Processori mobile AMD e Intel

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A gennaio al CES sono state annunciate le nuove soluzioni per notebook: Processori Intel con Alder Lake e AMD con Ryzen 6000 si danno battaglia sul fronte delle prestazioni e dei consumi.

Il Consumer Electronics show che si è tenuto a inizio gennaio a Las Vegas è stato un evento molto importante nell’ambito delle piattaforme hardware x86 per pc e notebook. Non solo amd e intel hanno svelato i nuovi processori mobile che vedremo nei prossimi mesi nelle macchine in vendita, ma sono state poste le basi per un cambiamento radicale nella struttura delle cpu mobile x86 da qui ai prossimi anni. Invece di integrare unità di calcolo (i core) tutti uguali tra loro nel processore, si è imboccata una nuova strada i core sono diversi tra loro e con una differente specializzazione, alcuni sono ottimizzati per le prestazioni, altri per l’efficienza energetica e sono presenti in numero maggiore.

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Collegamenti rapidi:

Processori Mobile AMD e INTEL

Architettura Zen 3+

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Le GPU Radeon serie 600M

E-Core e P-Core

Processori mobile AMD e Intel

E’ la stessa strada seguita da anni nel mondo delle Cpu ARMe in particolare in quelle per gli smartphone, ma è anche quella seguita da Apple per i suoi nuovi processori M1, che nel 2020 hanno iniziato a prendere il posto delle soluzioni x86 nei MacBook, Mac Mini e iMac. Ora il passo è stato compiuto da Intel, che, prima nelle Cpu per Pc desktop e ora in quelle mobile, ha portato la filosofia delle unità di calcolo ibride dal mondo ARM a quello x86. Per ora AMD ha seguito un approccio tradizionale per i suoi nuovi processori, ma la strada sembra tracciata in una direzione precisa. Proporre architetture tradizionali non è necessariamente un male, perché in questo caso viene garantita la compatibilità software verso sistemi operativi e applicazioni esistenti e anche di una certa età.

Le nuove Cpu Alder Lake funzionano a dovere solo sotto Windows 11, l’unico sistema in grado di gestirle correttamente; certi software possono dare problemi, come nel caso dei sistemi anti-cheat di alcuni giochi. Come sempre accade in occasione di cambiamenti architetturali di simile portata, sarà necessario ottimizzare o rivedere le applicazioni perché queste possano funzionare al meglio. La sfida da vincere è sempre la stessa: fornire il massimo livello di prestazioni limitando le richieste energetiche, in modo da aumentare l’autonomia delle batterie e contenere il calore e il rumore delle ventole. L’approccio di AMD è stato abbastanza “conservatore”, nessuna rivoluzione concettuale ma un profondo miglioramento delle architetture alla base della precedente generazione Ryzen 5000.

L’immagine che AMD vuole dare è più muscolare rispetto a Intel, ponendo l’accento sulla presenza di otto core (e 16 thread) a piena potenza su quasi tutti i processori presentati, su frequenze di clock che arrivano a 5 GHz (in modalità turbo) e su una Gpu integrata di nuovo livello con prestazioni 3D mai vi ste prima. Il tutto senza un eccessivo impatto sui consumi e sulla produzione di calore, grazie al nuovo processo produttivo e a 50 diverse ottimizzazioni a livello energetico. Ryzen 6000 è dunque definito da tre punti cardine: l’architettura Zen 3+ della Cpu, la nuova Gpu basata su Rdna2 e il processo produttivo a 6 nanometri di Tmsc. Sono stati presentati 10 nuovi processori, identificati con i nomi commerciali di Ryzen 9, Ryzen 7 e Ryzen 5.

I modelli con lettera finale -H sono quelli con Tdp (Thermal Design Power) di 45 watt, seguono gli -HS da 35 watt e poi i modelli a basso consumo: la sigla – identificai processori con Tdp variabile tra 15 e 28 watt. Insieme ai nuovi processori, AMD ha presentato nuove Gpu discrete della serie 6000 per il mobile, quattro Radeon 6000M e tre Radeon 6000S a basso consumo. Queste Gpu opzionali possono trovare posto nei notebook gaming per offrire frame rate ancora più alti con i giochi 3D; quando associate a processori da 35 o 45 watt, la tecnologia SmartShift Max permette il bilanciamento automatico del budget di potenza tra la Cpu e la Gpu a seconda delle necessità, migliorando ulteriormente le prestazioni.

Architettura Zen 3+

È alla base di tutte le Cpu che compongono
i processori Ryzen serie 6000. Per essere più precisi, AMD definisce i suoi processori come Apu (Accelerated Processing Unit) per sottolineare la forte integrazione tra Cpu, Gpu integrata e acceleratori hardware specializzati, tutto su un unico package. Il nome in codice delle Apu Ryzen 6000 è Rem brandt (la serie 5000 si chiama Cézanne, prima ancora c’era Renoir). Per quanto riguarda la riduzione dei consumi, AMD si affida molto al nuovo processo produttivo e a una serie di ottimizzazioni a tutti i livelli, anche esterni. Lo scopo è quello di ottenere un controllo più profondo sulle frequenze di clock e sul livello di potenza strettamente necessario a ogni singolo thread. Un punto importante è quello di ridurre al minimo gli sprechi di energia anche durante le fasi di idle o comunque con i carichi di lavoro leggeri. AMD dichiara un consumo inferiore tra il 15% e il 40% delle Apu serie 6000 con task come il lavoro da ufficio, la navigazione Web o lo streming video. A livello di firmware c’è un nuovo framework adattivo per il power management, basto su algoritmi potenziati che interessano anche i driver di sistema.

Vengono costantemente monitorati i processi di input e output per ogni task, e i dati ottenuti servono per custo mizzare il livello di prestazioni, consumo, temperatura e rumore (delle ventole). È consentito lo switch automatico tra vari profili di funzionamento, più orientati alle prestazioni o al risparmio energetico, senza che l’utente debba cambiarli manualmente dal sistema operativo.

Il processore ha un design monolitico, non a chiplet come sui modelli da desktop, una soluzione più efficiente per un portatile. Rimane l’organizzazione della Cpu in blocchi denominati Cex (Core Complex). Ogni blocco è formato da quattro core, ognuno con le proprie cache L1 e L2, più una parte di cache L3 condivisa. Un processore a otto core presenta dunque due Ccx. Il controller della memoria integrato è stato aggiornato e ora supporta esclusivamente Ddr5-5200 e LpDdr5-6400 a basso consumo. Non c’è il supporto per la Ddr4, neanche per quella di tipo low-power. Ouesta scelta, se da un lato permette le massime prestazioni e un consumo inferiore, dall’altra ha un certo impatto sul costo della Ram, che prevedibilmente si tradurrà in prezzi superiori del prodotto
finale a scaffale, almeno nei mesi iniziali dal lancio.

Le GPU Radeon serie 600M

AMD punta molto sulle prestazioni lato grafica 3D e sull’accelerazione GpGpu (Gencral purpose computing on Gpu, traducibile in calcolo a scopo generico tramite Gpu) e ha integrato nelle Apu Ryzen 6000 quanto di meglio disponibile oggi in casa, vale a dire le Gpu con architettura Rdna2. È la stessa alla base delle schede video serie RX 6000 per Pc Desktop e delle console di ultima generazione come Playstation 5 e Xbox serie X e S. Lo scopo è quello di offrire la potenza di calcolo più alta per i giochi 3D di ultima generazione ma anche per l’accelerazione a tutto campo per le applicazioni business in grado di sfruttare la Gpu (editing video, transcodifica e quant’altro). Un motore grafico Rdna2 è composto da 12 compute unit per un totale di 768 stream processor (i Ryzen 5 prevedono solo sei compute unit). E un grosso aumento rispetto alla precedente generazione basata su architettura Vega che ne prevedeva otto. Ci sono comunque miglioramenti molto importanti come la cache L2 grafica raddoppiata, render backend raddoppiati, banda passante per la memoria aumentata del 50%, prestazioni di rasterizzazione aumentate del 100%.

Le frequenze di clock massime aumentano del 20% netto, passando da 2 GHz a 2,4 GHz. Ovviamente anche la Gpu guadagna in prestazioni con l’utilizzo della memoria di sistema di tipo Ddr5, più veloce della Ddr4. Ultimo, ma non meno importante, l’aggiunta di un motore di accelerazione per il ray tracing, basato su 12 unità Ra (Ray Accelerator). E una funzionalità per la prima volta presente in una Gpu integrata. Non manca il supporto completo a DirectX 12 e Vulkan nonché alla tecnologia proprietaria AMD FidelityFX Super Resolution. Supportata anche la decodifica video AV1 a 8 bit e 10 bit.

AV1 sta per Aomedia Video 1, il nuovo codec royalty-free ottimizzato per lo streming video su Internet e successore designato del codec Vp9. Il risultato finale, secondo AMD, è un aumento prestazionale del 100% rispetto a una equivalente Gpu Vega di precedente generazione. La nuova Gpu prende il nome commerciale di Radeon 680M nella versione a 12 compute unit, con frequenza di 2,4 GHz e quattro render backend. È la versione integrata nelle Apu Ryzen 9 e Ryzen 7. C’è poi la Radeon 660M, con 6 Cu, frequenza di 1,9 GHz e due render backend, utilizzata sui Ryzen 5.

Sono stati previsti importanti miglioramenti anche a carico della gestione dei display, tra cui l’introduzione di un nuovo Z-state che permette al processore di controllare meglio lo spegnimento del monitor, un regolatore di tensione più veloce e più granulare, il supporto ai pannelli con consumo di 1 watt o inferiore, l’aggiunta della modalità Psr-Su (Panel Self Refresh – Selective Update) che non aggiorna le parti dello schermo che non sono state modificate un miglior con trollo del refresh rate durante la riproduzione dei video, il supporto alle tecnologie Dsc (Display Screen Compression) e Fec (Forward Error Control) che riducono la banda passante necessaria sulla connessione Dp (Embedded DisplayPort) per il monitor integrato.

Il Supporto alle periferiche Il controller Pci Express integrato è di nuova generazione, passando dalla versione 3 alla versione 4. Ci sono 8 linee dedicate a un’eventuale Gpu esterna più 12 linee per unità Ssd Nvme, dischi Sata e altre periferiche. Arriva il supporto nativo a Usb 4 da 40 gigabit al secondo, che è stato creato partendo dalle specifiche di Thunderbolt 3. Questo potrebbe aiutare i produttori a integrare anche la connettività Thunderbolt, finora poco presente sui notebook con piattaforma AMD.

È supportato lo standard di rete Wi-Fi 6E e Bluetooth LE 5.2. Per i monitor esterni a disposizione ci saranno porte Hdmi 2.1 e DisplayPort2.0. Le Apu Ryzen 6000 sono le prime a offrire pieno supporto alla tecnologia di sicurezza Microsoft Pluton. Integrano la necessaria circuiteria di gestione direttamente nel package. La tecnologia Pluton è stata sviluppata da Microsoft con giuntamente a Intel, AMD e Qualcomm allo scopo di aumentare la sicurezza dei Pc. Deriva da una tecnologia analoga comparsa per la prima volta su Xbox.

Fondamentalmente sposta tutte le funzioni tipiche di un chip Tpm esterno (‘Trusted Platform Module) direttamente all’interno del processore, per un miglior controllo e funzionamento di tutto l’apparato. Utilizzando la tecnica Secure Hardware Cryptography Key (Shck) le chiavi di cifratura rimangono inaccessibili all’esterno, eliminando i rischi connessi all’avere più chip separati che dialogano tra loro.

Pluton è immediatamente sfruttabile dal sistema operativo che lo vede in emulazione come un sistema I pm classico, e quindi può essere utilizza to per conservare password, credenziali, chiavi di cifratura dei dati, dati biometrici dell’utente. Nella lista dei nuovi processori si assiste a una netta differenza tra il gruppo formato da Ryzen 9 e Ryzen 7 e i più “tranquilli” Ryzen 5. I primi dispongono tutti di otto core fisici e 16 thread, e sono dotati di Gpu Radeon 680M con 12 unità computazionali. I Ryzen 5 prevedono 6 core / 16 thread e Gpu Radeon 660M. A parte i Ryzen 9, che sono disponibili solo con Tdp di 45 o 35 watt e sono destinati alle macchine da gaming o alle workstation portatili, tutti gli altri sono offerti anche nella versione con Tdp variabile, 15 watt di base e 28 watt come valore massimo.

Il top di gamma è rappresentato dal Ryzen 9 6980HX, che ha una frequenza di clock base di 3,3 GHz. Tale frequenza può elevarsi fino a 5 GHz in modalità turbo. Sono valori molto elevati per un processore mobile, ma la cosa più interessante è che gli altri Ryzen 9 0 Ryzen 7 non si discostano molto da tali caratteristiche. Uno dei modelli più interessanti è a nostro avviso il Ryzen 7 6800U, che appartiene alla seconda fascia, quella dei processori con Tdp di 15-28 watt. Ha comunque 8 core/ 16 thread e la Gpu Radeon 680M, a cambiare sono giusto le frequenze di clock: 2,7 GHz di base che diventano 4,7 GHz in modalità turbo. La frequenza della Gpu scende da 2,4 a 2,2 GHz. La perdita prestazionale tra i due modelli c’è ma non è drammatica, segno di una progettazione delle nuove Apu all’insegna della massima efficienza.

Intel Alder Lake versione mobile con l’architettura di dodicesima generazione Intel ha dato un taglio netto col passato e introdotto una piccola rivoluzione, almeno nell’ambito x86. Nella Cpu i core non sono tutti uguali tra loro, ma ne convivono di tipo diverso. Ci sono i P-Core (Performance), con le prestazioni più alte, indirizzati ai task che richiedono maggiore potenza di calcolo e a quelli delle app in primo piano; invece gli E-Core (Efficient) lavorano a tensioni più basse, occupano meno spazio e sono indirizzati ai task in secondo piano e a quelli meno impegnativi. È un approccio molto simile a quello utilizzato da anni nell’architettura big. Little utilizzata nei processori ARM, in particolare quelli per smartphone, allo scopo di massimizzare l’efficienza e ridurre i consumi elettrici (soprattutto quelli inutili).

Alder Lake versione mobile è il frutto di anni di sviluppo nei laboratori di Haifa, in Israele, e si pone anche l’obiettivo di ridare la supremazia tecnologica a Intel. Questi nuovi processori le permettono di passare una generazione avanti rispetto ad AMD, che ha utilizzato un approccio più “tradizionalista” nello sviluppo dei Ryzen serie 6000. Una modifica così radicale dell’architettura di una Cpu implica anche del lavoro lato software. L’unico sistema operativo in grado di sfruttare correttamente queste Cpu è Windows 11, che è cosciente del tipo di Cpu a disposizione e può dialogare direttamente con l’Intel Thread Director, una circuiteria presente nel processore che analizza in tempo reale i vari thread, il carico di lavoro dei singoli core e lo stato complessivo del processore.

Il Thread Director si interfaccia direttamente con lo scheduler di Windows e può fornirgli i vari parametri per la migliore allocazione dei carichi di lavoro. C’è da notare poi che il conteggio dei thread di un processore Alder Lake è diverso rispetto al passato. I P-Core supportano Hypertreading, mentre gli E-Core no. Prendiamo ad esempio il Core i7-1280P, che ha sei P-Core e otto E-core. Il numero totale di thread è venti, 12 in Hyper-treading dei P-Core più gli otto fisici degli E-Core. La struttura di Alder Lake porta a una proliferazione di core e thread come mai prima;

anche i processori più economici come Core i3, Pentium o Celeron si ritrovano con un numero di unità di calcolo ben superiore rispetto alla precedente generazione, tutto vantaggio delle operazioni multitasking. La lista dei processori Alder Lake mobile prevede tre serie distinte, per tre diversi livelli di prestazioni e consumi. A tale proposito ricordiamo che Intel ha dato l’addio al parametro Tdp (Thermal Design Power), espresso in watt, che identificava le caratteristiche termiche di un processore. Al suo posto entrano due parametri: Pbp (Processor Base Power) e Mtb (Maximum Turbo Power).

Il primo valore indica la potenza dissipata in condizioni standard, ed è sovrapponibile alla precedente modalità di misura Tdp; I’Mtb invece rappresenta il valore limite che il processore può raggiungere con alti carichi e lunghi periodi di lavoro. Al vertice per prestazioni troviamo i processori Alder Lake-H, con Pbp di 45 watt; la lista prevede Core i9 e Core i7 con sei P-Core, ma anche dei più tranquilli Core i5. Gli Alder Lake-P sono i modelli intermedi con Pbp da 28 watt che offrono da due a sei P-Core.

Infine gli Alder Lake -U sono i modelli con consumi più bassi, con Pbp di 9 oppure 15 watt; generalmente hanno due P-Core e quattro E-core, tranne i modelli Pentium e Celeron. La Gpu integrata nei nuovi processori è la Iris Xe della precedente generazione, che non sembra abbia avuto gran miglioramenti. La novità è che la maggior parte dei processori ha a bordo la versione di fascia più alta, con 96 unità di calcolo (Eu, Execution Unit). Avremmo preferito vedere dei miglioramenti anche in questo ambito.

E-Core e P-Core

Tutti processori seguono un approccio modulare, e sono composti da elementi comuni in cui la differenza è data dal loro numero e dalle frequenze di funzionamento. Un po’ come se fossero dei mattoncini Lego, un processore può avere un numero variabile di P-core ed E-Core, a seconda che si vogliano privilegiare le prestazioni o i consumi energetici. Infatti si può notare come il quantitativo di cache L1 e L2 sia lo stesso per tutti; varia invece la cache di terzo livello, posta esternamente e in quantitativo proporzionale al numero di core presenti.

La cache L3 è accessibile dai P-Core, dagli E-core e anche dalla Gpu Iris Xe integrata. I P-Core ad alte prestazioni sono denominati Golden Cove e derivano dai precedenti Cypress Cove presenti nelle Cpu Rocket Lake di precednete generazione. Sono stati comunque profondamente rivisti sia per migliorare ancora le prestazioni sia per adattarli nuova struttura del processore; Intel dichiara un aumento del 19% nel numero di istruzioni eseguibili per ciclo di clock Invece gli E-Core, nome in codice Gracemont derivano dai core dei processori Atom e più precisamente dall’architettura Tremont, anche questa profondamente rivista e ottimizzata.

Gli E-Core sono raggruppati in cluster da quattro, con cache L2 condivisa; ogni P-Core invece ha un proprio quantitativo dedicato. Un processore Alder Lake mobile dunque non può avere meno di quattro E-Core, eventualmente ci possono essere due cluster per un totale di otto E-core. C’è infine un vantaggio dimensionale: un cluster da quattro E-Core occupa circa lo stesso spazio di un singolo P-Core. Tutti i tipi di core sono costruiti con lo stesso processo produttivo, a 10 nanometri con tecnologia Enhanced Super Fin.

Intel evita di usare questa dicitura, preferendo adottare la sigla “Intel 7” per tale processo, che ricordiamo è effettuato interamente in casa. Per quanto riguarda il supporto per memoria Ram, modelli da 9 watt possono utilizzare solo quella a basso consumo, LpDdr4-4266 e LpDdr5-5200. Tutti gli altri modelli con Pbp di 45, 28 a 15 watt supportano anche memoria standard, Ddr4-3200 e Ddr5-4800. Dunque un produttore di notebook può scegliere che tipo di memoria usare, privilegiando la velocità o i costi; è un altro parametro di cui si dovrà tenere conto quando si comprerà una nuova macchina.

Altro vantaggio a carico dei produttori è il tipo di package, di dimensioni uguali per i processori da 45 a 15 watt e denominato Bga Type 3; solo i modelli da 9 watt hanno un package più piccolo, Bga Type 4. In questo modo si possono progettare schede madri che vanno bene per un gran numero di processori, aumentando il numero di configurazioni a disposizione per l’utente. I processori Alder Lake mobile integrano un controller per bus Pei Express 4, con 8 linee dedicate a un eventuale chip grafico esterno, più due canali 4x per due unità Ssd Nvme. Manca del tutto il supporto a Pci Express 5, presente invece sui processori Alder Lake per desktop. Il chipset, o per meglio dire il Pch (Platform Controller Hub) presente sullo stesso package a fianco del processore, da parte sua mette a disposizione ulteriori 12 linee Pci Express 3 per le periferiche meno critiche.

A carico del processore restano le porte Thunderbolt 4, la gestione della memoria tramite doppio canale e le uscite video Hdmi 2.0b e DisplayPort 1.4b. Il Pch gestisce invece l’interfaccia Wi-Fi 6E, due porte Sata 3.0 e un massimo di quattro porte Usb 3.2 e 12 porte Usb 2.0. Il top di gamma tra i processori mobile di dodicesima generazione è il Core i9-12900HK: vale la pena dargli un’occhiata da vicino per capire cosa puòoffrire l’architettura Alder Lake. La lettera K finale indica che questo modello (che è anche l’unico) ha i moltiplicatori sbloccati e può quindi prestarsi in teoria all’overclock. Ha una configurazione tipica dei modelli Core i9 e Core i7 di fascia più alta, vale a dire 6 P-Core ad alte prestazioni e 8 E-Core a basso consumo.

La frequenza base dei primi è di 2,5 GHz, valore di per sé elevato per un processore mobile; ancora più notevole il picco raggiungibile di 5 GHz in modalità turbo. Gli E-Core invece funzionano normalmente a 1,8 GHz, con Turbo Boost a 3,8 GHz. La cache L3 è di 24 Mbyte (un valore che pochi anni fa si trovava nei processori Xeon per workstation), mentre la Gpu Iris Xe ha 96 unità di esecuzione funzionanti a 1,45 GHz (di picco). Intel ha presentato il Core i9-12900HK come il processore mobile più potente del mondo, rispetto al precedente Core i9-11980HK risulta del 28% più veloce in ambito gaming e del 30% più veloce con applicazioni di rendering.

Questo secondo i benchmark di Intel; sempre secondo l’azienda questo processore è più veloce dell’Apple M1 Max usato sul MacBook Pro da 16″ e del Ryzen 9 5900HX. Prendendo per buoni questi dati, resta da capire se un processore con un valore Maximum Turbo Power di 115 watt può ancora definirsi mobile. Questo Core i9 potrà trovare posto nelle macchine gaming o nelle workstation portatili, con display da 15 o meglio 17 pollici. Più interessanti e bilanciati i modelli Alder Lake-P, che vedono nel Core i7-1280P il modello di punta.

È l’unico con una configurazione analoga ai modelli -H, quindi con sei core ad altre prestazioni e otto a basso consumo. A cambiare sono le frequenze di funzionamento: quelle base sono rispettivamente di 1,8 e 1,3 GHz, mentre in modalità turbo si sale fino a 4,8 e 3,6 GHz. Valori non troppo dissimili dai processori da 45 watt, col vantaggio che qui il profilo termico base è di 28 watt e il turbo power è di 64 watt; quest’ultimo è quasi la metà rispetto agli Alder Lake-H. Il comparto grafico resta identico, con 96 Eu funzionanti sempre a 1,45 GHz.

All’estremo opposto della serie P troviamo un interessante Core i3, ideale per le configurazioni più economiche, che offre comunque 10 core fisici (due ad alte prestazioni a 1,5 GHz, otto a basso consumo a 1,1 GHz), 12 Mbyte di cache L3 e Gpu con 64 execution unit a 1,1 GHz. Sembra un processore molto valido per le configurazioni entry level, che finora non avevano mai potuto giovare di un’architettura con un simile numero di core. Infine il gruppo più numeroso, Alder Lake-U, che comprende sia i modelli da 15 watt sia quelli da 9 watt. Saranno senz’altro i più diffusi, anche perché quelli da 15 watt sono i meno costosi.

Al vertice c’è il modello Core i7- 1265U, che vede un totale di 10 core fisici, suddivisi in due P-Core con frequenza base di 1,8 GHz e otto E-Core da 1,3 GHz. In modalità turbo le frequenze salgono rispettivamente a 4,8 e 3,6 GHz. La cache L3 è di 12 Mbyte, valore comune a molti modelli tranne Core i3, Pentium e Celeron. Anche in questo caso troviamo la Gpu Iris Xe con 96 Eu però con frequenza limitata a 1,25 GHz. Core i7 e Core i5 mantengono la stessa configurazione di 2+8 core: Core i3 invece presentano un cluster di E-core in meno, per un totale di 2+4 core. Pentium e Celeron, i prodotti Alder Lake più economici, hanno un solo P-Core e quattro E-Core. Le frequenze base sono molto basse, da 1 a 1,2 GHz per gli E-Core e 700 – 900 MHz per P-Core. Tali valori si elevano fino a 4,4 / 3,3 GHz per iPentium: i Celeron non hanno Turbo Boost.

Articolo presente su Alexahm Solutions

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