou marží, že by se Intelu ani nevyplatilo konkurovat sám sobě dramatickým snížením frekvence notebookových procesorů Sandy Bridge.
AMD využilo příležitosti, která se mu naskytla tím, že Intel své Atomy výkonnostně tři roky příliš neupgradoval, a uvedlo nedávno na trh řadu procesorů Fusion C, které v sobě mají kromě výpočetního jádra integrovanou i grafickou jednotku podporující DirectX 11. Co se výpočetního výkonu týče, procesor AMD C50 (1 GHz) se pohybuje na úrovni Atomu N550 (1,5 GHz), hlavní rozdíl ale najdeme v grafice. Integrované jádro Radeonu HD6250 nedává starší grafice Intel GMA 3150 nejmenší šanci. Kromě možnosti přehrávání jednodušších her je grafika C50 zajímavá hlavně svými multimediálními možnostmi. Unified Video Decoder 3 (UVD3) dokáže simultánně zpracovat dva videostreamy s plným HD rozlišením, takže například dokáže spustit při přehrávání Blu-ray filmu v PIP rámečku druhé video. Přehrávání HD videa 1080p je možné i na počítačích s procesorem Atom, ale pouze v kombinaci s čipovou sadou nVidia ION, ta však podporuje jen starší DirectX 10.
Uvedení procesorů C50 ale možná přišlo příliš pozdě, protože doba netbooků končí. Netbooky sloužily většině uživatelům jen k pasivní konzumaci obsahu z internetu, na což dnes stačí ještě menší a lehčí tablety.


Foto: Výkon CPU: Výpočetní výkon procesoru testujeme pomocí řady benchmarků Cinebench 9.5, 10 a 11.5, které při renderování scény dokážou využít všech jader procesoru.