GPU integrata nei processori Core i5 e i3 di Intel - Versione Stampabile - Hardware Upgrade

Con l'articolo pubblicato alcuni giorni fa, in concomitanza con il debutto ufficiale sul mercato, abbiamo analizzato le caratteristiche architetturali e prestazionali della nuova generazione di processori Intel Core i5 e Core i3 dotati di architettura dual core, meglio noti con il nome in codice di Clarkdale. Queste cpu vantano una caratteristica tecnica attualmente unica: quella di integrare al proprio interno anche una GPU, non integrata con la CPU a livello di silicio ma affiancata a quest'ultima sul package del processore.

La risultante è quella di avere a disposizione un processore che integra al proprio interno tutti i principali elementi del sistema: controller memoria DDR3 dual channel, GPU e ovviamente CPU. Il controller memoria ha la peculiarità di essere stato integrato non nella CPU, come per le cpu Socket 1156 della famiglia Lynnfield precedentemente introdotte sul mercato, ma direttamente nella GPU: il collegamento tra i due componenti avviene attraverso link QPI, Quick Path Interconnect, lanciato da Intel con la prima generazione di processori della serie Core i7 900 nel mese di Novembre 2008.

Al momento attuale sono 6 i processori Intel della famiglia Core ix, specificamente sviluppati per sistemi desktop, ad integrare al proprio interno anche la parte GPU. La tabella seguente ne riassume le caratteristiche tecniche principali:

Processore	Clock	Turbo	Core	Threads	Cache L3	Clock GPU	memoria	TDP	Costo
Core i5-670	3,46 GHz	sino a 3,73 GHz	2	4	4M	733 MHz	1333	73W	284$
Core i5-661	3,33 GHz	sino a 3,6 GHz	2	4	4M	900 MHz	1333	87W	196$
Core i5-660	3,33 GHz	sino a 3,6 GHz	2	4	4M	733 MHz	1333	73W	196$
Core i5-650	3,2 GHz	sino a 3,46 GHz	2	4	4M	733 MHz	1333	73W	176$
Core i3-540	3,06 GHz	-	2	4	4M	733 MHz	1333	73W	133$
Core i3-530	2,93 GHz	-	2	4	4M	733 MHz	1333	73W	113$

Conosciamo già le caratteristiche architetturali di questi processori, tutti costruiti utilizzando processo a 32 nanometri per la CPU e a 45 nanometri per la GPU; la componente video è identica tra i processori, con l'unica differenza rappresentata dal modello Core i5-661. Se la frequenza di clock è sempre pari a 733 MHz per la GPU, questo modello ha clock di default portato a 900 MHz: da questo la numerazione differente rispetto al modello Core i5-660 a parità di restanti caratteristiche tecniche.

Evidenziamo come un incremento della frequenza di clock della GPU di poco meno del 23%, passando da 733 MHz a 900 MHz, abbia portato ad un incremento del TDP massimo dichiarato per il processore di poco più del 19%, con una variazione da 73 Watt a 87 Watt. Il TDP è un valore massimo di riferimento, che potrebbe anche non venir mai raggiunto dal processore benché portato alle massime condizioni di utilizzo sotto stress; detto questo, è significativo notare come l'incremento della frequenza di clock sembri avere una relazione quasi lineare con l'aumento del TDP, a indicare il peso che la componente GPU ha sul consumo complessivo del processore.

Dopo aver evidenziato le caratteristiche architetturali della GPU integrata, passiamo a valutarne le prestazioni velocistiche con alcuni titoli 3D per capire sino a che punto questo tipo di GPU possa confrontarsi sia con le precedenti soluzioni proposte da Intel, sia con i chipset AMD 785G. Questa la configurazione di test adottata:

I due processori AMD Phenom II X4 945 e Intel Core 2 Quad Q8400 sono stati scelti in questo confronto in quanto hanno un costo ufficiale, in dollari USA, leggermente inferiore a quello della cpu Intel Core i5 661, bilanciando con questo la presenza nella CPU della componente GPU.

Far Cry 2 e Half Life 2, Episode 2 sono stati analizzati con 4 differenti risoluzioni video, selezionando una qualità d'immagine che fosse il più possibile bilanciata alla ridotta potenza elaborativa delle GPU inserite nel confronto. Nel corso della valutazione prestazionale abbiamo aumentato la frequenza di clock delle GPU integrate nel processore Intel Core i5 661, passando dai 900 MHz di default a 1.050 MHz, e del chipset AMD 785G, incrementata in questo caso dai 500 MHz di default a 700 MHz.

Il risultato ottenuto con Far Cry 2 permette di evidenziare immediatamente quale netto miglioramento rappresenti l'architettura integrata nel processore Intel Core i5 661, in termini di sottosistema video, rispetto a quanto messo a disposizione dal chipset Intel G41 per processori Socket 775 LGA. I frames sono mediamente raddoppiati, complice da un lato l'architettura propria della GPU e dall'altro l'integrazione del memory controller, con le superiori prestazioni che questo permette di ottenere.

Non bisogna inoltre dimenticare che la piattaforma G41 utilizzata è stata abbinata a memoria DDR2-800 contro quella DDR3-1333 del processore Core i5 661: da questo ne deriva un certo vantaggio per la seconda piattaforma, che può avere a disposizione una superiore bandwidth della memoria da dedicare al sottosistema video.

Il comportamento visto con Far Cry 2 si ripresenta con Half-Life 2 Episode 2: la GPU integrata nel processore Intel Core i5 661 fa registrare frames in media doppi rispetto alla soluzione integrata nel chipset G41, fornendo risultati leggermente superiori a quelli della piattaforma AMD 785G per processori Socket AM3. In overclock sia la soluzione Core i5 661 che quella AMD 785G incrementano sensibilmente i frames al secondo a tutte le risoluzioni, con margini superiori per la proposta AMD a motivo del più elevato aumento percentuale della frequenza di clock.

I risultati in overclock che abbiamo inserito sono puramente indicativi: con entrambe le piattaforme non abbiamo avuto problemi di stabilità operativa a queste frequenze incrementate senza dover per questo intervenire sul raffreddamento di default.

Con Unreal Tournament 3 evidenziamo un sostanziale allineamento prestazionale tra chipset AMD 785G e processore Intel Core i5 661, con un lieve margine di vantaggio per il secondo soprattutto alle risoluzioni superiori; in questo caso riteniamo che sia la bandwidth messa a disposizione dalla memoria di sistema a fornire un vantaggio prestazionale. I frames totalizzati sono nel complesso ridotti per poter assicurare buona giocabilità, ma quantomeno alla risoluzione di 800x600 pixel la soglia di 30 al secondo viene superata.

Non dobbiamo dimenticare che queste soluzioni integrate sono state sviluppate principalmente per gestire al meglio la riproduzione di flussi video, anche ad alta definizione; possono essere abbinate anche a videogiochi recenti ma senza la pretesa di ottenere prestazioni che siano comparabili ad una soluzione dedicata su slot PCI Express.

E' sicuramente d'effetto vedere una GPU integrata registrare 48 frames al secondo medi con Crysis, benché questo avvenga con overclock, alla risoluzione di 800x600 e con impostazioni qualitative molto conservative. I frames ottenuti sono complessivamente ridotti e sufficienti ad un gaming occasionale solo alla risoluzione più ridotta tra quelle in prova, ma in ogni caso dimostrano i passi in avanti fatti dalle soluzioni integrate. Per la GPU del processore Core i5 661 si ripete il trend visto nelle note precedenti: prestazioni di fatto sempre doppie rispetto a quanto offerto dal chipset Intel G41.

A chiudere l'analisi World in Conflict, analizzato con la modalità benchmark integrata che risulta essere non poco dipendente dalla potenza elaborativa del processore; da questo il netto vantaggio della piattaforma AMD 785G alla risoluzione inferiore, con frames che tendono poi ad allinearsi a quelli del processore Intel Core i5 661. Ancora una volta notiamo come alle risoluzioni più elevate la GPU integrata nel processore Intel riesca a far registrare buoni risultati, complice in questo l'efficienza del memory controller integrato abbinato a memoria DDR3-1333.

L'analisi prestazionale con giochi 3D ha permesso di evidenziare come Intel sia riuscita a migliorare sensibilmente le prestazioni del proprio sottosistema video integrato rispetto a quanto messo a disposizione con piattaforme chipset di precedente generazione per processori Socket 775 LGA; merito di questo risultato sono sia le innovazioni architetturali, come l'aumento da 10 a 12 delle unità di elaborazione interne alla GPU, sia il memory controller, ora integrato nel processore.

Lo schema dei due die montati sui processori Core i5 e Core i3 lascia capire quale peso, in termini di superficie del die, abbiano sia la GPU sia il memory controller: la superiore superficie complessiva della componente GPU, sulla sinistra, rispetto a quella CPU è giustificata dalla differente tecnologia produttiva, che è a 32 nanometri solo per la CPU. Da questo un die più voluminoso, che potrebbe sicuramente beneficiare nel passaggio al processo a 32 nanometri di una riduzione dei costi: questa transizione avverrà sicuramente in futuro con le soluzioni della famiglia Sandy Bridge, attese sul mercato non prima di inizio 2011.

Se le prestazioni velocistiche con giochi 3D, anche recenti, sono decisamente incrementate rispetto a quelle della precedente generazione di soluzione video Intel, è altresì da evidenziare come i frames ottenuti siano adatti ad un gaming occasionale, con titoli non complessi e a risoluzioni ridotte. Il risultato ottenuto è lontano da quanto Intel ha messo a disposizione dal versante video: la GPU integrata nei processori Clarksfield è in questo senso un'ottima piattaforma per la riproduzione di flussi video ad alta definizione, complice anche il supporto audio a formati multicanale non complessi sviluppati sia da Dolby che da DTS ( Dolby TrueHD e DTS HD Master Audio).

Nell'analisi prestazionale dei processori Core i5, eseguita nei giorni scorsi, abbiamo segnalato il comportamento della componente CPU nel suo complesso: i benefici dell'architettura Nehalem sono ben evidenti anche con un'architettura dual core. Nel costo di questi processori, complessivamente interessante ma non ancora sotto i 100 dollari come alcune proposte dual e quad core della concorrente AMD, è presente anche un sottosistema video che al pari delle proposte concorrenti integrate nei chipset non è quanto di meglio disponibile sul puro piano prestazionale con applicazioni 3D. Questa tipologia di GPU risulta però essere sovrabbondante per le tradizionali applicazioni di produttività personale, senza tralasciare il fatto che con una di queste soluzioni è resa superflua una scheda video discreta per la riproduzione di flussi video ad alta definizione.