Intel HD Graphics (Bay Trail) vs Intel HD Graphics 5500 vs Intel HD Graphics 2000

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 5500

Die Intel HD Graphics 5500 (GT2) ist eine Prozessorgrafikkarte in den CPUs der Broadwell-Generation. Die GPU wird in einigen ULV-Modellen (15 Watt) der Core-i3-, Core-i5- und Core-i7-Serie verbaut und verfügt im Regelfall über 24 EUs (Core i3: 23 EUs). Die maximale Turbo-Taktrate der Grafikkarte hängt vom konkreten Modell ab und liegt zwischen 850 und 950 MHz.

Architektur und Features

Broadwell integriert eine Grafikeinheit auf Basis der Intel-Gen8-Architektur, die gegenüber dem Vorgänger Intel Gen7.5 (Haswell) in verschiedenen Punkten weiterentwickelt wurde. So hat Intel unter anderem die "Subslice" genannten Shader-Arrays umorganisiert, die nun jeweils 8 Execution Units (EUs) beinhalten. Drei Subslices bilden wiederum einen Slice mit insgesamt 24 EUs. Hinzu kommen größere L1-Caches und Verbesserungen im Front-End, die die Leistung zusätzlich steigern sollen.

Die HD Graphics 5500 repräsentiert die mittlere, auch "GT2" bezeichnete Ausbaustufe mit einem Slice und 24 EUs. Eine Ausnahme bilden die Core-i3-Modelle, bei denen – mutmaßlich zur Steigerung der Ausbeute – lediglich 23 EUs aktiviert sind. Daneben existieren auch eine teildeaktivierte GT1-Variante (12 EUs) sowie die GT3/GT3e (48 EUs) ohne/mit zusätzlichem eDRAM-Cache.

Alle Broadwell-GPUs unterstützen OpenCL 2.0 sowie DirectX 12 (FL 11_1). Zudem kann der Videodecoder nun auch den H.265-Codec verarbeiten, greift dafür allerdings nur teilweise auf besonders sparsame Fixed-Function-Einheiten zurück. Die Bildausgabe erfolgt über DP 1.2/eDP 1.3 (max. 3.840 x 2.160 @ 60 Hz) oder HDMI 1.4a (max. 3.840 x 2.160 @ 24 Hz), HDMI 2.0 steht dagegen nicht zur Verfügung. Es können maximal drei Displays parallel angesteuert werden.

Performance

Je nach Modell liegt der maximale GPU-Takt zwischen 850 und 950 MHz, der aufgrund der niedrigen TDP jedoch nicht immer vollständig ausgeschöpft werden kann. Einen ebenfalls großen Einfluss auf die Performance hat die Speicheranbindung: Ohne schnellen DDR3-1600-RAM im Dual-Channel-Modus kann die Leistung mehr als 20 Prozent schlechter ausfallen.

Mit Dual-Channel-Speicher übertrifft die HD Graphics 5500 die HD Graphics 4400 (Haswell, 20 EUs) um etwa 20 bis 25 Prozent und schlägt sogar die HD Graphics 5000 (Haswell, 40 EUs). Allerdings rechnet bereits eine dedizierte Low-End-Karte wie die GeForce 820M je nach Spiel zwischen 10 und 30 Prozent schneller. Aktuelle Spiele des Jahres 2014/2015 werden zumeist nur in niedrigsten Einstellungen flüssig dargestellt.

Leistungsaufnahme

Die TDP des gesamten Chips liegt standardmäßig bei 15 Watt, sodass die HD Graphics 5500 vor allem in kompakten Ultrabooks zu finden ist. Abhängig vom jeweiligen Modell kann die TDP auch auf noch niedrigere Werte (7,5 oder 10 Watt) abgesenkt werden, was sich jedoch negativ auf die Leistungsfähigkeit auswirkt.

Intel HD Graphics 2000

Die Intel HD Graphics 2000 (oder Intel Graphics Media Accelerator HD 2000 oder GMA HD 2000) ist eine in den Sandy Bridge Prozessoren integrierte Grafikkarte. Sie komm in den meisten Desktop CPU zum Einsatz und heisst in den günstigen mobilen Prozessoren (Celeron und Pentium) nur Intel HD Graphics. Die HD Graphics 2000 bietet keinen eigenen dedizierten Speicher, teilt sich jedoch den sehr schnellen Level 3 Cache mit den Prozessorkernen. Der restliche Speicher wird vom Hauptspeicher abgezwackt (wie bei der Vorgänger-Grafikkarte Intel HD Graphics). Dank Turbo Boost kann sich die Grafikkarte wie die Prozessorkerne in gewissen Lastsituationen übertakten (bei ausreichend Kühlung). Die Intel GMA HD2000 bietet nur die Hälfte der 12 Execution Units (EUs) der GMA HD 3000 und ist dadurch deutlich langsamer.

Je nach Prozessor weist die HD Graphics 2000 eine unterschiedliche Basis- und Turbo-Taktrate auf. Im Desktop Einsteigs Core i3-2100 z.B. 850 bzw 1100 MHz. Im schnellen i7-2600 850 bzw. 1350MHz. Die mobilen Ableger werden wahrscheinlich deutlich geringer getaktet sein.

Unsere Performance Tests haben wir mit einem i5-2400 Desktop Prozessor durchgeführt. Dieser taktet die Grafikkarte mit 850MHz bzw 1100MHz (Turbo Boost). In den Spieletests plazierte sich die HD Graphics 2000 etwa auf dem Niveau einer Geforce G 105M und damit leicht oberhalb der alten Intel HD Graphics Grafikkarte. Damit sind anspruchslose Spiele wie Sims 3 oder World of Warcraft in niedrigen Details flüssig spielbar (mit einer ausreichend starken CPU).

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 das selbe 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. 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 und die halbierte Shaderzahl, ist der Stromverbrauch relativ gering und eignet sich auch für flache und kleine Notebooks.