Итоги 2020 года: ультрабуки

В железе компактных ноутбуков за год не произошло каких-либо существенных изменений, если не считать появления целой вереницы центральных процессоров Intel и AMD. Можно вспомнить, что NVIDIA без особой помпы представила отличный дискретный видеоадаптер начального уровня под маркой GeForce MX450 на чипе Turing (в отличие от младших GeForce на старых чипах Pascal), но в остальном в спецификациях лэптопов менялись именно модели CPU. Наиболее продуктивным чипмейкером в мобильной сфере остается Intel, но, пусть и с запозданием, в этом году появилась масса устройств, оснащенных чипами AMD серии Ryzen 4000. И наконец, все перевернула система-на-чипе Apple M1 с ядрами ARM. Давайте разберемся во всем многообразии предложений, которыми заполнен рынок ультрабуков, и проиллюстрируем каждую платформу наиболее яркими устройствами, укомплектованными CPU той или иной марки.

⇡#Что там у Intel?

Покупателя ультрабука, который по неким причинам —, а это в современных условиях могут быть специфические качества той или иной модели либо верность марке, но вряд ли быстродействие или цена — выбирает именно продукты Intel, легко смутить многообразием предложений. В продаже можно найти абсолютно современные машины на основе трех последовательных ревизий «синего» кремния: Comet Lake, Ice Lake и самых свежих чипов Tiger Lake.

CPU 10-го поколения на ядре Comet Lake появились еще в позапрошлом году, но их расцвет пришелся на 2020-й, когда множество вендоров сделали выбор в пользу Comet Lake для производства моделей на стыке ультракомпактной и высокопроизводительной категорий. «Проверенный временем» техпроцесс 14 нм не помешал Intel совершить довольно-таки значительный шаг вперед по сравнению со старым кремнием Whiskey Lake, который лежит в основе всех низковаттных CPU 8-го поколения. Флагманские чипы Comet Lake категории U, применяемой в ультрабуках, используют шесть процессорных ядер вместо четырех в рамках базового TDP 15 Вт, хотя большинство лэптопов, с которыми мы успели познакомиться за год, способны работать в режиме санкционированного Intel разгона, существенно превышающего указанный резерв мощности.

Однако, если не считать добавочные ядра, центральные процессоры Comet Lake не представляют собой ничего экстраординарного по сравнению со своими предшественниками. Тактовые частоты четырехъядерных моделей выросли незначительно, а фокус партнеров Intel впоследствии сместился на 10-нанометовые чипы Ice Lake. Стоит отметить лишь поддержку оперативной памяти DDR4 и обновленный чипсет (PCH), совместимый с беспроводными NIC стандарта Wi-Fi 6. Передовая версия протокола Wi-Fi нужна в первую очередь не для ускоренной передачи данных, а, что более важно для лэптопов, для стабильности соединения в загруженных сетях и экономии энергии.

На чипах Comet Lake появился ряд ультракомпактных лэптопов переходного периода, среди которых мы выделим одну из самых легковесных машин (если не самую легкую в принципе) с экраном 14 дюймов — ASUS ExpertBook B9. При необходимости из нее можно выжать впечатляющее для скромных габаритов и не самой свежей процессорной платформы быстродействие, но главные достоинства ExpertBook B9 заключаются вовсе не в этом. У него почти безупречный экран, а это большая редкость даже среди премиальных моделей, и длительное время автономной работы. К тому же ASUS справилась со сложной задачей разместить в настолько тонком корпусе все необходимые порты расширения (как будто в укор Apple) и неплохую клавиатуру с тачпадом.

Впрочем, чипы Comet Lake чаще фигурируют в спецификациях устройств, ориентированных на более высокую производительность, до которых еще не успел добраться 10-нанометривый кремний и которые усилены дискретной графикой по меньшей мере начального уровня. Ведь Intel выпускает низковаттные шестиядерники лишь на основе логики Comet Lake. Хорошая иллюстрация — 14-дюймовый лэптоп MSI Prestige 14. MSI решила сделать не простой компьютер для офисной работы и путешествий, а компактную рабочую станцию. С этой целью шестиядерный чип Comet Lake разогнали до пределов разрешенной Intel мощности и прибавили в качестве дискретной графики не какой-нибудь GeForce MX, а GeForce GTX 1650 в термопакете Max-Q. Кроме того, Prestige 14 может похвастаться вполне качественным, пусть и не самым ярким экраном с разрешением 1080p и предлагает опцию 4К с цветовым охватом Adobe RGB. В режиме максимальной производительности Prestige 14 — горячий и шумный лэптоп, что и не удивительно при таком железе, но если нужно сочетать быстродействие с компактными размерами, то благодаря MSI (и, разумеется, другим производителям с похожими идеями) эта возможность существует.

Производители, верные Intel, спешат перевести большинство ультракомпактов, деловые ноутбуки среднего размера и даже недорогие модели с 15-дюймовыми экранами на платформу Ice Lake. Эти чипы делят с Comet Lake места в каталоге 10-го поколения интеловских CPU, но, в отличие от Comet Lake, не претендуют на максимальное быстродействие (ведь среди них нет шестиядерников). Вместо этого Ice Lake отличается повышенной энергоэффективностью, которой удалось достигнуть благодаря техпроцессу 10 нм. Впрочем, TDP старших разновидностей Ice Lake конфигурируется в пределах до 28 Вт, чем с удовольствием воспользовались партнеры Intel, чтобы усилить «синюю» платформу в противостоянии с ее основным конкурентом — процессорами Ryzen 4000-й серии. Еще одним достоинством Ice Lake стала мощная интегрированная графика. Конфигурацию видеоядра даже вынесли в модельные номера: чипы, названия которых оканчиваются на G7, имеют самый производительный GPU, а у версий G4 или G1 он, соответственно, попроще.

На звание эталонного устройства с чипами Ice Lake мы без колебаний номинируем Dell XPS 13 9300, да и вообще это один из лучших ультракомпактов, которые за все время прошли через тестовую лабораторию 3DNews. Невзирая на форм-фактор, XPS 13 9300 отличился впечатляющим быстродействием среди машин, оснащенных CPU аналогичной потребляемой мощности, без малейшего вреда для температуры компонентов и акустических параметров системы охлаждения. А главное — это, конечно, экран с удобными пропорциями 16:10, чрезвычайно эффективным антибликовым покрытием и разрешением 4К либо 1200p. Наконец, вне зависимости от конфигурации лэптоп Dell может похвастаться отличной механикой корпуса и клавиатуры. Также рады отметить, что производители машин под Windows — и Dell в числе первых — начали интегрировать сканер отпечатка пальца в кнопку включения (уж лучше поздно, чем никогда).

Однако и процессорам Ice Lake не суждено надолго задержаться в спецификациях передовых лэптопов — скоро эстафету перехватит кремний Tiger Lake. К счастью, в данном случае у покупателей есть простой ориентир для навигации в обширном и запутанном модельном ряду Intel: все новые кристаллы относятся к 11-му поколению. Как и Ice Lake, Tiger Lake не предназначен для игровых машин или мобильных рабочих станций — как минимум в силу того, что эти чипы содержат не больше четырех ядер x86. И все же Tiger Lake знаменует глубокую ревизию мобильной платформы Intel, адресованную не только ультракомпактам, но и лэптопам средней категории быстродействия, которая раньше ориентировалась на чипы Comet Lake. Все дело в прогрессивной архитектуре ядер x86, в то время как Comet Lake является наследником давнишней логики Skylake. А благодаря техпроцессу 10 нм Intel покорились тактовые частоты вплоть до 4,8 ГГц — разумеется, при нагрузке на один поток, — что в сочетании с обновленной архитектурой и солидным объемом кеша позволяет Tiger Lake рассчитывать на место под крышкой высокопроизводительных деловых лэптопов.

Вместе с чипами Intel 11-го поколения пришли другие усовершенствования, важнейшим среди которых является встроенный видеоадаптер Intel Xe. GPU содержит вплоть до 96 исполнительных блоков — в полтора раза больше, чем у лучшей графики Ice Lake, которая сама по себе не жалуется на быстродействие по меркам своей категории. До появления дискретных вариантов Xe еще далеко, но Tiger Lake уже убрал с дороги все остальные интегрированные решения (за исключением Apple M1, но об этом позже). Заодно появилась возможность декодировать видео в ресурсоемком формате AV1 силами выделенного ASIC.

И наконец, чипы Tiger Lake поддерживают шину PCI Express четвертого поколения — это может быть полезно в условиях мобильных ПК, чтобы компенсировать скоростью ограниченный набор линий, не говоря уже об установке передовых твердотельных накопителей. А для внешних коммуникаций интеловская платформа позволяет использовать интерфейс Thunderbolt 4, который не отличается от Thunderbolt 3 по пропускной способности (те же 40 Гбит/с), но позволяет использовать ее целиком в режиме совместимости с USB 4. Лэптопов с Thunderbolt четвертой версии, как и на чипах Tiger Lake вообще, пока немного, но это важный бонус для приверженцев Intel, ведь машинам на кремнии AMD он не полагается.

Пока мы успели протестировать лишь один деловой ноутбук на платформе Tiger Lake — MSI Modern 15 в модификации A11SB. Конечно, продукт MSI сложно без оговорок причислить к классу ультрабуков (являются ли таковыми лэптопы с экраном 15 дюймов — вообще вопрос открытый), зато он отлично иллюстрирует последние достижения Intel. Благодаря новой архитектуре и повышенной энергоэффективности в некоторых задачах, критичных к однопоточному быстродействию, кремний Tiger Lake успешно соревнуется с шести- и восьмиядерными предложениями AMD. И кстати, это одна из первых моделей не только с чипом Tiger Lake, но и с новой дискретной графикой GeForce MX 450 от NVIDIA. Плохо только, что высоких мест на графиках с результатами бенчмарков MSI Modern 15 (да и большинство аналогичных машин) добился лишь ценой высокого энергопотребления и, соответственно, уровня шума.

⇡#AMD Ryzen 4000: лидер x86

Большинство ультрабуков, которые мы успели изучить в прошедшем году, да и в целом большинство компактных моделей на рынке, опираются на центральные процессоры Intel 10-го поколения — теперь либо Ice Lake, либо Comet Lake. И, как показывает практика, «синяя» платформа не очень располагает к сочетанию по-настоящему высокого быстродействия с низким энергопотреблением, уровнем шума и, тем более, низкой ценой. Как решение всех этих проблем AMD предложила чипы Ryzen серии 4000.

Рецепт успеха Ryzen в том, что при штатном энергопотреблении наиболее востребованных позиций модельного ряда не больше 25 Вт они содержат вплоть до восьми ядер x86 и производятся по норме 7 нм. После того как TSMC пустила в дело техпроцесс 5 нм, 7 нм уже не поражают воображения, но по-прежнему дают AMD важное преимущество перед избитой 14-нанометровой технологией Intel. В свою очередь, интеловские 10 нм можно поставить на один уровень с 7 нм TSMC по плотности транзисторов, вот только Intel не спешит выпустить шести- и восьмиядерные предложения для ультрабуков с использованием своей передовой фотолитографии. Как следствие, AMD до сих пор остается единственным вариантом для тех, кто хочет получить восемь ядер в компактном корпусе. Кроме того, даже на фоне Ice Lake у старших моделей Ryzen 4000 весьма неплохая интегрированная графика, хотя в компанию к восьмиядерному CPU все-таки просится дискретный GPU хотя бы начального уровня. Да и с XE интегрированные адаптеры AMD тягаться не готовы.

Несмотря на явное технологическое преимущество мобильных чипов AMD, «красные» ультрабуки, как правило, ощутимо дешевле «синих» аналогов в пересчете на количество процессорных ядер, даже если речь идет о восьмиядерниках. Надо ли говорить, что именно такие лэптопы оккупировали лидерские позиции в тестах быстродействия. А если пойти по прайс-листам ниже, окажется, что благодаря AMD за доступную цену теперь можно найти много шестиядерных машин, соседствующих с четырехъядерными на чипах Intel (взять хотя бы офисный лэптоп HP ProBook 455 G7).

Но, пожалуй, главное достижение AMD заключается не в ядрах и быстродействии, а в том, что компания заключила контракты с основными вендорами на поставку компонентов для по-настоящему качественных машин с хорошими экранами и корпусами. «Красные» мобильные процессоры не появились на свет вместе с архитектурой Zen, но раньше им доставались места лишь в откровенно бюджетных и не слишком привлекательных устройствах. Единственное, над чем осталось поработать AMD, так это над дискретной графикой для мобильных ПК, которая присутствует на сцене чисто номинально, особенно если речь идет об ультрабуках.

Отличный пример удачного сотрудничества AMD с производителям лэптопов — Lenovo Yoga Slim 7. В современных условиях это сравнительно недорогая машина, но на производительность это совершенно не влияет — восемь ядер, как говорится, решают (даже без SMT, как и у всех ультрабуков на платформе Ryzen 4000, с которыми мы имели дело до сих пор). А главное, благодаря дополнительным ядрам отпала необходимость мириться с повышенным шумом системы охлаждения в режиме фабричного разгона, который просто необходим четырех- и шестиядерным интеловским машинам, чтобы конкурировать с «красными» в бенчмарках. Добавьте к этому заранее откалиброванный экран, широкий комплект внешних интерфейсов с питанием через USB Type-C и, главное, просто отличную клавиатуру. Lenovo Yoga Slim 7 — один из ультрабуков 2020 года, который наряду с Dell XPS 13 9300 мы смело рекомендуем к приобретению.

Третий не лишний

Пока Intel и AMD делят рынок мобильных CPU, как гром среди ясного неба прогремела новость: Apple наконец выпустила систему-на-чипе для десктопной ОС на базе собственной архитектуры и набора команд ARM. Еще по микросхемам А-серии в составе iPhone и iPad прошлых поколений можно было догадаться, что, как только Apple созреет для решительного шага, привычным x86-совместимым чипам придется туго. Так и вышло — Apple M1 удалось в одно и то же время радикально увеличить производительность (как в пересчете на ватт мощности, так зачастую и по абсолютным показателям в своем классе) и продлить и без того внушительное время автономной работы «Макбуков» (влоть до 13 часов в наших тестах при средней яркости экрана).

Конечно, это еще не значит, что x86 отправляется на свалку истории. В конце концов, Apple производит CPU только для собственных устройств. Но и другие чипмейкеры не могли не обратить внимание на то, что произошло. Мы еще наверняка столкнемся с ультрабуками на базе других высокопроизводительных ARM-овских чипов. Как бы то ни было, сейчас у кремния Apple M1 попросту нет аналогов. Напомним вкратце, чем же так замечательна эта платформа.

Часть системы-на-чипе M1, которая относится к CPU, состоит из асимметричных кластеров — четырех высокопроизводительных ядер Firestorm и четырех энергоэкономичных Icestorm. Логику ядер Apple позаимствовала у чипа A14 Bionic, который используется в iPhone последнего поколения, но для M1 они были подобающим образом усилены. Операционная система распределяет нагрузку между блоками того и другого типа в соответствии с характером задачи или бросает в работу все восемь ядер, когда требуется максимальная производительность. Но секретным соусом Apple является вовсе не асимметричный дизайн, который, разумеется, способствует энергоэффективности, а сама архитектура ядер. Ядра Firestorm обладают самым широким декодером инструкций среди всех коммерчески доступных процессоров и массой исполнительных блоков, работающих параллельно. Как следствие, CPU на кристалле M1 выполняет намного больше инструкций за такт, чем кристаллы x86, и лидирует по метрикам однопточного быстродействия, несмотря на умеренные тактовые частоты.

TDP чипа M1 варьирует в зависимости от шасси — MacBook Air это, 13-дюймовоый MacBook Pro или Mac Mini, —, но не превышает 20–21 Вт, что вполне типично для ультрабуков. Однако благодаря передовой архитектуре и техпроцессу 5 нм любые x86-совместимые аналоги не идут ни в какое сравнение с M1 по быстродействию на ватт мощности, в том числе и Ryzen 4000-й серии. Да и по абсолютным результатам бенчмарков M1 почти всегда лидирует, если приложение уже откомпилировано под набор команд ARM, а нередко он оказывается впереди и в режиме совместимости с x86.

В новой модели MacBook Pro по-прежнему нет дискретного GPU, но он ей, по большому счету, и не требуется. Интегрированные решения, с которыми мы имели дело до сих пор, не идут ни в какое сравнение с графикой M1. Достаточно сказать, что по формуле основных вычислительных блоков — шейдерных ALU, текстурников и ROP — этот GPU полностью совпадает с мобильным вариантом NVIDIA GeForce GTX 1650 и устраняет необходимость в дискретных ускорителях начального уровня. Добавьте к этому 16 ядер так называемого Neural Engine, ускоряющие задачи машинного обучения — точно так же, как тензорные ядра, которые в модельном ряду NVIDIA доступны лишь под маркой GeForce RTX.

Что касается самих компьютеров на основе Apple M1, то мы еще не познакомились с новой моделью MacBook Air, которая благодаря высокой энергоэффективности M1 избавилась от вентилятора и охлаждается пассивно. А вот шасси 13-дюймового MacBook Pro изменилось незначительно. Apple по-прежнему устанавливает в свои устройства чрезвычайно качественные экранные матрицы, удобную клавиатуру и гигантский тачпад. Но и привычные недостатки никуда не делись. У MacBook Pro всего два разъема — Thunderbolt 3, комбинированные с USB 4 — для подключения периферии, и нельзя подключить больше одного внешнего дисплея. Наконец, оперативная память и SSD распаяны на материнской плате лэптопа и не поддаются апгрейду. Впрочем, нельзя не признать, что ARM-овский кремний не только резко увеличил быстродействие машины, но и сделал с продуктами Apple то же самое, что совершили чипы Ryzen 4000 в сфере лэптопов под Windows — облагородил общее соотношение возможностей и цены.

Полный текст статьи читайте на 3DNews