Performance-Vergleich: 15 W ULV Dualcore vs. 45 W HQ Quadcore
Für den originalen englischen Artikel, siehe hier.
Mit all dem Fokus auf Throttling in der jüngsten Vergangenheit fragen sich viele Anwender mit Sicherheit zurecht, ob sie so viel Performance überhaupt benötigen. Andere ärgern sich hingegen darüber, dass sie nicht die Leistung erhalten, für die sie bezahlt haben. Dies hat uns vor Augen geführt, dass viele Notebookkäufer nur eine ungefähre Ahnung davon haben, was die HQ- und U-Suffixe in CPU-Namen überhaupt bedeuten und dass noch weniger überhaupt wissen, wie viel Rechenleistung sie tatsächlich benötigen. Folgende Fragen stellen sich viele Nutzer also zurecht: Wofür wird die CPU im Alltagsgebrauch tatsächlich benötigt? Wie stark wird sie ausgelastet? Diese Zusammenhänge zu verstehen, ist entscheidend für eine durchdachte Kaufentscheidung, um weder zu viel für unnötige Rechenleistung zu bezahlen, noch am Ende ein System zu kaufen, dass zu schwach ausgestattet ist.
Um diese Frage zu beantworten, haben wir uns zwei Systeme geschnappt: Eines mit 15-W-U-Serie- und eines mit 45-W-HQ-Serie-Prozessor. Beide haben wir mit einer Vielzahl an verschiedenen Aufgaben getestet, um herauszufinden, welche Aufgaben die CPU in der Praxis tatsächlich voll auslasten
Methodik
Um eine möglichst breite Vielfalt an Aufgabenbereichen abzudecken, die im normalen Alltag anfallen, haben wir uns 10 unterschiedliche Vorgänge ausgedacht. Darunter fallen sowohl diskrete Einzelaufgaben wie das Öffnen einer Datei als auch kontinuierliche Vorgänge wie das Abspielen eines YouTube-Videos.
Die anliegende Last der Einzelvorgänge messen wir dabei mit HWiNFO64. Die Graphen, die die CPU-Last in Prozent für jeden verfügbaren CPU-Thread sowie die Gesamtlast anzeigen, erlauben eine ungefähre Festlegung der Auslastung, der Dauer derselbigen und die Feststellung, ob es zu kurzzeitigen Spitzen gekommen ist oder nicht. Die Graphen bilden einen Zeitraum von 2 Minuten ab, das Abfrageintervall war hierbei auf 5 Aktualisierungen pro Sekunde festgelegt. Aufgrund der Art und Weise, wie HWiNFO64 die CPU-Last ermittelt, haben wir uns für eine Betrachtung der prozentualen CPU-Last anstelle der Taktfrequenz entschieden: Erstere wird immer in Relation zur Taktfrequenz errechnet. Um die Ergebnisse konsistent zu halten, haben wir die Taktfrequenz unseres i7-6700HQ-Testsystems auf 3,1 GHz festgelegt. Für die meisten Aufgaben haben wir die Screenshots der Graphen so angefertigt, dass die Ruhelast der CPU direkt vor Ausführung der Aufgabe noch abgelesen werden kann. Die Liste der Aufgaben lautet wie wie folgt:
- Große PDF-Datei im Adobe Reader öffnen (Testdatei: 100 MB große Princeton-„Super large PDF“ Datei).
- Starten von Google Chrome mit der Einstellung, die zuletzt geschlossene Sitzung wiederherzustellen. Simuliert die Art der Browser-Verwendung eines durchschnittlichen Users.
- Öffnen einer großen Excel-Datei (Testdatei: 10-stufige Projektbeurteilungs-Vorlage).
- Kompression großer Dateien mit 7-Zip (Testdaten sind mehrere SIMS-3-Extension-Pack Installationsdateien in jeweils eigenen Ordnern sowie ein Ordner mit mehreren Benchmark-Installations-Dateien).
- Dekompression großer Dateien mit 7-Zip (wir verwenden die zuvor erstellte Datei, extrahiert wird in denselben Ordner).
- Anschauen eines YouTube-Videos in verschiedenen Auflösungen mit Google Chrome mit aktivierter Hardwarebeschleunigung. Beim 720p- und 4K-Testvideo handelt es sich um „Life in the garden (4K resolution) by Stephen Higgins and Henry Chen“, beim 4K-60FPS-Testvideo um „Samsung UHD - Transformers Age of Extinction (2014) 4K 2160p 60fps“.
Weitere Einzelheiten zu den Tests finden sich weiter unten in den jeweiligen Abschnitten.
Die Testsysteme – Clevo N155RF (Sager NP7258), Toshiba Tecra X40-D
Für die Tests haben wir uns sowohl eine i7-ULV-CPU (i7-7600U) von Intel als auch eine i7-HQ-CPU (i7-6700HQ) geschnappt. Mit Intels unmittelbar bevorstehenden Releases der Coffee-Lake 4-Core/8-Thread-ULV- und 6-Core/12-Thread-H-Serie-CPUs ist es sicherlich interessant zu sehen, ab welchem Punkt ein Dualcore für Alltagsaufgaben nicht mehr ausreicht. Immerhin werden 4-Core/8-Thread- bzw. 6-Core/12-Thread-CPUs in Kürze der neue Standard bei mobilen Intel-CPUs sein. Letztlich sind wir somit bei den zwei Testsystemen Clevo N155RF (Sager NP7258) und Toshiba Tecra X40-D gelandet.
Unser Clevo-Testsystem ist ausgestattet mit einem i7-6700HQ, einer GTX 965M (GM206-Variante), 8 GB 1.600-MHz-RAM (Single-Channel), einer 250 GB fassenden Samsung 850 EVO im M.2-Format sowie einer 1 TB großen HGST-Travelstar-7K1000-Festplatte. Um den Flaschenhals HDD zu umgehen, installieren wir sämtliche Programme, die für die Tests benötigt werden, auf der SSD. Als Betriebssystem ist die 64-Bit-Version von Windows 7 Ultimate installiert.
Das System von Toshiba beherbergt einen i7-7600U, 16 GB 2.400-MHz-RAM (Dual-Channel) und eine 256-GB-Samsung-PM961-NVMe-SSD. Auch hier sind sämtliche Programme auf der SSD installiert. Als Betriebssystem läuft Windows 10 Professional.
Ergebnisse
Anmerkung: Für alle Graphen in diesem Abschnitt gilt, dass die X-Achse einen Zeitraum von zwei Minuten abdeckt und jeder der sieben Blöcke der Y-Achse einer CPU-Last von 14,28 % entspricht.
Öffnen der PDF-Datei und Scrollen
Der Test war recht überschaubar: Es war die bereits erwähnte 100 MB große PDF-Datei im Adobe Reader öffnen und anschließend mittels des Mausrads durchzuscrollen. Nach einem bestimmten Zeitraum des Scrollens wurde die mittlere Maustaste gedrückt, gehalten und die Maus bewegt um eine schnellere Scrollgeschwindigkeit zu erreichen. Zuletzt haben wir den Scrollbalken von seiner Position ganz oben schnell bis fast ganz unten bewegt. Keines der beiden Systeme leistete sich bei diesem Test Schwächen. Die maximale CPU-Last lag beim Quadcore bei rund 15 %, während der Dualcore zu etwa 40 % ausgelastet war. So gut wie jeder Computer der vergangenen Jahre sollte diese Aufgabe also mühelos bewältigen.
Öffnen der Excel-Tabelle und Scrollen
Ähnlich wie zuvor ist auch dieser Test recht simpel. Auf dem Quadcore war die anliegende CPU-Last vernachlässigbar und auch der Dualcore hatte noch ausreichend Spielraum zur Verfügung. Wie also schon beim PDF-Test sollte auch hier kein PC der vergangenen 5 Jahre Probleme mit großen Tabellen (oder Tabellen und PDFs gleichzeitig) haben.
Starten von Google Chrome
Bei diesem Test mussten wir Chrome vorkonfigurieren, um beim Start eine definierte, immer gleiche Sitzung wiederherzustellen. Die in der Sitzung enthaltenen und somit zu ladenden Seiten waren Gmail, die YouTube-Startseite, drei YouTube-Videos, drei Foren (ein Laptop-Forum, ein Gesundheits/Bodybuilding-Forum, ein Auto-Forum), Twitch.TV, eine Broadcaster-Page und zu guter Letzt die Facebook-Startseite. Viele Anwender nutzen mittlerweile YouTube oder Webseiten wie Spotify, um Musik im Hintergrund wiederzugeben, und auch Livestreaming-Seiten wie Twitch gehören mittlerweile zum Standard. Die restlichen Seiten (Facebook, E-Mail und Diskussionsforen) dürften weitestgehend Standard bei den meisten Anwendern sein.
Das Öffnen mehrerer Tabs gleichzeitig führt zunächst zu einem starken Anstieg der CPU-Last, die jedoch nur sehr kurz anhält. Direkt im Anschluss folgt eine kurze Periode erhöhter Last, danach sinkt jedoch auch diese auf ein Minimum und verbleibt dort. Nach dem Öffnen von Chrome wurden alle Tabs einmal durchgeklickt, um sicherzustellen, dass keine Verzögerung beim Laden aufgetreten war. Auch dieser Vorgang ist in den Graphen oben mit abgebildet. Erwähnenswert ist hier, dass die Spitzenlast des Dualcore-Prozessors und auch die anschließende Grundlast höher ausfällt und länger andauert als bei der Quadcore-CPU. Dies deutet darauf hin, dass ein Quadcore eine solche Situation besser handhabt als ein Dualcore.
Außerdem ist uns noch eine weitere Sache aufgefallen: Das Starten des Browsers mit mehreren offenen Tabs hat keine nennenswert lange Zeitspanne mit 100 % CPU-Last zur Folge. Beim Schließen und erneuten Öffnen eines Fensters passiert jedoch genau dies: Die CPU-Last steigt auf 100 %. Dieser Zustand ist in den Graphen nicht abgebildet, nichtsdestotrotz halten wir ihn für erwähnenswert. Selbst leistungsstarke CPUs können von derartigen Lastspitzen ausgebremst werden. Läuft beispielsweise im Hintergrund ein stark CPU-abhängiges Programm wie zum Beispiel ein Spiel, kann es selbst mit einem i7-7700K zu Einbrüchen der FPS in den sehr niedrigen Bereich oder zu Aussetzern bei der Soundwiedergabe (nur beim Spiel, den Rest des Systems betraf dies nicht) kommen. Je länger die CPU zu 100 % ausgelastet ist, desto stärker leidet logischerweise das entsprechende Programm.
Kompression großer Dateien
Leider war es uns nicht möglich, diesen Test in der gleichen Weise auf beiden Notebooks durchzuführen. Auf dem Clevo-Notebook nahmen wir die Installationsdateien mehrerer Sims-3-Erweiterungen (je ein Ordner pro Erweiterung) und komprimierten diese mit 7-Zip. Die aufsummierte Größe der Quelldaten betrug dabei stolze 17,3 GB. Im Laufe des Tests fiel uns auf, dass anders als bei bisherigen Tests der CPU-Takt bei nur noch 2,6 GHz lag. Laut Throttlestop gab es jedoch keinerlei Anlass zum Throttling. Nach etwas Recherche stellte sich der Energiesparplan „Ausbalanciert“ als Übeltäter heraus: Obwohl wir diesen zuvor händisch angepasst hatten, um die minimale und maximale Taktfrequenz der CPU auf 5 % und 100 % zu setzen, wurde der Turbo-Takt in diesem Tests nichtsdestotrotz nicht angewandt. Nachdem wir jede Einstellung 1:1 in den Energiesparplan „Höchstleistung“ übernommen hatten (inklusive der maximalen und minimalen Taktzuständen der CPU von 5 % und 100 %), verhielt sich die CPU wieder wie erwartet.
Was nach einem eher kuriosen und seltenen Problem klingt, ist bei näherer Betrachtung gar nicht so selten: Es tritt auch mit Windows 10 noch auf und betrifft sogar Desktop-CPUs. Es könnte sein, dass dieses Phänomen sich irgendwann in Luft auflöst, bis dahin muss jedoch der Energiesparplan „Höchstleistung“ herhalten. Wir hatten jedoch keine Zeit, darauf zu warten, weshalb die Ergebnisse des Tests die niedrigeren Taktraten widerspiegeln. Wer feststellt, dass das eigene Notebook den Turbo-Boost bei bestimmten CPU-lastigen Aufgaben nicht aktiviert, sollte den Energiesparplan auf „Höchstleistung“ umstellen und dabei die Einstellungen des bisherigen Energiesparplans übernehmen (vor allem, wenn das Notebook auch auf Akku verwendet werden soll). Der Graph oben illustriert einen Zeitraum, nach dem wir das Problem bemerkt hatten (der Test dauerte über eine halbe Stunde), daher fehlt die Ruhelast vor Beginn des Tests. Dies sollte unserer Meinung nach in Anbetracht der extrem hohen CPU-Last in diesem Fall jedoch keine Rolle spielen.
Auf dem Toshiba-Laptop haben wir hingegen direkt mit dem richtigen Energiesparplan begonnen, somit trat das Problem hier erst gar nicht auf. Der Test war jedoch ein anderer: Statt der Sims-3-Erweiterungen haben wir hier einen Ordner voll mit Benchmark-Software wie PCMark 7 komprimiert. Den Ergebnissen nach wurde die CPU hier erstaunlicherweise verschont. Außerdem war die Performance eher unausgeglichen. Anders als beim Clevo-Notebook, wo die CPU-Last fast durchgehend für die gesamte Laufzeit des Tests (immerhin gut 30 Minuten) bei 100 % lag, schwankte sie beim Toshiba-Notebook sehr stark, und zwar abhängig vom zu komprimierenden Material. Letztlich bedeutet dies, dass jeder Kompressionsvorgang einzigartig ist und unsere Ergebnisse hier nicht repräsentativ sind.
In Anbetracht der beim Clevo-Notebook aufgetretenen Problematik haben wir es versäumt, eine mögliche Ursache näher auszuschließen: Windows 10 vs. Windows 7. Um obige Hypothese, dass die Last entscheidend ist und das Betriebssystem auf die Kompressions-Performance nur wenig Einfluss hat, zu überprüfen, haben wir dieselben Daten mit einem anderen Clevo-Notebook komprimiert. Dabei handelte es sich um das unter Windows 10 laufende und mit einem i7-7700K-Desktop-Prozessor mit 4,4 GHz Taktfrequenz ausgestattete Clevo P870DM3. Und auch hier lag die CPU-Last durchgehend bei fast 100 %, was darauf hindeutet, dass das Betriebssystem die Kompression weder behindert noch beschleunigt.
Dekompression großer Dateien
Ein weiterer recht simpler und überschaubarer Test: Dekompression scheint ungeachtet der zu dekomprimierenden Daten in puncto CPU-Last einigermaßen konsistent zu sein. Die Pro-Kern-Auslastung des Quad- und Dualcore deutet darauf hin, dass Auslastung unabhängig von dem, was dekomprimiert wird, immer gleich ist. An dieser Stelle ist vermutlich der Einfluss des Arbeitsspeichers größer. Um sicherzugehen, haben wir die Dekompression auf dem Clevo-Notebook von HDD zu HDD, HDD zu SSD und SSD zu SSD durchgeführt. Da das Toshiba-Notebook über keine HDD verfügt, wurde hier folglich nur SSD zu SSD getestet. Weder die Geschwindigkeit der Dekompression noch die CPU-Last unterschieden sich in den drei Szenarien. Der obige Graph des Clevo-Notebooks stellt die HDD-zu-HDD-Dekompression dar.
Zeitweise hatte das Toshiba-Notebook recht hohe CPU-Last, im Allgemeinen war es mit der Aufgabe jedoch nicht überfordert. Trotzdem kann ein Quadcore hilfreich sein, wenn es um Dekompression geht.
YouTube-Videowiedergabe
Wir haben auf den Geräten drei unterschiedliche Videos wiedergegeben: 720p @30 FPS, 4K @30 FPS und 4K @60 FPS. Alle drei Videos wurden mit Google Chrome mit aktivierter Hardwarebeschleunigung abgespielt.
Der 720p-Test war ziemlich einfach. Basierend auf unseren Ergebnissen sollte so gut wie jede CPU der vergangenen 6 Jahre locker YouTube-Material bis 1080p/60 FPS wiedergeben können. Auch 4K @30 FPS sollte theoretisch kein großes Problem sein und zumindest eine Quadcore-CPU nicht vor unlösbare Aufgaben stellen. Es gab eine Zeit, zu der die Wiedergabe von 4K-30FPS-Material auf YouTube selbst auf einer High-End-CPU eine Last von 100 % erzeugt hat, diese Zeiten liegen jedoch schon fast 10 Jahren zurück. Dies kann durchaus als Testament für den Geschwindigkeitszuwachs bei CPUs angesehen werden.
Interessant ist hierbei, dass Windows es bei scheinbar bei nicht allzu hoher CPU-Last bevorzugt, einen Core mit jeweils einem Thread auszulasten und somit entspannt vier Kerne ausnutzt, bis mehr Leistung benötigt wird. Auf einer Dualcore-CPU mit Hyper-Threading wie dem i7-7600U des Toshiba-Notebooks sind vier Threads viel schneller geladen.
Der Problem-Test war 4K bei 60 FPS. Anders als Windows 10 ist Windows 7 scheinbar nicht in der Lage, GPU-Beschleunigung für Videowiedergabe in Webbrowsern zu nutzen. Eine unvollständige Liste von Geräten mit VP9-Decoding-Support findet sich bei Wikipedia. Obwohl nicht explizit aufgeführt, ist unsere GTX-965M-GPU ein GM206-Chip und unterstützt somit VP9-Dekodierung.
Aus diesem Grund lastet der 4K-60-FPS-Test die CPUs auch nicht zu 100 % aus, sondern erzeugt eine sehr hohe Grundlast, bei der Stotterer und Ruckler in Bild und Ton auftreten. Der Grund, warum die CPUs nicht zu 100 % ausgelastet sind, sind Framedrops in den Videos. Damit verhalten sich die Systeme ähnlich wie bei Live-Streams mit sehr hoher Kompressionsrate: Schafft es die CPU nicht rechtzeitig, den Videostream zu dekomprimieren, steigt die CPU-Last kurzzeitig auf 100 %, um dann wieder abzufallen, weil einzelne Frames schlichtweg von der Wiedergabesoftware ausgelassen werden.
Den Mangel an VP9-Decoding-Support in Windows 7 und 8.1 halten wir für durchaus erwähnenswert. Denn obwohl die meisten Anwender bei aktuellen Systemen auf Windows 10 setzen werden, sind gerade viele Firmennotebooks noch mit Windows 7 ausgestattet, obwohl weder Kaby Lake noch Ryzen davon offiziell unterstützt werden.
Das Toshiba-Notebook hat wenig Mühe, die Tests auszuführen. Während des Pufferns ist die Last beim 4K-60-FPS-Test sehr hoch, jedoch nicht so hoch, dass die Wiedergabe darunter leiden würde. Das ist der größte Vorzug des neuen Betriebssystems und genau das, was Apple seit vielen Jahren mit Safari macht. Die CPU-Last ist in Anbetracht der Tatsache, dass Videowiedergabe so gut wie keine Rechenleistung benötigt, recht hoch. Trotzdem bewältigt der Dualcore auch diese Aufgabe ohne Mühe.
Das Toshiba-Notebook beweist, dass Hardwarebeschleunigung in Windows 10 tatsächlich Wunder wirkt. Wie sieht es jedoch bei Gaming-Notebooks mit G-Sync aus, bei denen die interne GPU deaktiviert ist? Grundsätzlich wird Hardwarebeschleunigung auf Pascal- und einigen Maxwell-Chips unter Windows 10 unterstützt, daher haben wir auch diesen Test noch mal auf dem Clevo P870DM3 durchgeführt. Obwohl dieses Notebook eine viel stärkere CPU hat, ist die prozentuale Prozessorlast relevant. Tatsächlich tritt die einzige messbare Last dieses Systems ähnlich wie beim Toshiba während des Puffervorgangs auf. Das Puffern von YouTube-Videos benötigt Rechenleistung, was fast die einzige nennenswerte CPU-Last während der gesamten Wiedergabe darstellt. Dieses Verhalten gilt für alle YouTube-Videos auf allen Systemen, bei denen Hardwarebeschleunigung aktiviert ist und unterstützt wird. Diese lässt sich durchaus ausschalten (und nicht wenige Anwender tun dies auch, da hiermit gelegentlich Fehler bei der Videowiedergabe auftreten können), somit sind Tests mit aktivierter und deaktivierter Hardwarebeschleunigung durchaus sinnvoll.
Fazit
Die Ergebnisse der von uns ausgewählten Tests sind recht eindeutig. Sie zeigen, dass eine halbwegs aktuelle (ein bis vier Generationen alte) 45-W-CPU den meisten Aufgaben locker gewachsen ist. Was wohl bei vielen Anwendern am häufigsten vorkommt, ist das Öffnen von Google Chrome (oder eines anderen Browsers) mit einer Vielzahl an wiederherzustellenden Tabs. Jedoch lag hier die CPU-Last nur sehr kurzzeitig an. Die größte Belastung war mit Abstand die Kompression von Daten, die tatsächliche Auslastung hängt hier jedoch sehr stark vom Quellmaterial ab. 4K-60-FPS-Videowiedergabe auf YouTube war sehr CPU-lastig, Intel-Prozessoren der 7. Generation (Kaby Lake), Nvidias Pascal- und AMDs Polaris-GPUs beherrschen jedoch Video-Decoding in Hardware, so dass dies künftig kein Problem mehr sein sollte (vorausgesetzt, man verwendet Windows 10).
Die Tests zeigen, dass jede Intel-CPU der 7. Generation – egal ob ULV oder nicht – in der Lage sein sollte, die meisten alltäglich anfallenden Büro- oder Multimedia-Aufgaben mühelos zu meistern. CPU-lastigere Aufgaben profitieren jedoch eindeutig von einer starken CPU wie dem i7-7700HQ oder E3-1505M v6. Systeme mit i7-7820HK- oder i7-7700K-CPU sind hingegen für all jene geeignet, die maximale Rechenleistung benötigen. Davon abgesehen bleibt uns nur, wieder und wieder zu betonen, dass die wichtigste Komponenten, um ein System zu beschleunigen, eine SSD bleibt.
Was das Gaming angeht, können wir hier aufgrund der Komplexität der Materie keine konkrete Aussage treffen. Haltet in den kommenden Wochen nach unserer Benchmark-Suite, die CPU-Last beim Spielen ermittelt, die Augen offen.
