Обзор процессоров Xeon E5-2640 v3 и Xeon E5-2678 v3 с Aliexpress: пришельцы из прошлого

⇡#Описание тестовой системы и методики тестирования

По предварительным оценкам, Xeon E5 v3 в лучшем случае способны конкурировать лишь с недорогими современными процессорами. Поэтому в сравнение с ними мы включили четырёх- и шестиядерных представителей семейств Alder Lake и Zen 3, относящихся к сериям Core i3, Core i5 и Ryzen 5.

В составе тестовых систем были использованы следующие комплектующие:

• Процессоры:
  • AMD Ryzen 5 5600X (Vermeer, 6 ядер + SMT, 3,7-4,6 ГГц, 32 Мбайт L3);
  • AMD Ryzen 5 5600G (Cezanne, 6 ядер + SMT, 3,9-4,4 ГГц, 16 Мбайт L3);
  • Intel Core i5-12600 (Alder Lake, 6P-ядер + HT, 3,3-4,8 ГГц, 18 Мбайт L3);
  • Intel Core i5-12400 (Alder Lake, 6P-ядер + HT, 2,5-4,4 ГГц, 18 Мбайт L3);
  • Intel Core i3-12300 (Alder Lake, 4P-ядра + HT, 3,5-4,4 ГГц, 12 Мбайт L3);
  • Intel Core i3-12100 (Alder Lake, 4P-ядра + HT, 3,3-4,3 ГГц, 12 Мбайт L3);
  • Intel Xeon E5-2678 v3 (Haswell-EP, 12 ядер + HT, 2,5-3,3 ГГц, 30 Мбайт L3);
  • Intel Xeon E5-2640 v3 (Haswell-EP, 8 ядер + HT, 2,6-3,4 ГГц, 20 Мбайт L3).
• Процессорный кулер: Noctua NH-D15S.
• Материнские платы:
  • ASUS ROG Strix X570-E Gaming WiFi (Socket AM4, AMD X570);
  • ASUS ROG Strix Z690-F Gaming WiFi (LGA1700, Intel Z690);
  • Huahahzhi X99-BD4 Gaming (LGA2011-3, Intel B85).
• Память:
  • 4 × 16 Гбайт DDR4-3600 SDRAM, 16-18-18-38 (Crucial Ballistix RGB BL2K16G36C16U4BL);
  • 2 × 16 Гбайт DDR5-6000 SDRAM, 38-38-38-76 (G.Skill Trident Z5 RGB F5-6000U4040E16GX2-TZ5RK).
• Видеокарта: NVIDIA GeForce RTX 3090 Founders Edition (GA102, 1395-1695/19500 МГц, 24 Гбайт GDDR6X 384-бит).
• Дисковая подсистема: Intel SSD 760p 2 Тбайт (SSDPEKKW020T8X1).
• Блок питания: Thermaltake Toughpower DPS G RGB 1000W Titanium (80 Plus Titanium, 1000 Вт).

Представители серии Xeon E5 v3 тестировались в наиболее производительном варианте — на максимальной частоте с применением «блокировки турбобуста» и с четырёхканальной небуферизованной памятью со сниженными таймингами. Таким образом, восьмиядерный Xeon E5-2640 v3 работал на частоте 3,4 ГГц с DDR4-1866 со схемой задержек 9-10-10-30-1T, в то время как частота 12-ядерного Xeon E5-2678 v3 составляла 3,3 ГГц, а используемая с ним память работала в режиме DDR4-2133 при таймингах 10-11-11-32-1T.

Остальные процессоры тоже тестировались с отменёнными искусственными ограничениями по потреблению. Это значит, что пределы PPT (для платформы Socket AM4) и PL1/PL2 (для платформы LGA1700) игнорировались, вместо чего использовались предельно возможные частоты в целях получения наилучшей производительности.

Тесты выполнялись в системе с максимально быстрой видеокартой GeForce RTX 3090 с тем, чтобы производительность графической подсистемы не ограничивала сверху быстродействие сравниваемых процессоров и результаты, полученные в игровых приложениях, максимально иллюстрировали предельные возможности CPU, а не что-то ещё.

Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 11 Pro (21H2) Build 22000.282.0 c установленными обновлениями KB5005635 и KB5006746 и с использованием следующего комплекта драйверов:

• AMD Chipset Driver 4.03.03.431;
• Intel Chipset Driver 10.1.18838.8284;
• Intel SerialIO Driver 30.100.2105.7;
• Intel Management Engine Interface 2124.100.0.1096;
• NVIDIA GeForce 512.16 Driver.

Описание использовавшихся для измерения вычислительной производительности инструментов:

Комплексные бенчмарки:

• Futuremark PCMark 10 Professional Edition 2.1.2508 — тестирование в сценариях Essentials (обычная работа среднестатистического пользователя: запуск приложений, сёрфинг в интернете, видеоконференции), Productivity (офисная работа с текстовым редактором и электронными таблицами), Digital Content Creation (создание цифрового контента: редактирование фотографий, нелинейный видеомонтаж, рендеринг и визуализация 3D-моделей).
• 3DMark Professional Edition 2.22.7336 — тестирование в сценарии CPU Profile 1.1 с восемью активными потоками и при максимально возможной процессорной нагрузке.

Приложения:

• 7-zip 21.02 — тестирование скорости архивации. Измеряется время, затрачиваемое архиватором на сжатие директории с различными файлами общим объёмом 3,1 Гбайт. Используется алгоритм LZMA2 и максимальная степень компрессии.
• Adobe Photoshop 2021 22.4.3 — тестирование производительности при обработке графических изображений. Измеряется среднее время выполнения тестового скрипта Puget Systems Adobe Photoshop CC Benchmark 18.10, моделирующего типичную обработку изображения, сделанного цифровой камерой.
• Adobe Photoshop Lightroom Classic 10.3 — тестирование производительности при пакетной обработке серии изображений в RAW-формате. Тестовый сценарий включает постобработку и экспорт в JPEG с разрешением 1920 × 1080 и максимальным качеством двухсот 16-мегапиксельных изображений в RAW-формате, сделанных цифровой камерой Fujifilm X-T1.
• Adobe Premiere Pro 2021 15.4.0 — тестирование производительности при нелинейном видеомонтаже. Измеряется время рендеринга в формат YouTube 4K проекта, содержащего HDV 2160p30 видеоряд с наложением различных эффектов.
• Blender 2.93.5 — тестирование скорости финального рендеринга в одном из популярных свободных пакетов для создания трёхмерной графики. Измеряется продолжительность построения финальной модели pavillon_barcelona_v1.2 из Blender Benchmark.
• Mathworks Matlab R2021b (9.11.0) — тестирование скорости инженерных и математических расчётов в популярном математическом пакете. Используется стандартный бенчмарк, в который входят матричные и векторные операции, решение дифференциальных и симметричных разреженных линейных систем уравнений, а также построение 2D- и 3D-графиков.
• Microsoft Visual Studio 2017 (15.9.40) — измерение времени компиляции крупного MSVC-проекта — профессионального пакета для создания трёхмерной графики Blender версии 2.79b.
• Stockfish 14.1 — тестирование скорости работы популярного шахматного движка. Измеряется скорость перебора вариантов в позиции «1q6/1r2k1p1/4pp1p/1P1b1P2/3Q4/7P/4B1P1/2R3K1 w».
• SVT-AV1 v0.8.6 — тестирование скорости транскодирования видео в перспективный формат AV1. Для оценки производительности используется исходный 1080p@50FPS AVC-видеофайл, имеющий битрейт около 30 Мбит/с.
• Topaz Video Enhance AI v2.3.0 — тестирование производительности в основанной на ИИ программе для улучшения детализации видео. В тесте используется исходное видео в разрешении 640×360, которое увеличивается в два раза с использованием модели Artemis Anti Aliasing v9.
• V-Ray 5.00 — тестирование производительности работы популярной системы рендеринга при помощи стандартного приложения V-Ray Benchmark Next.
• x265 3.5+8 10bpp — тестирование скорости транскодирования видео в формат H.265/HEVC. Для оценки производительности используется исходный 2160p@24FPS AVC-видеофайл, имеющий битрейт около 42 Мбит/с.

Игры:

• Chernobylite. Разрешение 1920 × 1080: Graphics Quality = Ultra.
• Civilization VI: Gathering Storm. Разрешение 1920 × 1080: DirectX 12, MSAA = 4x, Performance Impact = Ultra, Memory Impact = Ultra.
• Cyberpunk 2077. Разрешение 1920 × 1080: Quick Preset = Ray Tracing — Ultra.
• Far Cry 6. Разрешение 1920 × 1080: Graphics Quality = Ultra, HD Textures = On, Anti-Aliasing = TAA.
• Hitman 3. Разрешение 1920 × 1080: Super Sampling = 1.0, Level of Detail = Ultra, Texture Quality = High, Texture Filter = Anisotropic 16x, SSAO = Ultra, Shadow Quality = Ultra, Mirrors Reflection Quality = High, SSR Quality = High, Variable Rate Shading = Quality.
• Horizon Zero Dawn. Разрешение 1920 × 1080: Preset = Ultimate Quality.
• Marvel’s Guardians of the Galaxy. Разрешение 1920 × 1080: Graphics Preset = Ultra.
• Serious Sam: Siberian Mayhem. Разрешение 1920 × 1080: Direct3D 11, CPU Speed = Ultra, GPU Speed = Ultra, GPU Memory = Ultra.
• Shadow of the Tomb Raider. Разрешение 1920 × 1080: DirectX12, Preset = Highest, Anti-Aliasing = TAA.
• The Riftbreaker. Разрешение 1920 × 1080: DirectX12, Texture Quality = High, Raytraced soft shadows = On, Ray traced shadow quality = Ultra, Raytraced ambient occlusion = On.
• A Total War Saga: Troy. Разрешение 1920 × 1080: DirectX 12, Quality = Ultra, Unit Size = Extreme.
• Watch Dogs Legion. Разрешение 1920 × 1080: DirectX 12, Quality = Ultra, RTX = Off, DLSS = Off.

Во всех игровых тестах в качестве результатов приводится среднее количество кадров в секунду, а также 0,01-квантиль (первая перцентиль) для значений FPS. Использование 0,01-квантиля вместо показателей минимального FPS обусловлено стремлением очистить результаты от случайных всплесков производительности, которые были спровоцированы не связанными напрямую с работой основных компонентов платформы причинами.

⇡#Производительность в комплексных бенчмарках

Сразу же выясняется, что скорость работы в обычных пользовательских приложениях — слабое место Xeon E5 v3. В таких нагрузках важна однопоточная производительность, то есть высокий IPC и тактовая частота, а серверные процессоры 2014 года ничем таким похвастать не могут. Поэтому в тесте PCMark 10, который воспроизводит привычные повседневные сценарии работы, показатели Xeon E5-2640 v3 и Xeon E5-2678 v3 совершенно не впечатляют. Они существенно уступают младшему Core i3 серии Alder Lake, который располагает лишь четырьмя, но современными ядрами. В офисных сценариях Productivity и Essential представители семейства Xeon E5 v3 оказываются медленнее Core i3-12100 на величину до 33 %, а в сценарии Digital Content Creation, где моделируется несложная работа с цифровым контентом, уровень этого отставания составляет 14-18 %.

Иными словами, первый же комплексный тест показывает, что полученные ранее оценки были абсолютно верны: микроархитектуре Haswell, лежащей в основе Xeon E5 v3, трудно тягаться с современными ядрами Golden Cove и Zen 3. Серверные процессоры с AliExpress могут быть конкурентоспособны лишь за счёт числа ядер и только в тех задачах, которые допускают эффективное распараллеливание на большое число вычислительных потоков. А такие задачи в число общеупотребительных почти не входят.

В то же время полное распараллеливание нагрузки можно увидеть в синтетическом тесте 3DMark CPU Profile. В нём моделируется некое эталонное игровое окружение (физическая среда и действия абстрактных неигровых персонажей) с использованием многопоточных возможностей процессоров. На диаграммах ниже приведены два результата: при восьмипоточной нагрузке, которая характерна для большинства современных DirectX 12 игр, и при полном параллелизме, когда тест старается максимально загрузить все имеющиеся в процессоре ядра.

В первом случае результаты обоих Xeon E5 v3 выглядят абсолютно неубедительно: они отстают от современных процессоров более чем в полтора раза, что заставляет усомниться в целесообразности использования старых серверных CPU в основе игровых систем. Но зато в тесте с задействованием максимального числа потоков мы впервые видим, что Xeon E5-2640 v3 и Xeon E5-2678 v3 находятся на диаграмме не на последних местах. Впрочем, их результаты всё равно выглядят бледновато: восьмиядерный Xeon E5-2640 v3 лишь незначительно превосходит четырёхъядерные Alder Lake, а 12-ядерному Xeon E5-2678 v3 не удаётся обогнать ни один современный шестиядерник AMD или Intel.

⇡#Производительность в приложениях

Пытаясь обнаружить те реальные задачи, где Xeon E5 v3 всё-таки смогут соперничать с современными CPU, мы проверили 12 разнородных приложений. И в целом результат получается довольно неутешительный. Даже если говорить о ресурсоёмких нагрузках, восьмиядерный Xeon E5-2640 v3 в лучшем случае оказывается лишь незначительно быстрее четырёхъядерных Core i3, а 12-ядерный Xeon E5-2678 v3 почти никогда не может опередить ни один шестиядерный процессор с современной микроархитектурой.

Такая ситуация наблюдается даже при рендеринге и перекодировании видео — нагрузках, где количество ядер играет чуть ли не определяющую роль. Таким образом, нам остаётся лишь констатировать, что в производительности процессоров за последние несколько лет достигнут заметный прогресс, и те серверные решения, которые восемь лет назад находились на переднем крае отрасли и стоили свыше $1 000, сегодня выглядят как беспомощные бюджетные продукты.

Рендеринг:

Обработка фото:

Работа с видео:

Перекодирование видео:

Компиляция:

Архивация:

Шахматы:

Математические расчёты:

⇡#Игровая производительность

Впрочем, на фоне игровой производительности результаты Xeon E5 v3 в приложениях выглядят отнюдь не так плохо — в играх все слабые места этих процессоров проявляются куда отчетливее. Низкая удельная производительность и недостаточная тактовая частота делают Xeon E5 v3 очень неудачным выбором для игровых систем. И ни большое количество ядер, ни вместительный L3-кеш, ни четырёхканальная память не позволяют процессорам с AliExpress составить конкуренцию хотя бы младшему четырёхъядернику поколения Alder Lake.

По средней частоте кадров, рассчитанной по 12 играм, отставание Xeon E5-2640 v3 от 100-долларового Core i3-12100 составляет 23 %. А более мощный Xeon E5-2678 v3 уступает тому же современному четырёхъядернику 17 %. Более того, обычные десктопные шестиядерные процессоры, которые сейчас делают AMD и Intel, могут предложить игровую производительность как минимум на треть лучше. Иными словами, собирать на базе Xeon E5 v3 игровые системы — идея плохая.

Отдельно нужно отметить, что приблизиться по производительности к современным решениям Xeon E5 v3 смогли лишь в одной игре из нашего тестового набора. Даже в тех случаях, где производительность явно масштабируется с ростом числа ядер, 8- и 12-ядерные серверные процессоры восьмилетней давности с треском проигрывают недорогим десктопным решениям нынешних поколений.

⇡#Энергопотребление

Энергопотребление Xeon E5 v3 в сравнении с сегодняшними чипами представляет особый интерес. Всё-таки речь идёт о необычных многоядерных решениях, которые производились по техпроцессу с нормами 22 нм, поэтому важно убедиться на практике, что их аппетиты не выходят за рамки разумного.

К сожалению, непосредственное измерение потребления старых процессоров невозможно, так как встроенный в них датчик даёт очень большую погрешность. Поэтому для практической оценки мы измеряли полное потребление тестовых систем (без монитора) на выходе из блока питания.

При однопоточной нагрузке, создаваемой рендерингом в Cinebench R23, системы на базе процессоров Xeon E5 v3 оказываются более прожорливы по сравнению с современными решениями. Однако речь идёт об отличии на уровне нескольких ваттов, и им вполне можно пренебречь.

В случае многопоточного рендеринга картина несколько меняется. Восьмиядерный Xeon E5-2640 v3 демонстрирует потребление ниже, чем у некоторых современных шестиядерников. Однако сказать то же самое о Xeon E5-2678 v3 невозможно — 12-ядерный процессор потребляет больше всех остальных участников тестирования. Но говорить о каком-то «запредельно высоком» аппетите этого процессора было бы неверно. Если бы в сравнении участвовали 12-ядерные Core i7, Xeon E5-2678 v3 совершенно точно не занимал бы на диаграмме место антилидера.

То же самое можно сказать и об энергопотреблении в Prime95, где активно используются AVX2-инструкции. В целом Xeon E5 v3 вполне вписываются в современные представления о том, сколько могут потреблять многоядерные процессоры. Проблема лишь в том, что, потребляя как флагманы, они выдают производительность на уровне бюджетных решений, то есть с треском проигрывают актуальным чипам по удельной энергоэффективности.

⇡#Выводы

Культ Xeon c AliExpress возник далеко не в этом и даже не в прошлом году, а несколько лет тому назад, и именно это дало ему возможность сформироваться. В 2022-м предлагаемые китайцами Xeon E5 v3 совсем не кажутся сколь-нибудь интересными решениями, но, когда на рынке ещё не было ни Zen 3, ни Alder Lake, ни Rocket Lake, у систем на базе серверных процессоров из начала десятых, возможно, и были какие-то преимущества. В современном же мире, когда оба производителя x86-процессоров прилагают значительные усилия к интенсификации прогресса и роста производительности, старые процессоры серверного предназначения смотрятся очень и очень блекло.

Как показали тесты, исходить можно из того, что каждая пара ядер Xeon E5 v3 по многопоточной производительности сопоставима с одним ядром Alder Lake или Zen 3. Таким образом, в распараллеливаемых нагрузках восьмиядерный Xeon E5-2640 v3 можно сравнить разве что с актуальными процессорами класса Core i3, а 12-ядерный Xeon E5-2678 v3 обеспечивает быстродействие не лучше, чем младшие Core i5 и Ryzen 5.

При этом в случае игровых или каких-то других малопоточных нагрузок быстродействие любых Xeon E5 v3 на фоне современных чипов выглядит откровенно неудовлетворительно. В показателях FPS в играх они проигрывают младшему четырёхъядернику Core i3-12100 около 20 %, а недорогому шестиядернику Core i5-12400 — порядка 30 %.

Так что, если есть возможность выбора, системы на современных процессорах — куда более предпочтительный вариант. Впрочем, прекрасно понимают это и китайские торговцы. Именно поэтому представители семейства Xeon E5 v3 продаются на AliExpress дешевле пареной репы — цены на восьмиядерные процессоры начинаются от $15, а 12-ядерник с невысокой тактовой частотой можно купить за сумму от $45. Собственно, такие цены прекрасно соотносятся с их реальными возможностями: современные процессоры даже начального уровня стоят ощутимо больше.

По этой причине конфигурации, построенные на Xeon E5 v3, всё-таки не до конца утратили смысл. Они подойдут тем, кто хочет собрать максимально доступный ПК и не предъявляет особенно серьезных требований к его производительности. Однако при этом необходимо понимать, что Xeon E5 v3 не позволит «обмануть систему» и получить больше, потратив меньше. В конечном итоге это — не более чем решение для ультрабюжетных сборок, которое к тому же отягчено ворохом недостатков: невозможностью модернизации, «особенностями» китайских материнских плат, проблемами с гарантией и проч. Но зато очень и очень дешёвое.