Intel HD Graphics, Iris und Iris Pro im Vergleich

Schon seit mehr als 5 Jahren integriert Intel seine Grafikprozessoren in die CPU – zuvor waren diese entweder in dem Mainboard-Chipsatz integriert oder gar nicht vorhanden. In fast allen neuen Intel Prozessoren sind interne Grafikprozessoren – so genannte iGPUs – verbaut. Eine Ausnahme bilden die Intel Xeon Prozessoren für den Servermarkt.

Mit den Intel Broadwell bzw. Braswell Prozessoren ist bereits die 8. Generation der internen Grafikprozessoren erschienen, Skylake benutzt sogar bereits die 9. Generation. Wir haben uns für euch durch den Datenblatt-Dschungel gekämpft und den aktuellen Stand zusammen getragen.

[title]Intel HD Graphics[/title] Alle Intel Celeron und Intel Pentium Prozessoren sind mit Grafikprozessoren vom Typ Intel HD Graphics bestückt. Leider ist Intel hier nicht so konsequent die Namengebung wie bei der Core-i Serie mit einer Nummer zu versehen und so eindeutig zu gestalten. Daher kann man anhand der Bezeichnung Intel HD Graphics alleine keine Leistungseinschätzung abgeben, hier ist vor allem die Architektur (z.B. Bay-Trail, Braswell oder Haswell) interessant.

Zusätzlich spielt für die Geschwindigkeit der internen Grafikprozessoren natürlich die Taktfrequenz und die Anzahl der Ausführungseinheiten bzw. kurz [b]EUs[/b] (Execution Units) eine Rolle. Die Intel HD Graphics bilden die Einstiegsklasse unter den Intel Grafikprozessoren.

[title]Intel HD Graphics 5500 und 6000[/title] Diese Grafikprozessoren werden bei Intels Core-i Familie, also den Core i3, Core i5 und Core i7, eingesetzt. Die Intel HD Graphics 5500 bzw. 6000 sind um den Faktor 2-2,5 leistungsstärker als eine vergleichbare Intel HD Graphics der Celeron und Pentium Prozessoren. [title]Intel HD Graphics 530[/title] Bei den aktuellen Skylake Prozessoren, wie dem Intel Core i7-6700K ([ilink=cpu-intel_core_i7_6700k-518]Details[/ilink]) oder dem Intel Core i5-6600K ([ilink=cpu-intel_core_i5_6600k-521]Details[/ilink]) kommt die 9. Generation der Intel Grafik zum Einsatz. Diese ist mit 24 Ausführungseinheiten ausgestattet. Obwohl von den reinen GFLOPS teilweise schlechter als Haswell, ist die Skylake Grafik im Mittel etwa 30% schneller als die Grafik der Haswell Prozessoren. [title]Intel Iris und Iris Pro Graphics[/title] Die Intel Iris und Iris Pro Graphics sind die momentan stärksten internen Grafikprozessoren auf dem Markt, die sogar AMDs interne Grafikprozessoren hinter sich lassen. AMD APUs verfügten bisher immer über deutlich stärkere interne Grafikprozessoren als Intel Prozessoren.

Während die normalen Intel Iris Graphics nur eine leicht aufgebohrte Version der Intel HD Graphics 5000/6000 sind, hat Intel die Iris Pro Graphics mit einem internen, 128MB großen eDRAM ausgerüstet, welcher die Limitierung in der Speicherbandbreite weitestgehend umgehen soll. Die Leistung der Intel Iris Pro Graphics ist daher deutlich höher als die der normalen Intel Iris Graphics.

Während die Intel Iris Graphics nur in mobilen Prozessoren zu finden ist, findet man die Intel Iris Pro Graphics auch in Desktop Modellen wie dem neuen [ilink=cpu-intel_core_i7_5775c-528]Intel Core i7-5775C[/ilink], der auf Intels neuer Broadwell Architektur basiert und die aktuell schnellste iGPU mitbringt.

[bild 2] [title]Vergleich der iGPUs in Cinebench R15 OpenGL[/title] Cinebench R15 besitzt einen Parcour für die OpenGL Funktion einer Grafikkarte. Leider ist der Wert nach oben hin nicht mehr sehr aussagekräftig, denn in Spielen ist unsere Referenzgrafikkarte vom Typ Nvidia GeForce GTX 960 um den Faktor 3-4 schneller als die Intel Iris Pro Graphics 6200. [table] [tr][td][b]GPU[/b][/td][td][b]Jahr[/b][/td][td][b]Architektur[/b][/td][td][b]Cinebench R15 (Bilder pro Sekunde)[/b][/td][/tr] [tr][td]Nvidia GeForce GTX 960[/td][td]2015[/td][td]Maxwell[/td][td][bar_g=100]87[/bar_g][/td][/tr] [tr][td colspan=4] [/td][/tr] [tr][td]Intel Iris Pro Graphics 6200 – 48 EUs[/td][td]2015[/td][td]Broadwell[/td][td][bar_b=91]79[/bar_b][/td][/tr] [tr][td]Intel Iris Pro Graphics 5200 – 40 EUs[/td][td]2014[/td][td]Haswell[/td][td][bar_b=64]56[/bar_b][/td][/tr] [tr][td]Intel HD Graphics 530 – 24 EUs[/td][td]2015[/td][td]Skylake[/td][td][bar_b=56]49[/bar_b][/td][/tr] [tr][td]AMD A10-7800 (Radeon R7)[/td][td]2014[/td][td]Kabini[/td][td][bar_r=52]45[/bar_r][/td][/tr] [tr][td]Intel HD Graphics 6000 – 48 EUs[/td][td]2015[/td][td]Broadwell[/td][td][bar_b=38]33[/bar_b][/td][/tr] [tr][td]Intel HD Graphics 5500 – 24 EUs[/td][td]2015[/td][td]Broadwell[/td][td][bar_b=36]31[/bar_b][/td][/tr] [tr][td]Intel HD Graphics 5000 – 40 EUs[/td][td]2013[/td][td]Haswell[/td][td][bar_b=20]17[/bar_b][/td][/tr] [tr][td]Intel HD Graphics (2955U – 10 EUs)[/td][td]2013[/td][td]Haswell[/td][td][bar_b=17]15[/bar_b][/td][/tr] [tr][td]Intel HD Graphics (2961Y – 10 EUs)[/td][td]2013[/td][td]Haswell[/td][td][bar_b=15]13[/bar_b][/td][/tr] [tr][td]Intel HD Graphics (N3050 – 12 EUs)[/td][td]2015[/td][td]Braswell[/td][td][bar_b=14]12[/bar_b][/td][/tr] [tr][td]Intel HD Graphics 4000[/td][td]2012[/td][td]Ivy Bridge[/td][td][bar_b=13]11[/bar_b][/td][/tr] [tr][td]AMD A6-1450 (Radeon HD 8250)[/td][td]2014[/td][td]Kabini[/td][td][bar_r=10]9[/bar_r][/td][/tr] [tr][td]Intel HD Graphics (J1900 – 4 EUs)[/td][td]2014[/td][td]Bay Trail[/td][td][bar_b=7]6[/bar_b][/td][/tr] [/table] [title]Theoretische Rechenleistung in GFLOPS[/title] Die Hersteller geben für ihre Grafikeinheiten bzw. Grafikkarten immer auch die theoretisch maximale Geschwindigkeit in GigaFlops (GFLOPS) an. Diese lässt sich anhand der Ausführungseinheiten / Rechenkerne und der maximal möglichen Taktfrequenz errechnen.

Achtung: Diese Werte sind wirklich nur grobe Anhaltswerte, denn rein anhand der GFLOPS lässt sich die Leistung einer Grafikkarte nicht errechnen. Bei der Endleistung spielt zum Beispiel die Bandbreite des Grafikspeichers bzw. Arbeitsspeichers eine große Rolle. Die tatsächliche Leistung einer Grafikkarte kann daher deutlich abweichen. Die GFLOPS können aber trotzdem eine grobe Einschätzung über die Leistungsgruppe einer Grafikkarte geben.

[table] [tr][td][b]GPU[/b][/td][td][b]Jahr[/b][/td][td][b]Architektur[/b][/td][td][b]Leistung in GFLOPS (Einfache Genauigkeit)[/b][/td][/tr] [tr][td]Nvidia GeForce GTX 980[/td][td]2014[/td][td]Maxwell[/td][td][bar_g=100]4981[/bar_g][/td][/tr] [tr][td]AMD Radeon R9 290[/td][td]2013[/td][td]GCN 1.1[/td][td][bar_r=97]4849[/bar_r][/td][/tr] [tr][td]Nvidia GeForce GTX 970[/td][td]2014[/td][td]Maxwell[/td][td][bar_g=77]3920[/bar_g][/td][/tr] [tr][td]AMD Radeon R9 280[/td][td]2014[/td][td]GCN 1.0[/td][td][bar_r=60]2964[/bar_r][/td][/tr] [tr][td]Nvidia GeForce GTX 960[/td][td]2015[/td][td]Maxwell[/td][td][bar_g=48]2412[/bar_g][/td][/tr] [tr][td]AMD Radeon R9 270[/td][td]2013[/td][td]GCN 1.0[/td][td][bar_r=48]2368[/bar_r][/td][/tr] [tr][td]Nvidia GeForce GTX 950[/td][td]2015[/td][td]Maxwell[/td][td][bar_g=35]1731[/bar_g][/td][/tr] [tr][td colspan=4] [/td][/tr] [tr][td]Intel Iris Pro 6200[/td][td]2015[/td][td]Broadwell[/td][td][bar_b=18]883[/bar_b][/td][/tr] [tr][td]AMD A10-7850K[/td][td]2014[/td][td]Kaveri[/td][td][bar_r=17]856[/bar_r][/td][/tr] [tr][td]Intel Iris 6100[/td][td]2015[/td][td]Broadwell[/td][td][bar_b=17]845[/bar_b][/td][/tr] [tr][td]Intel Iris Pro 5200[/td][td]2013[/td][td]Haswell[/td][td][bar_b=17]832[/bar_b][/td][/tr] [tr][td]AMD A10-6800K[/td][td]2013[/td][td]Richland[/td][td][bar_r=16]779[/bar_r][/td][/tr] [tr][td]Intel HD Graphics 6000[/td][td]2015[/td][td]Broadwell[/td][td][bar_b=15]768[/bar_b][/td][/tr] [tr][td]Intel Iris 5100[/td][td]2013[/td][td]Haswell[/td][td][bar_b=15]768[/bar_b][/td][/tr] [tr][td]Intel HD Graphics 5000[/td][td]2013[/td][td]Haswell[/td][td][bar_b=14]704[/bar_b][/td][/tr] [tr][td]Intel HD Graphics 530[/td][td]2015[/td][td]Skylake[/td][td][bar_b=9]460[/bar_b][/td][/tr] [tr][td]Intel HD Graphics 4600[/td][td]2013[/td][td]Haswell[/td][td][bar_b=8]416[/bar_b][/td][/tr] [tr][td]Intel HD Graphics 5600[/td][td]2015[/td][td]Broadwell[/td][td][bar_b=8]403[/bar_b][/td][/tr] [tr][td]Intel HD Graphics 4400[/td][td]2013[/td][td]Haswell[/td][td][bar_b=7]368[/bar_b][/td][/tr] [tr][td]Intel HD Graphics 5500[/td][td]2015[/td][td]Broadwell[/td][td][bar_b=7]364[/bar_b][/td][/tr] [tr][td]Intel HD Graphics 5300[/td][td]2014[/td][td]Broadwell-Y[/td][td][bar_b=7]345[/bar_b][/td][/tr] [tr][td]Intel HD Graphics 4000[/td][td]2012[/td][td]Ivy Bridge[/td][td][bar_b=7]333[/bar_b][/td][/tr] [tr][td]Intel HD Graphics 4200[/td][td]2013[/td][td]Haswell[/td][td][bar_b=5]272[/bar_b][/td][/tr] [tr][td]Intel HD Graphics 2500[/td][td]2012[/td][td]Ivy Bridge[/td][td][bar_b=1]55[/bar_b][/td][/tr] [/table] [title]Limitierung durch den Arbeitsspeicher[/title] Grafikkarten müssen eine Menge an Daten transferieren. Daher hat sich bei dedizierten Grafikkarten schneller GDDR5 Grafikspeicher durchgesetzt, der verglichen mit DDR3 Arbeitsspeicher nur ein halb so großes Speicherinterface benötigt, da dieser pro Takt 4 Datenpakete transferieren kann, während DDR3 nur auf 2 Datenpakete kommt.

Neue dedizierte Grafikkarten werden sogar schon mit dem GDDR5 Nachfolger HBM (High Bandwidth Memory) ausgestattet. Dieser ist nicht nur 3x sparsamer als GDDR5 sondern auch deutlich schneller. Auf HBM können Intel Grafikprozessoren aber nicht zurückgreifen, denn alle internen Grafikprozessoren verwenden die (verglichen langsame) Anbindung an den DDR3 bzw. DDR4 Arbeitsspeicher.

GDDR5 Grafikspeicher wie er z.B. bei der Nvidia GeForce GTX 960 eingesetzt wird, besitzt eine Speicherbandbreite von 112 GB/s, während DDR3-1600 Arbeitsspeicher im Dual Channel Modus nur auf 20 GB/s kommt. DDR3-2133 im Dual Channel Modus kommt auf 32 GB/s. Wie man sieht skaliert die Speicherbandbreite extrem mit der Taktfrequenz des Arbeitsspeichers. Daher versucht man bei der Verwendung von internen Grafikprozessoren einen möglichst schnellen Arbeitsspeicher einzusetzen, bis DDR3-2400 ist dies auch gut bezahlbar.

Erst kürzlich hat G.Skill einen neuen DDR4-4000 Arbeitsspeicher vorgestellt der es rein rechnerisch auf eine Speicherbandbreite von immerhin 60 GB/s bringt. Im Vergleich zum bald ausgemusterten GDDR5 Speicher mit 112 GB/s ist dies aber immer noch wenig.

Daher setzt Intel bereits heute in seiner Intel Iris Pro Graphics eigenen Speicher, so genannten eDRAM ein, der es auf 50 GB/s bringt. Allerdings ist dieser mit nur 128MB relativ klein, reicht aber aus die Leistung der Intel Iris Pro 6200 Graphics gegenüber der sonst identischen Intel HD Graphics 6000 um 60% zu steigern.

[title]Ein aktueller Treiber ist wichtig![/title] Ein aktueller Treiber ist gerade für Grafikkarten wichtig da die Hersteller hier aufgrund der großen Konkurrenz stetig an Verbesserungen arbeiten. So konnte Intel z.B. die Leistung in Cinebench R15 iGPU zwischen dem Treiber [b]15.33[/b] (November 2014) und dem Treiber [b]15.38[/b] (Juni 2015) um 8% steigern.

In der Praxis ist es natürlich sehr nervig andauernd nach neuen Treibern Ausschau zu halten, allerdings bieten mittlerweile alle großen Hersteller Tools an, mit denen sich die Treiberaktualisierung automatisieren lässt. Es reicht allerdings auch aus 2-3x pro Jahr manuell nach einem neuen Treiber zu suchen.

[title]Fazit[/title] Auch wenn es die theoretischen GFLOPS Werte nicht verraten: Intel hat es geschafft die Leistung ihrer aktuellen Broadwell Grafikprozessoren im Vergleich zur Vorgängerarchitektur zu verdoppeln. Auch Braswell kommt auf die doppelte Grafikleistung gegenüber dem Vorgänger Bay-Trail.

Selbst die Intel Iris Pro Graphics reicht aber immer noch nicht aus um aktuelle AAA Spiele flüssig in 1080p wiederzugeben. Für ältere Spiele wie Diablo 3, Starcraft 2 oder World of Warcraft reicht schon eine Intel HD Graphics 6000 aus wenn es nicht unbedingt die höchsten Detaileinstellungen sein müssen. Für echte Gamer sind aber alle aktuellen internen Grafikprozessoren immer noch zu langsam.