Intel Haswell mobile : enfin de l'autonomie !

le jeudi 05 décembre 2013
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Après ses processeurs Ivy Bridge en 2012, évolution des précédents Sandy Bridge, Intel est revenu cette année avec une toute nouvelle architecture et de nouvelles puces, nom de code Haswell.

A l'heure de l'ultra-mobilité, Intel était surtout attendu sur la consommation de ses nouvelles puces. Dans un domaine où ARM règne sans partage, le fondeur, qui cherche à se placer sur tous les fronts, doit faire mieux.

Sur les performances de la partie x86 de ses puces, Intel n'a pas de concurrent : les processeurs AMD sont, depuis de longs mois maintenant, en retard sur l'offre d'Intel. En revanche, les aptitudes de la partie graphique des Core sont loin d'égaler celles des APU d'AMD. C'est l'autre domaine sur lequel Intel devait travailler.

Finalement, c'est bel et bien l'amélioration du rapport performance / consommation que le fondeur vise pour ces nouveaux processeurs. Voyons ce qu'il a mis en place pour y parvenir, et si ces efforts ont porté leurs fruits.

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Une architecture qui évolue peu

Même si Haswell est un Tock censé apporter de nouvelles technologies (en opposition au Tick, simple die shrink), la nouvelle fournée de processeurs Intel n'apporte pas d'évolutions majeures, tout du moins pour ce qui est de la partie x86. Même si Intel a revu les mécanismes de prédiction de branchement ou le prefetcher matériel, l'ensemble reste très similaire à ce qui existait sous Ivy Bridge et donc Sandy Bridge.

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Pour plus de précisions, nous vous invitons à consulter notre article dédié à l'architecture Haswell (Intel Core i7 4770K : Haswell et les Core de 4e génération). Intel a préféré consacrer ses efforts en deux points précis : l'amélioration de la consommation, d'une part, et les performances graphiques, d'autre part.

IVR intégré et régulation approfondie

Avec Haswell, Intel a revu la gestion des tensions au sein du processeur. Et pour ce faire, le fondeur a tout d'abord intégré au packaging du processeur l'IVR, pour integrated voltage regulator. Ce composant était placé auparavant sur la carte-mère. L'avantage : Intel a désormais encore un peu plus la main sur la gestion des tensions.

Sur la génération précédente de processeurs existaient principalement trois tensions : l'une gérait l'alimentation des cœurs x86, le cache et le bus d'interconnexion, la seconde concernait le contrôleur mémoire et les lignes PCI-E, notamment, et la dernière avait trait à la partie graphique de la puce. Intel dissocie désormais l'alimentation de chaque cœur x86, ce qui permet une gestion plus fine de la consommation, mais surtout ajoute une tension en propre au bus d'interconnexion.

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De nouveaux C-states pour une mise en veille approfondie

Un processeur peut fonctionner selon différents modes, chacun correspondant à une alimentation spécifique. Ces modes sont nommés C-States, et l'état C0 est le premier d'entre eux, représentant un processeur actif. Schématiquement, plus vous montez dans les C-States, plus votre processeur se voit privé de certaines de ses parties, qui cessent d'être alimentées ou bénéficient d'une tension moindre.

Ces états permettent d'économiser de l'énergie lorsque le processeur n'est pas sollicité. En contrepartie, le passage d'un état de veille importante à l'état d'activité est inévitablement plus long.

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Intel a travaillé sur ces deux notions : d'une part, le fondeur a ajouté trois nouveaux états (C8, C9 et C10) pour ajouter encore un peu de profondeur à la gestion d'alimentation de ses processeurs ultra-basse consommation (séries U et Y, voir plus loin). Des états déjà aperçus sur les plates-formes ultramobiles, avec Clover Trail, et même avec son prédécesseur Moorestown.

Ces états permettent d'atteindre une tension d'alimentation minimale, aidés en cela par l'intégration du régulateur de tension au processeur : celui qui subsiste sur la carte mère peut désormais être complètement éteint.

Dans la même veine, Intel a ajouté un état de « veille active » (S0i3), dans lequel l'ordinateur est en veille, mais toujours connecté. De quoi assumer le Connected Standby de Windows 8 et 8.1, déjà supporté pour rappel par l'Atom Z60, de génération CloverTrail. Pour son mode S0i3, Intel annonce une sortie de veille en environ 3 ms. Enfin, le constructeur annonce avoir diminué le temps de transition d'un état de veille à un autre, avec un gain de l'ordre de 25%.

GT1, GT2, GT3... et GT3e

Sur le papier, Intel a donc consenti à de sérieux efforts concernant la gestion de la consommation de ses nouvelles puces. Qu'en est-il du point de vue des performances ? Comme nous l'avons écrit plus haut, nous allons nous attarder uniquement sur l'évolution de la partie graphique sur Haswell. Une évolution qu'Intel avait annoncée conséquente.

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Le premier point concerne la gestion des fréquences : si Intel a dissocié les tensions des cœurs x86 de celle de ce bus d'interconnexion, le fondeur permet également à ses deux éléments d'être décorrélés du point de vue des fréquences. Celle du ring bus est donc indépendante de celles des cœurs du processeur. Si ces derniers fonctionnent à bas régime, cela n'empêche pas le bus d'interconnexion de tourner à plein. La partie graphique en profite logiquement, puisqu'elle pourra exprimer son potentiel quelle que soit la charge des cœurs x86.

Précédemment, seuls deux types de circuits graphiques existaient au sein des processeurs Intel : Ivy Bridge disposait soit du HD 2500 (GT1) et ses 6 unités d'exécution (comme le précédent HD 2000 des Sandy Bridge), soit du HD 4000 (GT2) et ses 16 UE. Désormais, il faudra compter sur pas moins de 6 références différentes ! Le GT1 perdure et passe à 10 unités d'exécution. Il est utilisé dans les Pentium et les Celeron Haswell.

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Le GT2 se décompose en trois références : les HD 4200, HD 4400 et HD 4600. Toutes disposent de 20 UE. La très grande majorité des processeurs Core de bureau sont équipés du HD 4600.

Le tout nouveau GT3 propose quant à lui 40 unités d'exécution, et n'est présent que sur les processeurs mobiles. Deux références pour ce circuit graphique : les Iris 5000 et 5100, Intel inaugurant ainsi une nouvelle appellation commerciale.

Haswell, les différents IGP
IGP Dénomination commerciale Nombre d'unités d'exécution Fréquence de base Fréquence Turbo
GT1 HD Graphics 10 200 MHz sur les CPU "Y" et "U"
400 MHz sur les CPU "M"
850 MHz sur les CPU "Y"
1 000 MHz sur les CPU "U"
1 100 MHz sur les CPU "M"
GT2 HD 4200 20 200 MHz 850 MHz
  HD 4400 20 200 MHz 1 000 MHz sur les Core i5
1 100 MHz sur les Core i7
  HD 4600 20 400 MHz de 1 150 à 1 350 MHz
GT3 HD 5000 40 200 MHz de 1 000 à 1 100 MHz
  Iris 5100 40 200 MHz de 1 100 à 1 200 MHz
GT3e Iris Pro 5200 40 200 MHz de 1 200 à 1 300 MHz

Enfin, ce GT3 se décline en un GT3e (pour embedded), nom commercial Iris Pro 5200, qui a pour particularité d'embarquer un maximum de 128 Mo de eDRAM. Une mémoire équivalente à de la GDDR5 selon Intel, agissant comme un cache de niveau 4 et directement intégré sur le packaging du processeur. Un circuit graphique dont ne disposent pour le moment que les processeurs mobiles de type HQ (voir plus loin) et les puces desktop de la série R (Intel Core i7 4770R, Core i5 4670R et 4570R). Ces CPU sont tous au format BGA, c'est à dire directement soudés à la carte-mère.

L'ambition d'Intel avec cet IGP ? Proposer des performances proches d'une GeForce GT 650M, c'est-à-dire le milieu de gamme mobile chez NVIDIA. De quoi également aller chatouiller AMD sur la grande force de l'ex-fondeur, à savoir la partie graphique intégrée à ses APU. Notez enfin que tous ces processeurs graphiques sont de classe DirectX 11.1.

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Liste des processeurs

Avec Haswell, Intel propose une flotte conséquente de processeurs dont nous détaillons les spécifications dans le tableau suivant :

Processeurs Core mobiles de 4ème génération (Haswell)
Références Coeurs physiques Fréquence des coeurs x86 Partie Graphique Fréquence de la partie graphique Cache L3 TDP (hors Turbo)
  De base Maximale   De base Turbo    
Core i3 4010Y 2 1,3 GHz 1,3 GHz HD 4200 200 MHz 850 MHz 3 Mo 11,5 W
  4010U 2 1,7 GHz 1,7 GHz HD 4400 200 MHz 1 000 MHz 3 Mo 15 W
  4100U 2 1,8 GHz 1,8 GHz HD 4400 200 MHz 1 000 MHz 3 Mo 15 W
  4158U 2 2,0 GHz 2,0 GHz Iris 5100 200 MHz 1 100 MHz 3 Mo 28 W
Core i5 4200Y 2 1,4 GHz 1,9 GHz HD 4200 200 MHz 850 MHz 3 Mo 11,5 W
  4200U 2 1,6 GHz 2,3 GHz HD 4400 200 MHz 1 000 MHz 3 Mo 15 W
  4250U 2 1,3 GHz 2,6 GHz HD 5000 200 MHz 1 000 MHz 3 Mo 15 W
  4258U 2 2,4 GHz 2,9 GHz Iris 5100 200 MHz 1 100 MHz 3 Mo 28 W
  4288U 2 2,6 GHz 3,1 GHz Iris 5100 200 MHz 1 200 MHz 3 Mo 28 W
  4350U 2 1,4 GHz 2,9 GHz HD 5000 200 MHz 1 100 MHz 3 Mo 15 W
Core i7 4500U 2 1,8 GHz 3,0 GHz HD 4400 200 MHz 1 100 MHz 4 Mo 15 W
  4550U 2 1,5 GHz 3,0 GHz HD 5000 200 MHz 1 100 MHz 4 Mo 15 W
  4558U 2 2,8 GHz 3,3 GHz Iris 5100 200 MHz 1 200 MHz 4 Mo 28 W
  4600U 2 2,1 GHz 3,3 GHz HD 4400 200 MHz 1 100 MHz 4 Mo 15 W
  4600M 2 2,9 GHz 3,6 GHz HD 4600 400 MHz 1 300 MHz 4 Mo 37 W
  4610Y 2 1,7 GHz 2,9 GHz HD 4200 200 MHz 850 MHz 4 Mo 11,5 W
  4650U 2 1,7 GHz 3,3 GHz HD 5000 200 MHz 1 100 MHz 4 Mo 15 W
  4700HQ 4 2,4 GHz 3,4 GHz HD 4600 400 MHz 1 200 MHz 6 Mo 47 W
  4700MQ 4 2,4 GHz 3,4 GHz HD 4600 400 MHz 1 150 MHz 6 Mo 47 W
  4702HQ 4 2,2 GHz 3,2 GHz HD 4600 400 MHz 1 150 MHz 6 Mo 37 W
  4702MQ 4 2,2 GHz 3,2 GHz HD 4600 400 MHz 1 150 MHz 6 Mo 37 W
  4750HQ 4 2,0 GHz 3,2 GHz Iris Pro 5200 200 MHz 1 200 MHz 6 Mo 47 W
  4800MQ 4 2,7 GHz 3,7 GHz HD 4600 400 MHz 1 300 MHz 6 Mo 47 W
  4850HQ 4 2,3 GHz 3,5 GHz Iris Pro 5200 200 MHz 1 300 MHz 6 Mo 47 W
  4900MQ 4 2,8 GHz 3,8 GHz HD 4600 400 MHz 1 300 MHz 8 Mo 47 W
  4950HQ 4 2,4 GHz 3,6 GHz Iris Pro 5200 200 MHz 1 300 MHz 6 Mo 47 W
  4960HQ 4 2,6 GHz 3,8 GHz Iris Pro 5200 200 MHz 1 300 MHz 6 Mo 47 W
  4930MX 4 3,0 GHz 3,9 GHz HD 4600 400 MHz 1 350 MHz 8 Mo 57 W

Les références dont la nomenclature se termine par la lettre « Y », inaugurées avec Ivy Bridge, sont de nouveau de la partie. Ces processeurs sont ceux qui disposent de l'enveloppe thermique la plus faible, avec 11,5 W seulement. Les Core i3-4010Y, Core i5-4200Y et Core i7-4610Y sont tous équipés du HD 4200, dont la fréquence est limitée à 850 MHz.

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De 11,5 W, on passe à 15 W avec les processeurs dont le nom commercial se termine par un U. Une exception tout de même : les CPU en xxx8U possèdent une enveloppe thermique plus généreuse, atteignant 28 W. La raison en est simple : ils embarquent l'Iris 5100 là où les autres processeurs basse tension proposent le HD 4200 (pour les références en xx00U et le 4010U) ou le HD 5000 (pour les CPU en xx50U).

Voilà pour les processeurs basse tension. La gamme M de Haswell, présente uniquement dans la famille des Core i7, est prévue pour dissiper jusqu'à 47 W, exception faite des 4600M et 4702MQ, qui ne disposent que de 37 W. Ces derniers sont cependant équipés du même HD 4600 qui équipe tous les CPU en M, qu'ils soient à deux ou quatre cœurs (pour les références en Q).

Ceux dont le nom commercial se termine par HQ, au format BGA, embarquent l'Iris Pro 5200, le plus puissant des IGP d'Intel (à l'exception, encore une fois, des 4700HQ et 4702HQ). Sachez enfin que le Core i7-4930MX, le processeur le plus haut de gamme, affiche un TDP supérieur, atteignant 57 W.
Modifié le 01/06/2018 à 15h36