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E' da qualche mese che non si parla d'altro che d'integrazione: si parte dalle proposte più comuni rappresentate dalle numerose evoluzioni del core grafico GMA HD che Intel propone con le sue più moderne CPU sino a giungere a veri e propri capolavori di concentrazione rappresentati dalle APU AMD Llano, con vere e proprie iGPU che fanno compagnia ai due o quattro core "Stars" ed all'elettronica di contorno, tutto integrato sotto quel grosso coperchio metallico.

Il preciso scopo è quello di riuscire a produrre sistemi dalle dimensioni sempre più ridotte che consumino poco e garantiscano un adeguato livello di prestazioni nell'utilizzo a 360 gradi.


APU AMD Llano A8

In entrambi i casi i prodotti AMD ed Intel offrono un core grafico dalle prestazioni più o meno elevate che fa perno sulla memoria di sistema. E' certo che, essendo ai primi stadi dell'integrazione, ed onde evitare dimensioni eccessive dei prodotti, qualcosa è stato tralasciato. Stiamo parlando della memoria video, componente assolutamente necessario per il normale funzionamento di un modulo grafico, la cui mancanza è sopperita grazie all'accesso diretto ad una porzione della RAM.


Comunissimi moduli di memoria GDDR5 presenti in una scheda video discreta

Sino a quando non sarà integrata anche la memoria video all'interno delle varie CPU (o APU) resterà in essere tale fisiologica dipendenza. A tal scopo, ad esempio, si stanno muovendo in tandem i centri di ricerca e sviluppo di 3M ed IBM che, sulla base della creazione di un adesivo che sfrutta molecole di silicone, prevedono la creazione di chip a sandwitch: a parità di ingombro nel senso orizzontale è garantito uno sviluppo verticale a più "strati" di circuiteria. Le applicazioni nel campo informatico sono notevoli: pensate ad un processore che integri tutta la componentistica della scheda madre come memorie e southbridge su diversi livelli. Ma già volendo guardare ad un futuro più prossimo, sia Intel che AMD cominciano a pensare ad architetture CPU con una piccola porzione di cache dedicata esclusivamente alla GPU integrata.

A prescindere dagli sviluppi futuri, vediamo che impatto hanno le scelte odierne in termini di prestazioni velocistiche. L'analisi prende in considerazione un sistema basato su APU AMD Llano A8-3850 che, alternativamente equipaggiato con scheda video discreta GeForce GTX570 o con il solo core grafico integrato, viene stressato da applicativi 2D di uso comune per vedere come la "sottrazione" di memoria di sistema e la banda dati utilizzata per le comunicazioni interne da parte della iGPU possa incidere sulle performance.


Abbiamo effettuato alcuni benchmark utilizzando la seguente piattaforma di prova:

Abbiamo deciso di utilizzare, per i test con VGA discreta, un modello decisamente performante al fine di meglio evidenziare, qualora ce ne fossero, le differenze fra l'una e l'altra configurazione. In aggiunta ci siamo serviti di un modello NVIDIA per evitare qualunque tipo di influenza dovuta ai drivers video.

Abbiamo dunque 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.

La valutazione è stata effettuata utilizzando i test di seguito elencati:

  • 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.

  • 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 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.

  • 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.

  • Mainconcept H.264 (versione 1.6.1): tool di codifica video in grado di creare stream ad alta definizione compatibili con lo standard H.264.

  • 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.

  • x264 Benchmark: test di conversione video che rileva la velocità di codifica in FPS (fotogrammi per secondo) di due sorgenti video, dal formato MPEG ad H264.

  • PCMark Vantage: di questa suite utilizziamo sia i test sintetici che quelli reali. In particolare ci riferiamo ai test TV and Movies, Music, Communication e Productivity dei quali vi forniamo una breve descrizione di seguito:

    • TV and Movies: sono avviati due task simultanei che effettuano operazioni di transcodifica video e video playback di formati differenti utilizzando anche Windows Media Center;

    • Music: sono avviati tre task simultanei che prendono in considerazione operazioni di rendering delle pagine web di uno store musicale, di transcodifica audio e di aggiunta dei file su Windows Media Player;

    • Communication: sono avviati tre task simultanei che eseguono operazioni di crittazione e compressione dei dati, gestione delle emaile e delle regole, rendering di pagine web, decrittazione dei dati e utilizzo di Windows Defender

    • Productivity: sono avviati quattro task simultanei che eseguono l'editing di testi, gestiscono la ricerca di contatti ed email in Windows, eseguono il rendering di pagine web e caricano applicazioni dal disco fisso.


Di seguito sono riportati i valori ottenuti con Cinebench R11, noto benchmark di rendering che mette alla prova le doti di calcolo di una macchina di riferimento. I valori medi misurano le prestazioni del sottosistemi CPU e di quello VGA sfruttandone, in quest'ultimo caso, le potenzialità OpenGL.


Cinebench 11

Diciamo che in questa prima serie di test ci aspettavamo un risultato del genere: le prestazioni del comparto CPU sono allineate in entrambi i casi, mentre in OpenGL c'è forte dipendenza dalla GPU adottata che, nel caso in esame, pende chiaramente dal lato NVIDIA. Il guadagno complessivo della macchina con Geforce GTX 570 rispetto a quella dotata di iGPU Radeon HD6550 è pari al 30% circa.


Tempi di rendering con PovRay (inferiore è meglio)

Discorso a parte va fatto, invece, nei test di calcolo puro ove non è previsto l'intervento del motore grafico 3D: in questo caso quel che conta è l'esclusiva potenza di calcolo del microprocessore AMD A8 e, per le due configurazione di prova, non è possibile rilevare differenze di prestazioni. Il modulo iGPU non sta dando alcun intralcio alle operazioni compiute dalla CPU.


Tempi di compressione ed estrazione con 7-zip (inferiore è meglio)

Nella gestione degli archivi notiamo alcune differenze prestazionali: in fase di compressione della cartella di riferimento la configurazione dotata di VGA discreta dimostra di essere leggermente più veloce della controparte con iGPU (anche se le differenze sono così contenute da non poter dare un giudizio complessivo); viceversa, nella decompressione di un archivio è la macchina all-inclusive che riesce a guadagnare nei confronti di quella con VGA discreta (anche stavolta le differenze sono troppo marginali).


PCmark Vantage - Memorie

I valori rilevati con il Memory benchmark di PCMark Vantage mostra come la destinazione di parte di memoria di sistema a compiti video si fa sentire, e decurta le prestazioni dovute principalmente alla banda dati della macchina basata su iGPU di circa il 20% nei confronti di quella con VGA discreta.


Conversione video con il benchmark x264

Il sistema basato su AMD A-3850 ed iGPU dimostra di essere leggermente più veloce di quello equipaggiato con la GeForce GTX 570, nonostante la decurtazione di memoria di sistema da destinare al modulo integrato nell'APU stessa.


Tempi di conversione video con Handbrake (inferiore è meglio)

La conversione di un intero DVD in formato compatibile per iPod mostra ancora valori migliori per la configurazione dotata di iGPU: il guadagno rispetto alla configurazione con VGA discreta è pari a 14 secondi, tutto sommato non pochi (2% circa).


Tempi di conversione video con AGK (inferiore è meglio)

Nel caso in cui la conversione del DVD in formato XviD venga effettuata con il tool AGK rileviamo prestazioni migliori per la configurazione dotata di GPU discreta: il maggior quantitativo di memoria a disposizione del sistema stavolta si fa sentire, e permette di limare i tempi complessivi per effettuare l'intera operazione di circa il 6%.


PCMark Vantage

La suite di benchmark  PCMark Vantage che permette l'analisi del sistema in modo settoriale mostra un andamento differente a seconda del genere di operazioni eseguite. Con ordine:

  • Gaming: la configurazione basata su GPU discreta è inevitabilmente più prestante di quello con iGPU. D'altro canto questo genere di test fa leva principalmente sulla potenza della VGA.
  • Communication: non c'è evidente differenza tra una macchina e l'altra.
  • Productivity: sembra che la maggiore integrazione garantita dall'APU Llano permetta di ottenere migliori prestazioni rispetto ad una stessa configurazione con VGA discreta.
  • Music: la macchina con VGA discreta dimostra, stavolta, d'essere più veloce di quella con iGPU, per via del maggior quantitativo di memoria a disposizione delle tre operazioni simultanee svolte in questo tipo di test.
  • TV & Movies: ancora una volta, una situazione di sostanziale pareggio con un leggero vantaggio per la configurazione con GPU integrata.

 


Sinora abbiamo assistito ad una situazione che non ha mostrato differenze sostanziali nell'utilizzo del chip grafico integrato o di una VGA discreta quando al sistema è richiesto di eseguire applicazioni 2D. D'altro canto la dotazione di memoria RAM, unico sottosistema che potrebbe risentire della presenza di una iGPU, era tale per cui difficilmente si raggiunge il limite.

Ma cosa accadrebbe se riducessimo la RAM ad appena 1GB? Per rispondere a questa domanda abbiamo tolto i due moduli DDR3 da 2GB ciascuno in favore di un solo modulo DDR3 da 1GB con le stesse caratteristiche. Ecco cosa è accaduto:

RAM che scarseggia
Esecuzione dei test con 1GB di memoria RAM

Vogliamo effettuare due confronti. Il primo considerando il sistema con la sola GPU integrata e con 4GB oppure 1GB di memoria RAM (linea blu vs. linea rossa): la riduzione di memoria comporta quasi sempre un calo di prestazioni dovuto ovviamente anche alla disattivazione della modalità dual-channel.

Ma non è questo il confronto più interessante che vogliamo portare alla vostra attenzione. Prendiamo invece le linee rossa e verde le quali rappresentano le prestazioni del sistema con 1GB di memoria RAM, la prima con GPU integrata e la seconda con VGA discreta. Fatto salvo il caso OpenGL di Cinebench, evidentemente dipendente dalle prestazioni della scheda grafica, gli altri test mostrano quasi sempre valori inferiori, specie quelli di transcodifica video e di compressione / estrazione. Chiaro segno che, se la dotazione di memoria RAM non è sufficiente, la parte occupata dalla GPU integrata sia per spazio di memorizzazione che per banda dati, ha la sua influenza negativa sulle prestazioni del sistema.


A seguito di quest'analisi rileviamo un chiaro dato di fatto: l'integrazione di moderni moduli video nei microprocessori di più recente generazione permette di godere di performances a tutto tondo senza far rimpiangere l'acquisto di una VGA discreta, a patto che la dotazione di memoria RAM del sistema sia sufficiente. Il caso d'esame ha riguardato il prodotto del momento, AMD Llano A8, veloce APU dotata di GPU AMD Radeon HD 6550, dello stesso tipo che si può trovare in macchine portatili di fascia media: tale modulo non va ad inficiare le prestazioni generali del sistema che dunque avrebbe ben pochi benefici dall'utilizzo di una VGA discreta a meno che non abbiate esigenze di tipo video-ludiche oppure una dotazione di memoria RAM insufficiente.

In passate analisi ci siamo resi conto che i vari moduli video integrati nei chipset, se esclusivamente utilizzati in assenza di scheda video discreta, comportavano un evidente ammanco prestazionale rispetto a macchine tradizionali per via della cattiva gestione della memoria di sistema in modalità condivisione: con i prodotti moderni tale neo sparisce e le prestazioni non decadono.

Ulteriori test hanno confermato, addirittura, che all'aumento della memoria di sistema, le eventuali differenze tra le macchine di prova vanno ad appiattirsi, confermando la scarsa incidenza di questo fattore in termini di numeri puri. Nello specifico, abbiamo rilevato alcune differenze nel solo memory benchmark di PCMark Vantage, che pende in favore dei sistemi tradizionali dotati di CPU e VGA discreta ed in un paio di test di conversione video il cui applicativo fa pesante accesso alla memoria di sistema.

Insomma, se avete memoria sufficiente, un sistema che viene impiegato per compiti da ufficio, navigazione, visualizzazione di foto o conversione video non necessita di una VGA discreta a meno che non utilizziate software specifici che possano trarre vantaggio dal supporto 3D della scheda grafica o da quello GPGPU che negli ultimi anni cerca di affermarsi sul mercato.