Notebookcheck

Test Intel Sandy Bridge Quad-Core Prozessoren

J. Simon Leitner , 03.01.2011

Let’s Tock again. Für Intel ist es wieder einmal an der Zeit seine CPU-Architektur aufzufrischen und die gesamte Prozessorpalette zu erneuern. Unter dem Codenamen Sandy Bridge wurde heute ein komplett neues CPU-Lineup vorgestellt. Was die neuen Prozessoren an Features mitbringen und wie sie sich in Hinsicht Performance schlagen, das erfahren Sie in diesem Bericht.

Neues Jahr, neue CPUs von Intel. Dies hat beinahe schon Tradition, liegt allerdings Intels Tick-Tock Strategie zu Grunde, die auf eine Verkleinerung des Fertigungsverfahrens (Tick), etwa im Halbjahres-Rhythmus eine komplett neue Mikroarchitektur der Prozessoren (Tock) folgen lässt. Damit einher gehen in der Regel diverse neue Features der Chips als auch eine gehörige Leistungssteigerung im Vergleich zur Vorgängergeneration.

In diesem Test geben wir einen ersten Überblick auf die zu erwartenden Leistungsreserven der kommenden Prozessoren, vorerst beschränkt auf einige Quad-Core Modelle. Sobald verfügbar werden wir die gesamte Palette der 4-Kern-Chips ergänzen sowie einen umfangreichen Test der Dual-Core Sandy Bridge Prozessoren nachschicken.

Hinweis: Aufgrund der aktuellen Intel Sandy Bridge Chipsatz Problematik kann es zu Lieferproblemen des getesteten Notebooks kommen. Weiterführende Details und ständig aktualisierte Informationen zu dieser Thematik finden sie hier.

Das Testsystem

Für unsere CPU-Tests stand uns ein Barebone von Clevo (P150HM) zur Verfügung. Dieses ist unter anderem unter der Bezeichnung XMG P501 von Schenker-Notebooks erhältlich. Der kompakte 15-Zoller kann mit neuen Sandy-Bridge Quad-Core Chips bis hin zur i7-2920XM CPU ausgestattet werden, und sorgt dank leistungsstarker Nvidia Grafikkarte auch bei Games für erstklassige Leistung. Einen umfassenden Testbericht des Notebooks selbst samt detaillierter Gaming-Analyse der neuen Nvidia High-End Grafiklösung als aktuell leistungsstärkster mobiler Single-Core Grafikprozessor finden sie in den kommenden Tagen auf notebookcheck.com.

Das Testsystem: Schenker XMG P501 / Clevo P150HM

Testkonfiguration:

  • Windows 7 Home Premium 64bit
  • Intel ID0104 Chipsatz
  • Intel Core i7 Quadcore Sandy Bridge CPUs
  • Nvidia Geforce High-End GPU
  • 15.6“ Full-HD LED Display, Non-Glare!
  • DDR3 RAM 1333MHz
  • Seagate Momentus ST9750420AS HDD (750GB/7200rpm)
  • Preis: steht noch nicht fest, abhängig von der Konfiguration

Intel Core Mobile Prozessor-Palette „Sandy Bridge“

Intel: Tick/Tock Strategie
Intel: Tick/Tock Strategie
Intel: CPU Roadmap
Intel: CPU Roadmap

Nach dem „Clarksfield-Refresh“ im Herbst vergangenen Jahres bei dem lediglich die Taktraten der Quadcore CPUs etwas aufpoliert wurden, haben wir es bei der Einführung von Sandy Bridge wieder mit einer grundliegenden Architekturveränderung zu tun. Intels Roadmap zeigt dabei auch schon den nächsten Schritt der CPU-Evolution: Ivy Bridge. Eckpfeiler ist hier wiederum die Schrumpfung des Fertigungsprozesses auf 22 Nanometer, womit mehr Transistoren auf den Die aufgebracht werden können und damit abermals eine Leistungssteigerung zu erwarten ist.

Wie es mit den aktuellen Clarksfield Prozessoren weiter geht steht laut Intel ebenso bereits fest. Diese sollen ab sofort von den neuen Sandy Bridge Quadcores abgelöst werden. Damit das auch möglichst rasch passiert, hat Intel ein wichtiges Steuerungsinstrument richtig justiert, den Preis. So sollen die die Nachfolger der 740QM, 840QM und 940XM Prozessoren zum praktisch selben Preis angeboten werden (Anfangs laut Insidern minimal höher). Angesichts der folgend beobachteten Leistungssteigerung der Prozessoren ein verlockendes Angebot für die Hersteller.
Die Nachfolger der Arrandale-Dualcore Prozessoren werden etwas zeitversetzt in den ersten Wochen Q1/2011 erscheinen und sollen ebenso die aktuell bestehende Palette komplett ablösen. Im Value/Legacy und Retail/SMB Segment sollen die aktuellen Arrandale noch bis etwa Halbzeit 2011 weitergeführt werden.

Bezeichnung Cores Basistakt max. Turbo L3-Cache TDP GFX-Takt Preis(Intel, 1k units)
Quadcore              
Core i7-2920XM 4/8 2.5 Ghz 3.5 Ghz 8MB 55W 650-1300MHz $1096
Core i7-2820QM 4/8 2.3 Ghz 3.4 Ghz 8MB 45W 650-1300MHz $568
Core i7-2720QM 4/8 2.2 Ghz 3.3 Ghz 6MB 45W 650-1300MHz $378
Core i7-2635QM 4/8 2.0 Ghz 2.9 Ghz 6MB 45W 650-1200MHz -
Core i7-2630QM 4/8 2.0 Ghz 2.9 Ghz 6MB 45W 650-1100MHz -
Dualcore              
Core i7-2620M 2/4 2.7 Ghz 3.4 Ghz 4MB 35W 650-1300MHz $346
Core i5-2540M 2/4 2.6 Ghz 3.3 Ghz 3MB 35W 650-1300MHz $266
Core i5-2520M 2/4 2.5 Ghz 3.2 Ghz 3MB 35W 650-1300MHz $225
Core i5-2410M 2/4 2.3 Ghz 2.9 Ghz 3MB 35W 650-1200MHz -
Core i3-2310M 2/4 2.1 Ghz - 3MB 35W 650-1100MHz -
Dualcore LV/ULV              
Core i7-2649M 2/4 2.3 Ghz 3.2 GHz 4MB 25W 500-1100MHz $349
Core i7-2629M 2/4 2.1 Ghz 3.0 GHz 4MB 25W 500-1100MHz $311
Core i7-2657M 2/4 1.6 Ghz 2.7 GHz 4MB 17W 350-1000MHz $317
Core i7-2617M 2/4 1.5 Ghz 2.6 GHz 4MB 17W 350-950MHz $289
Core i5-2537M 2/4 1.4 Ghz 2.3 GHz 3MB 17W 350-900MHz $250
Intel Sandy Bridge CPU Palette

Was ist nun drinnen in den neuen Chips? Der "Die" der Quadcore Prozessoren integriert systematisch gesehen vier einzelne Recheneinheiten, eine Grafikeinheit, genannt Intel HD Graphics 3000, einen gemeinsamen L3-Cache, nunmehr Last Level Cache –„LLC“ genannt, den Speicher-, PCIExpress und Displaycontroller. Gefertigt werden die Vierkerner fortan im 32 Nanometer Prozess. Dies gilt auch für den in der Architektur integrierten Grafikchip, der etwa bei den bisherigen Arrandale Prozessoren in 45nm gefertigt wurde, und sichtbar auf dem Package neben der CPU untergebracht wurde.

Intel: DIE Shot
Intel: DIE Shot
Intel: CPU Features
Intel: CPU Features

Zentrale Funktion ist wie schon bei den Arrandale und Clarksfield Prozessoren die Intel Turbo Boost Technologie. Dabei werden einzelne Kerne hinsichtlich ihrer maximalen Taktfrequenz dynamisch an die jeweilig geforderte Leistung angepasst. Dadurch können sowohl Anwendungen die von hohen Taktraten einzelner Kerne als auch Programme die von mehreren parallelen Recheneinheiten maximal profitieren bestmöglich unterstützt werden.

Soweit kennen wird das Prinzip bereits von den bisherigen Intel Core Prozessoren. Neu im Turbo Boost 2.0 sind die „Dynamic Range @ Turbo Turbo Frequency Limits“. Dies bezeichnet einen Bereich über den fixierten maximalen Taktungen des üblichen Turbo Boosts, der zusätzliche Kapazitäten des Kühlsystems, etwa in der Anfangsphase einer zunehmenden Erwärmung, intelligent ausnutzen kann. Dadurch kann sich die CPU nach einer Phase ohne Last und bei ausreichend Kühlung kurzfristig sehr hoch übertakten. Weiters wurde die Turbo Steuerung deutlich verbessert, wodurch der Prozessor länger in höheren Turbo Stufen verweilen kann.

Intel: Turbo Boost 2.0
Intel: Turbo Boost 2.0
Intel: HD Graphics 3000
Intel: HD Graphics 3000

Während der Arbeitsspeicher direkt an die CPU angebunden wird, sind bis zu acht PCIExpress 2.0 Schnittstellen, 14 USB 2.0 Ports, Displayport 1.1, sATA3 (6GB/s) sowie der Ethernet-Chip über einen die  „Cougar Point“ Chipsätze mit der CPU verbunden. Nicht zu finden ist dabei der aktuelle USB 3.0 Standard, der Gerüchten zufolge erst bei Ivy Bridge integriert werden soll.

Für den User sind darüber hinaus eine Reihe von neuen Features interessant, die Intel in seine neue Plattform integriert. Dazu zählt unter anderem Intel Quick Sync Video, das das De- und Encodieren von Videofiles entscheidend beschleunigen soll, Intel InTru 3D ermöglicht die Anbindung eines 3D-fähigen Displays (stereoskopisch) via HDMI 1.4 für 3D Blu-Ray Wiedergabe, Intel Clear Video HD, Intel Wireless Display das die kabellose Übertragung von 1080p Material zu einem externen Display ermöglicht, sowie die integrierte Intel HD Graphics 3000 bzw HD 2000 Grafiklösung, die einerseits eine allgemeine Performancesteigerung in Richtung Gaming erhielt und darüber hinaus in Zukunft auch bei professioneller Bild- und Videobearbeitung entsprechende Leistungsreserven bereit hält.

Die Grafiklösung taktet in den schnellen Quad Cores dynamisch mit 650 bis 1300MHz, unterstützt DirectX 10.1, OpenGL 3.0 und Shader Model 3.0. Maximale ausgegebene Auflösung: 2560x1600 Pixel. Detaillierte Infos zur Performance der neuen integrierten Intel HD Graphics 3000 Grafiklösung finden Sie in unserem Spezialtest.

Intel: Chipset Features
Intel: Chipset Features
Intel: CPU Struktur
Intel: CPU Struktur
Intel: CPU Features
Intel: CPU Features

Synthetische Benchmarks

Cinebench R10

Eine wichtige Benchmarkdisziplin stellt nach wie vor der Rendering Test von Cinebench R10 dar, da dieser die Performance sowohl unter Verwendung von nur einem Kern/Thread als auch die Zuhilfenahme von allen zur Verfügung stehenden Threads bewertet. Hier gilt: Je höher die erreichte Punkteanzahl, desto höher die Leistungsreserven eines Chips. Getestet würde in der 64bit-Version des Benchmarktests der in der Regel einen höheren Score als im 32bit-Modus einfährt, was allerdings nicht zugunsten einer Leistungssteigerung der CPU ausgelegt werden kann.
Als Vergleichswerte ziehen wir einerseits die Ergebnisse unserer P150HM Testplattform als auch aus dem Asus N53SV (2720QM) heran und vergleichen diese mit den bisherigen Bestwerten der Clarksfield-Prozessoren in unserer Datenbank.

Das Ergebnis dieses Vergleichs scheint eindeutig: Selbst die i7-2630QM CPU, als neue Einsteigerlösung in die Welt der mobilen Quadcores, liegt in beiden Testmodi (Single-Core und Multicore Rendering Test) noch vor der Intel i7-940XM Extreme CPU.
Im direkten Vergleich Intel i7-740QM vs. i7-2720QM kann die Sandy Bridge CPU im Single-Core Rendering rund 34% davon ziehen. Im Multi-Core Test liegen die beiden Prozessoren in unseren Tests gar ganze 72% auseinander. Ähnlich auch das Verhältnis der beiden Extreme-Lösungen 940XM und 2920XM, jeweils im nicht übertakteten Zustand. Im Cinebench R10 Single-Core Rendering Test liegt Sandy Bridge mit 5343 Punkten 19%, im Multicore Test mit 36% vor der Clarksfield-CPU.

Cinebench R10 64bit
Cinebench R10 64bit

Cinebench R11.5

Der aktuellere Cinebench R11.5 Test unterscheidet nicht mehr zwischen einzelnen Cores und prüft im Standardtest lediglich die Performance aller zur Verfügung stehenden Threads. Auch hier liegt die i7-2630QM CPU im CPU-Test mit dem eingefahrenen Score über dem besten Eintrag in unserer Datenbank der 940XM-CPU. Im Vergleich 740QM vs. 2720QM kann Sandy Bridge abermals einen Zuwachs von stolzen 76% für sich verbuchen. In der Extreme-Liga setzt sich die 2920XM 39% von ihrem Vorgänger ab.

Den großen Einfluss der Grafikkarte im OpenGL-Test kann man anhand der Ergebnisse des Asus N53SV (GT 540M) im Vergleich mit dem XMG P501 gut erkennen. Interessant allerdings auch hier der mögliche Leistungszuwachs innerhalb der CPU Palette. So erreicht unser P501 Testsystem mit i7-2630QM CPU 40,88 Fps im Test. Selbe Plattform, allerdings ausgestattet mit der i7-2920XM CPU kann aber auch 49,35 Fps einfahren, das entspricht einem Plus von rund 21%, lediglich aufgrund der CPU.

Cinebench R11.5
Cinebench R11.5

Super Pi

Vor allem bei Overclockern ist der SuperPi Benchmark beliebt, der die Berechnung der Zahl Pi auf eine voreingestellte Anzahl an Kommastellen simuliert, und die dafür benötigte Zeit protokolliert. Sprich, je niedriger das Ergebnis, desto schneller und leistungsstärker die eingesetzte CPU. SuperPi greift dabei lediglich auf einen Kern zurück, weshalb hier eine möglichst hohe Taktfrequenz einen entscheidenden Vorteil bringt.

Bei der Berechnung auf 32 Millionen Kommastellen Genauigkeit wird grundsätzlich das selbe Bild wie bei den voran gegangenen Tests offensichtlich: Bereits die i7-2630QM CPU erledigt diese Aufgabe schneller als die ehemalige High-End Lösung i7-940XM. Im Vergleich kann sich hier die 2720QM CPU rund 23% schneller als ihr Vorgänger das Ergebnis vorlegen während die i7-2920XM rund 16 Prozent Geschwindigkeitszuwachs verzeichnet.

SuperPi Benchmark
SuperPi Benchmark

3DMark 2006 / Vantage

Auch die aktuelleren Futuremark 3DMark Benchmarktests bescheinigen der CPU einen eigenständigen Score. Fazit auch hier: i7-2630QM noch vor der i7-940XM CPU. Im 3DMark 2006 CPU Score (1280x1024) setzt sich die i7-2720QM rund 69% vor ihren Vorgänger i7-740QM. Die 2920XM CPU kann ihren Vorgänger um rund 38% distanzieren. Selbes Bild im aktuelleren 3DMark Vantage CPU Score: Die neue i7-2720QM liegt rund 65% vor ihrem Vorgänger i7-740QM, die 2920XM Extreme CPU hängt den 940XM-Chip um 44% ab.

3DMark CPU Test
3DMark CPU Test

Leistungsaufnahme

Bei den einzelnen Benchmarktests unseres Schenker P501 Testsystems beobachteten wir zudem auch die Leistunsgaufnahme des gesamten Systems. Hier kann lediglich zwischen dem Einsatz der i7-2630QM CPU als schwächstes Mitglied der Quadcore-Familie und dem Familienoberhaupt i7-2920XM verglichen werden, da die 2720QM in einer anderen Testplattform (Asus N53SV) zum Einsatz kam. Dennoch lässt sich anhand der beobachteten Werte die Bandbreite innerhalb der neuen Sandy-Bridge Familie nachstellen.

Wir beobachteten beispielsweise, dass im Idle-Betrieb unseres Testnotebooks, also ohne jegliche Last, praktisch kein messbarer Unterschied zwischen der schwächsten 2630QM CPU und dem stärksten Glied der Kette, der 2920XM CPU, bemerkbar macht.
Unter Last sieht die Sache dann schon etwas anders aus. Im Prime95 Stresstest, unter Auslastung aller Threads zu 100%, genehmigte sich unsere Testplattform ausgestattet mit Extreme CPU rund 27 Watt mehr als bei Einsatz der 2630QM CPU. Dies entspricht einem Mehrbedarf von rund 29%. Vergleicht man dies mit der Mehrleistung der Extreme CPU etwa im Cinebench Multicore Rendering Test von 22%, rechtfertigt der Mehrverbrauch knapp nicht den zu erwartenden Leistungsvorteil durch den Einsatz einer Extreme CPU, die Übertaktungsmöglichkeiten des 2920XM-Chips mal außen vor gelassen.
Unter Belastung nur eines einzelnen Kernes im SuperPi-Benchmark unterscheiden sich die beiden Prozessoren gerade einmal um rund 10%. Die Mehrleistung im SuperPi-Test der Extreme CPU im Vergleich zur 2630QM-Lösung liegt hingegen bei rund 15%.

Leistungsaufnahme
Leistungsaufnahme

Beobachtet haben wir außerdem die Leistungsaufnahme unseres Testsystems im wPrime Benchmark, Version 1.55. Dieser ermöglicht die Voreinstellung der für die Berechnung zur Verfügung stehenden Threads.

Der Grafik können wir folgende Schlussfolgerungen entnehmen: Etwa steigt der Unterschied im Energieverbrauch zwischen 2630QM und 2920XM CPU mit der Zunahme der verwendeten Threads an. Liegt die Extreme-CPU bei Belastung von nur einem Thread gerade einmal 10% über dem Niveau der 2630QM-CPU, beträgt der Unterschied bei allen acht aktiven Threads bereits rund 30%.
Der Verlauf der Leistungsaufnahme verläuft bei der 2630QM CPU deutlich flacher und verzeichnet ab etwa 5 Threads einen nur mehr geringen Anstieg. Die Extreme CPU kann hingegen bis hin zu 8 aktiven Threads ablesbar zulegen, auch wenn hier der Anstieg im Bereich zwischen 4-5 Threads einen ebenso flacheren Verlauf annimmt.
Gründe dafür dürften etwa in der konzipierten TDP (Thermal Design Power) der Prozessoren zu finden sein, wobei die 2630QM offenbar etwas rascher an ihr Limit von 45W kommen dürfte, während die 2920XM-CPU mit 55W auch bei Auslastung mehrerer Kerne noch Reserven birgt.

Leistungsaufnahme wPrime
Leistungsaufnahme wPrime

Fazit

Unsere Tests bestätigen was bereits aufgrund diverser im Vorfeld durchgesickerter Informationen zu erwarten war: Intels neue Quadcore Sandy Bridge CPU-Palette schafft einen enormen Leistungssprung im Vergleich zur bestehenden Clarksfield Modellpalette. Im Vergleich i7-2720QM CPU vs. i7-740QM messen wir bei unseren durchgeführten Benchmarktests im Schnitt einen Leistungszuwachs von außerordentlichen 56.5%. Etwas geringer aber immer noch respektabel fällt der Vergleich 2920XM vs. 940XM aus: +32%.

Wiederholt beobachten konnten wir außerdem, dass der i7-2630QM Prozessor als Einstiegslösung in die neue Quad-Core Palette, den bisher leistungsstärksten Chip, die i7-940XM, in praktisch allen Testdisziplinen toppen konnte. Dies veranschaulicht eindrucksvoll den Erfolg der neuen CPU-Architektur, die weit über das simple Schrauben an Taktfrequenzen hinaus geht.
Mit einem Preis von unter 378 US-Dollar, dem bisher genannten geplanten Verkaufspreis für den i7-2720QM Prozessor, der übrigens auf demselben Niveau liegt wie man für den i7-740QM Chip bisher ausgeben musste, bekommt man folglich mehr Power als man bislang im i7-940XM Prozessor, für den man stolze 1096 Dollar kalkulieren musste, geliefert bekam.

Das Anwachsen des Quadcore-Angebotes von drei auf nunmehr fünf Modelle in Richtung günstiger Angebote, lässt auf eine erwartete tiefere Marktdurchdringung von Quadcore-Prozessoren schließen, die Intel damit abzudecken versucht. Fünf Quadcore Prozessoren stehen vorerst ebenso fünf Dualcore-Varianten gegenüber, die wir in einem kommenden Vergleichstest eingehend prüfen werden.
Der LV- (Low Voltage) und ULV-Bereich (Ultra Low Voltage) wird interessanter Weise mit einem quantitativ gleichwertigen Modellangebot von fünf verschiedenen Chips bedient. Preislich liegen diese Modelle allerdings auf bzw. teils über dem Niveau ihrer normalen Dualcore-Pendants.

Detailinformationen zu den neuen Sandy Bridge Prozessoren finden Sie wie immer in unserer laufend aktualisierten Benchmarkliste mobiler Prozessoren bzw. auf den dort verlinkten Einzelseiten der jeweiligen CPUs.

Vielen Dank der Firma Schenker-Notebook die uns freundlicherweise das Testgerät zur Verfügung gestellt haben. Hier können Sie das Gerät in Kürze konfigurieren und auch kaufen.

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Autor: J. Simon Leitner (Update:  9.07.2012)