Оригинал материала: https://3dnews.ru/655979

Конфликт поколений: Core i5-4670K против Core i5-3570K и Core i5-2550K

Экскурс в процессорные микроархитектуры

Почти каждый день, как сводки с фронта, мы с горечью читаем новости о том, что рынок настольных компьютеров продолжает лишаться своих верных сторонников. Потери несёт не только армия пользователей. Один за другим выпадают из числа приверженцев классических десктопов и производители оборудования. Но особенно обидно бывает, когда среди фирм, сделавших себе имя и заработавших огромный капитал именно на рынке настольных систем, обнаруживаются предатели и диверсанты, на словах декларирующие непоколебимую верность старым идеалам, а на деле — не только смотрящие, но и активно ходящие «на сторону» (мобильных устройств, естественно). Вопиющий пример такой вероломной неверности, который ещё пока не затмился в памяти какой-нибудь новой ужасной изменой, совсем недавно показала нам компания Intel.

Да-да, речь идёт о Haswell. О том самом процессоре, который изначально преподносился как очередной цикл разработки высокопроизводительной микроархитектуры, но по факту оказался целенаправленно и глубоко адаптированным для использования в маломощных портативных вычислительных системах. Тот же Haswell, который в итоге получили пользователи настольных систем, острословы нарекли Hasfail не на пустом месте. Десктопные процессоры Core четвёртого поколения, основанные на новом микропроцессорном дизайне, стали для Intel побочным продуктом со всеми вытекающими из этого последствиями. Наш обзор Core i7-4770K обнажил главные недостатки: отсутствие явного прогресса в вычислительной производительности и ухудшение разгонного потенциала. Вывод из всего этого тогда был сделан однозначный: модернизировать имеющиеся системы и переходить на новую платформу LGA1150 смысла нет.

Однако с момента анонса Haswell прошло уже несколько недель, и былое негодование немного улеглось. В голову начали закрадываться мысли о том, не слишком ли мы погорячились в клеймении нового процессорного дизайна позором? Может быть, десктопные Haswell могут-таки быть интересными, ведь в этих процессорах всё же присутствуют определённые улучшения. Иными словами, назрела необходимость в свежем взгляде.

Но повторять по второму разу уже сделанные тесты мы, конечно, не будем. Сегодня мы посмотрим на Haswell под другим углом. А именно — попытаемся понять, какой из интеловских процессоров следует приобрести энтузиасту, располагающему для этой цели бюджетом порядка 200–250 долларов. То есть попробуем ответить на вопрос, какой из имеющихся в магазинах оверклокерских Core i5 обладает наибольшей практической ценностью на сегодняшний день. Со времен Sandy Bridge в каждом новом поколении десктопных CPU мы наблюдали небольшие шажки в сторону улучшения производительности, с одной стороны, но планомерный откат в разгонном потенциале — с другой. Поэтому, выбирая современную платформу, продвинутые пользователи сегодня фактически стоят перед трилеммой: Sandy Bridge, Ivy Bridge или Haswell. И в этом материале мы решили напрямую сравнить все три доступных варианта: Core i5-2550K, Core i5-3570K и Core i5-4670K.

#Экскурс в процессорные микроархитектуры

Все мы привыкли к тому, что чем новее процессор, тем он лучше. И до недавних пор это действительно работало. Улучшались производственные технологические процессы. Это выливалось в рост частотного потенциала и в увеличение сложности процессорных полупроводниковых кристаллов. Возросший транзисторный бюджет расходовался либо на микроархитектурные инновации, либо на увеличение количества ядер или рост объёма кеш-памяти.

Однако с момента появления процессоров поколения Sandy Bridge привычная поступь прогресса стала замедляться. Даже несмотря на то, что для производства Sandy Bridge применяется 32-нм техпроцесс, а для более новых Ivy Bridge и Haswell — 22-нм технология, все эти три поколения десктопных процессоров имеют сходную многоядерную структуру, работают на очень близких тактовых частотах и располагают одинаковыми объёмами кеш-памяти. Фактически все влияющие на производительность различия теперь оказались заглубленными в недра микроархитектуры.

В принципе, в том, что в формальных спецификациях процессоров для настольных систем с 2011 года прекратился рост базовых показателей, нет ничего страшного. Как мы знаем из предшествующего опыта, микроархитектурные улучшения способны на многое. Тем более что и Ivy Bridge, и Haswell — это не простые «тики» в интеловской терминологии. Даже о Ivy Bridge, выход которого был сопряжён со сменой техпроцесса, Intel говорила как о такте «тик+», подчёркивая, что речь идёт не о простом переносе Sandy Bridge на новые технологические рельсы, а о комплексной доработке старого дизайна. Haswell же вообще относится к циклу разработки «так», то есть представляет собой новую версию микроархитектуры без каких-либо оговорок. Поэтому повышения быстродействия можно было ожидать и от имеющегося развития интеловских процессоров, пусть оно и не сопровождается сменой чисел в списке формальных характеристик.

Однако никакого бурного роста производительности десктопных процессоров на самом деле не наблюдается. Причина состоит в том, что основные усилия интеловских разработчиков направлены не в сторону совершенствования вычислительной мощности — ее более чем достаточно, чтобы оставить конкурентов далеко позади, — а на улучшение параметров, критичных для мобильного рынка. Желая одновременно заткнуть за пояс и гибридные процессоры AMD, и мобильные процессоры с архитектурой ARM, Intel планомерно оптимизирует тепловыделение и энергопотребление, а также занимается подтягиванием собственного графического ядра. Для десктопных же процессоров эти параметры малозначимы, поэтому, с точки зрения пользователей настольных компьютеров, развитие Sandy Bridge → Ivy Bridge → Haswell смахивает на проявление технологического инфантилизма.

Давайте попробуем вспомнить, что происходило с вычислительными ядрами процессоров начиная с 2011 года, когда на рынке появились первые Sandy Bridge c действительно инновационной микроархитектурой с полностью переработанной схемой внеочередного исполнения команд. Первоначальный дизайн Sandy Bridge стал прочным базисом для всех последующих поколений микроархитектуры. Именно тогда появились такие ключевые и актуальные до сих пор элементы, как кольцевая шина, кеш декодированных инструкций «нулевого уровня», принципиально новый блок предсказания переходов, схема исполнения 256-битных векторных инструкций и многое другое. После Sandy Bridge интеловские инженеры ограничивались лишь небольшими изменениями и дополнениями, не затрагивая заложенный в этой микроархитектуре фундамент.

В вышедших годом позже процессорах семейства Ivy Bridge прогресс коснулся вычислительных ядер в очень небольшой степени. Как фронтальная часть конвейера, рассчитанная на обработку четырёх инструкций за такт, так и вся схема внеочередного исполнения команд сохранились в полностью первозданном виде. Однако производительность Ivy Bridge всё-таки стала немного выше, чем у предшественников. Достигнуто это было тремя небольшими шагами. Во-первых, появилась давно назревшая возможность динамического распределения ресурсов внутренних структур данных между потоками, в то время как ранее все очереди и буферы в расчёте на Hyper-Threading делились на два потока жёстко пополам. Во-вторых, был оптимизирован узел исполнения целого и вещественного деления, в результате чего темп выполнения этих операций удвоился. И в-третьих, задача обработки операций пересылки данных между регистрами была снята с исполнительных устройств, а соответствующие команды стали транслироваться в простое разыменование регистров.

С появлением Haswell вычислительная производительность опять немного подросла. И хотя говорить о качественном скачке нет никаких оснований, набор нововведений выглядит отнюдь не ерундовским. В этом процессорном дизайне инженеры глубоко покопались в средней части конвейера, благодаря чему в Haswell возросло количество исполнительных портов (кстати, впервые с 2006 года). Вместо шести их стало восемь, поэтому в теории пропускная способность конвейера Haswell стала на треть больше. Вместе с тем ряд шагов был предпринят к тому, чтобы обеспечить все эти порты работой, то есть улучшить возможности процессора по параллельному исполнению инструкций. С этой целью были оптимизированы алгоритмы предсказания ветвлений и увеличен объём внутренних буферов: в первую очередь — окна внеочередного исполнения команд. Вместе с тем инженеры Intel расширили систему команд, добавив подмножество инструкций AVX2. Главное достояние этого набора — FMA-команды, объединяющие сразу пару операций над числами с плавающей точкой. Благодаря им теоретическая производительность Haswell при операциях над числами с плавающей точкой с одинарной и двойной точностью выросла вдвое. Не обойдённой вниманием осталась и подсистема работы с данными. Расширение внутреннего параллелизма процессора, как и появление новых инструкций, ворочающих большими объёмами данных, потребовали от разработчиков ускорить работу кеш-памяти. Поэтому пропускная способность L1- и L2-кеша в Haswell по сравнению с процессорными дизайнами предыдущих поколений была удвоена.

Впрочем, энтузиасты при выходе новых поколений процессоров хотят видеть не столько обширные списки сделанных изменений, сколько увеличившиеся столбики на диаграммах с производительностью в приложениях. Поэтому наши теоретические выкладки мы дополним и результатами практических тестов. Причём для лучшей иллюстративности в первую очередь мы прибегнем к синтетическому бенчмарку, позволяющему увидеть изменение различных вычлененных из общей картины аспектов быстродействия. Для этой цели отлично подходит популярная тестовая утилита SiSoftware Sandra 2013, пользуясь которой мы сравнили между собой три четырёхъядерных процессора (Sandy Bridge, Ivy Bridge и Haswell), тактовая частота которых была приведена к единому и постоянному значению 3,6 ГГц. Обратите внимание, показатели Haswell приведены на графиках дважды. Один раз — когда в алгоритмах тестирования не используются новые наборы команд, внедрённые в этом процессорном дизайне, и второй раз — с активированными инструкциями AVX2.

Обычный арифметический тест выявляет, что в Haswell произошёл заметный рост производительности целочисленных операций. Увеличение скорости, очевидно, связано с появлением в этой микроархитектуре порта, специально отведённого под дополнительное целочисленное арифметико-логическое устройство. Что же касается скорости стандартных операций с плавающей точкой, то она с выходом новых поколений процессоров не меняется. Это и понятно, ведь ставка нынче делается на внедрение в обиход новых наборов инструкций с более высокой разрядностью.

При оценке мультимедийной производительности на первое место выходит скорость выполнения векторных инструкций. Поэтому здесь преимущество Haswell проявляется особенно сильно при использовании набора AVX2. Если же новые инструкции из рассмотрения исключить, то мы увидим лишь 7-процентное увеличение быстродействия по сравнению с Ivy Bridge. Который, в свою очередь, быстрее Sandy Bridge лишь на 1–2 процента.

Похожим образом дело обстоит и со скоростью работы криптографических алгоритмов. Ввод в строй новых поколений микроархитектур поднимает производительность лишь на единицы процентов. Весомый прирост скорости можно получить только в том случае, если использовать Haswell и его новые команды. Однако не следует обольщаться: извлечение преимущества из AVX2 в реальной жизни требует переписывания программного кода, а это, как известно, — процесс далеко не быстрый.

Не слишком оптимистично выглядит и то, что произошло с латентностью кеш-памяти.

 Латентность, такты  
Sandy Bridge Ivy Bridge Haswell
L1D-кеш 4 4 4
L2-кеш 12 12 12
L3-кеш 18 19 21

Кеш третьего уровня в Haswell действительно работает с большими задержками, нежели в процессорах прошлого поколения, так как Uncore-часть этого процессора получила асинхронное тактование относительно вычислительных ядер.

Однако увеличение задержек с лихвой компенсируется двукратным ростом полосы пропускания, произошедшим не только в теории, но и на практике.

 Пропускная способность, Гбайт/с
Sandy Bridge Ivy Bridge Haswell
L1D-кеш 510,68 507,64 980,79
L2-кеш 377,37 381,63 596,7
L3-кеш 188,5 193,38 206,12

Но в целом микроархитектура Haswell на фоне Sandy Bridge всё-таки не выглядит заметным продвижением вперёд. Принципиальное преимущество наблюдается лишь при задействовании набора команд AVX2, и наблюдать его пока можно лишь в синтетических тестах, так как реальное программное обеспечение должно ещё пройти по длительному пути оптимизации и адаптации. Если же новые инструкции в рассмотрение не брать, то средний уровень превосходства Haswell над Sandy Bridge составляет порядка 10 процентов. И такой разрыв старичкам Sandy Bridge должно быть вполне по силам преодолеть за счёт разгона. Особенно если учесть тот факт, что частотный потенциал старых процессоров выше, чем у их современных последователей.

#Три поколения Core i5 для оверклокеров

Если пойти в магазин и посмотреть, какие оверклокерские процессоры семейства Core i5 можно приобрести, то выбор сведётся к трём вариантам, относящимся к разным поколениям: Core i5-2550K, Core i5-3570K и Core i5-4670K. Для наглядности сопоставим их характеристики:

Core i5-2550KCore i5-3570KCore i5-4670K
Микроархитектура Sandy Bridge Ivy Bridge Haswell
Ядра/потоки 4/4 4/4 4/4
Технология Hyper-Threading Нет Нет Нет
Тактовая частота 3,4 ГГц 3,4 ГГц 3,4 ГГц
Максимальная частота в турборежиме 3,8 ГГц 3,8 ГГц 3,8 ГГц
TDP 95 Вт 77 Вт 84 Вт
Производственная технология 32 нм 22 нм 22 нм
HD Graphics Нет 4000 4600
Частота графического ядра - 1150 МГц 1200 МГц
L3-кеш 6 Мбайт 6 Мбайт 6 Мбайт
Поддержка DDR3 1333 1333/1600 1333/1600
Расширения набора инструкций AVX AVX AVX 2,0
Упаковка LGA1155 LGA1155 LGA1150
Цена Нет данных Нет данных Нет данных

Три Core i5 разных поколений выглядят в этой таблице почти как братья-близнецы. Однако более подробное знакомство с каждым из этих трёх процессоров позволяет выявить любопытные нюансы.

Core i5-2550K. Это — одна из самых поздних моделей Sandy Bridge. Она была выпущена спустя год после основного анонса и снята с производства лишь совсем недавно, а потому всё ещё широко представлена в розничной продаже. Но если вы всерьёз задумываетесь о построении системы на базе процессора Core i5-2550K, то считаем своим долгом напомнить ряд важных моментов.

Во-первых, несмотря на то, что в формальных характеристиках рабочие частоты всех старших моделей Core i5 обозначены одинаково: от 3,4 до 3,8 ГГц, в действительности Core i5-2550K в штатном режиме работает при чуть меньшей частоте, нежели процессоры с более поздними версиями микроархитектуры. Дело в том, что технология Turbo Boost в Sandy Bridge не столь агрессивна, как в Ivy Bridge и Haswell, и при полной нагрузке частота превышает номинальную на 100, а не на 200 МГц.

Во-вторых, процессоры Sandy Bridge — и Core i5-2550K в их числе — обладают несколько менее гибким контроллером памяти, нежели Ivy Bridge и Haswell. Оверклокерскую память с частотами до DDR3-2400 он поддерживает, но вот шаг изменения этой частоты составляет 266 МГц. То есть выбор режимов памяти при использовании Core i5-2550K несколько ограничен.

И в-третьих, Core i5-2550K — это единственный из интеловских оверклокерских процессоров, лишённый графического ядра. На самом-то деле ядро на полупроводниковом кристалле есть, но оно жёстко отключено на этапе сборки процессора. Это, кстати, – одна из причин, по которым Core i5-2550K хорошо разгоняется.

Однако главное основание привлекательности Core i5-2550K как объекта для разгона заключается в том, что Sandy Bridge — это последнее из семейств десктопных интеловских CPU средней ценовой категории, где в качестве термоинтерфейса между полупроводниковым кристаллом и процессорной крышкой применяется специальный припой для бесфлюсовой пайки, а не пластичный материал с сомнительной теплопроводностью. Последовавший позднее перевод полупроводникового производства на 22-нм технологию и сопровождающее этот шаг снижение тепловыделения кристаллов Intel посчитала достаточным аргументом для упрощения методики сборки CPU за счёт отказа от пайки. Однако оверклокеры от этого серьёзно пострадали, так как термоинтерфейс между кристаллом процессора и его крышкой неожиданно стал существенным препятствием на пути переноса теплового потока и организации хорошего охлаждения.

Core i5-3570K. Типичный носитель дизайна Ivy Bridge — первого поколения интеловских процессоров, выпускаемых по 22-нм техпроцессу. Использование более совершенного, чем ранее, технологического процесса позволило Intel существенно понизить процессорное тепловыделение и энергопотребление. Системы, построенные на базе Core i5-3570K, заведомо экономичнее, нежели аналогичные конфигурации на Sandy Bridge. Однако это преимущество Intel конвертировать в увеличение тактовых частот не стала. Рабочие частоты старшего из Core i5 третьего поколения, Core i5-3570K, от частот Core i5-2550K почти не отличаются.

Что ещё хуже, несмотря на более низкое номинальное напряжение и тепловыделение в номинальном режиме, разгоняются процессоры поколения Ivy Bridge куда менее охотно, чем их предшественники. Проблема в том, что из-за сопровождающего внедрение более тонкого техпроцесса уменьшения физических размеров кристалла плотность излучаемого им теплового потока возросла. В то же время отвод этого тепла искусственно затруднён совершённой интеловскими технологами диверсией по удалению из под процессорной крышки проверенного годами высокоэффективного термоинтерфейса. Поэтому без применения экстремальных методов охлаждения Ivy Bridge в разгоне столь же высоких частот, как и Sandy Bridge, не достигают.

Так что, если закрыть глаза на незначительные микроархитектурные улучшения и снизившиеся энергетические аппетиты, единственное, чем Core i5-3570K может быть лучше Core i5-2550K в оверклокерской системе, — это более гибким контроллером DDR3 SDRAM, позволяющим выставлять на памяти более высокие, чем ранее, частоты и варьировать их с меньшим шагом.

Core i5-4670K. Новейший процессор на базе микроархитектуры Haswell для новой платформы LGA1150 вновь обладает практически такими же формальными характеристиками, как и предшественники. Иными словами, повышения номинальных тактовых частот в серии Core i5 мы не видели уже очень давно. При этом Core i5-4670K по сравнению с Ivy Bridge удивляет ростом расчётного тепловыделения, случившимся на фоне неизменности полупроводникового техпроцесса.

Но всё вполне объяснимо. Рост тепловыделения обуславливается кардинальными изменениями в конструкции платформы: в LGA1150 существенная часть преобразователя питания перенесена c материнских плат внутрь процессора. C одной стороны, это существенно упростило конструкцию платформы, так как все необходимые для своей работы напряжения процессор теперь формирует самостоятельно. С другой же — дало процессору полный набор средств контроля и управления собственным энергопотреблением.

Что же до разгона, то определённую пользу встроенный контроллер питания приносит и здесь. Он очень точен, и выдаваемые им напряжения практически не искажаются при росте тока или температуры. При выставлении фиксированного напряжения на процессорных ядрах это позволяет забыть об ужасах Loadline Calibration, то есть упрощает подбор параметров в оверклокерских конфигурациях. Однако следует иметь в виду, что при динамическом задании процессорных напряжений в режимах offset и adaptive встроенный контроллер при разгоне сходит с ума и очень рьяно завышает напряжение при росте нагрузки. Поэтому использование таких режимов нежелательно, оно не позволяет раскрывать оверклокерский потенциал Haswell в полной мере.

Впрочем, всё это не столь важно, так как схема финальной сборки десктопных Haswell не изменилась. Между полупроводниковым кристаллом и процессорной крышкой проложена не лучшего качества термопаста, поэтому разгон Core i5-4670K, как и Core i5-3570K, в подавляющем большинстве случаев упирается в неустранимый обычными средствами перегрев процессорного кристалла.

По этой же причине не внушают оптимизма и сделанные в платформе LGA1150 изменения, позволяющие разгонять Core i5-4670K не только множителем, но и частотой базового тактового генератора. Конечно, всё это добавляет определённую гибкость при выборе вариантов, но, к сожалению, приблизить максимально достижимые в разгоне частоты к планке, установленной процессорами Sandy Bridge, без применения экстремальных методов охлаждения не позволяет. Более того, как показывает практика, из-за своего более высокого тепловыделения Haswell разгоняются даже хуже, чем их предшественники поколения Ivy Bridge.

Разгон. Тестирование. Выводы

#Разгон

Основная идея нашего тестирования состояла в определении того уровня производительности, который могут получить энтузиасты, отдавшие предпочтение тому или иному поколению процессоров Core i5. При этом мы не ставили перед собой цели установления рекордов и покорения красивых частот. Нас интересовал такой разгон, который, во-первых, достигается с минимальными усилиями и без применения специальных методов охлаждения, а во-вторых, который можно использовать повседневно, без риска нестабильности или опасности выхода каких-либо аппаратных компонентов из строя. Поэтому в процессе экспериментов напряжение питания процессоров мы увеличивали достаточно сдержанно, а для охлаждения использовали односекционный воздушный кулер башенного типа Noctua NH-U14S.

Первым разгону был подвергнут Core i5-2550K. И надо сказать, оверклокерские эксперименты с этим процессором, — это настоящие именины сердца. Он радует крайней податливостью и предсказуемостью оверклокерского потенциала, который охотно откликается на повышение напряжения питания или улучшение охлаждения. При этом отдельно следует отметить, что последние партии Core i5-2550K выделяются отменным разгонным потенциалом. К концу жизненного цикла этого CPU интеловский 32-нм техпроцесс достиг своей зрелости, поэтому частоты под 5,0 ГГц для Core i5-2550K без применения специальных методов охлаждения — вполне достижимая планка.

Что же касается нашего экземпляра процессора, то с увеличением напряжения питания до 1,4 В он продемонстрировал стабильную работоспособность при частоте 4,8 ГГц.

Заметьте, температура процессорных ядер при таком разгоне не выходила за 83 градуса. Это означает, что 4,8 ГГц — ещё не предел даже с кулером Noctua NH-U14S. Можно было бы повысить напряжение чуть больше и увеличить частоту процессора ещё сильнее, однако мы решили ограничиться достигнутым, так как 4,8 ГГц — это наиболее типичный разгон для представителей семейства Sandy Bridge.

К сожалению, так же легко и непринуждённо интеловские процессоры последующих поколений уже не разгоняются. И второй взятый нами экземпляр, относящийся к поколению Ivy Bridge, полностью это подтвердил. Охлаждение Core i5-3570K при разгоне стало трудновыполнимой задачей: мониторинг показывает серьёзный рост температуры процессорных ядер, но кулер при этом остаётся практически холодным. Причина такого явления описана выше: на пути передачи тепла от процессорного кристалла к системе охлаждения стоит серьёзное препятствие — неэффективная термопаста под крышкой CPU. Именно поэтому разгон процессоров поколения Ivy Bridge от выбора системы охлаждения зависит лишь в небольшой степени.

В итоге Core i5-3570K разогнался в нашей системе только до 4,5 ГГц. Для достижения стабильности при такой частоте напряжение пришлось увеличить до 1,35 В, и в результате мы получили близкие к критической величине температуры.

Как видите, температура самого горячего ядра доходила до 97 градусов, а это всего на 8 градусов ниже температуры Tj max — границы троттлинга. Впрочем, если учесть, что тестирование проходило в самые жаркие июльские дни, перегрева в обычных условиях можно не опасаться.

Третий протестированный процессор — Core i5-4670K — по манере своего поведения от Core i5-3570K отличался мало. Разве только процессорный кристалл Haswell при разгоне грелся ещё сильнее, чем Ivy Bridge. В остальном же представителю последнего поколения Core i5 свойственен всё тот же набор проблем.

В практических экспериментах частоту Core i5-4670K удалось поднять лишь до 4,4 ГГц. Для достижения стабильности в таком режиме потребовалось увеличение напряжения на CPU всего до 1,225 В, но наблюдаемая в тестах стабильности температура процессорных ядер недвусмысленно указала на то, что больше напряжение задирать уже нельзя. Увеличение же частоты выше 4,4 ГГц с таким уровнем напряжения вызывало быстрый крах системы при запуске нагрузочных тестов.

При работе нашего экземпляра Core i5-4670K на частоте 4,4 ГГц максимальная температура доходила до 91 градуса. Если же учесть, что величина Tj max для Haswell установлена на уровне 100 градусов, становится понятно, что дальнейший разгон затруднителен. Так что из тройки Sandy Bridge, Ivy Bridge и Haswell новейшие процессоры действительно обладают самой чахлой оверклокерской потенцией (при использовании серийно выпускаемого воздушного охлаждения).

Вот и интрига. С каждым новым поколением интеловских процессоров разгон, как мы увидели, становится всё хуже и хуже. Но однозначно ли это делает Core i5-2550K лучшим вариантом для оверклокерской системы? Вопрос спорный, ведь каждое новое поколение процессоров работает быстрее предыдущего за счёт микроархитектурных улучшений. Но будет ли разогнанный Core i5-4670K обгонять разогнанных предшественников, тоже далеко не очевидно. Так что без тестирования тут не обойтись, к нему и перейдём.

#Описание тестовых систем и методики тестирования

Список задействованных в тестировании аппаратных компонентов выглядит следующим образом:

  • Процессоры:
    • Intel Core i5-4670K (Haswell, 4 ядра, 3,4-3,8 ГГц, 4x256 Кбайт L2, 6 Мбайт L3);
    • Intel Core i5-3570K (Ivy Bridge, 4 ядра, 3,4-3,8 ГГц, 4x256 Кбайт L2, 6 Мбайт L3);
    • Intel Core i5-2550K (Sandy Bridge, 4 ядра, 3,4-3,8 ГГц, 4x256 Кбайт L2, 6 Мбайт L3).
    • Процессорный кулер: Noctua NH-U14S.
    • Материнские платы:
      • ASUS P8Z77-V Deluxe (LGA1155, Intel Z77 Express);
      • Gigabyte Z87X-UD3H (LGA1150, Intel Z87 Express).
    • Память: 2x8 Гбайт DDR3-2133 SDRAM, 9-11-11-31 (G.Skill [TridentX] F3-2133C9D-16GTX).
    • Видеокарта: NVIDIA GeForce GTX 780 (3 Гбайт/384-бит GDDR5, 863-902/6008 МГц).
    • Дисковая подсистема: Crucial m4 256 Гбайт (CT256M4SSD2).
    • Блок питания: Corsair AX760i (80 Plus Platinum, 760 Вт).

Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 8 Enterprise x64 с использованием следующего комплекта драйверов:

  • Intel Chipset Driver 9.4.0.1017;
  • Intel Graphics Media Accelerator Driver 15.31.3.64.3071;
  • Intel Management Engine Driver 9.5.0.1345;
  • Intel Rapid Storage Technology 12.5.0.1066;
  • NVIDIA GeForce 320.49 Driver.

Описание использовавшихся для измерения инструментов:

  • Бенчмарки:
    • Futuremark PCMark 8 Professional Edition 1.0.0 — тестирование в сценариях Home (обычное домашнее использование PC), Creative (использование PC для развлечений и для работы с мультимедийным контентом) и Work (использование PC для типичной офисной работы).
    • Futuremark 3DMark Professional Edition 1.1 — тестирование в сценах Cloud Gate и Fire Strike.
  • Приложения:
    • Adobe After Effects CS6 — тестирование скорости рендеринга. Измеряется время, затрачиваемое системой на обсчёт в разрешении 1920x1080@30fps заранее подготовленного видеоролика.
    • Adobe Photoshop CS6 — тестирование производительности при обработке графических изображений. Измеряется среднее время одной операции в тестовом скрипте Futuremark, моделирующем набор типовых действий над изображением высокого разрешения.
    • Autodesk 3ds max 2014 — тестирование скорости финального рендеринга. Измеряется время, затрачиваемое на рендеринг в разрешении 1920x1080 с применением рендерера mental ray одного кадра стандартной сцены Space_Flyby из тестового пакета SPEC.
    • Google Chrome 28 — тестирование производительности при работе интернет-приложений, построенных с использованием современных технологий. Используется специализированный тест Rightware Browsermark 2.0.
    • Microsoft Excel 2013 — тестирование скорости расчётов с использованием популярной программы электронных таблиц. Используется специализированный бенчмарк Excel Trader Benchmark.
    • TrueCrypt 7.1a — тестирование криптографической производительности. Используется встроенный в программу бенчмарк, задействующий тройное шифрование AES-Twofish-Serpent.
    • WinRAR 5.0 — тестирование скорости архивации. Измеряется время, затрачиваемое архиватором на сжатие директории с различными файлами общим объёмом 1,7 Гбайт. Используется максимальная степень компрессии.
    • x264 r2345 — тестирование скорости транскодирования видео в формат H.264/AVC. Для оценки производительности используется исходный 1080p-видеофайл из теста x246 FHD Benchmark 1.0.1.
  • Игры:
    • Bioshock Infinite. Настройки для разрешения 1280х800: Ultra Quality, FXAA = On, Ultra Texture Detail, 16x Texture Aniso Filtering, Ultra Dynamic Shadows, Normal Postprocessing, Light Shafts = On, Ultra Ambient Occlusion, Ultra Level of Detail. Настройки для разрешения 1920x1080: Ultra+DDOF Quality, FXAA = On, Ultra Texture Detail, 16x Texture Aniso Filtering, Ultra Dynamic Shadows, Alternate Postprocessing, Light Shafts = On, Ultra Ambient Occlusion, Ultra Level of Detail.
    • Company of Heroes 2. Настройки для разрешения 1280х800: Maximum Image Quality, Anti-Aliasing = Off, Higher Texture Detail, High Snow Detail, Physics = Off. Настройки для разрешения 1920x1080: Maximum Image Quality, High Anti-Aliasing, Higher Texture Detail, High Snow Detail, Physics = High.
    • F1 2012. Настройки для разрешения 1280х800: Ultra Quality, 0xAA, DirectX11. Настройки для разрешения 1920x1080: Ultra Quality, 8xAA, DirectX11. Используется трасса Abu Dhabi с хорошей погодой и 24 машинами. Режим камеры — Bumper.
    • Hitman: Absolution. Настройки для разрешения 1280х800: Ultra Quality, MSAA = Off, High Texture Quality, 16x Texture Aniso, Ultra Shadows, High SSAO, Global Illumination = On, High Reflections, FXAA = On, Ultra Level of Detail, High Depth of Field, Tesselation = On, Normal Bloom. Настройки для разрешения 1920x1080: Ultra Quality, 4x MSAA, High Texture Quality, 16x Texture Aniso, Ultra Shadows, High SSAO, Global Illumination = On, High Reflections, FXAA = On, Ultra Level of Detail, High Depth of Field, Tesselation = On, Normal Bloom.
    • Metro: Last Light. Настройки для разрешения 1280х800: DirectX 11, High Quality, Texture Filtering = AF 16X, Motion Blur = Normal, SSAA = Off, Tesselation = Off, Advanced PhysX = Off. Настройки для разрешения 1920x1080: DirectX 11, High Quality, Texture Filtering = AF 16X, Motion Blur = Normal, SSAA = On, Tesselation = On, Advanced PhysX = On. При тестировании используется сцена D6.
    • Sleeping Dogs. Настройки для разрешения 1280х800: Ultra Quality, Normal Anti-Aliasing, High-Res Texture Quality, High Shadow Quality, High Shadow Filter, High SSAO, High Motion Blur Level, Extreme World Density. Настройки для разрешения 1920x1080: Ultra Quality, Extreme Anti-Aliasing, High-Res Texture Quality, High Shadow Quality, High Shadow Filter, High SSAO, High Motion Blur Level, Extreme World Density.

#Производительность в комплексных тестах

Мы уже имели возможность оценить преимущество новых интеловских микроархитектур перед старыми и теперь фактически видим ещё одну иллюстрацию произошедшего прогресса, но на этот раз в более реальных условиях. Если закрыть глаза на результаты сценария Work, скорость прохождения которого не так сильно зависит от мощности процессоров в силу его сравнительной простоты, то преимущество нового Core i5-4670K перед Core i5-3570K оценивается в 6-8 процентов. Более старого конкурента, Core i5-2550K, Core i5-4670K опережает увереннее — на 8–13 процентов. Однако в более новых поколениях CPU планомерно уменьшается и тот вклад в производительность, который можно получить за счёт разгона. Если представитель микроархитектуры Sandy Bridge за счёт увеличения тактовой частоты позволял получить 20-процентный прирост быстродействия, то у Ivy Bridge этот прирост уменьшился до 15 процентов. Разгон же новейшего Core i5-4670K выливается лишь в примерно 10-процентное увеличение показателей PCMark 8. В итоге получается, что процессоры разных поколений после небольшого оверклокерского вмешательства в их режимы работы приходят к примерно одинаковому уровню производительности. Разогнанный Haswell опережает разогнанные Ivy Bridge и Sandy Bridge всего лишь на единицы процентов, и убедительным превосходством это называться не может.

#Производительность в приложениях

В зависимости от того, какую нагрузку на процессор создаёт то или иное приложение, соотношение сил на диаграммах может несколько различаться. Однако общая тенденция заключается в том, что максимальный прирост в быстродействии за счёт внедрения новых поколений микроархитектур получается в тех приложениях, которые создают наиболее тяжёлую и многопоточную нагрузку: при шифровании, работе с видеоконтентом высокого разрешения или при финальном рендеринге. В таких случаях превосходство Core i5-4670K над Core i5-2550K в номинальном режиме может превышать 20-процентную величину. И даже доходить до 30 процентов, как в кодере x264, новые версии которого имеют оперативно внедрённую оптимизацию под AVX2- или FMA-инструкции.

Бороться с таким перевесом разгоном достаточно тяжело, ведь итоговая частота Core i5-2550K превышает максимально достигнутую нами частоту Core i5-4670K всего лишь на 9 процентов. Поэтому во многих ресурсоёмких приложениях разогнанный до 4,4 ГГц Haswell работает заметно быстрее, нежели Sandy Bridge на частоте 4,8 ГГц. Однако существуют и обратные примеры. Например, в Photoshop и WinRAR разогнанный Core i5-2550K демонстрирует наивысшие результаты, обгоняя не только Core i5-4670K, но и Core i5-3570K.

И кстати, обратите внимание, Core i5 с дизайном Ivy Bridge с точки зрения разгона оказывается совершенно бестолковым вариантом. Вне зависимости от того, какая нагрузка ложится на систему, он проигрывает либо своему последователю, либо предшественнику. Но это заключение не распространяется на тот случай, когда процессоры работают в номинальном режиме. Без разгона Core i5-3570K превосходит Core i5-2550K в среднем на 7 процентов, но отстаёт от Core i5-4670K примерно на 10 процентов. То есть, как ему и положено, предлагает промежуточный уровень производительности между Core i5, основанными на микроархитектурах Sandy Bridge и Haswell.

#Производительность в играх

Тестирование в играх предваряют результаты синтетического бенчмарка 3DMark, который выдаёт некую усреднённую метрику игровой 3D-производительности систем.

Тестирование в реальных играх редко когда позволяет выявить принципиальные различия между процессорами, даже если речь идёт об их испытаниях в разгоне. При современной игровой нагрузке узким местом становятся не вычислительные ресурсы платформы, а её графическая подсистема. Именно поэтому в большинстве случаев совершенно безразлично, какой из высокопроизводительных процессоров используется в той или иной геймерской платформе. Количество fps, скорее всего, от этого зависеть будет крайне незначительно. Тем не менее отказываться от тестирования в играх это повода не даёт. Просто для лучшей иллюстративности вместе с измерением игровой производительности в типичном Full HD-разрешении и с включённым полноэкранным сглаживанием мы делаем замеры и в разрешении 1280х800. Результаты в первом случае показывают тот уровень fps, который можно получить в реальных условиях прямо сейчас, второй же вариант тестирования позволяет оценить теоретическую игровую производительность процессоров, которая, возможно, будет раскрыта в перспективе, если в нашем распоряжении появятся более быстрые варианты графической подсистемы.

До тех пор пока на рынке не появились процессоры Haswell, обновлять геймерские системы, построенные на процессорах поколения Sandy Bridge, не было практически никакого смысла. То небольшое преимущество, которое давала микроархитектура Ivy Bridge, можно было полностью нейтрализовать более результативным разгоном. В результате оверклокерские платформы на базе Core i5-3570K и Core i5-2550K выдавали очень похожий уровень fps даже при искусственном занижении разрешения. Но с появлением ещё одной альтернативы в лице Core i5-4670K ситуация несколько изменилась. Игровая производительность новинки явно выше, причём догнать Core i5-4670K процессору Sandy Bridge аналогичного класса не удаётся и в разгоне. Конечно, ретрограды могут возразить, что получаемое при реалистичных установках преимущество 1–2 процента ничего не значит, и это действительно так. Но, выбирая основу для новой игровой конфигурации, всё же следует иметь в виду более высокий игровой потенциал, который скрыт в процессорах поколения Haswell.

К тому же не следует забывать и ещё одну тонкость. Поддержка PCI Express 3.0 была реализована лишь в Ivy Bridge. Поэтому если в основе системы используется процессор поколения Sandy Bridge, то видеокарта будет работать лишь в режиме PCI Express 2.0. В большинстве случаев это вряд ли как-то скажется на уровне fps, но при формировании мульти-GPU-конфигураций и при использовании флагманских мониторов с разрешением свыше 3 мегапикселей этот фактор всё-таки может сыграть свою роль.

#Энергопотребление

Отрицательной стороной оверклокинга выступает заметное увеличение энергопотребления. К тому же три исследуемых в рамках этого материала процессора производятся по разным технологическим процессам и обладают разным уровнем расчётного тепловыделения. Именно поэтому посмотреть на то, как различается потребление систем на базе Core i5-2550K, Core i5-3570K и Core i5-4670K в номинальном режиме и при разгоне, нам показалось нелишним.

К счастью, используемый в тестовой системе новый цифровой блок питания Corsair AX760i позволяет осуществлять мониторинг потребляемой и выдаваемой электрической мощности, чем мы и воспользовались. На следующих ниже графиках приводится полное потребление систем (без монитора), измеренное на выходе из блока питания и представляющее собой сумму энергопотребления всех задействованных в системе компонентов. КПД самого блока питания в данном случае не учитывается. Нагрузка на процессоры создаётся 64-битной версией утилиты LinX 0.6.4 с поддержкой набора инструкций AVX. Турборежим и все имеющиеся энергосберегающие технологии активированы.

На протяжении тестирования производительности мы неоднократно подчёркивали, что Core i5-3570K — непривлекательный вариант в сегодняшних реалиях. Однако с точки зрения экономичности всё выглядит наоборот. При высокой вычислительной нагрузке Ivy Bridge выделяется наиболее низким потреблением, позволяя сэкономить в разгоне около 3 процентов энергии в сравнении с Haswell или до 25 процентов электроэнергии в сравнении с Sandy Bridge. Правда, в простое наилучшей экономичностью отличается именно Core i5-4670K, так как значительное число улучшений микроархитектуры, сделанных в Haswell, как раз и было направлено на уменьшение минимального уровня энергопотребления.

#Выводы

Поставив вопрос поиска наиболее привлекательного для разгона варианта Core i5 из представителей нескольких последних поколений процессоров, мы подспудно надеялись, что старичок Sandy Bridge задаст жару новым 22-нм моделям с термопастой вместо припоя под крышкой. Уж очень хотелось слома шаблона «новое всегда лучше старого», тем более что для того были все предпосылки. Процессоры поколения Sandy Bridge действительно разгоняются существенно лучше своих последователей. Но, к сожалению, сенсации не произошло. Разогнанный всего лишь до 4,4 ГГц Core i5-4670K смог достойно противостоять работающему на частоте 4,8 ГГц Core i5-2550K. Всё ж таки новая ступень в развитии микроархитектуры оказалась весомым аргументом: Sandy Bridge для её преодоления не хватило и 400-мегагерцевого преимущества в разгоне.

Не смог на равных посоревноваться с разогнанным Core i5-4670K и работающий на частоте 4,5 ГГц процессор Core i5-3570K. Микроархитектура Ivy Bridge ближе к Sandy Bridge, нежели к Haswell, а проблемы с нагревом у Core i5-4670K и Core i5-3570K — одни и те же. Поэтому и при таком сравнении новинка предлагает более высокое быстродействие.

Получается, что Intel учла все нюансы и не оставила никаких лазеек для хитрецов вроде нас, порывающихся выставить Haswell в неприглядном свете на фоне процессоров с предыдущими вариантами дизайна. Как ни крути, лучшим выбором с точки зрения производительности среди процессоров Core i5 в любом случае выходит Core i5-4670K, пусть речь идёт хоть о работе системы в штатном режиме, хоть об оверклокерской конфигурации.

Впрочем, уровень превосходства разогнанного Core i5-4670K над Core i5-3570K и Core i5-2550K не так уж и велик, всего лишь в районе 5 процентов. И это вряд ли можно назвать достаточным аргументом для модернизации старых оверклокерских систем. Правда, если принять во внимание возможность демонтажа с Haswell процессорной крышки и замены неудовлетворительного термоинтерфейса чем-то более подходящим для этой цели, то Core i5-4670K и новая платформа LGA1150 сразу начинают обретать соблазнительные очертания: на одинаковых частотах Haswell превосходит своих предшественников на 10–15 процентов. Но чтобы решиться на такой эксперимент, одного лишь желания недостаточно. Тут потребуется и смелость, и аккуратность, и удачливость, то есть полный набор качеств, отличающих немногих истинных тру-оверклокеров от огромной массы любителей-энтузиастов. Относите ли вы себя к их числу? Или, может, лучше просто подождём Ivy Bridge-E?



Оригинал материала: https://3dnews.ru/655979