Test Intel Core i7 Prozessoren „Clarksfield“

Tick-Tock-Tick-TOCK. 

Die Nehalem-Architektur für den Desktop Bereich gibt es ja schon länger, nun kommen allerdings auch mobile User in den Genuss der i7 Prozessoren, die eine Reihe von Neuerungen im Vergleich zu den bestehenden Intel Core 2 Quad CPUs mit sich bringen. Der Prozessor integriert zukünftig etwa einzelne Funktionen die bisher dem Chipsatz überlassen waren und auch eine hohe Taktrate kommt wieder in Mode – Turbo Boost sei Dank.

Als Testplattform dient ein mySN XMG7.c Notebook, basierend auf das W870CU Barebone von Clevo. Mit Intel Express PM55 mobile Chipsatz, Nvidia GTX 280M Grafik und 1333MHz DDR3 RAM Support bietet der High End Gamer eine leistungsstarke Plattform, um auch die neuen Intel Core i7 CPUs im rechten Licht erscheinen zu lassen.

Ein erstes Hands-On unseres Testgerätes finden Sie hier. Sobald verfügbar werden wir einem Seriengerät natürlich auch einen umfangreichen Test widmen.

Grundvoraussetzung für den Test ist eine gute Zugänglichkeit der einzelnen Hardwarekomponenten, um auch einen raschen CPU-Tausch durchführen zu können. Das mySN XMG7.c bietet in Punkto Wartung und Aufrüstbarkeit beste Voraussetzungen. Nach dem Entfernen eines großen Wartungsdeckels an der Geräteunterseite erhält man Zugang zu allen wichtigen Komponenten. Auch der CPU Tausch kann so problemlos durchgeführt werden. Nach Abbau des Ventilators und des Kühlkörpers liegt diese am Sockel frei und kann durch einen kompatiblen Chip ersetzt werden.

Gleich geblieben mit den Penryn CPUs ist das Lithographie-Fertigungsverfahren in 45 Nanometer Technologie. Daran ändert sich erst etwas mit Anfang kommenden Jahres, wenn Intel mit den Arrendale CPUs auf die 32-Nanometer Technik umsteigen wird, und damit den nächsten Schritt (Tick) bei der Entwicklung ihrer Prozessoren macht. Vorerst werden allerdings nur Zweikern Prozessoren in 32nm Technik kommen, sprich mit den aktuellen 45-nm Clarksfield Chips wird man sich noch eine Weile begnügen müssen.

Wichtigste, grundlegende Eigenschaft der neuen mobile Core i7 CPUs ist wie schon bei den Core 2 Quad Chips die Prozessorarchitektur die vier Rechenkerne (nunmehr ein echtes Quadcore Design und nicht nur zwei Dual-Core CPUs) bietet, dank Hyperthreading allerdings vier weitere „Threads“ simuliert, und damit vor allem bei Multicore-optimierten Anwendungen punkten kann. Gut erkennbar ist dies etwa im Windows Task Manager, der die Belastung der einzelnen Kerne visualisiert.

Apropos Energieeinsparung. Dies passiert nicht nur durch den vergleichsweise geringen Grundtakt sofern ein Kern nicht gefordert ist, Intel integriert nunmehr auch die Funktion, einzelne nicht benötigte Kerne komplett stromlos zu schalten. Neben dem offensichtlichen Einsparungspotential durch diese Maßnahme ergibt sich dadurch noch ein weiterer Vorteil: Die aufgrund der immer kleiner werdenden Strukturgrößen (45-nm) zunehmende Problematik der Leckströme kann somit in Grenzen gehalten werden.
Obwohl die technischen Daten der CPUs – 720QM/820QM TDP 45W, 920XM TDP 55W – auf Niveau der bisherigen Core 2 Quad Chips liegen, soll die neue Core i7 Architektur aufgrund der oben genannten Maßnahmen hinsichtlich Stromverbrauch deutlich unter ihren Penryn-Pendants bleiben.

Noch ein paar Facts zur neuen Calpella Architektur: Die bestehende Teilung des Chipsatzes in North- und Southbridge wurde aufgehoben. Die CPU integriert zukünftig Controller für Grafikkarte und Arbeitsspeicher. Damit fällt mit dem Frontsidebus auch ein bisheriger Flaschenhals weg. Weitere Details zur neuen mobile Core i7 CPU finden Sie hier.
 

Cinebench R10

Mitunter eines der spannendsten Tools um die Performance einer CPU im Single bzw. im Multi-Core Betrieb gegenüber zu stellen ist das Benchmarkprogramm Cinebench R10. Hier wird das Rendern eines Bildes wahlwiese durch einen Kern oder alle verfügbaren Kerne simuliert. Als Quad-Core Chip mit Turbo-Boost Funktion steht die CPU hier natürlich sowohl in direkter Konkurrenz mit leistungsstarken Dual-Core Chips als auch mit den bisherigen Intel Core 2 Quad CPUs.

Im Single CPU Rendering Test schaffte die i7-920XM CPU 4334 Punkte und kann damit sogar die X9100 CPU minimal toppen. Eindrucksvoll fällt auch die Performance im Multi GPU Test aus: Mit 11792 Punkten stellt der 920XM Chip sogar die Ergebnisse der QX9300 CPU um rund 1000 Punkte ein. Hier wird bereits der immense Vorteil der neuen i7-Chips augenscheinlich: Die Prozessoren vereinen höchste Performance bei der Nutzung von wenigen Kernen mit dem Vorteil von Multi-Core Chips.

Selbst der 720QM Chip, als „schwächste“ Lösung aus dem aktuellen mobile i7 Angebot bringt mit 3703 Punkten im Single Core Test ein ausgezeichnetes Ergebnis (vergleichbar T9900, T9800) und kann damit etwa auch die QX9300 CPU hinter sich lassen. 9526 Punkte im Multicore Test sind zwar etwas weniger als etwa die QX9300 oder aber auch die Q9100 CPU schaffen, dennoch bewegt sich die 720 QM CPU hier auf höchstem Niveau.

Einen Einfluss hat die CPU auch auf den Cinebench R10 OpenGL Shading Test. Hier erreichte der 920XM Chip 5450 Punkte, der 820QM 5114 Punkte (-6%) und letztlich der 720QM 3725 Punkte (-32%). Professionelle CAD User sollten also eher bei den leistungsfähigeren Chips bleiben, um ein Maximum an Leistung zu erreichen.
 

Super Pi

Einen weiteren Beleg für die Leistungsfähigkeit der Intel mobile i7 Chips bringt der Vergleich der Ergebnisse des Super Pi Benchmarktests. Hier wird die Zahl Pi auf eine voreingestellte Genauigkeit berechnet, wobei allerdings keine Multi-Core Technologie unterstützt wird. Das Ergebnis zeigt auch, dass wenig überraschend die bisherigen niedrig getakteten Intel Core 2 Quad Chips hier besonders Federn lassen.

Wesentlich schneller  geht hier schon die Core 2 Extreme X9100 CPU mit 3.06 GHz zu Werke. Dennoch, selbst der 720QM Chip vermag die aktuell leistungsstärkste Zweikern CPU zu schlagen und unterbietet diese um rund 50 Sekunden bei der Berechnung von Pi auf 32 Millionen Dezimalstellen. Einen noch größeren Zeitgewinn bieten die 820QM und die 920XM Chips.
Wirft man einen Blick auf die Ergebnisse in den Testdisziplinen 1m und 2m, so sind die Unterschiede natürlich deutlich geringer bzw. fallen kaum ins Gewicht. Bei komplexen wissenschaftlichen und technischen Berechnungsmodellen könnten die neuen mobile i7 Chips aber eindeutig ihre Überlegenheit ausspielen.

PC Mark Vantage

Als letztes unterzogen wir unser Testgerät einem Vergleich anhand des aktuellen PC Mark Vantage von Futuremark. Dieser testet einzelne Anwendungsszenarien und beurteilt die Gesamtperformance des Systems.

Wenig überraschend ergibt sich eine Reihung des Gesamtergebnisses entsprechend der Klassifizierung der neuen i7 Chips. Vergleicht man die einzelnen Ergebnisse miteinander, so ist in nahezu allen Teilbereichen selbe Tendenz zu beobachten, wobei der Einfluss der CPU natürlich im jeweiligen Testprozedere mehr oder weniger stark gewichtet wird.

Auch wenn wir in unserem vorliegenden mySN XMG7.c Testsample vergleichsweise keinen Dual Core bzw. die bisherigen Core 2 Quad Chips betrieben haben, so ist anhand obiger Ergebnisse ebenso auf einen Vorteil der i7 Chips zu schließen.

3D Mark 2005 / 2006

Während sich die bisherigen Tests überwiegend der Performance der CPU zugewendet haben, beurteilen die 3D Mark Tests in erster Linie die Performance des Systems bei Grafik-lastigen Anwendungen und Games.

Im 3D Mark 2005 ist hier noch ein vergleichsweise starker Einfluss der CPU auf das Gesamtergebnis zu beobachten. Dies ist auch umzulegen auf ältere Games,  bei denen eine leistungsfähige CPU durchaus zu einer wesentlichen Verbesserung der Performance beitragen kann. 
Anders sieht die Sache dann schon im 3D Mark 2006 Test aus, wie anhand des Schrumpfens der Bandbreite der Gesamtergebnisse beobachtet werden kann.  Auffällig dabei: die 820 QM CPU schnitt in der Gesamtbewertung sogar etwas besser ab als die an sich stärkere 920 XM CPU im identischen Testsystem. Der Unterschied dürfte allerdings innerhalb der möglichen Streuung der Ergebnisse liegen. Die i7-720QM bildet das Schlusslicht und bringt es auf etwa 90% der maximalen Performance (820QM).
Der separat ausgewiesene CPU Score im 3D Mark 2006 Benchmarktest weist dem 920XM einen Bonus von rund 600 Punkten im Vergleich zu 820QM CPU (+17%) bzw. rund 800 Punkte im Vergleich zur 720QM CPU (+26%) aus.
 

3D Mark Vantage

Sehr ähnlich fällt auch der Vergleich anhand des aktuellen 3D Mark Vantage Benchmarktests aus. Die Gesamtergebnisse aller drei i7-Chips fallen allerdings praktisch ident aus, bzw. liegen innerhalb einer zu berücksichtigenden möglichen Streuung.
Die erreichten CPU Scores folgen wie erwartet dem Ranking der Intel Chips. Die einzelnen hohen absoluten Ergebnisse sind auf die Aktivierung von PhysX im Test zurückzuführen.

Insgesamt weist der Test allerdings schon auf ein mögliches Fazit hin: Für welche CPU man sich auch immer entscheidet, die Auswirkungen auf die Performance bei aktuellen Games bleibt eher gering.
 

Nun gilt es die Erkenntnisse der durchgeführten synthetischen Benchmarks anhand einiger Games zu überprüfen bzw. gegebenen Fall zu revidieren.
Wie gewohnt setzen wir dabei auf aktuelle Games, die sich insbesondere durch ihre hohen Anforderungen an die CPU auszeichnen. Bei Games mit geringerer zu erwartender CPU-Last würden die Auswirkungen des Prozessors auf die Gesamtperformance natürlich geringer ausfallen. Insofern sind folgende Tests als Repräsentanten der besten Falles möglichen Verbesserung bei aktuellen Games durch den Einsatz einer leistungsfähigen CPU zu verstehen.

Crysis

Wie gewohnt checken wir die Performance des leistungshungrigen Ego-Shooters mittels der spielintegrierten CPU- und GPU Benchmarktests. Dabei kommt aus  vier Durchgängen das beste Ergebnis (average Fps) zur Anwendung. Gebencht wird bei den Einstellungen 1024x768 Pixel und wahlweise high/medium/low presets.

Insgesamt ist in beiden Benchmark Varianten (GPU, CPU) ein Abnehmen des Einflusses der CPU mit einer Zunahme der Grafikanforderungen in Form der gewählten Detailstufe zu beobachten. Bringt etwa die 920XM CPU im CPU Benchmark bei low Details noch ein Plus von rund 20%, so schrumpft dieses bei medium details auf rund 8% und bei höchster Detailstufe weiter auf 6%. Ähnlich das Ergebnis im GPU Benchmarktest. Die 920XM CPU toppt den 720QM Chip bei niedrigen Details um 23%, so sind bei hohen Details nur noch +8% zu holen.
In absoluten Zahlen sprechen wir hier von einem Vorteil der 920XM CPU im verglich zur 720QM CPU von rund 4 Frames bei high details im GPU Benchmartest und rund 3 Frames im CPU Benchmarktest.

Vergleicht man diese Ergebnisse beispielsweise mit einem starken Dual Core Prozessor (X9100 im Clevo M980NU mit GTX280M), so positioniert sich diese mit 106/67/45 Fps im Crysis CPU-Test in etwa auf dem Niveau der 820QM und der 720QM CPU, je nach gewählter Einstellung. Bei niedrigen Grafikdetails liegt der X9100 Chip knapp voran, kann die 920XM CPU allerdings nicht erreichen.

GTA IV

Zum Erscheinungstermin war GTA IV vor allem aufgrund der immensen Hardwareanforderungen, insbesondere in Hinsicht CPU in Kritik geraten. Glücklicherweise ist auf die Ingenieure Verlass und man darf sich nunmehr an deutlich leistungsfähigeren Prozessoren erfreuen als dies noch vor rund einem Jahr der Fall war.
Für unseren Vergleich ziehen wir abermals den spielintegrierten Benchmarktest heran und testen bei drei verschieden Einstellungen.

Ergebnis: Anders als etwa bei Crysis fallen die Unterschiede zwischen den einzelnen CPUs bei den getesteten Einstellungen wesentlich geringer aus. So liegen die 920QX CPU und die 720QM bei niedrigen Details nur rund 1,5 Frames bzw. 2% auseinander. Auch die Ergebnisse bei mittlerer Detailstufe (4%) und höchsten gewählten Einstellungen (8%) bzw. 3 Frames bestätigen dies.

Blickt man auch hier wieder auf unser Vergleichsmodell Clevo M980NU mit X9100 Core 2 Extreme CPU und GTX 280M Grafik zurück, so bleibt dieses mit 48/47/33 Fps im Benchmarktest doch deutlich hinter den Ergebnissen der neuen Core i7 Chips zurück, selbst wenn man eine gewisse mögliche Abweichung berücksichtigt, da es sich hier nicht um ein und dieselbe Testplattform handelt, auch wenn die Ausstattung vergleichbar ist.
Wie bereits vermutet, können Multi-Core CPUs bei GTA IV punkten.

Supreme Commander – Forged Alliance

Letztlich untersuchten wir die CPUs auch anhand des Strategie Games SupCom FA. Auch hier dient der integrierte Performance Test als Grundlage für unsere Ergebnisse. Getestet wird in zwei möglichen Varianten, repräsentativ für mittlere und hohe Grafikanforderungen.

Auf den Punkt gebracht verschwindet der Vorteil der 920QM CPU beinahe vollständig. Die ermittelten Ergebnisse liegen nur rund 1 Frame auseinander, was ebenso auf eine mögliche Streuung der Ergebnisse zurückzuführen ist.
 

Zwei grundsätzliche Aussagen lassen sich aus den von uns durchgeführten Tests extrahieren: Erstens vereinen die neuen mobilen Intel Core i7 Chips alle Vorteile einer hoch getakteten Dual Core CPU mit dem Multi Core Bonus eines Quad Core Prozessors. Egal welche Anwendung man nun ausführt und ob diese nun die Multi-CPU Technologie unterstützt oder nicht, dank Turbo Funktion sind die i7 Chips stets im Spitzenfeld hinsichtlich Performance zu finden.

Zweitens fällt der Einfluss der Chips bei Games, wie bereits bei unseren zahlreichen vorhergehenden CPU Tests zu beobachten war, vergleichsweise gering aus. Selbst als CPU-intensiv bekannte Spiele machen kaum einen Unterschied zwischen der jeweilig eingesetzten i7 CPU. Die Bandbreite des möglichen Leistungszuwachses bleibt im einstelligen Prozentbereich bzw. bei einigen wenigen Frames.
Im Vergleich zu starken Dual Core Chips können die neuen i7 Prozessoren ebenso punkten. bringen bereits die 720QM und 820QM Chips bei Crysis in etwa die Performance einer X9100 Dual Core CPU. Bei Multi-Core Support, etwa bei GTA IV, fällt der Vorteil der neuen Quad Cores noch deutlicher aus.

Fasst man dies zusammen, so dürfte sich, von einigen Spezialanwendungen einmal abgesehen, die Intel Core i7 720QM CPU als der Gewinner im Preis/Leistungs Wettbewerb abzeichnen. Intel listet den Chip mit aktuell 364 Dollar. Damit kostet die CPU in etwa gleich viel wie die P9700 CPU oder die P9600 CPU mit 2.8 bzw. 2.66 Ghz. Dank Boost Funktion steht der Chip den beiden Zweikernern bei Einkern-optimierten Anwendungen um nichts nach, bietet allerdings darüber hinaus den immensen Vorteil, vier physische Kerne für parallele Anwendungen bereit zu stellen.

Einziger Hemmschuh, die neuen i7 Chips möglichst rasch in möglichst vielen Notebooks anzutreffen, wäre der vergleichsweise hohe TDP Wert von 45W. Dies wird den Einsatz vorerst auf leistungsstarke 17-Zoll Notebooks und größer beschränken. Allerdings haben bereits einige Hersteller auch in kompakteren 15-Zoll Notebooks die i7 CPUs angekündigt. Zu finden etwa bei Alienware im M15x, bei Clevo im W860CU oder aber HP im Envy 15.