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Performances et comparaisons de la Intel HD Graphics 4000

Till Schönborn (translated by Valentin Wittwe), 10/24/2012

Tout est dans les détails. HD Graphics 4000 = HD Graphics 4000? Pas du tout en fait: derrière ce nom de carte graphique intégrée, il y ait une collection cachée de spécifications multiples, certaines ont une influence considérable sur les performances. Nous allons jeter la lumière sur l'influence de la fréquence du processeur, du cache de niveau trois et de l'expansion dans la mémoire.

Dans le domaine des cartes graphiques on pense souvent qu'il n'y a que AMD et Nvidia, car les cartes les plus puissantes viennent de chez eux. Mais ce que peu de gents réalisent, c'est qu'au niveau du volume, les cartes graphiques intégrées représentent la majorité, avec Intel et haut de la liste.

La solution graphique des processeurs Intel modernes se nomme HD Graphics 4000, qui est inclut dans la plupart des CPU Ivy Bridge. Bien que Intel reste légèrement derrière les APUs de chez AMD au niveau de la puissance graphique, la HD 4000 est un grand pas en avant, comme on peut déjà le voir dans notre article su les benchmarks.

On va faire des tests de toutes les sortes de HD 4000 les unes contre les autres plutôt que contre la compétition. Avec des fréquences différentes, des tailles de cache et les extensions de mémoire ont une influence considérable sur les performances - cette critique permettra de constater la différence entre les différentes HD 4000.

Introduction

Ivy Bridge Architecture
Ivy Bridge Architecture

Toutes les HD 4000 possèdent 16 Unités d'execution (EUs), avec une fréquence à 350 (ULV) ou 650 MHz. Dans les applications 3D, le GPU allume le turbo boost, qui monte sa fréquence de quelques centaines de Mhz. Bien que le turbo soit déterminé par la température de la puce et la consomption d'énergie, il est presque constant - à pleine puissance, le turbo du CPU est limité. On mesure une fréquence du GPU d'un maximum de 1000 (Core i3-3110M) à 1350 MHz (Core i7-3940XM).

Bien que le GPU dispose d'un cache de niveau trois (256 KB), la HD 4000 peut aussi utilise le cache L3 du CPU. Et c'est bien un dernier niveau de cache "Last Level Cache" (LLC); mais on utilisera son nom le plus commun. Avec soir 3 ou 4 Mo avec les dual core et 6 ou 8 Mo pour les modèles quad core et sert à réduire la latence de la mémoire.

La mémoire vive des GPU intégré reste le plus gros problème. Alors que des cartes graphiques haut de gamme possèdent de la mémoire GDDR5-VRAM avec une interface de 256 Bits, la HD 4000 possède une mémoire plus lente. Avec deux flux de 64-Bit à 800 MHz (DDR3-1600), partagé entre le CPU et le GPU intégré. Certains portable possèdent moins de modules de flux avec des vitesses encore plus basses.

Le système de test

For our assessments, the same test system was used as in our latest CPU article. The test device was the One M73-2N (MSI MS-1762 Barebone), which thanks to an efficient cooling system allows full leverage of the turbo boost range.

In order not to distort measurements with reload freezing, a fast Samsung SSD with 128 GB memory as well as 8 GB DDR3-RAM was used. Only the bandwidth test was partly carried out with 4 GB, although in this case it had no adverse affects on the performance.

The test system: One M73-2N (MSI MS-1762 Barebone)

Test configuration:

  • Intel Ivy-Bridge CPUs
  • HD Graphics 4000 (8.15.10.2761)
  • Intel HM77 chipset
  • 2x 4 GB Samsung DDR3-1600 (CL11)
  • 1x 4 GB Kingston DDR3-1333 (CL9)
  • Samsung PM830 SSD (128 GB)
  • 180 watts power supply unit
  • Windows 7 Professional 64 Bit
Name Cores/Threads CPU clock rate L3 cache TDP GPU clock rate
Core i7-3940XM 4/8 3.0 - 3.9 GHz 8 MB 55 W 650-1350 MHz
Core i7-3840QM 4/8 2.8 - 3.8 GHz 8 MB 45 W 650-1300 MHz
Core i7-3740QM 4/8 2.7 - 3.7 GHz 6 MB 45 W 650-1300 MHz
Core i7-3630QM 4/8 2.4 - 3.4 GHz 6 MB 45 W 650-1150 MHz
Core i7-3610QM 4/8 2.3 - 3.3 GHz 6 MB 45 W 650-1100 MHz
Core i5-3210M 2/4 2.5 - 3.1 GHz 3 MB 35 W 650-1100 MHz

Benchmarks

Il y a deux choses importantes à prendre en compte dans ce test. D'un coté, la puissance varie considérablement d'un CPU à l'autre. Cependant, à cause des limitations du GPU, cela n'aura qu'un impact secondaire sur les performances. De plus, les fréquences du cache de L3 différentes ne peuvent être évitées, vu qu'elles sont liées à la cadence du processeur. Il n'est reste pas moins que ce n'est pas un problème au final.

3DMark Vantage

La différence de score entre les différentes HD 4000 dans 3DMark Vantage (score GPU) est à 28% - 5% de différence. L'influence de cache L3 est assez réduit: il y a une différence de 5% entre 3 et 6 Mo de cache. Encore 2 Mo et on augmente que de 2%.

3DMark 11

Dans 3DMark 11, la taille du cache est bien plus importante. Avec presque 9% (3 contre 6 Mo) et 3% (6 contre 8 Mo) de différence respectivement, le cache L3 influe significativement sur les performances. Il est intéressant de constater que dans une génération de CPU les performances augmentent de manière presque linéaire par rapport à la fréquence. Ce qui signifie qua la bande passante mémoire - en tout cas avec de la RAM DDR3-1600 en mode dual-channel - mais ce n'est pas un facteur limitant.

Deus Ex: Human Revolution

Pour vérifier le résultat de 3DMark dans des vrais jeux en 3D, on a essayé le jeu Action-RPG Deus Ex: Human Revolution. Qui permet un excellent framerate constant avec une différence de quelques %.

Les résultats sont semblables à 3DMark 11. Le passage de 3 à 6 Mo de cache L3 et la fréquence ont une influence considérable sur les performances.

Memory scaling

On a fait toutes nos mesures avec un SSD - mais qu'en est-il avec des dispositifs de stockage plus lents? Souvent, les portables bas de gamme ont un mauvais disque dur et de la RAM DDR3-1333. on a vérifié ces deux acas avec notre modèle qui possède un Core i5-3210M.

Les performances du GPU intégré au CPU dépend énormément de la bande passante mémoire: alors que Deus Ex avec de la RAM DDR3-1600 en mode dual channel est à 29 fps, avec de la DDR3-1333 en mode single channel est à 19 fps.

Avec 20% de bande passante en plus, la DDR3-1600 vs. DDR3-1333 (en single channel) est 11% plus puissante. En ajoutant une autre barrette on monte à 34% de performances en plus.

Verdict

Vue de coupe d'un processeur Ivy Bridge (Die-Shot)
Vue de coupe d'un processeur Ivy Bridge (Die-Shot)

Comme nos tests le montrent, il n'y a pas de bon moyen de déterminer la puissance brute de la Intel HD Graphics 4000.

La RAM est très liée aux performances de ce GPU intégré. On ne peut avoir les meilleures performances qu'avec de la RAM en dual-channel, ce qui n'est souvent pas possible avec les ultrabooks.

Il y a aussi la fréquence du CPU et la capacité du cache L3. Avec un Core i7-3840QM ou 3940XM sans carte graphique dédiée - ce qui est rare - les performances seront bien plus élevées qu'avec un i3 ou un i5. La HD 4000 est proche d'une carte graphique dédiée moderne bas  de gamme.

Dans le futur proche avec, la plateforme "Kaveri" de chez AMD et "Haswell" de chez Intel promet un bond de puissance par rapport aux solution actuelles. L'influence du cache et de la RAM sera encore plus important avec ceux-ci.

On remercie One, qui a permit ce test. Suivez ce lien pour configurer et commander le M73-2N.

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Till Schönborn, 2012-10-24 (Update: 2012-11- 1)