Intel HD Graphics (Bay Trail) vs Intel HD Graphics 3000 vs Intel HD Graphics 5000

Intel HD Graphics (Bay Trail)

Die Intel HD Graphics (Bay Trail) ist eine in den Tablet- (z.B. Z3770), Nettop- (z.B. J2850) und Notebook-SoCs (z.B. N3510) der Bay-Trail-Serie integrierte Grafikeinheit. Sie ist in verschiedenen Atom-, Celeron- und Pentium-Modellen zu finden und basiert auf der DirectX-11-tauglichen GPU der Ivy-Bridge-Generation. Taktrate und Einheitenzahl fallen allerdings deutlich niedriger aus, sodass sich die Performance nur im Low-End-Segment ansiedelt.

Im Vergleich zu Ivy Bridge, dessen Gen-7-GPU entweder 6 oder 16 Executions Units bietet, kommt die HD Graphics (Bay Trail) nur mit lediglich 4 EUs daher. Abhängig von Temperatur und Leistungsaufnahme kann die niedrige Basisfrequenz dynamisch bis auf den maximalen Turbo-Takt angehoben werden, der ja nach Modell bei bis zu 896 MHz liegt. Ebenfalls modellabhängig ist das Speicherinterface, welches im Single- oder Dual-Channel-Betrieb sowie mit verschiedene Speicherstandards (DDR3(L), DDR3L-RS, LPDDR3) arbeiten kann. Insbesondere Varianten mit einem nur 32 Bit breiten Interface (Atom Z3735G) verlieren teils erheblich an Performance.

Die schnellsten Notebook-Modelle erreichen knapp die Performance der HD Graphics (Sandy Bridge) sowie der Radeon HD 6310. Das reicht, um einige ältere und sehr anspruchslose Windows-Spiele wie World of Warcraft oder Half-Life 2 in niedrigen Einstellungen flüssig darzustellen. Für aktuelle Windows-Titel ist die GPU dagegen praktisch nicht geeignet.

Verglichen mit konkurrierenden ARM-SoCs ordnet sich die Grafikeinheit dagegen im unteren High-End-Segment ein und übertrifft knapp die Adreno 320, die in verschiedenen Qualcomm-SoCs wie dem Snapdragon 600 zu finden ist. Damit entspricht Grafik-Performance in etwa Nvidias Tegra 4. Auch sehr aufwändige Android-Spiele werden damit in hohen Auflösungen flüssig bewältigt (Stand 2013).

Der integrierte Videodecoder unterstützt alle gängigen Codecs wie MPEG2, H.264, VC1, MVC oder VP8 und ist für Auflösungen bis 4K (maximal 100 Mbit/s) geeignet. Das Bildsignal kann per HDMI 1.4 (max. 1.920 x 1.080) oder DisplayPort 1.2 (max. 2.560 x 1.600) an bis zu zwei Displays ausgegeben werden. Eine weitere Neuerung ist die Unterstützung von Wireless Display sowie Quick Sync, Intels schnellem und sparsamen H-264-Hardwareencoder. Einige dieser Features sind jedoch nicht bei allen Modellen verfügbar.

Je nach Modell liegt die Leistungsaufnahme des gesamten SoCs zwischen rund 2 und 10 Watt. Die besonders sparsamen Versionen sind damit auch für passiv gekühlte Tablets geeignet, andere werden in größeren (Sub-) Notebooks mit aktiver Kühlung eingesetzt.

Intel HD Graphics 3000

Die Intel HD Graphics 3000 (fälschlich auch Intel Graphics Media Accelerator HD 3000, GMA HD 3000, HD Graphics 200 genannt) ist eine in den Sandy Bridge Prozessoren integrierte Grafikkarte. Sie bietet keinen eigenen dedizierten Speicher, teilt sich jedoch den sehr schnellen Level 3 Cache bzw. LLC Cache mit den Prozessorkernen (3-8 MB je nach CPU). Der restliche Speicher wird vom Hauptspeicher abgezweigt (wie bei der Vorgänger-Grafikkarte Intel HD Graphics). Je nach Prozessormodell unterscheidet sich der Basistakt und damit auch die Leistung deutlich (350-650 MHz) Dank TurboBoost kann sich die Grafikkarte wie die Prozessorkerne in gewissen Lastsituationen übertakten (bei ausreichend Kühlung und ebenfalls abhängig vom Prozessormodell). 

• ULV Prozessoren Core ix-2xx7 (Basis 350 MHz, Turbo 900-1000 MHz)
• LV Prozessoren Core ix-2xx5 (Basis 500 MHz, Turbo 1000 MHz)
• Standard Dual und Quad-Core Core ix-2xx0 (Basis 650 MHz, Turbo 1100-1300 MHz)
• Desktop K Prozessoren (Basis 850, Turbo 1100-1350 MHz)

Die Intel GMA HD 3000 bietet wie die GMA HD 12 Execution Units (EUs), welche jedoch deutlich überarbeitet wurden und daher eine höhere Performance bieten. Die EUs der GMA HD 3000 können mit DirectX 10.1, OpenGL 3.0 und DirectCompute 4.1 angesteuert werden. OpenCL wird nicht unterstützt (das Media SDK verwendet nur die CPU, Stand März 2013).

Unsere Performancetests mit den schnell getakteten Versionen der HD Graphics 3000 zeigen eine deutlich gesteigerte Leistung im Vergleich zur Vorgängergeneration. Die integrierte shared Memory Grafikkarte positioniert sich je nach Spiel auf dem Niveau älterer Einstiegsgrafikkarten von Nvidia (GeForce 310M) bzw. AMD (Mobility Radeon HD 5450), manchmal auch etwas darüber (Radeon HD 6450M). Im Vergleich mit AMDs APU-Modellen kann die HD 3000 nur gegen die C- und E-Serie bestehen, nicht aber die schnelleren Llano- und Trinity-Ableger. Die in früheren Jahren oftmals problematische Qualität der Intel-Treiber (Grafikfehler, Spiele starten nicht) hat sich zuletzt deutlich verbessert, sodass die meisten Spiele bei erfüllten Mindestvoraussetzungen fehlerfrei spielbar sind.

Flüssige Frameraten konnten wir unter anderem in Spielen wie Dead Space 3, World of Tanks, Fifa 13, Torchlight 2, Counter-Strike: GO, Diablo 3 sowie vielen älteren Titeln erreichen, wenn auch meist nur bei minimalen Detaileinstellungen. Genaue Performanceanalysen und Spielebenchmarks finden Sie in unserem Schwerpunktartikel zur Intel HD Graphics 3000 bzw. weiter unten in diesem Artikel.

Wie bei den Ivy Bridge basierten Grafikkarten, wird anscheinend auch bei Sandy Bridge 2x Antialiasing per Software aus dem 4x Antialiasing errechnet. Daher ergibt sich kein Geschwindigkeitsunterschied zwischen 2x und 4x AA. Im Unigine Valley Benchmark erreichten wir als Bestätigung bei 2x AA und 4x AA dasselbe Ergebnis (HD Graphics 3000 ULV im i7-2637M).

Neben der GPU ist auch noch eine dedizierte Einheit zum Dekodieren und auch Encodieren von HD Videos in den Sandy Bridge Prozessoren enthalten (Intel Quick Sync). Um ein dreiminütiges 1080p-Video für das iPhone in das Format 640x360 zu wandeln, braucht Sandy Bridge laut Intel etwa 14s (IDF 2010). Eine weitere Besonderheit ist der unterstützte "embedded DisplayPort" eDP um interne Displays anzusteuern.

Aufgrund der Integration in den mit 32nm gefertigten Prozessor, ist der Stromverbrauch relativ gering.

Intel HD Graphics 5000

Die Intel HD Graphics 5000 (GT3) ist eine Prozessorgrafikkarte in den CPUs der Haswell-Generation. Zunächst wird die GPU in einigen ULV-Modellen mit 15 Watt TDP eingesetzt (z.B. Core i5-4250U). Sie stellt die maximale Ausbaustufe der integrierten Grafikeinheit dar (40 Execution Units), muss im Gegensatz zur Iris Pro (GT3e) aber auf den zusätzlichen eDRAM-Cache verzichten. Abhängig von der Taktrate (diese fällt bei den 15-Watt-Modellen relativ niedrig aus) sowie der Hauptspeicheranbindung kann sich die Performance von Modell zu Modell leicht unterscheiden.

Der Grafikkern wurde im Vergleich zum Intel HD Graphics 4000 der Ivy-Bridge-Generation in verschiedenen Punkten weiterentwickelt. So unterstützt die GPU nun mit DirectX 11.1, OpenCL 1.2 und OpenGL 4.0 alle wichtigen aktuellen Standards. Auch ein verbesserter Decoder für 4K-Videos sowie ein überarbeiteter Quick-Sync-Encoder sind mit an Bord.

Die Performance der HD Graphics 5000 liegt im 3DMark 11 um etwa 50 Prozent oberhalb der HD 4000 der Vorgängergeneration. In Spielen fällt die Mehrleistung dagegen deutlich geringer aus: Bei gleichzeitiger Belastung der CPU kann die Grafikeinheit ihren starken Turbo-Boost nur sehr eingeschränkt ausschöpfen, da die niedrige TDP der ULV-Modelle (15 Watt) zu limitieren beginnt. Obwohl die HD 5000 mit 40 Execution Units (EUs) doppelt so viele Ausführungseinheiten wie die HD Graphics 4600 besitzt (HD 4000: 16 EUs), ist die Grafikleistung darum dennoch etwas schwächer. Unterm Strich liegt die HD 5000 damit knapp hinter AMDs Radeon HD 7660G und auf dem Niveau einer dedizierte Radeon HD 7650M. Aktuelle 3D-Spiele (Stand 2013) können in niedrigen, seltener auch mittleren Einstellungen flüssig dargestellt werden.

Der Stromverbrauch ist dank des 22-Nanometer-Prozesses mit Tri-Gate-Transistoren relativ gering und wird dynamisch vom TDP-Budget des gesamten Chips abgezweigt. Die HD 5000 wird zunächst in einigen Dual-Core-Modellen der 15-Watt-Klasse (ULV) eingesetzt, beispielsweise dem Core i7-4650U.

Weitere Details zur Grafikkartenarchitektur der Haswell Generation finden Sie in unserem Artikel zur Vorstellung der Haswell-Generation.