Процессоры. Обзор энергоэффективных процессоров Intel серии «T

С технологией изготовления процессора тесно связано и его энергопотребление.

Первые процессоры архитектуры x86 потребляли мизерное (по современным меркам) количество энергии, составляющее доли ватта. Увеличение количества транзисторов и повышение тактовой частоты процессоров привело к существенному росту данного параметра. Наиболее производительные модели потребляют до 130 и более ватт. Фактор энергопотребления, несущественный на первых порах, сейчас оказывает серьёзное влияние на эволюцию процессоров:

Совершенствование технологии производства для уменьшения потребления, поиск новых материалов для снижения токов утечки, понижение напряжения питания ядра процессора;

Появление сокетов (разъемов для процессоров) с большим числом контактов (более 1000), большинство которых предназначено для питания процессора. Так у процессоров для популярного сокета LGA775число контактов основного питания составляет 464 штуки (около 60 % от общего количества);

Изменение компоновки процессоров. Кристалл процессора переместился с внутренней на внешнюю сторону, для лучшего отвода тепла к радиатору системы охлаждения;

Интеграция в кристалл температурных датчиков и системы защиты от перегрева, снижающей частоту процессора или вообще останавливающей его при недопустимом увеличении температуры;

Появление в новейших процессорах интеллектуальных систем, динамически меняющих напряжение питания, частоту отдельных блоков и ядер процессора, и отключающих неиспользуемые блоки и ядра;

Появление энергосберегающих режимов для «засыпания» процессора, при низкой нагрузке.

Рабочая температура процессора.

Ещё один параметр ЦП - максимально допустимая температура поверхности процессора, при которой возможна нормальная работа (от 54,8 до 100 °C[источник не указан 226 дней]). Температура процессора зависит от его загруженности и от качества теплоотвода. При температуре, превышающей максимально допустимую производителем, нет гарантии, что процессор будет функционировать нормально. В таких случаях возможны ошибки в работе программ или зависание компьютера.

Тепловыделение процессоров и отвод тепла.

Для теплоотвода от микропроцессоров применяются пассивные радиаторы и активные кулеры.

Измерение и отображение температуры микропроцессора.

Для измерения температуры микропроцессора, обычно внутри микропроцессора, в области центра крышки микропроцессора устанавливается датчик температуры микропроцессора. В микропроцессорах Intel датчик температуры - термодиод или транзистор с замкнутыми коллектором и базой в качестве термодиода, в микропроцессорах AMD - терморезистор.

Производители.

Наиболее популярные процессоры сегодня производят фирмы Intel, AMD и IBM.

Большинство процессоров, используемых в настоящее время, являются Intel-совместимыми, то есть имеют набор инструкций и интерфейсы программирования, сходные с используемыми в процессорах компании Intel.

Процессоры Intel: 8086, 80286, i386, i486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Celeron (упрощённый вариант Pentium), Pentium 4, Core 2 Duo, Core 2 Quad, Core i3, Core i5, Core i7, Xeon (серия процессоров для серверов),Itanium, Atom (серия процессоров для встраиваемой техники) и др.

AMD имеет в своей линейке процессоры архитектуры x86 (аналоги 80386 и 80486, семейство K6 и семейство K7 - Athlon, Duron, Sempron) и x86-64 (Athlon 64, Athlon 64 X2, Phenom, Opteron и др.). Процессоры IBM (POWER6, POWER7, Xenon, PowerPC) используются в суперкомпьютерах, в видеоприставках 7-го поколения, встраиваемой технике; ранее использовались в компьютерах фирмы Apple.

По данным компании IDC, по итогам 2009 года на рынке микропроцессоров для настольных ПК, ноутбуков и серверов доля корпорации Intel составила 79,7 %, доля AMD - 20,1 %.

Доли по годам:

Год Intel AMD Другие

2007 78,9 % 13,1 % 8,0 %

2008 80,4 % 19,3 % 0,3 %

2009 79,7 % 20,1 % 0,2 %

2010 80,8 % 18,9 % 0,3 %

83,7 % 10,2 % 6,1 %

СССР/Россия

Основная статья: Российские микропроцессоры

В советское время одним из самых востребованных из-за его непосредственной простоты и понятности, стал задействованный в учебных целях МПК КР580 - набор микросхем, копия набора микросхем Intel 82xx. Использовался в отечественных компьютерах, таких как Радио 86РК, ЮТ-88, Микроша и т. д.

Разработкой микропроцессоров в России занимаются ЗАО «МЦСТ», НИИСИ РАН и ЗАО «ПКК Миландр». Также разработку специализированных микропроцессоров, ориентированных на создание нейронных систем и цифровую обработку сигналов, ведут НТЦ «Модуль» и ГУП НПЦ «ЭЛВИС». Ряд серий микропроцессоров также производит ОАО «Ангстрем».

НИИСИ разрабатывает процессоры серии «Комдив» на основе архитектуры MIPS. Техпроцесс - 0,5 мкм, 0,3 мкм; КНИ.

КОМДИВ32 (англ.), 1890ВМ1Т, в том числе в варианте КОМДИВ32-С (5890ВЕ1Т), стойком к воздействию факторов космического пространства (ионизирующему излучению)

КОМДИВ64 (англ.), КОМДИВ64-СМП

Арифметический сопроцессор КОМДИВ128

ЗАО ПКК Миландр разрабатывает 16-разрядный процессор цифровой обработки сигналов и 2-ядерный процессор:

2011 год, 1967ВЦ1Т - 16-разрядный процессор цифровой обработки сигналов, частота 50 МГц, КМОП 0,35 мкм

2011 год, 1901ВЦ1Т - 2-ядерный процессор, DSP (100 МГц) и RISC (100 МГц), КМОП 0,18 мкм

НТЦ «Модуль» разработал и предлагает микропроцессоры семейства NeuroMatrix:

1998 год, 1879ВМ1 (NM6403) - высокопроизводительный специализированный микропроцессор цифровой обработки сигналов с векторно-конвейерной VLIW/SIMD архитектурой. Технология изготовления - КМОП 0,5 мкм, частота 40 МГц.

2007 год, 1879ВМ2 (NM6404) - модификация 1879ВМ1 с увеличенной до 80 МГц тактовой частотой и 2Мбитным ОЗУ, размещённым на кристалле процессора. Технология изготовления - 0,25 мкм КМОП.

2009 год, 1879ВМ4 (NM6405) - высокопроизводительный процессор цифровой обработки сигналов с векторно-конвейерной VLIW/SIMD архитектурой на базе запатентованного 64-разрядного процессорного ядра NeuroMatrix. Технология изготовления - 0,25 мкм КМОП, тактовая частота 150 МГц.

2011 год, 1879ВМ5Я (NM6406) - высокопроизводительный процессор цифровой обработки сигналов с векторно-конвейерной VLIW/SIMD архитектурой на базе запатентованного 64-разрядного процессорного ядра NeuroMatrix. Технология изготовления - 90нм КМОП, тактовая частота 300 МГц.

СБИС 1879ВМ3 - программируемый микроконтроллер с ЦАП и АЦП. Частота выборок до 600 МГц (АЦП) и до 300 МГц (ЦАП). Максимальная тактовая частота 150 МГц.

ГУП НПЦ ЭЛВИС разрабатывает и производит микропроцессоры серии «Мультикор», отличительной особенностью которых является несимметричная многоядерность. При этом физически в одной микросхеме содержатся одно CPU RISC-ядро с архитектурой MIPS32, выполняющее функции центрального процессора системы, и одно или более ядер специализированного процессора-акселератора для цифровой обработки сигналов с плавающей/фиксированной точкой ELcore-xx (ELcore = Elvees’s core), основанного на «гарвардской» архитектуре. CPU-ядро является ведущим в конфигурации микросхемы и выполняет основную программу. Для CPU-ядра обеспечен доступ к ресурсам DSP-ядра, являющегося ведомым по отношению к CPU-ядру. CPU микросхемы поддерживает ядро ОС Linux 2.6.19 или ОС жесткого реального времени QNX 6.3 (Neutrino).

2004 год, 1892ВМ3Т (MC-12) - однокристальная микропроцессорная система с двумя ядрами. Центральный процессор - MIPS32, сигнальный сопроцессор - SISD ядро ELcore-14. Технология изготовления - КМОП 250 нм, частота 80 МГц. Пиковая производительность 240 MFLOPs (32 бита).

2004 год, 1892ВМ2Я (MC-24) - однокристальная микропроцессорная система с двумя ядрами. Центральный процессор - MIPS32, сигнальный сопроцессор - SIMD ядро ELcore-24. Технология изготовления - КМОП 250 нм, частота 80 МГц. Пиковая производительность 480 MFLOPs (32 бита).

2006 год, 1892ВМ5Я (MC-0226) - однокристальная микропроцессорная система с тремя ядрами. Центральный процессор - MIPS32, 2 сигнальных сопроцессора - MIMD ядро ELcore-26. Технология изготовления - КМОП 250 нм, частота 100 МГц. Пиковая производительность 1200 MFLOPs (32 бита).

2008 год, NVCom-01 («Навиком») - однокристальная микропроцессорная система с тремя ядрами. Центральный процессор - MIPS32, 2 сигнальных сопроцессора - MIMD DSP-кластер DELCore-30 (Dual ELVEES Core). Технология изготовления - КМОП 130 нм, частота 300 МГц. Пиковая производительность 3600 MFLOPs (32 бита). Разработан в качестве телекоммуникационного микропроцессора, содержит встроенную функцию 48-канальной ГЛОНАСС/GPS навигации.

2012 год, 1892ВМ7Я (ранее был известен как MC-0428) - однокристальная микропроцессорная гетерогенная система с четырьмя ядрами. Новый центральный процессор - MIPS RISCore32F64 с интегрированным 32/64 разрядным математическим акселератором и 2*16Кбайт (16К команды и 16К данные) кэш памятью первого уровня, 3 сигнальных сопроцессора - модернизированное MIMD ядро ELcore. Технология изготовления - КМОП 130 нм, частота 300 МГц. Пиковая производительность 9600 MFLOPs (32 бита). Корпус BGA-756.

2012 год, NVCom-02T («Навиком-02Т») - однокристальная микропроцессорная система с тремя гетерогенными ядрами. Ведущий процессор - RISCore32F64, сигнальные сопроцессоры - MIMD DSP-кластер DELCore-30М. Сигнальные сопроцессоры организованны в двухпроцессорный кластер, поддерживающий вычисления с плавающей и фиксированной точкой, и интегрированный с 48-и канальным коррелятором для ГЛОНАСС/GPS-навигации. Сигнальные ядра имеют ряд новых возможностей, в том числе аппаратные команды для обработки графики (IEEE-754), аппаратную реализацию кодирования/декодирования по Хаффману; расширены возможности использования внешних прерываний; организован доступ ядер DSP к внешнему адресному пространству, возможно отключение частоты только от CPU. Технология изготовления - КМОП 130 нм, частота 250 МГц. Пиковая производительность - 4,0 GFLOPs (32 бита). Имеет пониженную потребляемую мощность.

В качестве перспективной модели представляется микропроцессор под обозначением «Мультиком-02» (MCom-02), позиционируемый как мультимедийный сетевой многоядерный процессор.

ОАО «Multiclet» разрабатывает и производит на сторонних мощностях микропроцессоры по запатентованой ею мультиклеточной технологии.

2012 год, MCp0411100101 - универсальный микропроцессор, ориентированный на задачи управления и цифровой обработки сигналов. Поддерживает аппаратные операции с плавающей запятой. Технология изготовления - КМОП 180 нм, частота 100 МГц. Пиковая производительность 2,4 GFLOPs (32 бита). Приёмка - ОТК 1,3 и 5.

ОАО «Ангстрем» производит (не разрабатывает) следующие серии микропроцессоров:

1839 - 32-разрядный VAX-11/750-совместимый микропроцессорный комплект из 6 микросхем. Технология изготовления - КМОП, тактовая частота 10 МГц.

1836ВМ3 - 16-разрядный LSI-11/23-совместимый микропроцессор. Программно совместим с PDP-11 фирмы DEC. Технология изготовления - КМОП, тактовая частота 16 МГц.

1806ВМ2 - 16-разрядный LSI/2-совместимый микропроцессор. Программно совместим с LCI-11 фирмы DEC.Технология изготовления - КМОП, тактовая частота 5 МГц.

Л1876ВМ1 32-разрядный RISC микропроцессор. Технология изготовления - КМОП, тактовая частота 25 МГц.

Из собственных разработок Ангстрема можно отметить однокристальную 8-разрядную RISC микроЭВМ Тесей.

Компанией МЦСТ разработано и внедрено в производство семейство универсальных SPARC-совместимых RISC-микропроцессоров с проектными нормами 90, 130 и 350 нм и частотами от 150 до 1000 МГц (подробнее см. статью о серии - МЦСТ-R и о вычислительных комплексах на их основе «Эльбрус-90микро»). Также разработан VLIW-процессор «Эльбрус» с оригинальной архитектурой ELBRUS, используется в комплексах «Эльбрус-3М1»). Прошёл государственные испытания и рекомендован к производству новый процессор «Эльбрус-2С+», отличающийся от процессора «Эльбрус» тем, что содержит два ядра на архитектуре VLIW и четыре ядра DSP (Elcore-09). Основные потребители российских микропроцессоров - предприятия ВПК.

Китай.

Семейство Loongson (Godson)

Семейство ShenWei (SW)

Япония.

NEC VR (MIPS, 64 bit)

Hitachi VR (RISC)

Заключение.

Центральный процессор (ЦП) – функционально-законченное программно - управляемое устройство обработки информации, выполненное на одной или нескольких СБИС. . Процессор в определённой последовательности выбирает из памяти инструкции и исполняет их.

В многопроцессорной системе функции центрального процессора распределяются между несколькими обычно идентичными процессорами для повышения общей производительности системы, а один из них назначается главным.Характеристика процессоров, используемых в современных ПК типа IBM PC, процессоры для этих ПК выпускают многие фирмы, но законодателем моды здесь является фирма Intel. Ее последней разработкой является процессор Intel Core, выпуск которого начат в начале 2006 г.

Фирма Intel поставляет упрощенные варианты процессоров Pentium 4 под названием Celeron, который в два раза дешевле базового варианта процессора. Но следует отметить, что последние модели процессоров Celeron ни в чем не уступают «старшему брату» и даже в некоторых случаях превосходят его.

Процессоры имеют возможность снижения энергопотребления в нерабочем режиме (аналогичные средства появились в процессорах Pentium начиная только со 2-го поколения).

Список использованной литературы.

1. Воройский Ф. С. Информатика. Энциклопедия словарь справочник: введение в современные информационные и телекоммуникационные технологии в терминах и фактах. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. – 768 с.

2. Гридина Е. А. Современный русский язык. Словообразование: теория, алгоритмы анализа, тренинг. Учебное пособие/ Т. А. Гридина, Н. И. Коновалова. – 2-е изд. – М.: Наука: Флинта, 2008. – 160 с.

3. Магилев П. К. Практикум по информатике,-Изд. 2-е,2005

4.Маккормик Д. Сикреты работы в Windows, Word, Word Excel. Полное руководство для начинающих: Пер. с англ.И. Тимонина. – Харьков: «Книжный клуб“ Клуб семейного доступа”», 2008ю – 240 с.:ил.

5. Макарова, Информатика. Практикум по технологии работы на компьютере.- Под редакцией/ Макаровой,-Изд. 3-е, 2005.

6. Соболь Б. В. Информатика: учебник / Б. В. Соболь и др.-Изд. 3-е, допол. и перераб. – Ростов н/Д: Феникс, 2007. – 446 с.

7. Этимологический словарь русского языка для школьников и студентов. Более 1000 слов/ Сост. Е. Грубен. – М.: ЛОКИД – пресс, 2007. – 576 с.

8. Ягудин Р. М. Русский язык. Грамматика. Орфография. Пунктуация. : Справ. – 4-е издание, стер. – Уфа: Башкортостан, 2005. -280 с.

В ассортименте компаний AMD и Intel для десктопов всегда присутствуют энергоэффективные процессоры, но мало кто задумывается сколько они экономят электричества. Обычно производители снижают энергопотребление путем внедрение в алгоритм работы CPU профили с пониженной частотой. Например , вместо диапазона 3,8-4,4 ГГц процессор развивает частоту от 2,3 до 4,4 ГГц. Благодаря этому в работе при частичной или минимальной нагрузкой энергопотребление снижается со средних 90-120 ватт до 35-35 ватт. Насколько сильно это влияет на общее потребление мы и попытаемся выяснить.

Энергоэффективные процессоры: насколько высок уровень энергопотребления?

есть ли смысл в энергоэффективных процессорах?

Энергоэффективные процессоры можно распознать по названию продукта. В случае с CPU производства компании Intel используется сокращение «S» или «T», AMD помечает такие процессоры маленькой буквой «e».
Значение Thermal Design Power (TDP) у энергоэффективных процессоров находится в районе 35-45 Вт. У обычных процессоров, как правило, это значение находится в диапазоне от 65 до 95 Вт.

Энергоэффективные процессоры: есть ли в них смысл на самом деле?

На практике низкий уровень энергопотребления энергоэффективных процессоров оказывается подходящим не для любой цели использования. Так как в большинстве случаев у таких процессоров работают два, а не четыре ядра, для выполнения заданий им может потребоваться несколько больше времени.
Однако, настоящей проблемой это будет только при многопоточности. Для среднестатистического PC-пользователя Multithreading представляет из себя не самый большой интерес. По этой причине не слишком большая переплата за энергоэффективный процессор в большинстве случаев будет оправданной.
Помимо экономии непосредственно на электричестве, вы получаете еще и несколько более тихую работу вентилятора системы охлаждения и меньшее количество выделяемого тепла. В случае с очень компактными системами этот фактор может оказаться чрезвычайно важным.
Кроме того, для гейминга, как говорится, от случая к случаю, энергоэффективные процессоры, благодаря соответствующим графическим картам, тоже могут оказаться вполне пригодными. Тем не менее , учтите, что в многопользовательском режиме из-за проблем с многопоточностью энергоэффективные CPU могут стать вашим слабым местом.
В среднем ПК потребляет от 100 до 350 ватт (системный блок), а на долю процессора приходится не более 100-120 ватт. Поэтому использование энергоэффективного CPU приводит к экономии 40-60 ватт, что на фоне суммарно используемой энергии не так уж и много.
Покупка энергоэффективного процессора актуальна для miniITX систем. В таких корпусах используются материнские платы с системой питания невысокой мощности. Поэтому, установив CPU со сниженным энергопотреблением, вы уместите компактную систему охлаждения в корпус и избавитесь от чрезмерного выделения тепла.

Процессор обычно является самым "прожорливым" компонентом внутри среднего настольного ПК. Энергопотребление процессора впервые стало серьёзной проблемой, когда Intel стала приближаться к 4-ГГц порогу с процессором Pentium 4, потреблявшим больше 100 Вт энергии , для которого стала необходима мощная система охлаждения. Впрочем, энергопотребление и производительность не слишком хорошо сочетались в этом чипе. Появление первого двуядерного процессора Pentium D 800 ещё сильнее осложнило ситуацию, и так было до выхода Core 2 Duo примерно полтора года назад. С тех пор мы получили практически 400% прирост соотношения производительности на ватт, от линейки Pentium 4 600 до современных процессоров Core 2. Мы рассмотрим некоторые эволюционные особенности в данной статье.

Когда мы оценивали типичное энергопотребление двух систем AMD и Intel , то мы отслеживали энергию, необходимую для выполнения реальных задач на протяжении определённого времени, что мы симулировали с помощью BAPCo"s SYSmark 2007. Этот тест основан на реальных приложениях, которые обрабатывают данные в многозадачном окружении. Когда в большинстве публикаций указаны данные максимального и минимального энергопотребления системы и компонентов, эти числа дают лишь часть информации. Энергопотребление следует всегда соотносить с производительностью, поскольку более скоростная система может быстрее переходить в состояние с эффективным энергопотреблением, чем медленная система, что в результате даёт большую экономию энергии на протяжении длительного периода времени, пусть даже в мгновенных значениях более скоростная система отличается большим энергопотреблением.

В нашей статье мы оценивали процессоры AMD Athlon 64 X2 5000+ (65 нм) и Intel Core 2 Duo E6400. Оба процессора являются быстрыми и эффективными двуядерными процессорами, но Intel Core 2 Duo смог выиграть битву за эффективность благодаря преимуществу по производительности - процессор быстрее переходил в экономичное состояние бездействия, чем аналог AMD. Но что будет, если сравнить Core 2 Duo с процессором Core 2 Quad? И насколько этот процессор эффективнее, чем Pentium 4 и Pentium D? Давайте посмотрим!

Процессоры на 3,0 ГГц

Хотя Intel меняет спецификации Socket 775 с каждым новым поколением процессоров, сокет сохранил совместимость со старыми моделями Socket 775. Пусть для Core 2 Duo вам потребуется новая материнская плата (особенно для грядущего 45-нм поколения Penryn, которое выйдет в первом квартале 2008 года), на многих современных материнских платах Socket 775 вполне возможно запустить даже старый Pentium 4. Благодаря столь удачным обстоятельствам, мы смогли протестировать четыре разных типа процессоров на эталонной тестовой системе.

Мы решили выбрать одинаковую рабочую частоту, которую можно было выставить для всех процессоров в линейке. Мы хотели установить частоту от 2,6 до 2,8 ГГц, но это оказалось невозможным из-за разных частот шины CPU (FSB). Поэтому пришлось остановиться на 3,0 ГГц, что можно получить и на процессорах Core 2 на FSB1333, и на процессорах Pentium на FSB800. В случае систем Core 2 память работала на частоте 533 МГц (DDR3-1066 с задержками CL7-7-7-20), а с процессорами Pentium использовалась память DDR3 на частоте 400 МГц (DDR3-800 и CL6-6-6-18). Собственно, это настройки по умолчанию материнской платы Asus P5E3 X38. Более высокие частоты памяти привели бы к росту энергопотребления, хотя и к небольшому, если учесть общее энергопотребление системы от 77 до 203 Вт.

Установку процессоров и запуск их на 3,0 ГГц мы смогли выполнить без проблем. Мы использовали материнскую плату Asus P5E3 Deluxe с BIOS версии 0402 от 19 сентября 2007.

СОДЕРЖАНИЕ

ВведениеПроцессоры Sandy Bridge завоевали право называться революционным развитием микроархитектуры Core не только своим увеличившимся быстродействием - одновременно они предложили пользователям и большую удельную производительность в пересчёте на каждый ватт затраченной энергии. Это сразу же благотворно сказалось на увеличении времени работы от батареи современных мобильных компьютеров, приблизив к реальности мечту о ноутбуках, не требующих подзарядки в течение всего рабочего дня. Более того, именно микроархитектура Sandy Bridge должна дать жизнь новому классу портативных устройств - ультрабукам, которые будут сочетать в себе основные преимущества планшетов и классических ноутбуков: компактность, лёгкость, универсальность и невысокую стоимость. Иными словами, влияние современной процессорной микроархитектуры на развитие мобильного рынка оказалось более чем заметно.

Но энергетическая эффективность Sandy Bridge находит отражение не только в свойствах нынешних ноутбуков. Свою роль сыграла она и в десктопном сегменте. Так, именно благодаря ей Intel представила целое большое семейство процессоров для настольных систем, обладающих пониженным энергопотреблением. Эти процессоры смогли получить прописку в отдельном классе домашних компьютеров, называемом «Lifestyle PC» и объединяющем HTPC, компактные и тихие домашние системы, моноблоки и так далее. Конечно, мы не можем сказать, что до выхода Sandy Bridge Intel не могла предложить пользователям ничего подобного, но раньше десктопные процессоры с низким тепловыделением были представлены лишь исключительными и редкими моделями. Теперь ситуация серьёзно изменилась: параллельно с обычными десктопными 95- и 65-ваттными CPU ассортимент продукции Intel расширился за счёт двух полноценных линеек процессоров с заниженными тепловыми пакетами 65 и 45/35 Вт. Более того, эти процессоры, как и их «нормальные» собратья, обладают вполне приемлемым по быстродействию встроенным графическим ядром серии Intel HD Graphics, которое во многих экономичных системах позволяет обходиться без дискретной графической карты.

Конечно, экономичные модели несколько уступают по характеристикам обычным процессорам, не ставящим во главу угла низкое энергопотребление и тепловыделение. Но, тем не менее, охарактеризовать их быстродействие каким-нибудь обидным эпитетом невозможно, так как по современным меркам они вполне производительны. Следующая таблица показывает, как распределяются штатные тактовые частоты актуальных процессоров в обычных и экономичных линейках.

Частоты обычных процессоров приводятся на розовом фоне. На салатовом фоне указаны частоты экономичных процессоров S-серии, обладающих сниженным до 65 Вт типичным тепловыделением. Голубой фон выделяет частоты представителей T-серии, относящихся к числу наиболее энергоэффективных моделей - с тепловым пакетом 35 или 45 Вт.

Грубо говоря, S-серия предлагает экономичные версии наиболее производительных процессоров Sandy Bridge и обеспечивает 30-процентное снижение тепловыделения за счёт 20-процентного снижения тактовой частоты. T-серия обеспечивает более радикальную экономию, но при этом снижение тактовой частоты относительно обычных моделей может достигать 25-30 %.

В этом материале мы решили обратить внимание на наиболее интересную линейку экономичных процессоров - серию T. Их расчётное тепловыделение настолько низко, что позволяет без всяких ухищрений использовать такие CPU в самых малогабаритных Mini-ITX корпусах и собирать на их основе тихие безвентиляторные системы. Так как интегрированное в эти процессоры видеоядро серии Intel HD Graphics во многих случаях позволяет обойтись без внешней графической карты, а энергопотребление необходимого для Sandy Bridge чипсета составляет всего 6,1 Вт, то полная система с процессором T-серии легко может ужиться с 60-ваттным блоком питания, по энергетическим параметрам вплотную приближаясь к мобильным платформам. Однако возникает вопрос - не на слишком ли значительные жертвы с точки зрения производительности придётся пойти нацеленным на экономию пользователям? Именно эти сомнения мы и постараемся развеять данным исследованием.

Процессоры Sandy Bridge, T-серия

Любые энергоэффективные процессоры Intel получает очень простым способом. В технологическом процессе между стандартными полупроводниковыми кристаллами Sandy Bridge и кристаллами для процессоров с пониженным энергопотреблением и тепловыделением не делается никаких различий. Лишь на завершающем этапе производства процессорам, которые впоследствии должны отличаться пониженным тепловыделением и энергопотреблением, присваиваются более низкие тактовые частоты и дополнительно для них устанавливается уменьшенное напряжение питания. Этих двух элементарных действий оказывается вполне достаточно для того, чтобы развести процессоры Core второго поколения по разным группам, типичное тепловыделение в которых отличается в разы.

Хотя описанный подход к созданию энергоэффективных CPU и кажется примитивным, с полупроводниковыми кристаллами Sandy Bridge он не только прекрасно работает, но и позволяет сохранить их низкую себестоимость. Именно благодаря этому цены на процессоры T-серии лишь немного выше, чем у обычных моделей. Так что Intel не ставит на пути их распространения никаких препон экономического характера, что дополнительно подстёгивает их широкое распространение.

В настоящее время Intel может предложить четыре процессора серии T с типичным тепловыделением, уменьшенным до 45 или 35 Вт. Все эти процессоры относятся к разным линейкам и отличаются не только по тактовой частоте. Они предлагают различное количество вычислительных ядер и отличающийся набор поддерживаемых технологий. Иными словами, их разнообразия вполне достаточно для того, чтобы можно было подобрать наиболее подходящий вариант, исходя из требуемого уровня производительности и функциональности.

Давайте познакомимся с представителями серии T поближе.

Core i5-2500T

Core i5-2500T - это единственный четырёхъядерный представитель в T-серии. Очевидно, что втискивание этого процессора в столь узкие рамки энергопотребления далось нелегко, типичное тепловыделение для него установлено равным 45 Вт, в то время как у всех остальных представителей T-серии TDP равно 35 Вт. Поэтому то, что номинальная частота этой модели составляет всего 2,3 ГГц, то есть ниже частоты полноценного Core i5-2500 на целый гигагерц, никакого удивления не вызывает.

Впрочем, понятие номинальной тактовой частоты для Core i5-2500T - очень относительное. Этот процессор поддерживает технологию Turbo Boost, которая в данном случае работает весьма агрессивно. Максимальные частоты, до которых может авторазгоняться Core i5-2500T при нагрузке на разное количество ядер, приводятся в таблице. Для сравнения в эту же таблицу мы поместили данные о работе технологии Turbo Boost в обычных процессорах Core i5.

Как видно, сравнительно низкая частота присуща Core i5-2500T только при нагрузке на три или четыре ядра. В состоянии же менее интенсивной нагрузки этот процессор способен на значительный авторазгон, достигающий одного гигагерца. В результате, экономичный процессор догоняет своих полноценных собратьев и при пассивности двух или трёх ядер способен выдавать даже более высокую производительность, чем Core i5-2300 или Core i5-2310.

Величине напряжения, которая отображена на приведённом выше скриншоте CPU-Z, верить нельзя. На самом деле наш экземпляр Core i5-2500T питался от 1,080 В, что примерно на 0,1 В меньше напряжения обычных четырёхъядерных процессоров Core i5. Так что экономичность Core i5-2500T проистекает не только из его урезанных тактовых частот, но и из его работы на пониженном напряжении.

Особенно любопытно в связи с этим выглядят характеристики встроенного в Core i5-2500T графического ядра. В данном случае это - Intel HD Graphics 2000 с шестью исполнительными устройствами, присутствующее в большинстве процессоров Core второго поколения для десктопов. Однако частота этого ядра в Core i5-2500T может варьироваться в гораздо более широких пределах, чем у остальных процессоров. Номинальное значение равно 650 МГц (против обычных 850 МГц), но «графический» Turbo Boost может обеспечивать повышение этой частоты до 1,25 ГГц (против 1,1 ГГц в стандартном варианте). Иными словами, если нагрузка на графику не сопровождается полной занятостью процессорных ядер, то Core i5-2500T будет превосходить по 3D-быстродействию даже и 95-ваттный Core i5-2500.

Core i5-2390T

Хотя Intel и отнесла Core i5-2390T к семейству Core i5, этот процессор отличается от остальных представителей этого семейства кардинально. В то время как все остальные Core i5 - это четырёхъядерные CPU, Core i5-2390T - процессор с двумя вычислительными ядрами. Однако в семейство Core i3 он тоже бы полноценно не вписался, поскольку в нём есть поддержка технологии Turbo Boost, присущая лишь линейкам Core i5 и Core i7. Иными словами, самым правильным было бы выделить рассматриваемый CPU в несуществующую «промежуточную» группу Core i4, но, очевидно, Intel ради одного продукта запутывать и без того непростую номенклатуру не захотела.

Аналогично процессорам Core i3, Core i5-2390T поддерживает технологию Hyper-Threading, то есть, в операционной системе он выглядит четырёхъядерником, как и «настоящие» Core i5. Однако Hyper-Threading не может быть альтернативой физическим процессорным ядрам, так что их отсутствие приходится компенсировать тактовыми частотами. Например, штатная частота Core i5-2390T составляет 2,7 ГГц, в то время как частота Core i5-2500T на 400 МГц ниже.

Достаточно энергично ведёт себя в Core i5-2390T и технология Turbo Boost. Давайте сравним частоты 35-ваттного Core i5-2390T с частотами других двухъядерных Sandy Bridge с технологией Hyper-Threading, не относящихся к экономичной серии и имеющих TDP 65 Вт.

Несмотря на то, что номинальная тактовая частота Core i5-2390T существенно ниже частоты процессоров серии Core i3, при реальной работе он может разгоняться и превосходить их в быстродействии, ведь остальные двухъядерные Sandy Bridge технологию Turbo Boost не поддерживают вовсе. Будучи же реализованной в экономичном двухъядернике, эта технология носит явно не формальный характер, она способна существенно поднимать частоту данного CPU.

Рабочее напряжение Core i5-2390T оказалось равным 1,092 В, и это - выше напряжения Core i5-2500T. Но, тем не менее, за счёт сокращённого количества вычислительных ядер двухъядерный процессор обладает более низким расчётным типичным тепловыделением 35 Вт.

Что же касается ядра графического, то в данном случае в процессор встроено Intel HD Graphics 2000 с более низкой, чем у обычных CPU номинальной частотой 650 МГц. Однако технология Turbo Boost для GPU компенсирует этот недостаток - авторазгон графики предусмотрен до 1,1 ГГц, то есть до того же уровня, до которого может автономно разгоняться графическое ядро в 95-ваттных Core i5. В тоже время это означает, что по скорости графики Core i5-2390T уступает своему четырёхъядерному экономичному собрату, Core i5-2500T.

Core i3-2100T

В процессоре Core i3-2100T не таится никаких особенных секретов. Это - обычный двухъядерный Core i3 с поддержкой технологии Hyper-Threading, но без технологии Turbo Boost, у которого в угоду снижению тепловыделения и энергопотребления уменьшена тактовая частота. Впрочем, величина этого уменьшения не так уж и существенна. Даже обычные процессоры Core i3 достаточно экономичны , поэтому для того, чтобы Core i3-2100T вписался в 35-ваттный тепловой пакет, Intel потребовалось сбавить его частоту относительно 65-ваттного Core i3-2100 лишь на 600 МГц.

Следует заметить, что в данном случае можно было обойтись и меньшим замедлением. Например, аналогичный по количеству ядер и потоков Core i5-2390T успешно работает на более высокой тактовой частоте, не выходя за 35-ваттные рамки. Так что всего лишь 2,5-гигагерцовая частота Core i3-2100T - это отчасти и маркетинговый шаг, направленный на то, чтобы между Core i5-2390T и Core i3-2100T был заметный разрыв в производительности. Тем более что рабочее напряжение у Core i3-2100T и Core i5-2390T одинаково и составляет 1,092 В.

Графическое ядро в Core i3-2100T не отличается от графики в Core i5-2390T. Используется Intel HD Graphics 2000 с шестью исполнительными устройствами и частотой от 650 МГц до 1.1 ГГц в режиме авторазгона.

Углубляясь в изучение различий между Core i3-2100T и Core i5-2390T, необходимо отметить, что процессор младшей серии лишён поддержки набора инструкций AES. Но это - особенность всех Core i3, которая не имеет никакого отношения к энергосбережению.

Pentium G620T

Замыкает четвёрку процессоров со сниженным тепловыделением процессор серии Pentium. Это - Pentium G620T - бюджетный двухъядерный CPU без Hyper-Threading и без поддержки технологии Turbo Boost. От обычного Pentium G620 его отличает уменьшенная на 400 МГц тактовая частота и сниженное с 65 до 35 Вт расчётное тепловыделение.

Как мы видели в предыдущих тестах , даже стандартные процессоры Pentium по своему потреблению не слишком сильно отличаются от Core i3-2100T. Так что создание в рядах этого семейства 35-ваттной модели - не ахти какое усовершенствование. Однако напряжение питания экономичного бюджетного CPU оказалось сбавлено до 1,056 В - это примерно на 0,05 В ниже напряжения, используемого обычными Pentium.

Графическое ядро у Pentium G620T - Intel HD Graphics. По сравнению с графикой, встраиваемой в процессоры Core второго поколения, оно лишено поддержки технологии Quick Sync, и это особенность любых Pentium. Что же отличает именно энергоэффективную модель, так это рабочие частоты этого GPU. Номинальное значение составляет 650 МГц, а не 850 МГц. Впрочем, максимальная частота при авторазгоне доходит до 1,1 ГГц, то есть, по данному параметру отличий от 65-ваттных Pentium нет.

Как и вся остальная линейка Pentium, энергоэффективная модель не имеет поддержки инструкций AES и AVX. Также в спецификациях этого процессора не значится поддержка DDR3-1333 SDRAM, так что на практике данный CPU приходится использовать с более медленной памятью.

Как мы тестировали

В тестировании экономичных процессоров T-серии мы решили сопоставить его производительность со скоростью работы обычных LGA1155 процессоров. Это позволит ответить на поставленный в самом начале вопрос - сильно ли теряют в быстродействии 45- и 35-ваттные CPU в сравнении с типичными Sandy Bridge. Поэтому вместе с четвёркой процессоров с суффиксом T в названии в испытаниях приняли участие Core i5-2310, Core i3-2120, Core i3-2100, Pentium G850 и Pentium G620.

При тестировании энергоэффективных Sandy Bridge мы старались воссоздать типичную для них «среду обитания», а потому отказались от использования внешней производительной видеокарты, предпочтя ей встроенное в процессор графическое ядро. В качестве же основы тестовой платформы нами была выбрана популярная Mini-ITX материнская плата на чипсете Intel H61, ASUS P8H61-I.

В результате, состав тестовых систем включал следующие аппаратные и программные компоненты:

Процессоры:

Inlel Core i5-2500T (Sandy Bridge, 4 ядра, 2,3 ГГц, 6 Мбайт L3, 45 Вт);
Inlel Core i5-2390T (Sandy Bridge, 2 ядра, 2,7 ГГц, 3 Мбайта L3, 35 Вт);
Inlel Core i5-2310 (Sandy Bridge, 4 ядра, 2,9 ГГц, 6 Мбайт L3, 95 Вт);
Intel Core i3-2120 (Sandy Bridge, 2 ядра, 3,3 ГГц, 3 Мбайта L3, 65 Вт);
Intel Core i3-2100 (Sandy Bridge, 2 ядра, 3,1 ГГц, 3 Мбайта L3, 65 Вт);
Intel Core i3-2100T (Sandy Bridge, 2 ядра, 2,5 ГГц, 3 Мбайта L3, 35 Вт);
Intel Pentium G850 (Sandy Bridge, 2 ядра, 2,9 ГГц, 3 Мбайта L3, 65 Вт);
Intel Pentium G620 (Sandy Bridge, 2 ядра, 2,6 ГГц, 3 Мбайта L3, 65 Вт);
Intel Pentium G620T (Sandy Bridge, 2 ядра, 2,2 ГГц, 3 Мбайта L3, 35 Вт).

Процессорный кулер: штатный комплектный кулер Intel.
Материнская плата: ASUS P8H61-I (LGA1155, Intel H61, Mini-ITX).
Память - 2 x 2 GB DDR3 SDRAM (Kingston KHX1600C8D3K2/4GX):

DDR3-1067 7-7-7-21 при использовании процессора Pentium G620 и Pentium G620T;
DDR3-1333 9-9-9-27 при использовании остальных процессоров.

Жёсткий диск: Kingston SNVP325-S2/128GB.
Блок питания: Tagan TG880-U33II (880 Вт).
Операционная система: Microsoft Windows 7 SP1 Ultimate x64.
Драйверы:

Intel Chipset Driver 9.2.0.1030;
Intel HD Graphics Driver 15.22.1.2361;
Intel Management Engine Driver 7.1.10.1065;
Intel Rapid Storage Technology 10.5.0.1027.

Производительность

Общая производительность

Для оценки производительности процессоров в общеупотребительных задачах мы традиционно используем тест Bapco SYSmark 2012, моделирующий работу пользователя в распространённых современных офисных программах и приложениях для создания и обработки цифрового контента. Идея теста очень проста: он выдаёт единственную метрику, характеризующую средневзвешенную скорость компьютера.

Результаты в SYSmark 2012 получаются вполне ожидаемыми. Core i5-2500T проигрывает Core i5-2310 примерно 9%, Core i3-2100T уступает своему 65-ваттному собрату 17 %, а Pentium G620T отстаёт от обычного Pentium G620 на 13 %. Вместе с тем, 45-ваттный четырёхъядерный Core i5-2500T опережает все 65-ваттные двухъядерники, и это же можно сказать о двухъядерном Core i5-2390T, которому хорошо помогает наличествующая в нём технология Turbo Boost. Более же медленный двухъядерный экономичный процессор Core i3-2100T с точки зрения быстродействия выступает наравне с Pentium G850, а вот Pentium 620T оказывается совсем неторопливым продуктом, который, очевидно, сможет соперничать лишь с невышедшими пока что представителями серии Celeron в LGA1155 исполнении.

Более глубокое понимание результатов SYSmark 2012 способно дать знакомство с оценками производительности, получаемое в различных сценариях использования системы. Сценарий Office Productivity моделирует типичную офисную работу: подготовку текстов, обработку электронных таблиц, работу с электронной почтой и посещение Интернет-сайтов. Сценарий задействует следующий набор приложений: ABBYY FineReader Pro 10.0, Adobe Acrobat Pro 9, Adobe Flash Player 10.1, Microsoft Excel 2010, Microsoft Internet Explorer 9, Microsoft Outlook 2010, Microsoft PowerPoint 2010, Microsoft Word 2010 и WinZip Pro 14.5.

В сценарии Media Creation моделируется создание рекламного ролика с использованием предварительно отснятых цифровых изображений и видео. Для этой цели применяются популярные пакеты компании Adobe: Photoshop CS5 Extended, Premiere Pro CS5 и After Effects CS5.

Web Development - сценарий, в рамках которого моделируется создание web-сайта. Используются приложения: Adobe Photoshop CS5 Extended, Adobe Premiere Pro CS5, Adobe Dreamweaver CS5, Mozilla Firefox 3.6.8 и Microsoft Internet Explorer 9.

Сценарий Data/Financial Analysis посвящён статистическому анализу и прогнозированию рыночных тенденций, которые выполняются в Microsoft Excel 2010.

Сценарий 3D Modeling всецело посвящён созданию трёхмерных объектов и рендерингу статичных и динамических сцен с использованием Adobe Photoshop CS5 Extended, Autodesk 3ds Max 2011, Autodesk AutoCAD 2011 и Google SketchUp Pro 8.

В последнем сценарии, System Management, выполняется создание бэкапов и установка программного обеспечения и апдейтов. Здесь задействуются несколько различных версий Mozilla Firefox Installer и WinZip Pro 14.5.

Производительность в приложениях

Для измерения быстродействия процессоров при компрессии информации мы пользуемся архиватором WinRAR , при помощи которого с максимальной степенью сжатия архивируем папку с различными файлами общим объёмом 1.4 Гбайт.

Измерение производительности в Adobe Photoshop мы проводим с использованием собственного теста, представляющего собой творчески переработанный Retouch Artists Photoshop Speed Test , включающий типичную обработку четырёх 10-мегапиксельных изображений, сделанных цифровой камерой.

При тестировании скорости перекодирования аудио используется утилита Apple iTunes , при помощи которой осуществляется преобразование содержимого CD-диска в AAC-формат. Заметим, что характерной особенностью этой программы является способность использования лишь пары процессорных ядер.

Для измерения скорости перекодирования видео в формат H.264 используется x264 HD тест , основанный на измерении времени обработки исходного видео в формате MPEG-2, записанного в разрешении 720p с потоком 4 Мбит/сек. Следует отметить, что результаты этого теста имеют огромное практическое значение, так как используемый в нём кодек x264 лежит в основе многочисленных популярных утилит для перекодирования, например, HandBrake, MeGUI, VirtualDub и проч.

Тестирование скорости финального рендеринга в Maxon Cinema 4D выполняется путём использования специализированного теста Cinebench .

Глядя на приведённые диаграммы, можно ещё раз повторить всё то, что уже было сказано применительно к результатам SYSmark 2011. В целом, Core i5-2500T и Core i5-2390T представляются весьма производительными, но при этом экономичными процессорами. В большинстве случаев их скорость оказывается в промежутке между быстродействием четырёхъядерных 95-ваттных Core i5 и двухъядерных 65-ваттных Core i3. Поэтому именно эти процессоры представляют основной интерес в том случае, если вы хотите собрать мощную и экономичную систему.

Что касается быстродействия Core i3-2100T и Pentium G620T, то их в первую очередь следует рассматривать с позиции выгодной цены. Откровенно говоря, результаты они показывают невысокие, но никто и не обещал, что недорогие решения будут блистать головокружительной производительностью.

В дополнение к проведённым тестам, для проверки работы технологии Intel Quick Sync мы провели измерение скорости перекодирования 3-гигабайтного 1080p-ролика в формате H.264 (который представлял собой 40-минутную серию популярного телесериала) с уменьшением разрешения для просмотра на iPhone 4. Для перекодирования использовалась популярная коммерческая утилита Cyberlink MediaEspresso 6.5, поддерживающая технологию Quick Sync.

Тут результаты разделяются на две большие группы. В первую попадают процессоры Core i5 и Core i3, в которых есть поддержка технологии Quick Sync, во второй оказываются Pentium, этой технологии лишённые. Разница во времени транскодирования у этих групп - примерно четырёхкратная. Второй фактор, который может оказать влияние на скорость работы MediaEspresso - это частота графического ядра. Именно поэтому экономичный Core i5-2500T неожиданно выходит в этом тесте лидером. Его графическое ядро способно динамически разгоняться до 1,25 ГГц, в то время как во всех остальных процессорах максимальная частота графики ограничена величиной 1,1 ГГц.

Игровая производительность

Группа игровых 3D тестов открывается результатами 3DMark Vantage, который использовался с профилем Entry.

На количество очков в популярном тесте 3DMark Vantage в первую очередь оказывает влияние графическая производительность. Поэтому первое место тут занимает Core i5-2500T, у которого ядро Intel HD Graphics 2000 работает на более высокой, чем у остальных участников теста, частоте. Остальные же процессоры расположились относительно плотной группой, в которой различия в показаниях определяются в первую очередь их вычислительными возможностями. При этом заметим, что в отличие от результатов в SYSMark 2012 и в приложениях, в 3DMark Vantage несколько разочаровывающе смотрится Core i5-2390T. Тут его скорость скатывается до уровня Core i3-2100 из-за того, что это - двухъядерный процессор, хотя производитель и относит его к серии Core i5.

Для исследования скорости работы в реальных играх нами были отобраны Far Cry 2, Dirt 3 и Starcraft 2. Эти игры характерны тем, что на встроенном в процессор графическом ядре Intel HD Graphics 2000 они показывают приемлемый уровень производительности. Правда, для его достижения тесты мы проводили в режиме 1280x800, а уровень настроек качества устанавливался в положение Low.

И вновь в лидерах по понятным причинам оказывается Core i5-2500T. Казалось бы, графическое ядро HD Graphics 2000 у этого процессора может разгоняться всего лишь немного сильнее, чем в других CPU, но и даже этого хватает для вполне ощутимого игрового превосходства. Остальные процессоры Core i5 и Core i3 расположились на диаграммах тесной группой. Только лишь Core i3-2100T несколько поотстал в Starcraft 2. Как и младшим CPU семейства Pentium, ему явно не хватает вычислительной производительности для того, чтобы в этой весьма процессорозависимой игре полностью обеспечить работой графику.

Энергопотребление

Как показало тестирование, процессоры серии T существенно уступают «обычным» модификациям по вычислительной производительности. Это - побочный эффект снижения энергопотребления, которое достигается в том числе и уменьшением таковых частот. Однако до сих пор про низкий уровень потребления мы говорили лишь в теоретическом ключе, основываясь на официальных спецификациях. Теперь же настало время оценить практическую энергоэффективность.

На следующих ниже графиках приводится по две величины энергопотребления. Первая - это полное потребление систем (без монитора), представляющее собой сумму энергопотребления всех задействованных в системе компонентов. Вторая - потребление одного только процессора по выделенной для этой цели 12-вольтовой линии питания. В обоих случаях КПД блока питания не учитывается, так как наша измерительная аппаратура устанавливается после блока питания и фиксирует напряжения и токи, поступающие в систему по 12-, 5- и 3.3-вольтовым линиям. Во время измерений нагрузка на процессоры создавалась 64-битной версией утилиты LinX 0.6.4 . Для нагрузки графических ядер использовалась утилита FurMark 1.9.1 . Кроме того, для правильной оценки энергопотребления в простое мы активировали все имеющиеся энергосберегающие технологии, а также технологию Turbo Boost.

Различия в потреблении обычных и экономичных процессоров заметны уже в состоянии простоя. 45- и 35-ваттные модификации процессоров даже при бездействии могут обеспечить общую экономию в размере 1-2 Вт, которая достигается за счёт более низкого процессорного напряжения в состоянии простоя при активации технологии Enhanced Intel Speedstep.

Очень интересная картина наблюдается при нагрузке только на одно вычислительное ядро процессора. Здесь 45- и 35-ваттные процессоры Core i5-2500T и Core i5-2390T никак не обнаруживают свою экономичность. Причина этого кроется в очень агрессивной реализации у них технологии Turbo Boost. При частичной занятости они резво задирают тактовую частоту, выбирая весь ресурс теплового пакета и вплотную приближаясь по быстродействию к 95- и 65-ваттным собратьям, которые на столь же решительный авторазгон не решаются. Что же касается Core i3-2100T и Pentium G620T, то в них технологии Turbo Boost нет, а потому их потребление оказывается на несколько ватт ниже, чем у 65-ваттных Core i3-2100 и Pentium G620.

Любопытные результаты получаются и при максимальной нагрузке на вычислительные мощности процессоров. В целом, системы, построенные с применением представителей T-серии, демонстрируют существенно более низкое потребление, чем платформы, использующие стандартные процессоры того же класса. Но, тем не менее, в практических показателях потребления можно заметить некоторые забавные нестыковки. Например, процессор Core i5-2500T, обладающий максимальным расчётным тепловыделением 45 Вт, оказывается прожорливее, чем Core i3-2120, TDP которого на 20 Вт выше. Понятно, что происходит это из-за разного количества ядер, но факт остаётся фактом. Аналогичным образом Core i5-2390T демонстрирует более высокое потребление, чем Pentium G850.

Всё это говорит о том, что процессоры T-серии в реальной жизни не всегда экономичнее своих «нормальных» собратьев. Они лучше с точки зрения удельной производительности на каждый затраченный ватт энергии, но при сопоставлении абсолютных значений энергопотребления могут проигрывать существенно более медленным CPU с более высоким декларируемым уровнем TDP. И это нужно иметь в виду.

При тестировании потребления с графической нагрузкой результаты не преподносят никаких особенных сюрпризов. Графическое ядро Intel HD Graphics 2000 гораздо менее прожорливо, чем вычислительные ядра, поэтому производитель оптимизацией этой части CPU особо не занимался. Результатом такого подхода является слабое расхождение в реально измеренном потреблении в данном случае. Выделяется только Core i5-2500T, у которого графическое ядро разгоняется до более высокой частоты, чем во всех остальных случаях.

Аналогичная картина наблюдается и при использовании процессоров в роли основы медиацентра. Нагрузка в виде декодирования видеоконтента высокого разрешения приводит к незначительно различающемуся потреблению у систем с процессорами с 95-, 65-, 45- и 35-ваттным тепловым пакетом.

Выводы

Микроархитектура Sandy Bridge поражает своей многогранностью. Мы уже не раз восхищались тем, насколько производительными могут быть построенные на ней процессоры, а сегодня мы убедились, что она с равным успехом подходит и для создания привлекательных предложений для тихих, малогабаритных и экономных систем. Впрочем, основанные на Sandy Bridge экономичные процессоры T-серии обнаружили ряд своеобразных особенностей, которые никак не отражены в спецификациях и способны несколько изменить общее впечатление об этих продуктах.

Посмотрим на энергопотребление. Несмотря на то, что процессоры серии T обладают вдвое меньшим TDP по сравнению с обычными процессорами, это совершенно не означает, что в реальности они потребляют вдвое меньше. Во-первых, экономичные процессоры достаточно близко подбираются к границе своего теплового пакета, в то время как CPU, не отягощенные никакими обязательствами в части максимального тепловыделения, нередко демонстрируют куда меньшее, чем значится в спецификации, энергопотребление и тепловыделение на практике. Поэтому в действительности разница в практическом потреблении между T и не-T процессорами одного класса двукратной не бывает. Во-вторых, серьёзное различие в потреблении у экономичных и обычных процессоров проявляется лишь в небольшом числе сценариев, в то время как в большинстве ситуаций они вообще демонстрируют очень близкие энергетические аппетиты. Фактически, энергоэффективность моделей T-серии обнаруживается только лишь при тяжёлой многопоточной вычислительной нагрузке. В состояниях же простоя, при однопоточной работе или при задействовании графического ядра процессоры T-серии никаких серьёзных преимуществ в части потребления не дают.

Всё это означает, что смысла в использовании специальных энергоэффективных вариантов Sandy Bridge ради одной только экономии электроэнергии практически нет. Учитывая, что в реальной работе максимальная загрузка процессора носит спорадический характер, процессоры T-серии не дадут существенного выигрыша при оплате счетов за электроэнергию.

Реальные и неоспоримые преимущества этих процессоров проявляются в другом - когда по каким-то причинам необходимо гарантированно ограничить сверху максимальные величины потребления или тепловыделения. Например, если система собрана в корпусе, дающем возможность разместить лишь систему охлаждения небольшой эффективности или в том случае, когда вынужденно используется маломощный блок питания, процессоры Intel T-серии могут оказаться действительно незаменимыми.

Однако ограничения в энергопотреблении и тепловыделении существенно сказываются на скорости. С точки зрения пиковой вычислительной производительности, процессоры со сниженным до 45 и 35 Вт тепловым пакетом работают в среднем на 15-20 % медленнее обычных CPU того же класса и аналогичной стоимости. Впрочем, в случае с Core i5-2500T и Core i5-2390T столь существенное отставание проявляется лишь при тяжёлой многопоточной нагрузке, в остальных же ситуациях данным экономичным процессорам серьёзно помогает агрессивно настроенная технология Turbo Boost. Другая же пара процессоров T-серии, Core i3-2100T и Pentium G620T, поддержки Turbo Boost не имеет и сильно отстаёт от полноценных аналогов при любом раскладе.

Но не всё так плохо. Core i5-2500T и Core i5-2390T - это уникальные с точки зрения быстродействия продукты, которые в ряде аспектов способны превзойти обычные 95- и 65-ваттные процессоры. В частности, Core i5-2500T обладает самой быстрой модификацией графического ядра Intel HD Graphics 2000, обеспечивающей более высокую по сравнению с большинством LGA1155-собратьев производительность этого процессора в 3D и при использовании технологии Quick Sync. Core i5-2390T же вообще можно назвать самым быстродействующим двухъядерным десктопным процессором на базе микроархитектуры Sandy Bridge.

В итоге, мы приходим к выводу, что процессоры серии T, и в особенности те из них, которые относятся к семейству Core i5, - это очень любопытные продукты, обладающие порой даже совершенно неожиданными преимуществами. Однако в целом говорить о Core i5-2500T, Core i5-2390T, Core i3-2100T и Pentium G620T можно только как о нишевых продуктах, действительно интересных лишь в ограниченном числе ситуаций. При этом не следует забывать и о том, что во многих случаях вместо процессоров T-серии можно вообще обойтись 65-ваттными Pentium , которые в реальности нередко демонстрируют сравнимое или даже более низкое энергопотребление, чем 45- и 35-ваттные процессоры семейств Core i5 и Core i3.

Иными словами, выбор подходящего CPU для энергоэффективной системы - вопрос очень непростой, и единого рецепта для ответа на него не существует. Предложенный Intel вариант со специальными модификациями с низкими тепловыми пакетами отметать, конечно, не следует, но мы не можем сказать, что он будет единственно верным в любом случае.

Другие материалы по данной теме

Настоящий Fusion. Обзор APU AMD Llano A8-3800
Обзор процессоров Pentium G850, Pentium G840 и Pentium G620
Обзор процессоров Core i3-2120 и Core i3-2100

Совсем недавно мы анонсировали нашу новую методику тестирования на основе реальных приложений (iXBT Application Benchmark 2016), которая включает в себя 17 отдельных тестов. Результаты этих тестов позволяют оценивать производительность системы в различных сценариях использования путем замера времени выполнения тестовых задач и сопоставления этого времени со временем выполнения этих задач на референсной системе. Однако производительность процессора - это лишь одна сторона медали, а другая сторона - энергопотребление. До сих пор мы не измеряли энергопотребление процессоров при их тестировании, но обещали разработать соответствующую методику. В этой статье мы опишем подготовленную методику измерения энергопотребления, реализуемую с помощью плагина к нашему бенчмарку iXBT Application Benchmark 2016.

Программно-аппаратный измерительный блок

Для работы плагина используется специализированный программно-аппаратный измерительный блок, разработанный Алексеем Кудрявцевым. Измерительный блок подключается в разрыв цепей питания между компьютерным блоком питания и материнской платой. Попросту говоря, измерительный блок подключается к 24-контактному (ATX) и 8-контактному (EPS12V) разъемам блока питания, а материнская плата подключается уже к измерительному блоку с использованием аналогичных разъемов. Измерительный блок способен измерять напряжение и силу тока по шинам 12 В, 5 В и 3,3 В разъема ATX, а также напряжение питания и силу тока по шине 12 В разъема EPS12V, используемого для питания процессора.

Связь измерительного блока с компьютером производится по шине USB. Это позволяет управлять работой блока и сохранять измеряемые величины в файле. Управление работой измерительного блока производится из командной строки.

В нашей методике интеграция программно-измерительного блока с бенчмарком iXBT Application Benchmark 2016 заключается в том, что в каждом тесте синхронно с началом выполнения тестового задания запускается сбор данных измерительным блоком, а синхронно с моментом окончания выполнения тестового задания сбор данных прекращается. Результаты измерения сохраняются во временном файле и обрабатываются бенчмарком.

В каждом тесте сохраняются следующие значения, рассчитанные на основе результатов измерений:

суммарная потребляемая мощность во время выполнения теста, в ваттах;
потребляемая процессором мощность во время выполнения теста, в ваттах.

Суммарная потребляемая мощность учитывает потребление по шинам 12 В, 5 В и 3,3 В разъема ATX и по шине 12 В разъема EPS12V. Суммарная потребляемая мощность рассчитывается как отношение суммарного энергопотребления ко времени измерения.

Потребляемая процессором мощность во время выполнения теста учитывает только потребление по шине 12 В разъема EPS12V (этот разъем используется для питания процессора). Данная мощность рассчитывается как отношение энергопотребления процессора за время выполнения теста ко времени выполнения теста. Нужно, однако, иметь в виду, что в данном случае речь идет об энергопотреблении процессора вместе с регулятором напряжения его питания. Естественно, регулятор напряжения питания процессора имеет определенный КПД, и часть электрической энергии потребляется им самим (она выделяется в виде тепла на MOSFET-транзисторах и других элементах). Поэтому реальная мощность, потребляемая процессором, всегда будет немного ниже измеренных значений, однако измерить это реальное значение с использованием внешнего измерительного блока не представляется возможным.

Особенности измерения энергопотребления в отдельных тестах

Как уже отмечалось, сбор данных измерительным блоком начинается синхронно с началом выполнения тестового задания и завершается синхронно с моментом окончания выполнения тестового задания. Казалось бы, все просто, но тут есть свои нюансы. Дело в том, что некоторые тесты включают не одну, а сразу несколько задач, и результатом теста является суммарное время выполнения всех этих задач. При этом между отдельными задачами в тесте могут быть довольно продолжительные паузы.

Всего таких тестов в нашем бенчмарке пять:

Adobe Premiere Pro CС 2015.0.1,
Photodex ProShow Producer 7.0.3257,
PhaseOne Capture One Pro 8.2,
Adobe Audition CС 2015.0,
WinRAR 5.21.

Так, в тесте с использованием приложения Adobe Premiere Pro CС результатом является суммарное время рендеринга и экспортирования фильма. В тесте с применением приложения Photodex ProShow Producer результатом является суммарное время создание проекта слайд-шоу, включающее в себя время загрузки фотографий и время экспорта проекта в фильм. В тесте с применением приложения PhaseOne Capture One Pro производится экспортирование коллекции фотографий в проект с созданием превью, пакетная обработка фотографий в режиме автоматического улучшения качества и сохранение фотографий в формате JPEG. Результатом теста является время выполнения всех трех операций. В тесте с применением приложения Adobe Audition CС первоначально загружается шестиканальный (5.1) аудиофайл в формате FLAC. Затем этот файл обрабатывается путем применения к нему фильтра адаптивного шумоподавления, и на заключительном этапе производится конвертация в формат MP3. Результатом теста является суммарное время загрузки аудиофайла, его обработки и конвертирования. В тесте с использованием приложения WinRAR производятся две отдельные задачи: архивация и разархивация данных.

И когда в тесте выполняется несколько отдельных задач, непонятно, что именно понимать под потребляемой мощностью и энергопотреблением, поскольку в отдельных задачах потребляемая мощность различается. Можно, конечно, рассчитывать усредненную по всем задачам в тесте мощность и энергопотребление, однако результат будет напоминать среднюю температуру по больнице. Поэтому мы решили поступить следующим образом: в том случае, когда в тесте используется несколько отдельных задач, измерение мощности и энергопотребления производится только для самой энергоемкой задачи. Так, в тесте с использованием приложения Adobe Premiere Pro CС используется задача по экспортированию фильма. В тесте с применением приложения Photodex ProShow Producer тоже используется задача по экспорту проекта в фильм. В тесте с применением приложения PhaseOne Capture One Pro используется задача по пакетной обработке фотографий в режиме автоматического улучшения качества. В тесте с применением приложения Adobe Audition CС используется задача обработки аудиофайла путем применения к нему фильтра адаптивного шумоподавления. В задаче с использованием приложения WinRAR используется только задача по архивации.

Представление результатов тестирования

Поскольку в нашей методике измерения производительности на основе реальных приложений (iXBT Application Benchmark 2016) для каждого теста рассчитывается среднеарифметический результат и погрешность измерения для доверительного интервала 0,95 (количество запусков каждого теста можно менять), при измерении энергопотребления используется аналогичный подход. В каждом тесте рассчитывается не только среднеарифметический результат для суммарного энергопотребления, энергопотребления процессора, суммарной потребляемой мощности и потребляемой процессором мощности, но и погрешность измерений указанных величин в доверительном интервале 0,95.

Результаты измерения записываются в соответствии с общепринятыми правилами записи результатов с погрешностью, погрешность записывается с одной значащей цифрой.

Ограничения на использование измерительного блока

С учетом того обстоятельства, что измерительный блок может подключаться только к компьютерному блоку питания через 24-контактный разъем ATX и 8-контактный разъем EPS12V и имеет аналогичные разъемы для подключения материнской платы, данный измерительный блок может использоваться только при тестировании систем, которые имеют соответствующие разъемы. Таким образом, наш измерительный блок не может использоваться для тестирования ноутбуков, неттопов и моноблоков со специфическими разъемами питания. По сути, мы планируем использовать данную методику измерения энергопотребления только для тестирования процессоров и, возможно, материнских плат. И насчет материнских плат еще нужно будет посмотреть, насколько это целесообразно. В принципе, с учетом того, что при измерении энергопотребления и потребляемой мощности процессора учитывается также энергопотребление регулятора напряжения питания, на разных материнских платах могут получаться разные значения энергопотребления при использовании одного и того же процессора. Но возможно, разница окажется настолько незначительной, что такое измерение будет попросту лишено смысла. Одним словом, нужно сначала накопить экспериментальные данные, а затем уже принять решение относительно целесообразности проведения подобных измерений.

Пример результатов измерения

В заключение продемонстрируем пример результата тестирования с измерением энергопотребления.

Стенд для тестирования имел следующую конфигурацию:

Процессор работал в штатном режиме (без разгона) с активированной технологией Turbo Boost. Результаты тестирования представлены в таблице.

Логическая группа тестов	Результат тестирования, секунды	Общая мощность, Вт	Мощность процессора, Вт
Работа с видеоконтентом, баллы	334±6
MediaCoder x64 0.8.36.5757	118±2	108±2	89±2
SVPmark 3.0.3b, баллы	3300±300	83±5	64±5
Adobe Premiere Pro CC 2015.0.1	291±2	93±2	73,8±0,4
Adobe After Effects CC 2015.0.1	464±4	48,4±0,3	32,6±0,3
Photodex ProShow Producer 7.0.3257	394±2	68,7±0,3	52,0±0,3
Обработка цифровых фотографий, баллы	305±2
Adobe Photoshop CC 2015.0.1	627±4	67,63±0,09	49,90±0,06
Adobe Photoshop Lightroom 6.1.1	319,4±0,4	91,3±0,5	70,0±0,4
PhaseOne Capture One Pro 8.2	373±5	59±2	43±2
ACDSee Pro 8.2.287	207±2	54,6±0,4	38,3±0,4
Векторная графика, баллы	182,7±0,3
Adobe Illustrator CC 2015.0.1	356,7±0,7	39,19±0,08	24,40±0,09
Аудиообработка, баллы	290±3
Adobe Audition CC 2015.0	360±3	61,73±0,07	46,10±0,08
Распознавание текста, баллы	385±2
Abbyy FineReader 12 Professional	150,1±0,4	77,5±0,3	60,0±0,3
Архивирование и разархивирование данных, баллы	244±7
WinRAR 5.21 архивирование	104,2±0,3	69,57±0,08	51,77±0,07
WinRAR 5.21 разархивирование	6,8±0,4
Файловые операции, баллы	171±6
Скорость инсталляции приложений	333,2±0,7	35,3±0,4	20,6±0,3
Копирование данных	70±2	29,9±0,4	14,7±0,4
UltraISO Premium Edition 9.6.2.3059	27±3	22±2	7±2
Научные расчеты, баллы	289±7
Dassault SolidWorks 2016 SP0 с пакетом Flow Simulation	247±6	78,3±0,4	60,6±0,3
Интегральный результат производительности, баллы	266±6

Представим также результаты для мощности на диаграмме:

На диаграмме хорошо видно, что в различных тестах относительная разница между общей потребляемой мощностью и мощностью процессора различна: чем сильнее загружен процессор, тем эта разница меньше. К примеру, в тесте MediaCoder разница между общей мощностью и мощностью процессора составляет всего 17,6%, а в тесте UltraISO Premium Edition 9.6.2.3059 она достигает 66%.

Также напомним, что паспортная расчетная мощность процессора Intel Core i7-6700K составляет 91 Вт. Как видим, в штатном режиме работы процессора ни в одном из тестов эта расчетная мощность не превышается.

Заключение

Пока мы только начали наши эксперименты с измерением энергопотребления. Текущая версия программно-аппаратной реализации измерения энергопотребления имеет свои ограничения и, фактически, может использоваться только для тестирования процессоров. Однако уже одного этого достаточно, чтобы делать выводы относительно энергоэффективности процессоров, оценивать, какую тепловую мощность должен отводить кулер процессора, а также оценивать возможность разгона процессора без его перегрева.

В любой методике есть свои преимущества и недостатки. В нашем случае к преимуществам можно отнести тот факт, что данная методика с использованием внешнего измерительного блока обладает очень высокой точностью измерения и, в отличие от программных реализаций измерения различных параметров, никак не связана с датчиками и контроллерами мониторинга на самой материнской плате и в процессоре. К недостаткам данной методики можно отнести ограниченные возможности ее использования: измерительный блок жестко привязан к вполне конкретным разъемам питания на материнской плате и в случае их отсутствия использоваться не может. Как уже отмечалось, данный измерительный блок непригоден для тестирования ноутбуков, моноблоков, а также готовых ПК, поскольку если компьютер собран в закрытом корпусе, то подсоединить к нему измерительный блок может оказаться невыполнимой задачей.

Тем не менее, для тестирования таких законченных решений, как ноутбуки, моноблоки, неттопы и пр., где использование внешнего измерительного блока не представляется возможным, в скором времени мы анонсируем еще один плагин к нашему бенчмарку iXBT Application Benchmark 2016, который позволит контролировать мощность процессора, его температуру и даже загрузку в каждом тесте. Это будет уже исключительно программное решение, основанное на использовании специальной библиотеки, позволяющей получать программный доступ к датчикам и контроллерам мониторинга на материнской плате и в процессоре. Как и в известных программах, типа AIDA или HWiNFO, во время тестов будет производиться периодический опрос необходимых датчиков мониторинга, что позволит фиксировать среднее за время теста значение мощности процессора, его максимальную температуру и среднюю загрузку. Не всегда можно доверять показаниям этих датчиков, однако, как говорится, лучше так, чем никак. Впрочем, не будем забегать вперед. Это уже тема для отдельной статьи, где мы уделим внимание всем этим нюансам.