Przegląd trzech generacji netbooków pod kątem ogólnej wydajności - fakty kontra marketing

Pewno wielu z Was zastanawia się już po samym tytule, o czym będzie ta publikacja. Nie będę trzymał w niepewności i już śpieszę z wyjaśnieniem. Celem tej mini publikacji będzie porównanie trzech generacji netbooków w kilku prostych (ale miarodajnych) testów w kilku popularnych benchmarkach. Całość będzie skupiała się na wydajności - nie będę rozpatrywał prądożerności tych platform, nie jest to także stricte test netbooków.  Pomiary dobrane są tak, aby wychwycić różnicę w "wydajności" trzech popularnych układów graficznych oraz trzech procesorów, jakie występowały i dalej występują w netbookach. Finalnym celem będzie stwierdzenie czy ewolucja netbooków w kwestii wydajności w ogóle postępuje na podstawie zebrania wszystkich wyników testów. Decyzję o powstaniu tej publikacji podjąłem cztery godziny temu, zebrałem dane, które miałem na dysku już jakiś czas, narysowałem wykresy - i postanowiłem opublikować to tutaj, ponieważ to jedyne w Polsce miejsce o dużej oglądalności, które to umożliwia. Mam nadzieję, że moja publikacja spodoba się Wam. Podobnych i konkretnych testów w sieci nigdy na ten temat nie znalazłem...

Historia netbooków sięga końca 2007 roku, kiedy to premierę miał pierwszy na tym rynku model Asus Eee PC 701. Komputer wyposażony w procesor Celeron-M 900 MHz (ustawiony fabrycznie na zaledwie 800 MHz), 512 MB pamięci RAM, i przestrzeń dyskową 4 GB, którą stanowił bardzo kiepski napęd SSD o wydajności średniej klasy pendrive'a. Wszystko działało pod kontrolą bardzo prostego, ubogiego, i niestety kiepsko zoptymalizowanego Linuxa. 7 calowy ekran miał rozdzielczość 800x480 pikseli - nie trzeba tłumaczyć że to mało, może nawet bardzo mało. W ten sposób maszyna, która miała w założeniu służyć do przeglądania internetu niezbyt się do tego nadawała, nawet po zainstalowaniu Windowsa [ze standardowym Linuxem nawet materiały na Youtube nie były odtwarzane płynnie].

Drogą ewolucji powstał model Eee PC 900 wyposażony w ten sam procesor, ale miał na pokładzie już 1 GB pamięci RAM, 16 GB przestrzeń dyskową SSD (niestety także wolną) oraz co najważniejsze - ekran o przekątnej 8,9" i rozdzielczości 1024x600 pikseli. I takie parametry pozwalają już awaryjnie pracować w internecie, a także wykonywać na netbooku biurowe prace czy nawet pograć w [bardzo] mało wymagające gry. ASUS EeePC 900 będzie jednym z bohaterów tego tekstu.

Wkrótce (lato 2008 roku) pojawił się model MSI Wind U100, Samsung NC10 i nastąpił wysyp wielu nowych urządzeń. Dziś praktycznie każdy producent laptopów ma w swojej ofercie kilka modeli. Różnią się one wyposażeniem (modemy 3G, pojemność dysku twardego etc.) - sam szkielet pozostał jednak ten sam. Jest to procesor Atom i dedykowany mu chipset. Czy dzisiejszy Atom (platforma Pinetrail) jest wydajniejszy od poprzedniego? Czy w ogóle jest szybszy od Celerona-M z pierwszego netbooka? Czy układy graficzne GMA zastosowane w chipsetach w ogóle czymś się różnią oprócz cyferek w nazwie? Postaram się odpowiedzieć na te pytania.

Charakterystyka procesorów

Celeron-M 353 - procesor wywodzi się z rodziny mobilnych procesorów przystosowanych do platformy  Sonoma która pojawiła się w 2005 roku - czyli już niemalże 5 lat temu. Procesory te wykazywały się w swoim czasie ponadprzeciętną wydajnością na tle desktopowych procesorów Pentium 4. Głównym powodem takiego stanu rzeczy był bardzo krótki, zaledwie 11 etapowy potok wykonawczy, który nawet przy niskich zegarach pozwalał na osiąganie bardzo dobrej wydajności. Drugim takim powodem była stosunkowo pojemna, bo aż 2 MB pamięć podręczna L2 (w przypadku Pentiumów-M). W tym wypadku mamy jednak do czynienia z Celeronem-M i to jeszcze w wersji ULV (niskonapięciowej). Ma on na pokładzie jedynie 512 kB pamięci podręcznej drugiego poziomu - co może negatywnie odbić się na wydajności. Także taktowanie nie jest wysokie - 900 MHz to niewiele, nawet gdy weźmiemy pod uwagę że mamy do czynienia z wydajną architekturą. Procesor pracuje z FSB 100 MHz (400 w trybie QDR), to wartość niezwykle mała. Powoduje to że zamontowane pamięci DDR2-667 (333 MHz) pracują z częstotliwością zaledwie 100 MHz co może niekorzystnie wpływać na wydajność nie tylko procesora, ale także układu graficznego.

Z racji, że rodzina tych procesorów została wprodzona już 5 lat temu - sam procesor został wykonywany w procesie technologicznym 90 nm którego już od dawna się nie stosuje. Skutkuje to niezbyt korzystnym poborem energii i krótszym czasem pracy na baterii. W wysokim procesie wykonany jest także chipset Intel 910GML. Dodatkowym problemem jest także brak funkcji Speedstep pozwalającej procesorowi oszczędzać energię w przypadku braku obciążenia - procesory Celeron-M w odróżnieniu od Pentium-M jej nie miały.

Na koniec trzeba wspomnieć o 2 istotnych dla niektórych sprawach. Celeron-M 353 nie obsługuje instrukcji SSE3, a także nie pozwala na pracę w 64 bitowym trybie (EM64T) co wynikało z umowy patentowej z firmą AMD.

Atom N280 - procesor ten jest drugim Atomem obecnym na rynku, i od pierwszego modelu odróżnia go tylko wyższy o 66 MHz zegar taktujący (1,66 GHz) oraz fakt że pracuje z szyną FSB 166 MHz (667 w trybie QDR). Technologicznie procesor ten stoi bardzo dobrze - obsługiwane jest SSE3, tryb 64 bitowy (EM64T), procesor podobnie jak najnowsze Core i7 korzysta z HyperThreadingu. Wykonanie w procesie 45 nm gwarantuje bardzo niski poziom pobieranej energii - jednak dobre wrażenie psuje chipset Intel 945GSE wykonany w przestarzałej już technologii 180 nm który skutecznie niweluje niski pobór energii Atoma.

Przechodząc do architektury - ciężko niestety znaleźć wiele pozytywów. Potok wykonawczy jest 16 etapowy, procesor w ogóle nie czerpie nowoczesnych rozwiązań już nawet nie tylko z rodziny procesorów Core 2, ale nawet z rodziny Pentium-M. Nie działa tutaj żadne przekolejkowanie instrukcji, niesprawnie działa też mechanizm pobrań wyprzedzających (prefetchingu). To właśnie dlatego mimo relatywnie wysokiego zegara taktującego na poziomie 1,6 - 1,66 GHz wydajność delikatnie mówiąc nie zachwyca podczas przeglądania internetu, odtwarzania animacji flash (reklam), a także podczas odtwarzania filmów HD... Widocznie taka była polityka firmy Intel, aby Atom nie zagrażał znacznie droższym procesorom Core 2 Solo ULV oraz Celeronom najnowszych generacji...

Atom N450 - tutaj akurat wiele pisać nie trzeba. Jest to procesor Atom N280 wraz z mostkiem północnym na jednym kawałku krzemu. Wiele było spekulacji czy zintegrowanie kontrolera pamięci podniesie niską wydajność procesora, mówiono o zapożyczeniu technologii z Core i7..... Rzeczywistość okazała się jednak taka, że żaden wzrost wydajności nie nastąpił, a mimo że całość jest monolityczna to najprawdopodobniej procesor jest połączony z kontrolerem pamięci i kartą graficzną wewnętrzną szyną FSB - identyczną jak we wcześniejszych konstrukcjach. Rdzeń graficzny zyskał nową nazwę - GMA3150, wzrost możliwości jest jednak mocno wątpliwy. Podsumowując - wydajnościowo spore rozczarowanie tego roku...

Krótka charakterystyka układów graficznych GMA

GMA900 (w chipsecie Intel 910GML) - Początki GMA900 sięgają 2004 roku i chipsetu i915G. I trzeba przyznać że wtedy był to układ nowoczesny i szybki (wydajność 3D poprzednich układów Intela była tragicznie niska). Po raz pierwszy zintegrowany układ miał aż 4 potoki renderingu, na dodatek jednostki pixel shader były zgodne z DirectX 9. Niestety układ nie miał ani jednej sprzętowej jednostki vertex shader, te operacje musiał wykonywać procesor. GPU w którym silnik TnL jest programowy nie może niestety konkurować z nawet słabymi kartami grafiki. Także sterowniki firmy Intel do kompatybilnych nie należą jeśli chodzi o gry, w końcu to nie one są targetem takich układów - co powoduje że wiele tytułów jest z GMA900 niekompatybilnych, lub działa z prędkością nawet nie śmieszną. Problemem w tym wypadku (ASUS EeePC 900) może być także bardzo niskie taktowanie pamięci (100 MHz) i brak trybu dual channel - co skutkuje niską przepustowością pamięci RAM, na której 64 megabajtowym fragmencie pracuje przecież układ graficzny. W przypadku Eee PC 900 układ graficzny taktowany jest dość niskim zegarem 200 MHz.

Na koniec jeszcze jedna ważna sprawa : GMA900 z racji obsługi pixel shader 2.0 miało być gotowe do obsługi interfejsu AERO w Windows Vista i obecnie 7. I faktycznie, wersje beta Windows Vista to umożliwiały - ale co ciekawe finalna już nie. Powstało na ten temat wiele teorii spiskowych przerzucających winę z Microsoftu na Intela i odwrotnie - ale nic to nie zmieniło. AERO na GMA900 nie ujrzymy... Oficjalny powód : GMA900 może mapować tylko 64 MB pamięci RAM dla siebie, oficjalny wymóg dla AERO to 128 MB.

GMA950 (w chipsecie Intel 945GSE) - Został wydany rok później, ale rewolucji w stosunku do GMA 900 próżno szukać. Może mapować do 128 MB pamięci dla siebie, i dzięki temu oficjalnie jest najsłabszym układem graficznym intela zdolnym do wyświetlania AERO w Windows Vista/7. Pewnym usprawnieniom uległa również jednostka wspomagająca dekodowanie filmów DVD (MPEG2) - obecnie nie ma to już jednak żadnego znaczenia. W przypadku testowanego netbooka Asus EeePC 1005HA układ graficzny był taktowany zegarem 166 MHz (niższym niż GMA900).

GMA3150 (w procesorze Atom N450) - wydawałoby się że nowa nazwa GMA3150 może oznaczać nowe możliwości. Oczekiwaną zmianą było wspomaganie dekodowania filmów HD, jednak do niej nie doszło. Mimo że Intel dysponuje dość wydajnym układem graficznym (Intel HD graphics) jest on najwyraźniej zarezerwowany dla procesorów Core i3/i5 i Atom nie będzie z niego korzystał. GMA3150 bazuje na układzie GMA3000 z chipsetu Intel G33, z tą tylko różnicą że w przypadku GMA3150 mamy do czynienia z jedynie 2 potokami taktowanymi zegarem 200 MHz - to bardzo niewiele. Układ może mapować dla siebie do 384 MB pamięci.

Właściwe testy:

Testy przeprowadziłem korzystając z następujących modeli netbooków:

Asus EeePC 900 (Celeron-M 353 oraz GMA900)

Asus EeePC 1005HA (Atom N280 oraz GMA950)

Samsung N210 (Atom N450 oraz GMA3150)

Na komputerach zainstalowany był mocno zoptymalizowany Windows 7 w wersji 32 bitowej.

Z racji bardzo wolnego dysku SSD w EeePC 900 nie mogłem przeprowadzić poważniejszych testów kompresji.

1 TEST - 3D Mark 2001 SE

3D Mark 2001 SE bardzo dobrze ukazuje wydajność nie tylko układu graficznego, ale także procesora (i to bardzo mocno) oraz pamięci RAM. W tym wypadku przeprowadziłem test w najniższym możliwym trybie.

1 test i już sensacja. Wcale nie najnowsze platformy okazują się najszybsze, starsze okazało się wydajniejsze. Prawdopodobnie jest to głównie zasługa układu GMA900, który ma aż 4 potoki taktowane zegarem 200 MHz.

Postanowiłem także ukazać wyniki cząstkowych testów - Advanced pixel shader oraz Vertex shader.

W wypadku pixel shadera dobrze wypadły jednak nowsze konstrukcje, możliwe że za niższą wydajność GMA900 odpowiada w tym momencie słabiej zoptymalizowany sterownik.

Mimo że przetwarzanie geometrii jest w pełni programowe to jednak pewne różnice w wydajności się pojawiły. Co ciekawe, ponownie najlepiej wypada stary układ i stary Celeron.

2 TEST - popularny Quake III Arena

Quake 3 Arena wybrałem z 2 powodów. Po pierwsze aby sprawdzić na co stać procesory tej klasy w trybie 512 x 384 w ustawieniu fastest. Drugi test w trybie 800x600x32 miał na celu obciążenie układu graficznego.

Niestety 80 fps w trybie fastest to mało, w szczególności Atomy powinny oferować większą wydajność. W końcu pracują z prawie 2 razy szybszym zegarem niż Celeron.

W trybie który miał obciążyć kartę grafiki można zaobserwować typowe zachowanie dla kart bez sprzętowego silnika T&L. Karta graficzna generuje duże obciążenie dla procesora, ponieważ to on musi przeliczać transformacje geometryczne oraz oświetlenie sceny. W gorących momentach o płynną grę może być ciężko, nie wspominając o popularnym QuakeLive.

3 TEST - CounterStrike 1.6

Część nabywców netbooków chciałoby także mieć możliwość uruchomienia chociaż tych mało wymagających gier 3D. Myślałem że taką właśnie grą jest CS 1.6. Srogo się jednak pomyliłem, na każdym z testowanych netbooków na stabilne 30 klatek w nawet najniższym trybie nie ma co liczyć.

Tym razem najsłabiej wypadło GMA950, z racji niskiego taktowania rdzenia. Co ciekawe zaledwie 2 potokowe GMA3150 radzi sobie nieźle na tle GMA900...

4 TEST - SuperPi 4M

Czysto syntetyczny test, który jednak pozwala sobie wyrobić w jakiś sposób opinie o wydajności procesora. Nie należy do jednak traktować jako kryterium ostatecznego.

Tym razem zabłyszczał Atom 1 generacji, na szarym końcu stary Celeron-M...

5 TEST - Fritz chess benchmark

Kolejny syntetyczny test, potrafiący skorzystać z 2 wątków oferowanych przez procesory Atom. Wynik do przewidzenia...

Oba Atomy na czele, starszy Celeron obstawia tyły stawki... Działał w końcu na jednym tylko wątku

6 TEST - WinRAR benchmark

Ostatnim testem jest benchmark znanego i popularnego programu do kompresji danych. Wyniki co najmniej ciekawe...

Na koniec błysk Celerona, i to jaki. Spore zwycięstwo starszej generacji....

Przyszła kolej na podsumowanie....

PODSUMOWANIE

Kończąc ten krótki tekst trzeba postawić pytanie - czy z punktu widzenia wydajności cokolwiek się zmienia w "Atomowej" rzeczywistości. Bo takie właśnie pytanie sobie stawiałem rozpoczynając testy i ten tekst. Z punktu widzenia technologicznego zmieniło się sporo, wszystkie funkcje mostka północnego zamknięto w jednym kawałku krzemu co może przynieść oszczędności w produkcji. Jednak nie dla nas - klientów, a dla Intela a być może także producentów netbooków. Bo patrząc na ceny nowych maszyn tego typu raczej wiele się nie zmienia. Wydajność procesora w zasadzie stoi w miejscu - na upartego można powiedzieć że Celeron jest nieco słabszy - ale już różnic w wydajności pomiędzy Atomem 1 i 2 generacji próżno szukać. A przecież nie od dziś wiadomo że procesorom tym wyraźnie brakuje mocy obliczeniowej do chociażby odtwarzania flashy reklamowych czy przeglądania filmów HD. W tej kwestii nic nie zostało poprawione, i wszystko wygląda na celową politykę Intela.

Obecnie kontroler pamięci DDR2 zastępowany jest kontrolerem DDR3 - czy jednak coś to zmieni w dobrą stronę? Myślę że delikatnie mówiąc nie ma co na to liczyć. HyperThreading dostępny w Atomie pozwlaa zwiększyć nieco wydajność w zastosowaniach wielowątkowych, ale czy poprawia komfort pracy na codzień? Ciężko to zaobserwować... Intel wprowadził także Atoma w wersji 2 rdzeniowej, jednak stosunkowo mało netbooków z niego korzysta - a i oczywistą sprawą jest to że jednak lepiej byłoby gdyby pojedynczy rdzeń był po prostu BARDZIEJ WYDAJNY.

W kwestii zintegrowanej w platformie karty grafiki także wszystko stoi w miejscu. Mimo że Intel posiada już przyzwoity układ graficzny Intel HD graphics - wydaje się że jest on zarezerwowany tylko dla procesorów Core i3/i5 i Atom nie ma prawa z niego skorzystać. A GMA3150 kuleje, i nie chodzi tu bynajmniej o wydajność w grach która w przypadku netbooków zwykle ma znaczenie drugorzędne. Chodzi o wspomaganie dekodowania filmów zarówno odtwarzanych przez Media Playera jak i tych dostępnych online np. na Youtube...

Jednym z rozwiązań problemu wydaje się netbook z chipsetem Intel US15W który potrafi dekodować filmy HD. Ten jednak jest już rzadko spotykany, ciężko powiedzieć dlaczego. Wiadomo że za część 3D odpowiada układ nie stworzony przez Intela, i wszystko na to wskazuje że jest on po prostu wadliwy. GMA 500 działa znacząco wolniej niż te zaprojektowane przez Intela, mimo że ma nawet sprzętowe wsparcie dla vertex shadera...

Drugim rozwiązaniem może być połączenie Atoma z platformą NVIDIA Ion w wersji 1 lub 2. 2 wersja ma to do siebie, że może być jeszcze wspomagana technologią Optimus pozwalającą na dynamiczne przełączanie między GPU NVIDII a GPU Intela. Wszelkie rozwiązania NVIDII wydają się sensowne i ciekawe, ale zabija je cena. Za wszystkie te nowinki producenci netbooków każą sobie dopłacać nawet kilkaset złotych co powoduje że ceny takich netbooków idą już niedaleko pułapu cenowego zarezerwowanego dla 15 calowych laptopów z pełnoprawnym Core i3 i normalną kartą graficzną.

Wydaje się zatem że nie ma rozwiązania idealnego, i jeszcze długo może nie być. Niedawno pojawił się tutaj news o netbooku Asusa wyposażonym w procesor Geode (AMD K7) o taktowaniu 1400 MHz. Pomijając w tym momencie kwestię poboru energii - jego zwycięstwa wydajnościowego nad Atomem możemy być praktycznie pewni. Być może sporo zamieszania na tym rynku zrobią także modele z Athlonem Neo - ale ileż można czekać...

W ofertach niektórych sklepów znajdziemy także modele z Celeronami-M ULV wykonanymi w procesie 45 nm razem z chipsetem Intel GS45, wspierającym dekodowanie filmów HD i oferującym znacznie lepszą wydajność 3D niż Atom N450 z GMA3150. Są to jednak zwykle modele z ekranem o przekątnej > 12", co ciężko już nazwać poręcznym netbookiem...