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15W vs 28W Prozessor - Ist die TDP wirklich ein Leistungsindikator ?

15W vs 28W Prozessor - Ist die TDP wirklich ein Leistungsindikator ?

Das Kürzel TDP steht für Thermal Design Power und beschreibt ziemlich genau wofür die TDP gedacht ist: anhand der Einordnung eines Prozessors in eine TDP-Klasse kann der Hersteller eines Computers die für diesen Prozessor benötigte Kühlleistung abschätzen und so z.B. die Größe der Kühllösung (CPU-Lüfter usw.) festlegen. Die Leistung eines Prozessors lässt sich anhand der TDP nicht bestimmen, kann aber als Leistungsindikator dienen wenn man noch weitere Information (z.B. Fertigung und Architektur) kennt.

Ein Problem ist, dass die TDP nicht in 1-Watt Schritten festgelegt wird, sondern in so genannten "Klassen". Betrachtet man z.B. die aktuellen Intel Core i3/i5/i7 ULV-Prozessoren, verwendet Intel hier nur 2 TDP-Klassen: 15W und 28W. Ein Prozessor mit einer wirklichen Verlustleistung von 14,5W würde so in der 15W-TDP-Klasse eingeordnet werden, ein Prozessor mit einer Verlustleistung von 16W würde in der 28W-TDP-Klasse landen.

An diesem Beispiel sieht man gut, dass die TDP-Klasse hier keine Einschätzung der richtigen Leistung und schon gar nicht einen Leistungsvergleich der beiden Prozessoren untereinander ermöglicht.



TDP-Vergleich in der Praxis anhand des neuen MacBook Pro 2016

Über die neuen Apple MacBook Pro wurde in der letzten Zeit viel berichtet. Uns interessiert in diesem Artikel aber nur das kleine 13-Zoll Modell ohne Touchbar (15W Prozessor) sowie das nächstgrößere MacBook Pro in 13-Zoll mit Touchbar und 28W Prozessor.

Einige Medien haben zum Kauf des Modells mit 28W Prozessor geraten, da hier der Leistungsunterschied zum kleineren Modell sehr deutlich sein soll. Doch stimmt das wirklich ? Einen Vergleichstest der beiden Modelle / Prozessoren haben wir auf keiner dieser Seiten gefunden. Da wir in der Technikaffe Redaktion beide Modelle haben, bot sich ein Praxistest geradezu an.



Die technischen Daten zeigen deutliche Unterschiede

Im Detail geht es hier um einen Vergleich des Intel Core i5-6360U (2.0 GHz, Turbo bis 3,1 GHz, 15W TDP) mit dem Intel Core i5-6267U (2.9 GHz, Turbo bis 3,3 GHz, 28W TDP). Als interne Grafikeinheit bringt der i5-6360U die Intel Iris 540 mit, der i5-6267U die Intel Iris 550. Auffällig ist, dass die Grafikkarten die exakt gleichen Taktraten und die gleiche Anzahl an Recheneinheiten mitbringen.

Das Intel hier trotzdem einen Unterschied in der Namensgebung gemacht hat ist aber nachvollziehbar: Die Intel Iris 550 darf durch die größere TDP von 28W länger im Maximaltakt operieren, während die Intel Iris 540 sich das 15W Budget mit der CPU teilen muss.

15W vs 28W Prozessor - Ist die TDP wirklich ein Leistungsindikator ?

Neben der TDP ist der größte Unterschied auf den ersten Blick der Basistakt der Prozessoren, hier taktet der größere Intel Core i5-6267U immerhin mit satten 0,9 GHz mehr. Der Unterschied bei der im Turbo maximal möglichen Frequenz ist mit 0,1-0,2 GHz fast schon zu vernachlässigen.

Wir wollten genau wissen wie sich die beiden Prozessoren in einem Benchmark schlagen und haben auf beiden Geräten den Cinebench R15 im erweiterten Testmodus laufen lassen.

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In Cinebench R15 sieht man, dass der der Basistakt (hier 2.0 GHz zu 2.9 GHz) keine Aussagekraft über die CPU-Leistung hat, weil sich die Prozessoren bei guter Kühlung dauerhaft im Turbo aufhalten können. Das war uns durch unseren eigenen und seit einigen Jahren existierenden CPU-Vergleich bereits bekannt. Wird nur der Prozessor gefordert, steht hier also ein Mehrkern Turbo-Takt von 3.0 GHz des i5-6360U gegen die 3.1 GHz des i5-6267U was im Mehrkern-Benchmark zu einem Unterschied von geringen 5% führt.

Wenn nur noch ein Kern belastet wird, schrumpft der sowieso geringe Vorsprung der 28W-TDP CPU trotz einem Taktunterschied von 3.1 GHz zu 3.3 GHz noch weiter. Und die interne Grafik ? Wird nur die Grafikeinheit belastet, sind die Intel Iris 540 und die Intel Iris 550 gleich schnell unterwegs.



Vorteil für die 28W CPU bei gleichzeitiger Belastung von CPU und GPU

Halten wir also fest: sofern nur der Prozessor oder nur die Grafikeinheit separat voneinander gefordert werden, ist nur ein minimaler Unterschied zwischen den beiden Prozessoren feststellbar. Den Vorteil des größeren thermischen Budgets kann der Intel Core i5-6267U hier nicht ausspielen.

Anders sieht es z.B. in Spielen aus, wo Prozessor und interne Grafikeinheit gleichzeitig gefordert werden. Hier profitiert der 28W-Prozessor vom größeren Budget, denn der kleinere 15W Prozessor reduziert den Takt des Prozessors, damit die Grafikeinheit weiterhin bei maximalen Takt operieren kann.

Wie groß der reale Leistungsunterschied hier liegt, lässt sich nur sehr schwer messen und hängt sehr stark von der verwendeten Anwendung ab. Wir schätzen den maximalen Vorteil in solchen Szenarien auf ungefähr 20%, denn um diesen Prozentsatz verringert der kleine Prozessor seine CPU-Taktfrequenz in Spielen wie Diablo 3 oder World of Warcraft.



Fazit

Die TDP kann in Zusammenhang mit Fertigung und Architektur zwar eine grobe Einschätzung der Leistung eines Prozessors ermöglichen, eine genau Leistungseinschätzung oder gar ein Vergleich zweier Prozessoren, selbst innerhalb der gleichen Fertigung, ist aber extrem schwierig.

In unserem Vergleich konnten wir feststellen, dass in den meisten Anwendungsszenarien der Intel Core i5-6360U mit einer TDP von 15W fast genauso schnell unterwegs ist wie der Intel Core i5-6267U mit 28W TDP. Das der Unterschied so gering ausfällt hat uns auch überrascht, obwohl wir durch unseren CPU-Vergleich mittlerweile ein recht gutes Gefühl für die Leistung von Prozessoren entwickelt haben.

Einen Vorteil von geschätzten 20% kann die 28W-CPU dann ausspielen, wenn gleichzeitig Prozessor und interne Grafikeinheit gefordert werden, also z.B. in Spielen oder grafikintensiven Anwendungen.

Wer sich im Fall des neuen MacBook Pro nicht für die Touchbar interessiert und nur wegen des Prozessors überlegt die nächstgrößere Variante zu kaufen, könnte auch mit dem kleinen Modell glücklich werden, denn ein großer Leistungsunterschied zwischen den Prozessoren ist im Alltag nicht festzustellen.



2 Kommentare

Von Stefan am 05.01.2017
Technikaffe.de Team

1884 Beiträge
@Vincent: Der Verbrauch im Leerlauf ist identisch (also auf die CPU gesehen). Wie der Verbrauch mit dem Takt skaliert weiß ich jetzt nicht / haben wir nicht gemessen, allerdings ist das ja für den direkten Vergleich unerheblich, es ging mit hier vor allem um die Geschwindigkeit in Bezug auf die TDP.

Von Vincent am 05.01.2017
Besucher

Interessant wäre die Verbindung zum Stromverbrauch. Gehen die 5% Mehrleistung im Mehrkern-Benchmark auch nur mit 5% höherem Stromverbrauch einher?
Und liegt der Idle-Verbrauch auf einem Niveau oder hat das 15W-Modell da einen Vorteil?

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Über den Autor
Stefan ist 33 Jahre alt, wohnt bei Hamburg und arbeitet als IT-Administrator in einer japanischen Firma. Stefan ist eines der drei Gründungsmitglieder von Technikaffe und schreibt seit April 2013 rund um die Themen Server, Netzwerk und Programmierung.