Intel Core i7-4770K "Haswell": il nuovo top di gamma per desktop

A distanza di otto anni dalla sua introduzione, la politica tick-tock di Intel ci porta ora  alla nuova iterazione, nata sotto il segno del "tock" e dunque facente capo ad una nuova architettura che utilizza un processo produttivo già maturo. Si tratta di Haswell, nome in codice con il quale viene identificata la quarta generazione di CPU Core che andranno a costituire il cuore di molti sistemi delle più svariate tipologie. Si perché se la tecnologia non si arresta di fronte a nulla, anche il mercato, i modi di utilizzo ed i dispositivi stessi evolvono verso nuove forme e possibilità. Un mercato talmente dinamico che ciò che era certo fino a qualche tempo fa ora è da rivedere, ripensare o addirittura cestinare!

Intel è il primo chipmaker al mondo, una grossa responsabilità se ci pensiamo. Per poter continuare a detenere un simile titolo non può certo adagiarsi sugli allori, cosa che invece pare sia accaduta negli ultimi anni, specie in settori dove l'azienda non ha mai davvero riscosso il successo sperato. Oggi, anche a causa dell'enorme successo riscosso dalle architetture ARM in ambito mobile, Intel si è trovata di fronte non solo "la solita AMD", stabile da molto tempo nella sua posizione, ma un'azienda inglese dalla politica di gestione del prodotto completamente differente e capace di far valere il fattore efficienza come mai era stato possibile per una piattaforma x86.

Sotto questo aspetto Intel sta tentando di recuperare il terreno perso, grazie alla nuova architettura Silvermont delle prossime CPU Atom. Ma il fattore convergenza, che diventa sempre più pressante, non può essere relegato ad un'architettura non progettata sin dalle basi per offrire prestazioni elevate, massima flessibilità ed una forte integrazione. Qui interviene Haswell che rappresenta a tutti gli effetti un nuovo grosso passo avanti ma che probabilmente esprimerà tutto il suo potenziale nella prossima evoluzione del processo produttivo Intel, quando i consumi subiranno un'ulteriore sforbiciata in favore di un necessario incremento di efficienza.

Come accade ormai da alcuni anni, anche per Haswell Intel ha lavorato su più fronti. Dalle ottimizzazioni dei core x86, fino alla maggiore integrazione ed alle migliorie apportate alla iGPU. Ad ogni nuova generazione di processori Core abbiamo assistito, per il chip grafico, a salti prestazionali incredibili e all'aggiunta del supporto per le ultime feature grafiche. Anche se gli sforzi non sono serviti a porre l'architettura grafica della casa di Santa Clara agli stessi livelli della concorrenza, essi hanno giovato molto alle piattaforme entry-level garantendo quantomeno performance accettabili. La nuova generazione di CPU prevede un'architettura grafica cambiata poco nella sua essenza ma dotata, nelle versioni più potenti, di tanti muscoli in più: dove Intel non è potuta arrivare con l'astuzia lo ha fatto con la forza.

Ad ogni modo, migliorie e novità per le versioni desktop delle CPU Haswell vanno cercate con il lanternino perché la maggior parte di esse sono concentrate nelle versioni mobile, specie quelle a basso consumo.

 

 

Le attuali condizioni di mercato

Con il mercato dei PC entrato in una fase di stagnazione e quello dei dispositivi mobile (smartphone e tablet principalmente) in forte crescita, Intel non poteva non prendere in considerazione questa schiera di prodotti e tutti quelli che, in qualche modo, tentano di rappresentare la convergenza dei due mondi. I piccoli smartphone vogliono diventare grandi, i tablet si espandono da una parte verso gli smartphone, con modelli dallo schermo ridotto, dall'altra verso i notebook, con quelli dallo schermo da 11 o più pollici. I notebook conoscono l'età della sottigliezza, grazie alla spinta di Apple e degli Ultrabook, nel rispetto di una sempre maggiore mobilità mentre i sistemi desktop abbracciano più volentieri i fattori di forma più piccoli (mini e micro ATX) e diventano anche all-in-one. Vengono perciò sfruttate, in maniera più o meno importante, nuove modalità di input come quelle touch, gesture e rilevazione del movimento, chiaramente affiancate a quelle più tradizionali con mouse / touchpad e tastiera.

Il PC si reinventa e deve farlo se vuole sopravvivere. Ma per far si che questo sia possibile è necessario avere a disposizione un ecosistema di prodotti a supporto.

Secondo la visione di Intel sono le piattaforme ibride quelle che avranno il maggior successo in futuro e nonostante queste possano sembrare molto simili fra loro, a Santa Clara mettono in risalto una differenza importante: si tratta principalmente di un tablet che diventa notebook, grazie all'utilizzo di una tastiera, oppure di un notebook che diventa tablet perché posso sfruttare il touchscreen? E sotto il segno del touch ci sono anche i sistemi all-in-one che, ancora una volta guardando le slide proposte da Intel, saranno i nuovi desktop.

Qualunque sia la tipologia di dispositivo considerata Intel ha pronta una soluzione che possa garantire prestazioni sufficienti e consumi adeguati. Oggi non è più solo una questione di opportunità ma di sopravvivenza! Se i PC, intesi nel senso più tradizionale e limitante del termine, non "tirano" più come prima allora occorre salire (anche) sul carro che sta andando più forte. Ciò implica essere capaci di poter fornire un processore adeguato per un ampio ventaglio di dispositivi che hanno peculiarità e necessità molto differenti fra loro: anche se si tenta di accomunarli, PC desktop, all-in-one, notebook, convertibili, tablet e smartphone sono fondamentalmente diversi. Ma questi saranno gli attori protagonisti del futuro mercato.

 

 

L'offerta Haswell

Intel introduce sul mercato nuovi processori Core per sistemi mobile delle famiglia H, M, U e Y, per sistemi desktop compresi quelli delle serie K, S e T ed i chipset serie 8 sia per piattaforme mobile che desktop.

Non ci sono grosse novità circa la nomenclatura cui il produttore ci ha abituati. D'altro canto, le feature viste dall'esterno non subiscono modifiche sostanziali: non ci sono modelli dotati di più di quattro core, le tecnologie Hyper Threading e Turbo Boost restano ancora quelle di sempre e, determinati suffissi sono utilizzati per distinguere prodotti low- e ultralow-voltage piuttosto che votati all'overclock. Una CPU Haswell sarà dunque denominata in questo modo:

"Core i7-4650U"

• Core i7: rappresenta la famiglia di appartenenza e può assumere i valori:
  • Core i7: modelli di fascia alta quad-core con HT
  • Core i5: modelli di fascia media quad-core senza HT
  • Core i3: modelli di fascia bassa dual-core con HT e quad-core senza HT
• 4: indica la quarta generazione di CPU Core
• 650: indica il modello esatto. In generale più alto è tale numero, maggiori sono le prestazioni attese.
• U: la lettera finale rappresenta la variante ed indica le feature di un determinato modello. Queste sono le possibilità:
  • K: CPU desktop che offrono feature da overclocker come il moltiplicatore completamente sbloccato
  • T: CPU desktop a basso consumo
  • S: CPU desktop a basso consumo
  • Nessuna lettera: modelli desktop standard che offrono qualche possibilità in termini di overclock e prestazioni inferiori o uguali a quelle dei modelli K
  • H: CPU mobile quad-core con iGPU Iris Pro
  • M: CPU mobile quad-core o dual-core con iGPU HD
  • U: CPU mobile in formato SoC a basso consumo
  • Y: CPU mobile in formato SoC a bassissimo consumo

Nelle due tabelle seguenti abbiamo raccolto tutti i modelli mobile e desktop con le relative caratteristiche a confronto con quelle di altri modelli.

 

* Prezzo all'annuncio

E' molto interessante fare un confronto fra modelli di nuova e vecchia generazione: se per il momento non prendiamo in considerazione le CPU Core i7-4950HQ e Core i7-4850HQ, le altre rappresentano una trasposizione quasi perfetta dei predecessori Ivy Bridge. Prendete i modelli Core i7-3920XM, i7-3820QM ed i7-3720QM, aggiungete 100MHz alle frequenze di base e Turbo, 2W al TDP e otterrete, allo stesso prezzo, i nuovi Core i7-4930MX, i7-4900MQ ed i7-4800MQ. Il core grafico integrato prende la sigla HD 4600 e può spaziare in un più ampio range di frequenze, da 400 a 1350MHz invece che da 650 a 1300MHz. Guardando la tabella non è difficile credere che entro qualche mese avremo sul mercato anche un modello Core i7-4950MX funzionante a 3,1GHz.

Le novità più interessanti le troviamo invece nelle CPU Core i7-4950HQ e i7-4850HQ che, a fronte di una CPU x86 meno potente dei modelli XM e QM, offre una iGPU decisamente più spinta. Come vedremo con il marchio "Iris" e "Iris Pro" Intel indica le GPU integrate più potenti di questa serie, dotate di un maggior numero di unità funzionali rispetto a quelle HD Graphics e di memoria dedicata eDRAM (solo per Iris Pro 5200). Anche le CPU Core i7-4650U e Core i5-4350U destano un certo interesse visto il TDP ridotto a 15W: se con i modelli di fascia più alta a Santa Clara non sono riusciti a tenere lo stesso TDP dei corrispondenti Ivy Bridge ed hanno dovuto aumentarlo di un paio di Watt, con queste soluzioni si assiste all'esatto contrario, ovvero ad una diminuzione del TDP di 2W.

Nel corso dell'anno Intel ha in programma il rilascio di nuove versioni dual-core per le CPU mobile, delle quali conosciamo i dettagli tecnici ma non i prezzi e l'effettiva disponibilità. Ne abbiamo parlato espressamente in questa notizia.

  

 

Quello che segue è invece l'elenco delle CPU Haswell per desktop:

 

Le CPU desktop sono tutte basate su architettura quad-core tranne il modello Core i5-4570T e permane la diversificazione cui abbiamo già assistito in precedenza. I modelli Core i7 dispongono di 4 core e tecnologia HT per gestire fino a 8 thread in parallelo. Per quelli Core i5 sono ancora disponibili 4 core ma non troviamo alcuna tecnologia HT. Soluzioni più abbordabili, sia Core i5 che Core i3 saranno annunciate più avanti nel corso dell'anno. Il package LGA 1150 non permette di installare queste CPU su schede madri esistenti e richiedono perciò l'aggiornamento dell'intera piattaforma. Anche il controller delle memorie non va oltre il supporto ufficiale per DDR3-1600, allo stesso modo di quello integrato in Ivy Bridge mentre la GPU integrata subisce un piccolo miglioramento per i modelli dotati di HD Graphics 4600 (GT2).

Solo uno dei modelli di nuova generazione è degno di nota dal punto di vista grafico: parliamo del Core i7-4770R non disponibile però su Socket (package BGA) e quindi pensato per piattaforme non progettate per essere aggiornate. La iGPU Iris Pro 5200 (GT3) prevede un più elevato numero di unità funzionali e 128MB di memoria eDRAM a garanzia di prestazioni notevolmente superiori. Interessante osservare come in questo caso, probabilmente per motivi di spazio e di efficienza, Intel abbia ridotto la cache L3 da 8MB a 6MB.

Dal lato consumi, le nuove CPU top di gamma, a parità di frequenza, mostrano un TDP di 7W superiore rispetto ad Ivy Bridge. Cercheremo di capirne le motivazioni nelle prossime pagine.

Infine, circa le feature, tutte le CPU Haswell supportano Intel Wireless Display, AVX, Quick Sync, AES-NI, Virtualization Technology e PCIe 3.0. Per quelle "non K" troviamo anche il supporto per vPro, TXT, VT-d e SIPP. Chi vuole overcloccare deve rinunciare, inoltre, alla tecnologia TSX (Transactional Synchronization Extensions), feature presente anch'essa solo sulle varianti non della serie K e che permette di estrarre un maggior parallelismo dai thread in esecuzione attraverso una modalità transazionale per le memorie.

 

  

 

 

 

Le novità di Haswell

Come abbiamo anticipato, le novità di Haswell sono state pensate prettamente per le versioni dedicate al segmento mobile. Quelle architetturali ovviamente riguardano ognuno dei modelli e, rispetto a quanto avevamo scritto alcuni mesi fa dopo che la stessa Intel, in occasione dell'IDF (Intel Developer Forum) 2012 di San Francisco, aveva diffuso informazioni ufficiali in merito. Ciononostante ripercorriamo brevemente quali sono le migliorie introdotte da Intel.

Pur trattandosi di una fase "tock", quella nella quale è l'architettura che viene fatta avanzare, Haswell eredita davvero molto dal suo predecessore Ivy Bridge. Il processo produttivo a 22nm con transistor 3D è ormai ben rodato e perciò l'azienda di Santa Clara si è sentita libera di poter apportare varie ottimizzazioni all'architettura, ma queste restano tali e ci inducono a parlare di un'altra evoluzione, nessuna rivoluzione. Fatta salva la superiore integrazione che permette di approdare ad un prodotto in stile SoC.

Haswell presenta lo stesso identico Front End (lo stadio che si occupa delle operazioni di fetch e decode) di Ivy Bridge con 4 linee di fetch e decodifca in parallelo (4-wide) ed una pipeline lunga da 14 a 19 stadi. Anche le latenze delle cache L1 ed L2 non cambiano e allo stesso modo è presente la tecnologia Hyper Threading. Il meccanismo di branch predictor ed i prefetcher hardware sono stati invece aggiornati al fine di ottenere una maggiore efficienza ed un IPC (Instructions Per Clock) superiore.

Le modifiche più importanti nell'architettura di Haswell sono da ricercare invece nel back-end, ovvero nei moduli di esecuzione delle istruzioni. In particolare, grazie all'avanzato processo produttivo, le nuove CPU utilizzano strutture di dati più capienti rispetto a quelle di passata generazione e rappresentano una continuazione della politica che Intel persegue ormai da anni. Anche la finestra per la gestione delle istruzioni out-of-order cresce con l'intento di aumentare il parallelismo e così accade per le execution port che da 6 di Ivy Bridge passano ad 8 (una per operazioni su interi e salti ed una per la memorizzazione degli indirizzi).

Passando ai set di istruzioni, in Haswell Intel ha aggiunto il supporto per le Transactional Memory Instructions o TSX (ma solo per determinate varianti di Haswell) e per AVX2 e dunque per le operazioni FMA grazie alle quali si raddoppia il throughput delle istruzioni Floating Point.

Il controller delle memorie di Haswell resta uguale a quello di Ivy Bridge solo se consideriamo il supporto ufficiale (DDR3-1333 e DDR3-1600) ma effettivamente esso è stato aggiornato in modo da poter supportare, in overclock, memorie funzionanti a frequenze molto elevate, grazie anche a nuovi moltiplicatori per DDR3 a 2933MHz.

Sul lato consumi ci sono indicazioni contrastanti: di certo non possiamo fare un discorso unico per racchiudere sia le varianti desktop che quelle mobile.

Le sole novità che riguardano i modelli desktop di Haswell includono nuovi livelli di power gating, che garantiscono un controllo sempre più fine delle varie unità, transizioni più veloci del 25% da uno stato all'altro, potenza minore necessaria al funzionamento del chipset ed integrazione della unità di controllo degli assorbimenti (power control unit) direttamente nella CPU. Questo è quanto Intel indica come FIVR o Fully Integrated Voltage Regulator che prevede parte della circuiteria on-die e parte on-package per la distribuzione delle tensioni ai vari controller. E' proprio quest'ultima scelta che permette alle CPU Haswell di essere più aggressive nella scelta delle tensioni e della potenza da fornire alle singole unità rispetto a quanto accade con altre CPU che necessitano di una circuiteria integrata sulla scheda madre e dunque meno controllabile. Il modulo FIVR integrato è anche in parte responsabile dell'incremento del TDP dai 77W di Ivy Bridge agli 84W di Haswell.

Le modifiche cui abbiamo accennato permettono una sensibile riduzione degli assorbimenti in idle mentre sotto stress abbiamo rilevato consumi superiori a quelli di Ivy Bridge.

Sul retro del package si nota l'elevato numero di componenti

Per i modelli mobile la situazione è differente. Anzitutto Intel è riuscita a creare delle versioni SoC a bassissimo consumo per tablet e convertibili che racchiudono in un TDP di 10W chipset, FIVR, controller delle memorie e GPU.

Per tutte le varianti mobile sono previste nuove modalità di funzionamento a basso consumo (active idle) indicate come S0ix durante le quali Haswell è in modalità a basso consumo ma continua a svolgere in background alcune operazioni di base per tenere traccia degli aggiornamenti che arrivano dalla rete (nuove email, aggiornamenti di stato, messaggi, chiamate). Se ci pensiamo non si tratta di nulla di rivoluzionario, visto che gli smartphone fanno questo da sempre, ma qui si parla di computer. Questi stati (S0i1, S0i3) promettono consumi vicini a quelli dello stato di sleep S3 e tempi di ripresa immediati (dell'ordine di qualche millisecondo).

Con queste CPU Intel ha definito un ulteriore parametro di misurazione dei consumi che si affianca al ben noto TDP (Thermal Design Power) che indica agli OEM qual'è il parametro da tenere in considerazione nella progettazione dei sistemi di alimentazione e dissipazione. SDP, ovvero Scenario Design Power, viene utilizzato a Santa Clara per le CPU della serie Y per rappresentare i consumi di scenari tipici legati ad applicazioni low-power come quelle di tablet e convertibili. Confrontando l'offerta della precedente generazione con quella attuale, il TDP è sceso davvero di 1~2W ai quali vanno aggiunti quelli risparmiati sul chip PCH (circa 3W).

 

Un'altra interessante tecnologia per migliorare l'autonomia delle batterie va cercata in quella nota come Panel Self Refresh (PSR). Una grossa fetta degli assorbimenti in un notebook così come in uno smartphone o tablet va imputata al display. Le attuali tecnologie, anche se hanno fatto passi da gigante rispetto ai vecchi CRT, basano comunque il loro funzionamento sul refresh continuo dell'immagine sullo schermo (generalmente i pannelli LCD hanno un refresh rate di 60Hz, ovvero l'immagine viene ricaricata 60 volte al secondo anche se si tratta di una immagine statica). Questo continuo lavoro, che coinvolge CPU, GPU e schermo, consuma molta potenza.

Dietro la tecnologia PSR si nasconde un concetto tutto sommato semplice: nel display viene aggiunto un chip di memoria DRAM dove è memorizzata una copia del frame buffer (l'immagine da visualizzare sullo schermo). Fino a che non ci saranno cambiamenti dell'immagine da visualizzare a schermo, tutto il resto della piattaforma potrebbe essere messo in stato di sleep ed il refresh del pannello affidato al display che continuerebbe a leggere i dati dell'immagine dalla memoria. Ma nonostante l'idea sia in piedi da molto tempo la sua realizzazione è ancora tutta da verificare: i produttori di pannelli dovrebbero sobbarcarsi costi ulteriori per far fare bella figura alla piattaforma nel suo complesso. Con l'arrivo di Hawell, Intel torna ancora una volta a puntare su PSR e stavolta pensa di poter ottenere un risultato concreto.

Tali feature e ottimizzazioni rappresentano un concreto passo avanti nella realizzazione di Ultrabook potenti, sottili, dalla elevata autonomia e dal costo ridotto. Nei prossimi mesi ci aspettiamo di trovare sul mercato Ultrabook che passino dallo stato di sleep a quello attivo in meno di tre secondi e garantiscano un'autonomia che possa superare le 6 ore di utilizzo e le 9 ore in stand-by.

Questo lifting ha portato ad un incremento delle prestazioni, secondo quanto indicato da Intel, che va dal 5% al 15% rispetto ad Ivy Bridge a parità di frequenza di funzionamento. Le varianti mobile, però, offrono un netto miglioramento dei consumi tale per cui si raggiungono performance per Watt ben più elevate rispetto alle controparti di precedente generazione; in aggiunta, l'integrazione del chipset all'interno dello stesso chip per creare un SoC, porta a considerare ancor più importante il raggiungimento di determinati livelli di TDP.

 

 

 

La GPU integrata evolve

Le iGPU che siamo ormai abituati a trovare in tutte le CPU Intel di ultima generazione, accomunate dal nome HD Graphics, vedono l'aggiunta di nuovi modelli di punta per i quali l'azienda di Santa Clara ha invece scelto il nome "Iris". Ciò significa che i processori Haswell che saranno disponibili sul mercato potranno integrare una GPU della serie HD Graphics, fra quelle note con il nome in codice GT1, GT2 e GT3, oppure un modello Iris basato su varianti spinte del chip GT3 con una certa dotazione di memoria eDRAM (GT3e).

Come visto nelle precedenti tabelle, tutte le CPU desktop utilizzano una iGPU GT2 (o GT1) tranne il singolo modello Core i7-4770R in package BGA per il quale è prevista una iGPU GT3. Al contrario per quelle mobile sono previsti diversi modelli con grafica avanzata.

 

Le nuove proposte non sono innovative in termini di architettura, un settore dove Intel non ancora riesce ad acquisire il necessario know-how: per ottenere una maggiore potenza di calcolo, perciò, ha giocato sull'incremento delle unità funzionali e della frequenza di clock, pratiche possibili grazie all'affinamento del processo produttivo a 22nm; ha inoltre integrato nelle iGPU Iris Pro 5200 (GT3e) una memoria dedicata di tipo eDRAM.

La maggiore innovazione è dunque rappresentata dall'integrazione on-package della memorie eDRAM per i processori Haswell BGA di fascia alta, feature indicata come Crystalwell. Quest'ultima ha una capienza di128MB ed è realizzata a 22nm come il resto della CPU. In aggiunta Intel vede Crystalwell come una cache non come un semplice buffer, ottenendo da esso elevato throughput e bassa latenza oltre ad averla condivisa fra iGPU e CPU. In questo modo Intel riesce per la prima volta ad esprimere prestazioni al pari o superiori a quelle delle iGPU AMD ma anche delle schede grafiche discrete di fascia bassa per notebook. Tutto ciò, secondo le dichiarazioni di Intel, porterebbe a prestazioni più che raddoppiate rispetto alla precedente generazione (il confronto vede Iris Pro 5200 contro HD Graphics 4000) e comunque nettamente migliori a parità di TDP.

In ogni caso, qualunque sia il modello, le nuove iGPU offrono supporto a DirectX 11.1, OpenGL 4.0 ed OpenCL 1.2 oltre ad avere un motore QuickSync migliorato e supporto ai display 4K.

Riassumiamo nella tabella seguente le caratteristiche delle iGPU HD 4600 ed HD 5200 Iris Pro, a confronto con modelli di precedente generazione.

 

 

 

 

Oggi parliamo di CPU Desktop: Core i7-4770K

Anche se sono molte le novità in ambito mobile, oggi ci occuperemo principalmente delle varianti desktop, in particolare del modello top di gamma Core i7-4770K.

Dalla tabella possiamo notare quanto abbiamo sinora asserito: le differenze sostanziali, almeno ad alto livello, sono davvero ridotte rispetto ad Ivy Bridge. Quel che cambia è il socket, la dimensione del die ed il TDP. In merito al numero di transistor ed alla dimensione del die, i numeri indicati nella tabella sono relativi ad Haswell quad-core con iGPU GT2. I modelli con chip integrato GT3 e memoria eDRAM hanno un die più grande e contano più transistor mentre le varianti a basso consumo dual-core con GT3 di fermano a 1,3 miliardi.

Nonostante l'accresciuta importanza del modulo GPU di Haswell rispetto alle passate generazioni, buona parte del die resta appannaggio dei core x86, delle cache e degli altri controller. L'area del die occupata dalla GPU, considerando Haswell quad-core con HD 4600 è in rapporto di 1/3 circa. Se invece guardassimo al die di una CPU con core grafico integrato GT3 l'area ad esso dedicata supera il 60%.

La CPU Intel Haswell Core i7-4770K non differisce molto esternamente dalle CPU Ivy Bridge. Come al solito i piedini sono sul socket della scheda madre mentre la CPU dispone solo di pad di contatto. Nella parte sottostante è facile notare l'abbondanza di componenti utili a gestire principalmente lo stadio di regolazione delle tensioni.

 

 

La piattaforma utilizzata per le nostre prove include la scheda madre DZ87KLT-75K nota con il nome in codice “Kinsley” e dotata di 4 slot per memorie DDR3, buona sezione di alimentazione, tre slot PCI Express x16 e tre PCI Express x1; a differenza di quanto ci aspettavamo non manca uno slot PCI tradizionale. Sono altresì presenti porte USB 3.0, connessioni SATA 3.0 (sei) e SATA 2.0 (due), doppia porta Gigabit LAN e uscita video HDMI.

 

 

I chipset serie 8 offrono finalmente il supporto nativo per sei connessioni SATA 6Gbps e per altrettante porte USB 3.0 mentre vengono esclusi i vecchi connettori PCI.

 

 

 

Queste le caratteristiche a confronto con i chipset di altre piattaforme.

 

 

 

Sistemi di prova

Per eseguire i test sulle CPU abbiamo rispettato le seguenti regole:

• Sulla scheda sono stati installati solo i componenti necessari: CPU, Memoria, Scheda video e Hard disk.
• L'hard disk è stato formattato, sono stati poi installati il sistema operativo, i drivers per le periferiche e, quando necessario, sono state installate patch e aggiornamenti.
• Ogni test è stato ripetuto per tre volte e, se i risultati di qualche test si mostrano troppo lontani dalla media (elevata varianza), il test stesso è stato di nuovo ripetuto, scartando il risultato non corretto.
• Alla fine di ogni sessione di prova l'hard disk è stato formattato.

In merito ai sistemi di prova, ci siamo serviti di differenti piattaforme a seconda del tipo di CPU. Ciò è stato necessario per ottenere un sistema funzionante per ogni tipo di Socket che le CPU utilizzate per la nostra comparazione utilizzano. Ovviamente si è cercato di realizzare i sistemi con componenti simili, quando possibile, uguali.

I test eseguiti sono descritti qui di seguito:

Benchmark sintetici

• Fritz Chess Benchmark: questo è un tool che misura la potenza del processore di sistema utilizzando il motore per la creazione di giochi di scacchi "Fritz 9 engine". Il risultato del test è espresso in nodi per secondo medi. Il software è fortemente ottimizzato per girare in ambienti multicore ed è capace di attivare fino ad 8 thread contemporaneamente.

• ScienceMark 2.0: grazie a ScienceMark è possibile misurare le prestazioni del sistema in ambiente di calcolo spinto. Inoltre il software misura le prestazioni della memoria di sistema e della cache integrata nella CPU.

• SiSoft SANDRA: questa suite di benchmark sintetici ci offre un quadro specifico delle prestazioni di ogni componente disponibile all'interno della piattaforma di test come memorie, CPU, disco fisso e così via.

Utilizzo generico

• PovRay (versione 3.6): il tool Persistence of Vision Raytracer (PovRay) permette di creare grafica tridimensionale di elevata qualità. Al suo interno troviamo una scena standard creata proprio per effettuare benchmark sulla CPU che sfrutta la maggior parte delle feature disponibili con questo software. Per rendere ripetibili i nostri test utilizziamo sempre le impostazioni di default del file .ini.

• Cinebench (versione 10 e versione 11): suite di test multi-piattaforma basato sul software di animazione CINEMA 4D ampiamente utilizzato da studi e case di produzione per la creazione di contenuti 3D. Grazie ad esso possiamo valutare le performance del sottosistema CPU seppure l'influenza di chipset, memorie e scheda grafica installate nel sistema non può essere trascurata. Il software esegue un test di rendering capace di sollecitare uno o tutti i core del processore disponibili.

• 7-Zip (versione 9.15 beta): con questo noto software di compressione dati eseguiamo due diversi benchmark. Il primo viene realizzato utilizzando il tool integrato che restituisce una indicazione sui MIPS (million instructions per second) che il sistema è in grado di offrire (potete confrontare i risultati ottenuti con quelli ufficiali e con quelli del vostro sistema). Il secondo invece prende in considerazione una situazione reale nella quale viene richiesto al sistema di comprimere in formato 7z una cartella da 5,36GB contenente 4.379 file di diversa dimensione e tipologia (immagini, testo, html, video, foto, applicazioni) e 536 sottocartelle e poi di decomprimere la stessa. L'operazione di compressione ha una forte dipendenza dalla memoria cache della CPU e dalla memoria RAM installata nel sistema. Quella di estrazione dipende molto, invece, dalla capacità della CPU di gestire le operazioni su interi. In tutti i casi, il software sfrutta abbastanza bene tutte le risorse (core) di CPU a disposizione.

• Auto Gordian Knot (versione 2.55): software utile per effettuare backup di DVD o comunque operazioni di transcodifica video nei formati DivX ed XviD. Per le nostre prove utilizziamo il codec XviD che il tool installa di default ed eseguiamo il ripping di un completo DVD (Codice Swordfish) che per l'occasione abbiamo memorizzato su un disco fisso e lo "comprimiamo" in modo da farlo entrare su due CD.

• Handbrake (versione 0.9.4): un software di transcodifica video open-source multipiattaforma e multithreaded con il quale effettuiamo una conversione video di un intero DVD (Codice Swordfish) in formato adatto per i dispositivi Apple iPod, iPhone e iPad.

• DaCapo (versione 9.12): questa suite di benchmark permette di valutare il comportamento del sistema quando si utilizzano tool di sviluppo per Java. Esso include tutta una serie di applicazioni reali open source fra cui Tomcat, FOP, Eclipse, Batik, Xalan e altri. Nel nostro caso riportiamo il tempo complessivo necessario all'esecuzione di tutti i test.

 

 

 

Overclock

Per riuscire a portare a casa risultati interessanti in overclock c'è bisogno di un mix di caratteristiche tutte altrettanto importanti. Servono strumenti adeguati, come moltiplicatori sbloccati, controlli fini delle frequenze e delle tensioni, possibilità di agire sulle singole parti, chip in grado di tollerare bene frequenze e tensioni superiori a quelle di default e sistema di raffreddamento (inteso nel suo complesso) capace di tenere a bada l'inevitabile aumento di dissipazione. Perché questo cappello? Beh non vogliamo di certo stilare una guida all'overclocking ma solo mettere in risalto che, nonostante la buona volontà di Intel circa le versioni "K" (dotate, fra tutte, di feature quali moltiplicatori sbloccati e moltiplicatori della frequenza di base), le CPU Haswell non promettono ampie possibilità in tal senso.

Principalmente per due motivi: queste CPU sono state progettate nel profondo pensando alle versioni mobile e garantire la maggiore efficienza possibile. Questo significa che le tensioni di default fornite alle varie parti non vanno molto oltre lo "stretto necessario". Il secondo motivo è da ricercare nella mancanza di saldatura fra die e i IHS (quella placca metallica che ricopre il die), sostituita da della semplice pasta termoconduttiva; questa cosa che non permette al calore di essere strappato via velocemente e dunque causa inefficienze nella dissipazione.

Come se non bastasse, le CPU non facenti parte della serie K sono state praticamente del tutto bloccate in quanto a potenziali incrementi della frequenza di funzionamento. Escludendo infatti la possibilità di agire sulla frequenza di base, che come detto non garantisce alcun sensibile innalzamento, Intel ha escluso persino la possibilità di modificare i moltiplicatori del Turbo, opzione invece presente nei modelli non K delle precedenti generazioni delle CPU Core.

Ad ogni modo le CPU Haswell serie K dispongono delle seguenti features:

• Moltiplicatori sbloccati verso l'alto e verso il basso
  
• Frequenza delle componenti Uncore separata da quella dei Core
• Frequenza di BCLCK impostabile su 4 step principali (100MHz, 125MHz, 166MHz, 250MHz)
• Regolatore di tensione integrato nella CPU

 Nelle nostre prove non siamo riusciti a modificare la frequenza di base se non di qualche decimale. Già ad appena 101MHz il sistema non si avvia. Agendo invece sul moltiplicatore siamo riusciti a raggiungere i 4,3GHz (VCore a 1,35V) ma davvero con tanta fatica (la stabilità non era il massimo).

A differenza di Haswell, con i nostri esemplari di prova di Sandy Bridge ed Ivy Bridge, non avevamo avuto problemi nel superare i 5GHz ad aria.

 

 

 

Unità di calcolo, cache e memoria

Partiamo da alcuni test sintetici utili a comprendere il livello di prestazioni di cache e unità di calcolo x86. Primordia e Molecular Dynamics sono due benchmark tratti da Science Mark che permettono di misurare le performance della CPU con calcoli scientifici. Essi non sono ottimizzati per ambienti multi-core, dunque sono utili a controllare sia le prestazioni single-core che l'efficacia delle eventuali tecnologie Turbo di Intel ed AMD.

Le prestazioni in termini di IPC, ovvero quelle che il singolo core della CPU è in grado di esprimere a parità di frequenza di funzionamento, sembrano non differire affatto da quelle che avevamo rilevato con il Core i7-3770K Ivy Bridge. Già per quest'ultimo non avevamo certo gridato al miracolo, rispetto al suo predecessore Sandy Bridge (i7-2600K) ma questa volta sembra che non ci siano state ottimizzazioni di rilievo, tali da fare avanzare Haswell.

In media anche con il SiSoft Sandra non rileviamo miglioramenti ma restiamo sugli stessi valori (a volte peggiori, altre volte migliori). In particolare solo l'unità di calcolo sugli interi mostra incrementi sostanziali, mentre per le altre si registrano numeri inferiori a quelli di Ivy Bridge.

Le nuove CPU Haswell mostrano peggioramenti, rispetto ad Ivy Bridge, anche in termini di comunicazioni intercore con un aumento della latenza ed una diminuzione della banda dati.

La banda dati fornita dal controller delle memorie mostra invece un buon incremento usando moduli DDR3 a 1600MHz in modalità dual-channel.

 

 

 

Calcolo intensivo

Spostiamo ora la nostra attenzione verso gli ambiti del calcolo intensivo che richiedono notevole potenza alla CPU.

Con Fritz Chess, engine di simulazione del gioco degli scacchi in grado di sfruttare al massimo ambienti multi-threaded (fino ad 8 thread), il Core i7-4770K non riesce a far meglio del suo antenato 3770K.

Anche nel caso di crittazione notiamo luci ed ombre. Se prendiamo in considerazione un algoritmo non accelerato in hardware (Serpent) otteniamo un risultato inferiore al 3770K mentre utilizzando un algoritmo AES, che sfrutta il modulo di accelerazione integrato, rispetto alle CPU Sandy Bridge il vantaggio è netto.

 

 

 

Rendering e compressione

I software di rendering sfruttano sia le risorse grafiche sia quelle della CPU, pertanto risultano un ottimo metodo di misurazione delle loro prestazioni. Prendiamo in considerazione, nel nostro batch di prove, PovRay e Cinebench 10.

Con Pov-Ray 3.6, nonostante sfrutti poco la potenza di ambienti multi-core, la CPU Core i7-4770K riesce a strappare un primo posto molto interessante con un vantaggio su Ivy Bridge di circa il 10%, lo stesso che Ivy Bridge mostrava rispetto al Core i7-2600K.

Anche Cinebench 10 tutto sommato mostra un discreto incremento delle prestazioni del del Core i7-4770K rispetto al Core i7-3770K sia in modalità single-core che multiple-core.

Considerando i risultati ottenuti in Cinebench 10 possiamo fare una stima dell'efficienza multi-core. In questo caso, anche grazie alla tecnologia Hyper Threading, le CPU Intel Core riescono ad ottenere un incremento per singolo core fisico molto elevato (superiore al 95%) e, il 4770K in particolare, è quello che mostra la maggiore efficienza.

Purtroppo la stessa sorte non tocca al benchmark integrato in 7-zip ove il nuovo top di gamma Haswell non riesce a stare al passo con il Core i7-3770K Ivy Bridge, mostrando un valore del tutto simile a quello di una CPU AMD FX-8350.

 

 

 

Transcodifica video e produttività

I software di codifica video permettono di stressare notevolmente i sottosistemi CPU e memorie, dunque niente di meglio per valutare le performance dei diversi processori.

Eccellenti le prestazioni raggiunte con il software XMPEG ove il Core i7-4770K risulta essere il più veloce modello del lotto distanziando di ben 13 secondi il Core i7-3770K.

Nella misurazione dei tempi di transcodifica video con Auto Gordian Knot, invece, non troviamo quasi differenze con il top di gamma della serie Ivy Bridge.

Un discreto incremento prestazionale torniamo a vederlo nelle operazioni di transcodifica video con Handbrake dove il nuovo Core i7-4770K impiega 10 secondi in meno dell'i7-3770K (5% circa).

Molto interessante la nuova CPU Haswell se utilizzata all'interno di una macchina di sviluppo come mostra il tempo di esecuzione di strumenti software JAVA.

 

 

 

Core grafico integrato: test 3D

Rispetto ad Ivy Bridge, la iGPU integrata nel Core i7-4770K non subisce sostanziali modifiche se non un incremento delle unità di elaborazione (la vera novità è da cercare nei modelli con grafica Iris Pro, prettamente dedicati al mondo mobile).

Un buon 30%, questo è quanto il nuovo core grafico di Haswell (versione HD 4600) riesce a portare a casa con Stalker COP rispetto al modello HD 4000 delle CPU Ivy Bridge. Putroppo per Intel sono ancora lontane le prestazioni che le APU AMD riescono a garantire e sono tanto più distanti quanto è la differenza di prezzo (e dunque il posizionamento) delle due famiglie di prodotti.

 

 

Anche con Alien vs. Predator rileviamo un buon incremento prestazionale rispetto alla iGPU di precedente generazione ma siamo comunque a livelli troppo bassi per competere con una APU AMD.

The Last Remnant mostra una situazione nella quale la nuova iGPU HD 4600 riesce a staccare la precedente HD 4000 solo a risoluzioni più contenute: in tal caso i numeri per la CPU Intel si avvicinano molto a quelli delle APU AMD.

Lost Planet 2, è un titolo DirectX 11 assolutamente difficile da digerire e tanto Haswell che Ivy Bridge non riescono ad uscire dal pantano. I numeri restano in questo caso poco indicativi ma mettono di certo in luce una disparità netta rispetto alle APU AMD sia di vecchia che nuova generazione.

Infine Devil May Cry ove il Core i7-4770K continua a distinguersi dal suo predecessore, ottenendo in questo caso prestazioni interessanti e vicine a quelle di una APU AMD A8-5600K.

 

 

 

Intel Quick Sync

Grazie ad una iGPU più potente ci aspettiamo un miglioramento anche delle prestazioni della tecnologia Quick Sync che Intel dichiara aver migliorato in termini di qualità della codifica. Per testarne prestazioni e funzionalità abbiamo utilizzato i due software, Cyberlink Media Espresso e ArcSoft Media Converter 7, che includono il supporto per l'accelerazione sia mediante Quick Sync che CUDA.

Dai nostri test emerge un discreto margine prestazionale in favore del Core i7-4770K rispetto ad Ivy Bridge.

Lo stesso accade anche con Media Converter, ove l'operazione di transcodifica viene completata in 55 secondi invece che 62.

Nelle nostre operazioni abbiamo però notato un certo decadimento della qualità del video finale e su questo cercheremo di indagare nei prossimi giorni, per avere un quadro più chiaro della situazione.

 

 

 

Efficienza energetica

I consumi del sistema sono stati valutati misurando l'assorbimento sulla presa di corrente ed effettuando rilevazioni in IDLE e sotto sforzo (CPU Stability Test). I valori riportati in tabella tengono conto anche di un fattore di correzione relativo all'alimentatore utilizzato:

• Il valore registrato va considerato solo in termini comparativi in quanto include anche l'inefficienza dell'alimentatore;

• L'inefficienza dell'alimentatore non è lineare ma segue una curva che tenderebbe a penalizzare i consumi ridotti (l'efficienza è generalmente maggiore quando il carico sull'alimentatore aumenta). Per questo abbiamo applicato una correzione percentuale ai risultati utile a rendere idealmente lineare la curva di inefficienza.

• Occorre tener presente che anche la scheda madre ha la sua influenza sui consumi, dunque non è possibile attribuire in maniera certa un determinato valore di assorbimento alla sola CPU

 

I consumi in IDLE della nuova piattaforma Intel Hawell sono i più bassi in assoluto fra quelli da noi registrati sinora, segno che in questo caso Intel ha fatto un buon lavoro di ottimizzazione.

 

Lo stesso non accade sotto stress ove i consumi tornano a salire rispetto alla precedente generazione di CPU.

 

Gli assorbimenti della CPU si riflettono in maniera diretta sulla dissipazione. In questo caso, quando messa sotto stress e utilizzando un dissipatore ad aria Noctua NH-U12S, registriamo temperature massime pari a 79°C a fronte di un valore medio in idle di 34°C. La stessa prova su una APU AMD A10-6700 aveva portato a valori di 43°C massimi mentre su una APU A10-5800K avevamo raggiunto i 47°C. Quel che stupisce è che, se la prima ha un TDP inferiore a quello di Haswell (65W) la seconda presenta un TDP di ben 100W. E' chiaro che dal punto di vista della dissipazione le CPU Haswell non sono per nulla efficienti.

 

Conclusioni

Le aspettative che si creano attorno ad ogni nuova generazione di CPU Intel sono tante ed ognuna riveste una certa importanza: Haswell sotto questo punto di vista ha deluso. Da una nuova architettura ci si sarebbe aspettati il "solito" salto prestazionale, unitamente ad un passo deciso verso la riduzione dei consumi ed una serie di nuove features. Haswell offre esattamente questo, rispetto ad Ivy Bridge, ma con differenze solo lievi, tali per cui è necessario scendere nel dettaglio per poterle apprezzare.

Ciononostante, con la nuova famiglia di CPU Intel continua a detenere il trono di miglior performer in ambito desktop. Questo significa che buona parte di quanto vediamo oggi è un po' colpa di AMD che ormai da troppo tempo non riesce a mettere alcuna pressione addosso al suo avversario. In aggiunta, la crisi delle vendite dei PC, il focus ormai spostato sempre più verso il mondo mobile, stanno rendendo la ricerca e l'ottimizzazione sulle piattaforme desktop meno importante. Si pensi ad esempio all'overclock: Haswell semplicemente non è nato per supportare gli smanettoni! Anche se prendiamo un modello della serie K, da esso non si riesce ad ottenere mediamente lo stesso incremento di frequenza di Sandy Bridge o Ivy Bridge in quanto Intel ha pensato anzitutto a come rendere la CPU efficiente eliminando qualunque fonte di spreco energetico.

In merito ai consumi, il lavoro di ottimizzazione messo in campo da Intel lo si nota soprattutto a livello di piattaforma nel suo complesso. Quando la CPU è messa sotto stress arriva a consumare quasi quanto un modello Sandy Bridge, mostrando comunque valori superiori ad al Core i7-3770K (con il quale condivide la frequenza di funzionamento).

Le prestazioni del core grafico integrato HD 4600 non vanno troppo oltre quelle del modulo HD 4000 visto in Ivy Bridge. Le soluzioni della rivale AMD, che vanno a coprire una fascia di mercato più bassa rispetto alle CPU Core i7, riescono ancora a fare nettamente meglio. Il grosso salto prestazionale Intel lo imputa ai modelli Iris Pro, dotati di un maggior numero di unità di elaborazione ma soprattutto di una cache L4 (eDRAM) on die. Anche in questo caso ci riserviamo di effettuare altri test, qualitativi e quantitativi, nei prossimi giorni.

L'overclock con questa CPU lascia un po' l'amaro in bocca: è davvero difficile gestirla con un dissipatore ad aria in quanto è necessario sin da subito iniettare una certa dose di tensione aggiuntiva per far si che essa resti stabile a frequenze superiori a quella di default.

Per poter utilizzare le nuove CPU è necessario l'acquisto di una scheda madre Socket LGA 1150 in quanto quelle della serie 7 utilizzate per Sandy Bridge ed Ivy Bridge non sono compatibili con Haswell. Le nuove schede madri, basate sui chipset serie 8, integrano finalmente il supporto nativo per sei porte SATA 3.0 e sei porte USB 3.0.

Alla luce di quanto abbiamo visto, Haswell non offre oggi alcun serio motivo di upgrade dalla precedente generazione Ivy Bridge. Troviamo interessante il passaggio da Sandy Bridge o da generazioni precedenti ma solo considerando la piattaforma nel suo complesso che a questo punto si distacca sia per caratteristiche che per prestazioni. Modelli della serie K? Diciamo di no. Unendo le scarse potenzialità in overclock alla mancanza di alcune feature come TSX, VT-d e VT-Pro, invece presenti nei modelli "non K" ed al prezzo superiore di circa 30 dollari è davvero difficile trovare una giustificazione per acquistare "Haswell K". Certo, senza questa lettera è praticamente impossibile overcloccare, ma quanto offerto è alla stregua di un contentino!