Разгон неоверклокерских Skylake: Core i5-6400 и i3-6100 против i5-6600K

⇡#Описание тестовых систем и методики тестирования

Основанная цель тестирования – выявление того прироста производительности, который можно получить благодаря разгону неоверклокерских процессоров. Поэтому взятые нами для испытаний младшие представители в линейках Core i5 и i3, процессоры Core i5-6400 и i3-6100, были протестированы дважды: в номинальном режиме работы и на частоте 4,7 ГГц, которую, основываясь на полученном опыте, можно считать достаточно типичным оверклокерским режимом для CPU поколения Skylake. Кроме того, в тестах принял участие и полноценный оверклокерский процессор K-серии, Core i5-6600K. Его присутствие в испытаниях необходимо для того, чтобы оценить, различается ли быстродействие в разгоне у процессоров, предназначенных и не предназначенных для эксплуатации во внештатных режимах, и если да, то насколько. Core i5-6600K был протестирован нами дважды: как в номинальном режиме, так и при разгоне до 4,6 ГГц (это – предельно достижимая частота для нашего экземпляра с повышением напряжения питания до 1,425 В).

Полный список задействованных в тестовых системах комплектующих выглядит следующим образом:

• Процессоры:
  • Intel Core i5-6600K (Skylake, 4 ядра, 3,5-3,9 ГГц, 6 Мбайт L3);
  • Intel Core i5-6400 (Skylake, 4 ядра, 2,7-3,3 ГГц, 6 Мбайт L3);
  • Intel Core i3-6100 (Skylake, 2 ядра + HT, 3,7 ГГц, 3 Мбайт L3).
  • Процессорный кулер: Noctua NH-U14S.
  • Материнская плата: ASUS Maximus VIII Ranger (LGA1151, Intel Z170).
  • Память: 2 × 8 Гбайт DDR4-3200 SDRAM, 16-18-18-36 (Corsair Vengeance LPX CMK16GX4M2B3200C16R).
  • Видеокарта: NVIDIA GeForce GTX 980 Ti (6 Гбайт/384-бит GDDR5, 1000-1076/7010 МГц).
  • Дисковая подсистема: Kingston HyperX Savage 480 GB (SHSS37A/480G).
  • Блок питания: Corsair RM850i (80 Plus Gold, 850 Вт).

Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 10 Enterprise Build 10586 с использованием следующего комплекта драйверов:

• Intel Chipset Driver 10.1.1.8;
• Intel Management Engine Interface Driver 11.0.0.1157;
• NVIDIA GeForce 361.43 Driver.

Описание использовавшихся для измерения вычислительной производительности инструментов:

Бенчмарки:

• BAPCo SYSmark 2014 ver 1.5 – тестирование в сценариях Office Productivity (офисная работа: подготовка текстов, обработка электронных таблиц, работа с электронной почтой и посещение интернет-сайтов), Media Creation (работа над мультимедийным контентом — создание рекламного ролика с использованием предварительно отснятых цифровых изображений и видео) и Data/Financial Analysis (статистический анализ и прогнозирование инвестиций на основе некой финансовой модели).
• Futuremark 3DMark Professional Edition 1.5.915 — тестирование в сценах Sky Diver, Cloud Gate и Fire Strike.

Приложения:

• Adobe After Effects CC 2015 — тестирование скорости рендеринга методом трассировки лучей. Измеряется время, затрачиваемое системой на обсчёт в разрешении 1920 × 1080@30fps заранее подготовленного видеоролика.
• Adobe Photoshop CC 2015 — тестирование производительности при обработке графических изображений. Измеряется среднее время выполнения тестового скрипта, представляющего собой творчески переработанный Retouch Artists Photoshop Speed Test, который включает типичную обработку четырёх 24-мегапиксельных изображений, сделанных цифровой камерой.
• Adobe Photoshop Lightroom 6.1 – 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 12-мегапиксельных изображений в RAW-формате, сделанных цифровой камерой Nikon D300.
• Adobe Premiere Pro CC 2015 — тестирование производительности при нелинейном видеомонтаже. Измеряется время рендеринга в формат H.264 Blu-Ray проекта, содержащего HDV 1080p25 видеоряд с наложением различных эффектов.
• Autodesk 3ds max 2016 — тестирование скорости финального рендеринга. Измеряется время, затрачиваемое на рендеринг в разрешении 1920 × 1080 с применением рендерера mental ray стандартной сцены Hummer.
• Blender 2.76 – тестирование скорости финального рендеринга в одном из популярных свободных пакетов для создания трёхмерной графики. Измеряется продолжительность построения финальной модели из Blender Cycles Benchmark rev4.
• Microsoft Edge 20.10240.16384.0 – тестирование производительности при работе интернет-приложений, построенных с использованием современных технологий. Применяется специализированный тест WebXPRT 2015, реализующий на HTML5 и JavaScript реально использующиеся в интернет-приложениях алгоритмы.
• TrueCrypt 7.2 — тестирование криптографической производительности. Используется встроенный в программу бенчмарк, задействующий тройное шифрование AES-Twofish-Serpent.
• WinRAR 5.30 — тестирование скорости архивации. Измеряется время, затрачиваемое архиватором на сжатие директории с различными файлами общим объёмом 1,7 Гбайт. Используется максимальная степень компрессии.
• x264 r2638 — тестирование скорости транскодирования видео в формат H.264/AVC. Для оценки производительности используется исходный 1080p@50FPS AVC-видеофайл, имеющий битрейт около 30 Мбит/с.
• x265 1.8+188 8bpp — тестирование скорости транскодирования видео в перспективный формат H.265/HEVC. Для оценки производительности используется тот же видеофайл, что и в тесте скорости транскодирования кодером x264.

Игры:

• Company of Heroes 2. Настройки для разрешения 1280 × 800: Maximum Image Quality, Anti-Aliasing = Off, Higher Texture Detail, High Snow Detail, Physics = Off. Настройки для разрешения 1920 × 1080: Maximum Image Quality, High Anti-Aliasing, Higher Texture Detail, High Snow Detail, Physics = High.
• Grand Theft Auto V. Настройки для разрешения 1280 × 800: DirectX Version = DirectX 11, FXAA = Off, MSAA = Off, NVIDIA TXAA = Off, Population Density = Maximum, Population Variety = Maximum, Distance Scaling = Maximum, Texture Quality = Very High, Shader Quality = Very High, Shadow Quality = Very High, Reflection Quality = Ultra, Reflection MSAA = Off, Water Quality = Very High, Particles Quality = Very High, Grass Quality = Ultra, Soft Shadow = Softest, Post FX = Ultra, In-Game Depth Of Field Effects = On, Anisotropic Filtering = x16, Ambient Occlusion = High, Tessellation = Very High, Long Shadows = On, High Resolution Shadows = On, High Detail Streaming While Flying = On, Extended Distance Scaling = Maximum, Extended Shadows Distance = Maximum. Настройки для разрешения 1920 × 1080: DirectX Version = DirectX 11, FXAA = Off, MSAA = x4, NVIDIA TXAA = Off, Population Density = Maximum, Population Variety = Maximum, Distance Scaling = Maximum, Texture Quality = Very High, Shader Quality = Very High, Shadow Quality = Very High, Reflection Quality = Ultra, Reflection MSAA = x4, Water Quality = Very High, Particles Quality = Very High, Grass Quality = Ultra, Soft Shadow = Softest, Post FX = Ultra, In-Game Depth Of Field Effects = On, Anisotropic Filtering = x16, Ambient Occlusion = High, Tessellation = Very High, Long Shadows = On, High Resolution Shadows = On, High Detail Streaming While Flying = On, Extended Distance Scaling = Maximum, Extended Shadows Distance = Maximum.
• F1 2015. Настройки для разрешения 1280 × 800: Ultra High Quality, 0xAA, 16xAF. Настройки для разрешения 1920 × 1080: Ultra High Quality, SMAA + TAA, 16xAF. В тестировании используется трасса Melbourne.
• Hitman: Absolution. Настройки для разрешения 1280 × 800: 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 1920 × 1080: Ultra Quality, 8x 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 Redux. Настройки для разрешения 1280 × 800: DirectX 11, High Quality, Texture Filtering = AF 16X, Motion Blur = Normal, SSAA = Off, Tessellation = Normal, Advanced PhysX = Off. Настройки для разрешения 1920 × 1080: DirectX 11, Very High Quality, Texture Filtering = AF 16X, Motion Blur = Normal, SSAA = On, Tessellation = Normal, Advanced PhysX = Off. При тестировании используется сцена Scene 1.
• Tom Clancy's Rainbow Six Siege. Настройки для разрешения 1280 × 800: Texture Quality = Ultra, Texture Filtering = Anisotropic 16x, LOD Quality = Ultra, Shading Quality = High, Shadow Quality = Very High, Reflection Quality = High, Ambient Occlusion = SSBC, Lens Effects = Bloom + Lens Flare, Zoom-In Depth of Field = On, Post-Process Anti-Aliasing = Off, Multisample Anti-Aliasing = Off. Настройки для разрешения 1920 × 1080: Texture Quality = Ultra, Texture Filtering = Anisotropic 16x, LOD Quality = Ultra, Shading Quality = High, Shadow Quality = Very High, Reflection Quality = High, Ambient Occlusion = SSBC, Lens Effects = Bloom + Lens Flare, Zoom-In Depth of Field = On, Post-Process Anti-Aliasing = Off, Multisample Anti-Aliasing = MSAA 4x.
• Thief. Настройки для разрешения 1280 × 800: Texture Quality = Very High, Shadow Quality = Very High, Depth-of-field Quality = High, Texture Filtering Quality = 8x Anisotropic, SSAA = Off, Screenspace Reflections = On, Parallax Occlusion Mapping = On, FXAA = Off, Contact Hardening Shadows = On, Tessellation = On, Image-based Reflection = On. Настройки для разрешения 1920 × 1080: Texture Quality = Very High, Shadow Quality = Very High, Depth-of-field Quality = High, Texture Filtering Quality = 8x Anisotropic, SSAA = High, Screenspace Reflections = On, Parallax Occlusion Mapping = On, FXAA = On, Contact Hardening Shadows = On, Tessellation = On, Image-based Reflection = On.
• Total War: Attila. Настройки для разрешения 1280 × 800: Anti-Aliasing = Off, Texture Resolution = Ultra; Texture Filtering = Anisotropic 4x, Shadows = Max. Quality, Water = Max. Quality, Sky = Max. Quality, Depth of Field = Off, Particle Effects = Max. Quality, Screen space reflections = Max. Quality, Grass = Max. Quality, Trees = Max. Quality, Terrain = Max. Quality, Unit Details = Max. Quality, Building Details = Max. Quality, Unit Size = Ultra, Porthole Quality = 3D, Unlimited video memory = Off, V-Sync = Off, SSAO = On, Distortion Effects = On, Vignette = Off, Proximity fading = On, Blood = On. Настройки для разрешения 1920 × 1080: Maximum Quality.

⇡#Производительность в комплексных тестах

SYSmark 2014, который оценивает производительность системы в различных распространённых приложениях, явно указывает на то, что скорость работы процессоров масштабируется с частотой. В итоге разогнанный до 4,7 ГГц Core i5-6400 радует высоким результатом – ему удаётся превзойти Core i5-6600K, работающий как в номинальном режиме, так и при разгоне до 4,6 ГГц. Да и в целом показатель производительности Core i5-6400 при разгоне вырастает относительно обычного состояния на целых 40 процентов, что выглядит как очень убедительный призыв к разгону через изменение BCLK.

Не ударяет в грязь лицом и Core i3-6100. Этот младший двухъядерный процессор семейства Skylake, если его как следует разогнать, оказывается, способен переплюнуть четырёхъядерные Core i5. Работая на частоте 4,7 ГГц, он обгоняет не только Core i5-6400, но и Core i5-6600K. Складывается впечатление, что открытие возможности разгона заблокированных процессоров – настоящая золотая жила для желающих сэкономить.

Ярко иллюстрирует результативность разгона не-K-процессоров семейства Skylake и 3DMark. Хотя показатели в этом тесте сильно зависят от мощности графической подсистемы, мы вновь видим, что разогнанный до 4,7 ГГц Core i5-6400 опережает Core i5-6600K, а разогнанный Core i3-6100 выступает как минимум не хуже младшего четырёхъядерного процессора.

Однако о том, что изначально неоверклокерские процессоры по результативности разгона и масштабированию производительности с ростом тактовой частоты не отличаются от чистокровных Core i5-6600K и i7-6700K, говорить преждевременно. Комплексные тесты не дают полной картины, на которой в действительности есть некоторые малозаметные на первый взгляд штрихи. Чтобы рассмотреть их подробно, давайте обратимся к анализу производительности в приложениях.

⇡#Производительность в приложениях

Производительность разогнанных процессоров Core i5-6400 и i3-6100 в различных реальных приложениях оказалась не столь предсказуемой, как в комплексных тестах. Вернее, приложения разделились на две группы.

В первую попали те программы, где быстродействие ожидаемо растёт вслед за тактовой частотой.

Производительность не-K-процессоров в таких приложениях после их разгона выглядит очень позитивно. Работающий на частоте 4,7 ГГц младший четырёхъядерник Core i5-6400 обгоняет i5-6600K в номинале и при разгоне до 4,6 ГГц. Двухъядерный же Core i3-6100 пытается настигнуть своих четырёхъядерных собратьев, причём иногда ему это вполне удаётся.

Казалось бы, какие могут быть сомнения в том, что разгон неоверклокерских процессоров – прекрасная альтернатива приобретению дорогих высокопроизводительных компонентов? Но, к сожалению, существует вторая и достаточно многочисленная группа приложений, где «что-то пошло не так».

Как видите, существует немало задач, в которых при разгоне Core i5-6400 и i3-6100 производительность не только не следует за частотой, но и даже катастрофически падает. Да-да, это как раз и есть проявление главного слабого места в оверклокинге процессоров, которые для этого не предназначены. Как показывает практика, ресурсоёмких приложений, которые опираются в своих алгоритмах на AVX/AVX2-инструкции совсем немало. А поскольку разгон не-K-процессоров приводит к заметному замедлению исполнения векторных инструкций, их быстродействие в нештатных режимах может быть даже ниже, чем без какого-либо разгона.

Нам удалось выявить три типа программ, которые заметно замедляются на разогнанных через повышение частоты BCLK процессорах. В первую очередь это разнообразные перекодировщики видео. Оба популярных свободных кодека x264 и x265 активно пользуются AVX/AVX2, и производительность Core i5-6400 и Core i3-6100 в них после разгона до 4,7 ГГц оказывается заметно ниже, чем без него. И это значит, что большинство популярных утилит для перекодирования видео будут вести себя именно таким образом. Во-вторых, ухудшается скорость популярных приложений для обработки графики компании Adobe. При многих преобразованиях изображений использование AVX/AVX2-инструкций приносит выгоду, но не в случае разогнанных процессоров семейства Skylake с заблокированным множителем, которые после увеличения частоты становятся только медленнее. В-третьих, заметна «неполноценность» неоверклокерских Skylake и в системе 3D-моделирования Blender. Здесь, правда, речь идёт не о том, что разгон оказывает однозначно отрицательный эффект. Рост производительности есть, но работающий на частоте 4,6 ГГц Core i5-6600K показывает лучший результат, чем Core i5-6400 на частоте 4,7 ГГц.

Иными словами, говорить об однозначной эффективности разгона LGA1151-процессоров с заблокированным множителем явно преждевременно. Всё сильно зависит от того, для чего такие процессоры планируется применять.

⇡#Игровая производительность

Тестирование в реальных играх редко позволяет выявить принципиальные различия между высокопроизводительными процессорами. При современной игровой нагрузке узким местом становятся не вычислительные ресурсы платформы, а её графическая подсистема. Именно поэтому в большинстве случаев совершенно безразлично, какой из 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 1920 × 1080 с включённым полноэкранным сглаживанием мы делаем замеры и в разрешении 1280 × 800. 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.

⇡#Тесты в Full HD-разрешении

Честно говоря, после той картины, которую мы наблюдали в приложениях, игровые результаты вселяют оптимизм. По крайней мере случаев «обратной масштабируемости» здесь не видно. И если та или иная игра проявляет процессорозависимость, то разогнанный до частоты 4,7 ГГц процессор Core i5-6400 смотрится в ней очень достойно, то есть как минимум не хуже более дорогого Core i5-6600K. Неплохо проявляет себя и двухъядерный Core i3-6100. Как выясняется, разгон этого процессора позволяет получить в играх не меньшую частоту кадров, чем обеспечивают работающие в штатном режиме четырёхъядерные Core i5. Иными словами, внезапно открывшаяся оверклокерская функциональность материнских плат с разъемом LGA1151 позволяет создавать сравнительно неплохие игровые системы из недорогих комплектующих.

⇡#Тесты в уменьшенном разрешении

В режимах со сниженным разрешением влияние разгона на игровую производительность проявляется значительно лучше. Однако главное, что позволяют увидеть приведённые результаты, — это то, что никаких нежелательных эффектов вроде снижения быстродействия при разгоне не-K-процессоров в современных играх не наблюдается. То есть проблемные AVX/AVX2-инструкции существующими игровыми приложениями не задействуются. Соответственно для любых четырёхъядерных Skylake действует правило: чем выше частота – тем выше частота кадров. Двухъядерный же Core i3-6100 с разгоном до 4,7 ГГц вновь подтверждает свою способность выдавать быстродействие не хуже, чем обеспечивают некоторые LGA1151-четырёхъядерники, работающие в номинальном режиме.

⇡#Энергопотребление

Ещё один интересный аспект поведения не-K-процессоров при их разгоне увеличением частоты базового тактового генератора – изменение энергопотребления. Дело в том, что, с одной стороны, при этом отключаются энергосберегающие технологии, что может повысить аппетиты таких CPU. Однако с другой – замедление AVX/AVX2-инструкций, отличающихся высокой энергоёмкостью, может легко дать и обратный эффект. Как же оно обстоит на самом деле, помогает определить эксперимент.

Используемый нами в тестовой системе новый цифровой блок питания Corsair RM850i позволяет следить за потребляемой и выдаваемой электрической мощностью, чем мы и воспользуемся для измерений. На приведенных ниже графиках указано полное потребление систем (без монитора), измеренное «после» блока питания и представляющее собой сумму энергопотребления всех задействованных в системе компонентов. КПД самого блока питания в данном случае не учитывается.

Несмотря на то, что в простое у разогнанных процессоров Core i5-6400 и Core i3-6100 не работают энергосберегающие режимы, потребление систем на их основе не слишком-то и отличается от потребления аналогичной платформы с Core i5-6600K. Очевидно, что в состоянии бездействия современные процессоры экономичны сами по себе даже и без всяких технологий вроде Intel Enhances SpeedStep и C-State, поэтому их потребление растворяется на фоне потребления платы, памяти, накопителей и других компонентов.

Если смотреть на потребление при перекодировании видео, то складывается парадоксальная картина: разогнанные неоверклокерские процессоры существенно экономичнее, чем разогнанный же Core i5-6600K. Однако объяснение у этого парадокса очень простое: всё дело в том, что у Core i5-6400 и i3-6100 в приложениях такого рода на обе ноги хромает производительность, поэтому в значительных энергоресурсах они и не нуждаются. Иными словами, по удельному быстродействию на каждый затраченный ватт не-K-процессоры своих оверклокерских собратьев превзойти, естественно, не могут.

Однако и в тех задачах, где производительность Core i5-6400 и i3-6100 находится на нормальном уровне, эти работающие на увеличенных тактовых частотах процессоры оказываются немного экономичнее разогнанного же Core i5-6600K. Это позволяет предположить существование некоторых различий в процедуре отбора полупроводниковых кристаллов для старших и младших модификаций Skylake. Впрочем, чтобы говорить об этом с полной уверенностью, требуется несколько более обширная экспериментальная база.

⇡#Выводы

Итак, разгон, каким мы его знали несколько лет тому назад – до того, как Intel стала выпускать специализированные оверклокерские процессоры и блокировать возможность повышения рабочих частот в остальных CPU, наконец-то возвращается. Трудно сказать, откуда на самом деле было получено решение вопроса со снятием блокировки частоты базового тактового генератора у всего модельного ряда Skylake. Возможно, интеловская защита BCLK Governor оказалась не столь прочной и пала под натиском разработчиков BIOS материнских плат. Но и возможно, что подтолкнула их в нужную сторону сама Intel, ведь в конечном итоге выиграли все: и микропроцессорный гигант, и производители плат, и пользователи.

Действительно, благодаря открывшимся возможностям разгона у покупателей появились новые аргументы в пользу перехода на платформу LGA1151. Нет никаких сомнений, что это в определённой степени простимулирует продажи новых процессоров. Попутно получат новых клиентов и производители плат, которые наверняка смогут увеличить продажи моделей на базе Intel Z170. Внакладе не останутся и пользователи из числа энтузиастов. Перед ними открывается не только дополнительный простор для экспериментов, но и возможность извлечь вполне очевидную финансовую выгоду. Ведь теперь оверклокерские системы можно собирать из более дешёвых, чем раньше, комплектующих.

Но особую пикантность всей этой ситуации придаёт то, насколько всё удачно сложилось именно для Intel. Ведь открытие возможности разгона любых, в том числе и неоверклокерских, LGA1151-процессоров легко могло бы стать причиной падения спроса на флагманские модели Skylake. Однако продажи старших Skylake с официально разрешённым разгоном в безопасности. Дело в том, что при разгоне не-K-процессоров неожиданно возникает целый букет проблем, самая скверная из которых — снижение скорости выполнения AVX/AVX2-инструкций. В результате быстродействие при работе с целым рядом программ при оверклокинге не только не увеличивается, а напротив – падает. То есть реальную пользу от такого разгона можно извлечь лишь в тех случаях, когда речь идёт исключительно о работе в приложениях, не задействующих современные возможности процессорного FPU.

Всё это означает, что если речь идёт о профессиональной деятельности, для которой не хватает производительности работающих в номинальном режиме CPU, – выбирать можно, как и раньше, лишь из Core i5-6600K или Core i7-6700K. Разгон же не-К-процессоров фактически подходит лишь для того, чтобы поиграться – в обоих смыслах этого слова. С одной стороны, экспериментировать с разгоном таких процессоров безумно интересно, ведь это действительно что-то новое и отчасти запретное. С другой – игры относятся к числу тех приложений, которые AVX/AVX2-инструкции (пока?) не задействуют.

Впрочем, даже если вас интересуют исключительно игры и программы, где AVX/AVX2-расширения не используются и использоваться заведомо не будут, появившаяся у неоверклокерских процессоров поколения Skylake возможность разгона совсем не означает, что вы, выражаясь фигурально, сможете отмотать время назад и вернуться в золотой век Celeron 300A. В реалиях сегодняшнего дня нарастить производительность дешёвого процессора до уровня флагмана невозможно ни при каких обстоятельствах. После того как в середине 2000-х годов Intel поделила ассортимент потребительских процессоров на классы по числу вычислительных ядер и перечню поддерживаемых технологий, любая «межклассовая борьба» безвозвратно ушла в прошлое. И это наглядно показали проведённые тесты. Младший Core i3-6100 может претендовать лишь на то, чтобы при разгоне пытаться дотянуться до быстродействия начальных моделей Core i5. А младший Core i5-6400 может попробовать побороться с Core i5-6600K, но замахнуться на соперничество с Core i7-6700K ему, естественно, не по силам.