Обзор и тест мини-ПК Intel NUC Elements U-серии

Сегодня познакомимся с весьма необычным устройством - NUC Elements. Далеко не все знают, что это такое конкретно и зачем нужно. 

Когда появилась возможность взглянуть и протестировать настоящий TigerLake на 10нм, в голове прокручивались варианты сравнения с десктопными ракетами и возможности уравнивания условий. Но попавший в руки комплект скорректировал планы. Вот что большинство интересующихся ПК-комплектующими знают о Intel NUC? Думаем, мы не сильно ошибёмся, если предположим такой вариант: “это такие дорогие мини-сборки, иногда с видеокартой, а, и череп, череп на коробке”.

Но, как это обычно бывает, на самом деле система несколько шире такого представления. Да, мини-системники с черепами есть, но кроме них выпущено много интересного, в том числе для офиса, производства и хитрых проектов, требующих компактности.

Внешний вид и устройство

Вот, например, перед нами вроде бы обычный маленький системник. Судя по мощной крышке с оребрением, пассивно охлаждаемый, но это тоже в общем не уникальное решение. 

Открываем крышку. Так, а где собственно процессорный сокет и другие знакомые всем элементы? Тут начинка не совсем привычная, и да, это - NUC, но не для геймеров; хотя и на нём можно поиграть, но об этом позже.

Не покидает ощущение, что перед нами внутренности ноутбука, но в другой упаковке, и это не очень далеко от истины. 10-нанометровые TigerLake можно встретить именно в ноутбуках, но хватит загадок - перед нами один из вариантов платы для Intel NUC Compute Elements. 

А вот теперь чуть подробнее про этот самый вычислительный элемент. Это - отдельная плата с распаянным на ней процессором, графикой, оперативной памятью и всем необходимым для работы этого богатства. Её размер 6,5 на 9,5 сантиметров. 

Отвод тепла ядер процессора и видеокарты осуществляется через термопасту на металлическую пластину, туда же через термопрокладки сдают ватты миниатюрный VRM и микросхемы памяти. Дальнейшая забота о тепловыделении лежит на конкретной реализации сборки. 

В нашем случае сам корпус работает как пассивный радиатор. Через небольшую термопрокладку Compute Element контактирует со специальной пластиной, а от неё при поддержке пары теплотрубок тепло распределяется по толстой крышке корпуса. Интересно будет в тестах посмотреть, как такое решение справится с 8 потоками Core i7.

Получается Compute Element - практически самостоятельный компьютер, для работы ему не хватает питания и привычных интерфейсов ввод-вывода.

Вот это недостающее и предоставляет материнская плата, хотя такое название не совсем корректно. Intel именует её NUC board element.

Сборка компьютера осуществляется предельно просто: вставляем процессорный элемент в плату, прикручиваем к корпусу и всё готово. Финальным аккордом цепляем антенны Wi-Fi в посадочные места (это если вы ловкий и умелый, иначе аккорд может растянуться в довольно длинную симфонию).

Получаем модульную систему, в которой две составляющие. Фактически свой собственный стандарт комплектующих от Intel. Понятно, что Compute Element имеет множество вариаций в зависимости от используемого процессора. Объём и тип памяти тоже могут быть разными. Вот этот, например, основан на топовом Core i7 11 поколения 1185G7 и имеет в двух каналах 16GB распаянной памяти LPDDR4X c эффективной частотой 4266MHz. 

По board element разнообразия чуть меньше: есть компактный вариант с минимумом портов и три варианта плат побольше. Используемая в этом корпусе имеет набор дополнительных USB и ещё один Ethernet порт. При этом почти все порты напрямую реализованы от процессора, включая 2 M2. Отдельные контроллеры для Ethernet и последовательных портов. Из этого, кстати, следует, что в зависимости от поколения вычислительного элемента скорости USB портов могут различаться.

Есть вариант с дополнительными четырьмя HDMI видеовыходами, там реализован интересный механизм вывода изображения. 6 независимых видеовыходов - это слишком оптимистично, и они действительно связаны между собой.

NUC Compute element текущих поколений может обеспечить только два независимых видеопотока, а вот дальше каждый из потоков может быть разделён на 2 или 3 FullHD сигнала, причём для операционной системы это так и останутся два отдельных монитора с разрешением 1080 точек по высоте и до 5760 точек по ширине. 

Можно организовать видеостену из 6 сигналов 1080p в ряд или в два ряда по 3.

Хочешь смотри реалистичные фильмы о работе танкиста или демонстрируй биржевые графики, меню общепита - вариантов применения масса.

При использовании видеопотоков без разделения максимальное разрешение будет 4К на каждом.

Если базовый набор портов достаточен, то можно ограничиться самой маленькой платой или такой же по размерам как показанные ранее, но с USB реализованными портами на PCB. Такой же вариант будет удобен, если нужны последовательные порты на задней панели.

В чём же задумка такой системы? Очевидно, что одно из главных свойств - удобство апгрейда вычислительной части: поменял Compute Element и получил вместо Celeron -i5 или даже i7. Отсутствие сокета в привычном понимании позволяет поддерживать совместимость, например, 8-ое поколение процессора можно заменить на 11 без особого труда. 

Гибко, удобно для обслуживания, но довольно дорого, если смотреть со стороны использования в качестве офисного ПК. За цену одного Элемента можно найти полноценный ПК в сборе, если не требуется мощность i7 на рабочем месте.. 

С другой стороны, если, например, NUС встроен в какой-то сложный производственный инструмент, допустим станок или ещё какое-то дорогостоящее средство обогащения, то тут удобство и единый стандарт будут гораздо важнее возможности немного сэкономить. Да и поддерживать единый парк компьютерного оборудования может оказаться целесообразнее, при таком раскладе и у офисного работника может оказаться свой NUC. Поддержка V-pro допускает удалённую настройку и конфигурирование.

Не будем пытаться придумать вариант использования. Спрос определённо есть, пока Intel их производит, значит экономически это обосновано.

Настройка и тесты.

Гораздо интереснее попробовать уже изделие в тестах. Первым делом заглянем в Bios. Олдскульно, естественно оверклокерских меню нет, только необходимое для рабочей станции: безопасность, пароли - вот это всё.

Из напрямую влияющего на производительность отметим настройку Power лимитов. Доступен PL1 и PL2 и время переключения. По умолчанию выставлено 15 Вт как долговременный лимит и доступ к 64 Ваттам первые 28 секунд. И если PL1 кажется немного заниженным, то 64 Вт PL, наоборот, слишком оптимистичны для конструкции охлаждения. Вот если бы площадь термопрокладки между элементом и корпусом была побольше.. Но давайте проверим.

При комнатной температуре 23-25 °С короткий тест CPU-Z прогревает ядра процессора до 80-85 градусов с потреблением чуть выше 40 Вт. После срабатывания лимита температуры опускаются ниже 50, запас чувствуется и мы обязательно попробуем им воспользоваться чуть позже.

Однопоточная нагрузка в PL2 режиме позволяет буститься ядрам почти до максимума - выше 4700МГц, но снижение лимита до 15 Вт опускает частоту нагруженного потока ниже 4ГГц. Даже так полученные баллы превышают 550. Очень даже неплохо.

Cinebench R23 даёт нагрузку посерьёзнее и буквально через несколько секунд от старта многопоточного теста получаем троттлинг из-за перегрева. По большому счёту в этом нет ничего страшного, системы отработали штатно, вывели комплектующие на благоприятный режим работы и с ограничением в 15 Вт процессор выполнил свою работу снова с температурами ниже 50 градусов и частотами ядер около 2400МГц.

Однопоточный тест начинается с эффективной частотой выше 4ГГц, но через 28 секунд лимит в 15 Вт опускает это значение до 3,5 или около того; тяжело судить по показателям HWinfo в условиях постоянной смены загруженных потоков.

Интересно поведение температуры в долговременной нагрузке. Запустим Cinebench на 30 минут, после выхода на 15-ваттный лимит температуры привычно занимают стартовые позиции ниже 50 градусов, начинается прогрев корпуса-радиатора, через 10 минут ядра преодолевают отметку 50 по температуре. Через полчаса добавляется ещё несколько градусов, но только одно ядро смогло преодолеть 55 градусов. В таком режиме прогрев корпуса занимает слишком много времени и можно охотно верить, что такое пассивное охлаждение обеспечивает работу устройства непрерывно даже в интенсивной нагрузке. 

Тест при комнатной немногим ниже 25 °С не покажет ситуацию при использовании в горячем цеху на производстве, но и там любые пригодные для существования человека условия будут корпусу наверняка по силам. Это не говоря о возможности применить обдув, если условия работы станут нечеловеческими.

Сравнение Compute Element 11 и 8 поколения   

Сами по себе тесты будут гораздо интереснее, если добавить какое-то сравнение. Для этого у нас есть ещё один Compute Element 8-го поколения, тоже с 8-поточным i7 8665u.

Апгрейд, наоборот, осуществляется с той же лёгкостью, как и в более адекватном направлении: открутили один модуль, прикрутили другой, немного поупражнялись в ловкости с креплением антенн и готово; даже драйверы переустанавливать не пришлось.

От более свежего собрата этот Compute Element отличается архитектурой, объёмом кеша, кроме того вычислительный модуль снабжён всего 8 Гбайтами памяти LPDDR3. Получится своего рода сравнение поколений мобильной архитектуры в одинаковых условиях. Ну, почти одинаковых: PL1 у процессора по умолчанию тоже 15 Вт, а PL2 немного ниже - 51 Вт.

Кроме того, в сравнении процессоров на сайте Intel можно увидеть, что помимо рекомендуемого нижнего порога лимита у этих процессоров есть и рекомендации по верхнему. В случае 1185G7 это - 28W. Значение звучит вполне по силам нашему корпусу-радиатору.

Выставляем в качестве PL1 эти самые 28 Вт, что и будет ещё одним вариантом в сравнении. Правда сначала стоит проверить температурный режим с такой настройкой.

Привычный троттлинг в начале тяжёлой нагрузки бенчмарком Cinebench, но спад частот был плавнее, чем в стоке. Стабилизация частот произошла примерно на 3400 МГц, что на гигагерц выше, чем при PL1 равном 15 Вт. Температуры в таком режиме выше 70 градусов. За 30 минут нагрузки ядра процессора прогрели радиатор и к окончанию стресс-тестирования температуры вплотную приблизились к 90 градусам. Всё ещё в норме, дополнительного снижения частот не произошло.

Естественно, для сложных условий эксплуатации такие настройки уже будут сомнительными, но при адекватной окружающей температуре и без круглосуточной полной нагрузки данный лимит вполне имеет право на жизнь.

В однопоточном тесте тем же Cinebench теперь нет ограничения по потреблению и результат закономерно вырос - более 1500 баллов. Чтобы как-то сопоставить значения производительности с мощными настольными ПК, возьмём i9 11900К в стоке. C жидкостным охлаждением однопоточная нагрузка в Cinebench у него потребляет почти как весь мобильный i7 в режиме многопоточного теста, пока тот не успел перейти в PL1 - около 60 Вт.

Получаем преимущество 11 поколения мобильной графики над восьмым почти на 30% с лимитом в 15 Вт на поток. Десктопный флагман при этом впереди совсем ненамного.

Если же сравнить энергопотребление 11900К с полным энергопотреблением 1185G7 в многопоточном тесте при настройках по-умолчанию, то можно увидеть различие на порядок. Но тут стоит отметить, что 11900 К не успел выйти из своего PL2 по времени. Тем не менее, в таких задачах десктопное железо смотрится определённо лучше, что логично и понятно. Преимущество i9 над 1185G7 с увеличенным PL1 почти трёхкратное. С равным количеством ядер - менее чем двукратным; а вариант с 28 Вт PL1 смотрелся бы ещё эффектнее. Выбор оптимального напряжения и частоты вкупе с более тонким техпроцессом делают своё дело.

Для CPU-z стоит тоже отдельно провести сравнение однопотока. Стандартный тест успевает перевести мобильные процессоры в 15-ваттный лимит и снижает теоретический максимум.

Любопытно, что отставание мобильного i7 8-го поколения от 11-го сопоставимо с отставанием этого нового мобильного флагмана Intel от настольного i9 в однопотоке. Многопоточный тест увеличивает различие. Можно отметить, что тест скоротечный и может уложиться в срок работы PL2 лимита для мобильных процессоров.

Давайте сравним в тесте, имитирующем реальные задачи - Geekbench 5.

По однопотоку отличный результат у i7 11-го поколения, опять ближе к настольному процессору, чем к мобильному 8-го поколения. Многопоточная оценка, конечно, возвращает ощущение реальности, но всё равно чувствуется, что это не рендер, и в финальном балле производительность одного потока имеет большое значение.

Если же сравнить графическое ядро у Compute Elements в этом тесте, то обнаружим более чем трёхкратное превосходство Iris Xe c 96 с исполнительными блоками над Intel UHD для 8-го поколения мобильных процессоров Intel.

Что в OpenCL, что в Vulkan стоит иметь в виду зависимость от драйверов. В этом сравнении использовались рекомендуемые к Compute Elements 11 версии 9415, не самые свежие, но если глянуть наш материал о видеокартах Intel, тот там не всё так однозначно.

Ещё один комплексный тест - PCMARK10. Влияние видеокарты в нём на результат значительно. Это не стоит упускать. Тем не менее, набор тестов похож на реальные задачи офисного и не только пк: тут тебе и Gimp, LibreOffice и множество похожих на вполне реальные приложения подтестов.

Общая оценка, естественно, за новым поколением процессоров. Расширение лимита опять не сильно влияет на итоговый результат. В таких тестах важнее однопоточная производительность. Оценка в задачах рендеринга, конечно же, на стороне увеличенного до 28 Вт PL1. Свою лепту вносит и более производительная графика. 

Любопытно, что на фоне превосходства 1185G7 в абсолютном большинстве тестов финансовые расчёты отчего-то значительно шустрее на i7 8-го поколения.

Отдельного тестирования в играх, пожалуй, избежим - не совсем целевое предназначение, да и тест встроек, а также дискретного видеоускорителя Intel на сайте уже есть.

Тем не менее, пробежаться в CS GO можно. Если использовать PL1 28 Вт, то в FullHD на киберспортивных настройках графики уничтожение ботов можно осуществлять с высоким средним ФПС. Частоты Iris XE выше 1300 МГц, но общий геймплей довольно вязкий - неприятно. Стоит уменьшить разрешение до 900p, снизить упор в видеокарту и такой режим уже можно назвать почти комфортным: в среднем 200 ФПС, в редких случаях почти 100.  Но открытым оставим вопрос выбора версии графического драйвера.

К тому же со стандартными 15 Вт лимита PL1 даже 900p не принесут увеличения комфорта. Слишком низкие частоты видеоядер не избавят от упора в видеокарту, отвлечься от работы не получится.

Варианты шасси

И если с комплектующими Intel NUC Elements мы почти разобрались, то корпуса или вернее все варианты размещения охватить не удастся, слишком большой простор для творчества.

Из интересного - вот этот корпус. Мало того, что он является пассивным радиатором, так ещё и обладает защитой от пыли по сертификату IP50. В комплекте есть резиновые заглушки для абсолютно всех портов. Шасси имеет защиту от перепадов напряжения.

Другим вариантом законченного шасси Intel предлагает Pro серию с опциональной картой видеозахвата, что значительно расширяет возможные сферы применения. 

Естественно, Compute Element и платы можно приобрести отдельно и под свои конкретные задачи. Корпуса можно найти не только от Intel. Совместимые продукты есть от разных производителей - не самые частые гости на полках наших магазинов, но тем не менее. 

Простор для создания продукта на основе конструктора NUC Elements довольно широкий. Компактность только в плюс.

Есть готовые моноблоки от экосистемных партнеров Intel со встроенным в монитор NUC на Assembly Elements. Замена вычислительного элемента реализована прямо под Vesa креплением (или можно найти законченный продукт сразу с 6 последовательными портами).

В нашем исполнении NUC Element U отсутствует Thunderbolt. Изначально были некоторые задумки по тестам с использованием этого порта, но с данным железом не получилось. Зато в других исполнениях и сериях NuC такой интерфейс есть - обязательно глянем, есть ли жизнь с внешними видеокартами.

Заключение

Совет бежать покупать NUC для просмотра ютуба дома - не самая лучшая идея, хотя в целом и она имеет смысл. Но вот если рассматривать применение NUC Elements в корпоративном сегменте, на производстве, складах и подобном, то тут неплохо смотрятся как отдельные готовые решения, так и комплексный подход.

К тому же можно встроить элемент в оборудование как сердце вычислений или средство контроля и мониторинга.

Во всех этих областях надёжность устройства в виде протестированной Intel возможности бессбойной круглосуточной работы будет очень кстати.

Надеемся рассказ был познавательным, на этом всё, до новых встреч, всем пока.