Компания Intel прошла очень длинный путь развития, от небольшого производителя микросхем до мирового лидера по производству процессоров. За это время было разработано множество технологий производства процессоров, очень сильно оптимизирован технологический процесс и характеристики устройств.
Множество показателей работы процессоров зависит от расположения транзисторов на кристалле кремния. Технологию расположения транзисторов называют микроархитектурой или просто архитектурой. В этой статье мы рассмотрим какие архитектуры процессора Intel использовались на протяжении развития компании и чем они отличаются друг от друга. Начнем с самых древних микроархитектур и рассмотрим весь путь до новых процессоров и планов на будущее.
Как я уже сказал, в этой статье мы не будем рассматривать разрядность процессоров. Под словом архитектура мы будем понимать микроархитектуру микросхемы, расположение транзисторов на печатной плате, их размер, расстояние, технологический процесс, все это охватывается этим понятием. Наборы инструкций RISC и CISC тоже трогать не будем.
Второе, на что нужно обратить внимание, это поколения процессора Intel. Наверное, вы уже много раз слышали - этот процессор пятого поколения, тот четвертого, а это седьмого. Многие думают что это обозначается i3, i5, i7. Но на самом деле нет i3, и так далее - это марки процессора. А поколение зависит от используемой архитектуры.
С каждым новым поколением улучшалась архитектура, процессоры становились быстрее, экономнее и меньше, они выделяли меньше тепла, но вместе с тем стоили дороже. В интернете мало статей, которые бы описывали все это полностью. А теперь рассмотрим с чего все начиналось.
Архитектуры процессора Intel
Сразу говорю, что вам не стоит ждать от статьи технических подробностей, мы рассмотрим только базовые отличия, которые будут интересны обычным пользователям.
Первые процессоры
Сначала кратко окунемся в историю чтобы понять с чего все началось. Не будем углубятся далеко и начнем с 32-битных процессоров. Первым был Intel 80386, он появился в 1986 году и мог работать на частоте до 40 МГц. Старые процессоры имели тоже отсчет поколений. Этот процессор относиться к третьему поколению, и тут использовался техпроцесс 1500 нм.
Следующим, четвертым поколением был 80486. Используемая в нем архитектура так и называлась 486. Процессор работал на частоте 50 МГц и мог выполнять 40 миллионов команд в секунду. Процессор имел 8 кб кэша первого уровня, а для изготовления использовался техпроцесс 1000 нм.
Следующей архитектурой была P5 или Pentium. Эти процессоры появились в 1993 году, здесь был увеличен кэш до 32 кб, частота до 60 МГц, а техпроцесс уменьшен до 800 нм. В шестом поколении P6 размер кэша составлял 32 кб, а частота достигла 450 МГц. Тех процесс был уменьшен до 180 нм.
Дальше компания начала выпускать процессоры на архитектуре NetBurst. Здесь использовалось 16 кб кэша первого уровня на каждое ядро, и до 2 Мб кэша второго уровня. Частота выросла до 3 ГГц, а техпроцесс остался на том же уровне - 180 нм. Уже здесь появились 64 битные процессоры, которые поддерживали адресацию большего количества памяти. Также было внесено множество расширений команд, а также добавлена технология Hyper-Threading, которая позволяла создавать два потока из одного ядра, что повышало производительность.
Естественно, каждая архитектура улучшалась со временем, увеличивалась частота и уменьшался техпроцесс. Также существовали и промежуточные архитектуры, но здесь все было немного упрощено, поскольку это не является нашей основной темой.
Intel Core
На смену NetBurst в 2006 году пришла архитектура Intel Core. Одной из причин разработки этой архитектуры была невозможность увеличения частоты в NetBrust, а также ее очень большое тепловыделение. Эта архитектура была рассчитана на разработку многоядерных процессоров, размер кэша первого уровня был увеличен до 64 Кб. Частота осталась на уровне 3 ГГц, но зато была сильно снижена потребляемая мощность, а также техпроцесс, до 60 нм.
Процессоры на архитектуре Core поддерживали аппаратную виртуализацию Intel-VT, а также некоторые расширения команд, но не поддерживали Hyper-Threading, поскольку были разработаны на основе архитектуры P6, где такой возможности еще не было.
Первое поколение - Nehalem
Дальше нумерация поколений была начата сначала, потому что все следующие архитектуры - это улучшенные версии Intel Core. Архитектура Nehalem пришла на смену Core, у которой были некоторые ограничения, такие как невозможность увеличить тактовую частоту. Она появилась в 2007 году. Здесь используется 45 нм тех процесс и была добавлена поддержка технологии Hyper-Therading.
Процессоры Nehalem имеют размер L1 кэша 64 Кб, 4 Мб L2 кэша и 12 Мб кєша L3. Кэш доступен для всех ядер процессора. Также появилась возможность встраивать графический ускоритель в процессор. Частота не изменилась, зато выросла производительность и размер печатной платы.
Второе поколение - Sandy Bridge
Sandy Bridge появилась в 2011 году для замены Nehalem. Здесь уже используется техпроцесс 32 нм, здесь используется столько же кэша первого уровня, 256 Мб кэша второго уровня и 8 Мб кэша третьего уровня. В экспериментальных моделях использовалось до 15 Мб общего кэша.
Также теперь все устройства выпускаются со встроенным графическим ускорителем. Была увеличена максимальная частота, а также общая производительность.
Третье поколение - Ivy Bridge
Процессоры Ivy Bridge работают быстрее чем Sandy Bridge, а для их изготовления используется техпроцесс 22 нм. Они потребляют на 50% меньше энергии чем предыдущие модели, а также дают на 25-60% высшую производительность. Также процессоры поддерживают технологию Intel Quick Sync, которая позволяет кодировать видео в несколько раз быстрее.
Четвертое поколение - Haswell
Поколение процессора Intel Haswell было разработано в 2012 году. Здесь использовался тот же техпроцесс - 22 нм, изменен дизайн кэша, улучшены механизмы энергопотребления и немного производительность. Но зато процессор поддерживает множество новых разъемов: LGA 1150, BGA 1364, LGA 2011-3, технологии DDR4 и так далее. Основное преимущество Haswell в том, что она может использоваться в портативных устройствах из-за очень низкого энергопотребления.
Пятое поколение - Broadwell
Это улучшенная версия архитектуры Haswell, которая использует техпроцесс 14 нм. Кроме того, в архитектуру было внесено несколько улучшений, которые позволили повысить производительность в среднем на 5%.
Шестое поколение - Skylake
Следующая архитектура процессоров intel core - шестое поколение Skylake вышла в 2015 году. Это одно из самых значительных обновлений архитектуры Core. Для установки процессора на материнскую плату используется сокет LGA 1151, теперь поддерживается память DDR4, но сохранилась поддержка DDR3. Поддерживается Thunderbolt 3.0, а также шина DMI 3.0, которая дает в два раза большую скорость. И уже по традиции была увеличенная производительность, а также снижено энергопотребление.
Седьмое поколение - Kaby Lake
Новое, седьмое поколение Core - Kaby Lake вышло в этом году, первые процессоры появились в середине января. Здесь было не так много изменений. Сохранен техпроцесс 14 нм, а также тот же сокет LGA 1151. Поддерживаются планки памяти DDR3L SDRAM и DDR4 SDRAM, шины PCI Express 3.0, USB 3.1. Кроме того, была немного увеличена частота, а также уменьшена плотность расположения транзисторов. Максимальная частота 4,2 ГГц.
Выводы
В этой статье мы рассмотрели архитектуры процессора Intel, которые использовались раньше, а также те, которые применяются сейчас. Дальше компания планирует переход на техпроцесс 10 нм и это поколение процессоров intel будет называться CanonLake. Но пока что Intel к этому не готова.
Поэтому в 2017 планируется еще выпустить улучшенную версию SkyLake под кодовым именем Coffe Lake. Также, возможно, будут и другие микроархитектуры процессора Intel пока компания полностью освоит новый техпроцесс. Но обо всем этом мы узнаем со временем. Надеюсь, эта информация была вам полезной.
Об авторе
Основатель и администратор сайта сайт, увлекаюсь открытым программным обеспечением и операционной системой Linux. В качестве основной ОС сейчас использую Ubuntu. Кроме Linux интересуюсь всем, что связано с информационными технологиями и современной наукой.
Компания Intel в скором будущем начнёт поставки нового семейства процессоров для ноутбуков. Процессоры под кодовым названием Kaby Lake 7-го поколение представляют особый интерес для тех, кто готовится в ближайшем будущем сменить платформу на более производительную. Любители видеокодирования заметят существенную разницу в выигрыше от нового процессора. Киноманы при просмотре видео с высоченным битрейтом по настоящему останутся довольны. Игроманы смогут наслаждаться видеоиграми прямо на ноутбуках. Всё это вполне достижимо с процессорами Intel 7-го поколения.
В этом месяце конференция Intel Developer Forum дала почувствовать вкус всех прелестей процессоров 7-го поколения. На форуме во время демонстрации ноутбук Dell XPS 13 был в состоянии выдерживать супер графику в тяжелых видеоиграх, используя стандартную интегрированную графику Intel на новой платформе. Это просто потрясающие достижение.
Таким образом прошедший 30 августа 2016 года анонсный дебют компании Intel наглядно продемонстрировал нам, насколько эти процессоры будут производительнее всего процессорного рынка, существующего сейчас.
Вот что стало известно после состоявшегося форума о многоядерных процессорах Intel 7-го поколения:
100 проектов до конца года
На своем форуме разработчиков Intel объявила о том, что вся линейка процессоров 7-го поколения уже доступны ведущим производителям компьютерной индустрии и партнерам Intel, что означает выпуск очень многообещающих ноутбуков на базе новых процессоров до конца года. Крис Уокер - генеральный менеджер компании Intel для мобильных клиентских платформ, поведал, что новые процессоры в диапазоне энергопотребления от 4,5 Ватт до 15 Ватт будут первыми, которые появятся в ноутбуках, а именно в ультратонких ноутбуках. Как уже сообщалось ранее, когда только появилась информация о процессорах 7-го поколения , уже ведется работа над 100 проектами с участием процессоров 7-го поколения, которые будут доступны в четвертом квартале 2016 года.
Новое семейство процессоров будет расширяться на другие рынки, но уже в следующем году. Так в частности в январе ожидается появление процессоров Intel 7-го поколения в рабочих станциях, игровых системах и виртуальной реальности.
Чипы имеют знакомую архитектуру
Intel построили 7-е поколение процессоров на той же архитектуре Skylake, что и процессоры 6-го поколения, представленные в прошлом году. Так что Intel не произвёл революцию, изобретая новую архитектуру.Skylake просто была немного доработана до идеала.
В частности, Intel сообщил, что улучшили напряжение транзисторов на процессорах. В результате получается, что микроархитектура стала более энергоэффективной и поэтому процессоры 7-го поколения могут предложить прирост производительности по сравнению с предыдущими поколениями процессоров Intel.
Ядра m5 и m7 уходят
Intel вносит изменения в обозначения маломощных чипов, устраняя 4,5 Ваттные процессоры Core m5 и m7 и превращая их в Core i5 и Core i7. Компания надеется, что это изменение поможет потребителям, многие из которых не понимают разницу между Core i5 и Core m5. Однако, 4,5-ваттные процессоры, также известные как чипы серии Kaby Lake , с буквой Y аналогичны по мощности. Если Вы видите Y в конце SKU, то это один из чипов ранее известных как ядра m5 или m7.
Что еще более интересно, что Intel не изменит марку ядра для его начального уровня процессоров Core m3, который является самым медленным и наименее дорогим из линейки m . Таким образом, в порядке производительности, чипы4,5-ватт называются Core m3, Core i5 Y серии и Core i7 серии Y.
Прирост производительности
Вам, вероятно, не стоит выбрасывать свой процессор 6-го поколения, если Вы сделали апгрейд в этом году или в прошлой зимой. Skylake однозначно не стоит менять в пользу одного из процессоров 7-го поколения аналогичной линейки. Замена оправдана только повышением индекса процессора. Но Intel говорит, что если Вы решитесь на замену, то получите ощутимый прирост производительности. Используя тестовый пакет SYSmark для измерения производительности, Intel представили компьютер с процессором 7-го поколения Core i7-7500U, который показал прирост производительности на 12 процентов больше, чем процессор 6-го поколения Core i7-6500U. Тестирование WebXPRT 2015 показало 19-процентное повышение производительности.
Не думаю, что даже 19-процентное преимущество подстегнёт покупателей менять свой не такой уж и старый и добрый Skylake на Kaby Lake. Очевидно, что увеличение производительности выглядит более существенным, когда в сравнение идут процессоры 5-го, 4-го поколений, на замену которых Intel и делает ставку по обновлению процессоров. Новый Core i5-7200U в 1.7 раз производительнее своего пятилетнего собрата Core i5-2467M в SYSmark. На тесте 3DMark новый процессор в три раза оказался быстрее пятилетнего процессора.
Представители Intel сообщили, что 7-е поколение центральных процессоров сможет играть в требовательных играх на средних настройках в разрешении 720p со встроенной графикой или при 4К с совместимым графическим усилителем.
Эти чипы предназначены для видео
Intel приняла уведомление о все 4K и 360 градусов видео мы потребляющего. В ответ на это производитель чипов представил новый видео движок для своих 7-Gen процессоров ядро, которое стремится обрабатывать любые требования содержания вы можете бросить на нее.
Новые чипы поддерживают аппаратное декодирование HEVC 10-битного профиля цветности, которое позволить Вам играть на 4K и UltraHD видео без каких-либо тормозов. Intel также добавила возможность декодирования VP9 для ядер 7-го поколения, чтобы повысить эффективность работы, когда Вы смотрите 4K видео и в то же время выполняете другие задачи.
Ядра 7-го поколения также смогут производить операции видеоконвертации намного быстрее других процессоров. Например, по данным Intel Вы сможете перекодировать 1 час 4K видео всего за 12 минут.
Больше энергоэффективности
С точки зрения повышения энергоэффективности батареи для ноутбуков представители Intel сообщили, что ноутбук с процессором 7-го поколения может работать в течение 7 часов при потоковой передаче 4K или 4K 360 градусов YouTube видео. По сравнению с ядрами 6-го поколения преимущество в работе составит в среднем 4 часа в пользу седьмого поколения. Что касается 4K потокового видео Intel обещает работоспособность в течение всего дня, что составляет 9 с половиной часов.
7-е поколения предлагает ряд других функций
Процессоры 7-го поколения предлагают несколько других функций, направленных на то, чтобы Ваши ноутбуки работали более эффективно. Например, Intel технология Turbo Boost 2.0. Это функция, которая управляет производительностью процессора и его мощностью, вроде автоматического разгона процессора, когда тактовая частота ЦП превышает номинальные показатели производительности.
Технология Hyper-Threading помогает процессору выполнять задачи быстрее, обеспечивая два потока обработки для каждого из ядер.
7-е поколение процессоров также включают в себя технологию Speed Shift , которая должна сделать более быстрыми выполняемые приложения. Эта технология позволяет процессору более реагировать на запросы приложений об увеличении или уменьшении частоты для обеспечения наилучших показателей, тем самым оптимизируя производительность и эффективность. Это особенно эффективно, когда приложениям требуются очень короткие всплески активности, такие как просмотр веб-страниц или ретуширование фотографий многочисленными мазками кисточек в графическом редакторе.
2 июня компания Intel анонсировала десять новых 14-нанометровых процессоров для настольных и мобильных ПК семейства Intel Core пятого поколения (кодовое наименование Broadwell-С) и пять новых 14-нанометровых процессоров семейства Intel Xeon E3-1200 v4.
Из десяти новых процессоров Intel Core пятого поколения (Broadwell-С) для настольных и мобильных ПК только два процессора ориентированы на настольные ПК и имеют разъем LGA 1150: это четырехъядерные модели Intel Core i7-5775C и Core i5-5675C. Все остальные процессоры Intel Core пятого поколения имеют BGA-исполнение и ориентированы на ноутбуки. Краткие характеристики новых процессоров Broadwell-С представлены в таблице.
| Разъем | Количество ядер/потоков | Размер кэша L3, МБ | TDP, Вт | Графическое ядро | ||
| Core i7-5950HQ | BGA | 4/8 | 6 | 2,9/3,7 | 47 | Iris Pro Graphics 6200 |
| Core i7-5850HQ | BGA | 4/8 | 6 | 2,7/3,6 | 47 | Iris Pro Graphics 6200 |
| Core i7-5750HQ | BGA | 4/8 | 6 | 2,5/3,4 | 47 | Iris Pro Graphics 6200 |
| Core i7-5700HQ | BGA | 4/8 | 6 | 2,7/3,5 | 47 | Intel HD Graphics 5600 |
| Core i5-5350H | BGA | 2/4 | 4 | 3,1/3,5 | 47 | Iris Pro Graphics 6200 |
| Core i7-5775R | BGA | 4/8 | 6 | 3,3/3,8 | 65 | Iris Pro Graphics 6200 |
| Core i5-5675R | BGA | 4/4 | 4 | 3,1/3,6 | 65 | Iris Pro Graphics 6200 |
| Core i5-5575R | BGA | 4/4 | 4 | 2,8/3,3 | 65 | Iris Pro Graphics 6200 |
| Core i7-5775C | LGA 1150 | 4/8 | 6 | 3,3/3,7 | 65 | Iris Pro Graphics 6200 |
| Core i5-5675C | LGA 1150 | 4/4 | 4 | 3,1/3,6 | 65 | Iris Pro Graphics 6200 |
Из пяти новых процессоров семейства Intel Xeon E3-1200 v4 только три модели (Xeon E3-1285 v4, Xeon E3-1285L v4, Xeon E3-1265L v4) имеют разъем LGA 1150, а еще две модели выполнены в BGA корпусе и не предназначены для самостоятельной установки на материнскую плату. Краткие характеристики новых процессоров семейства Intel Xeon E3-1200 v4 представлены в таблице.
| Разъем | Количество ядер/потоков | Размер кэша L3, МБ | Частота номинальная /максимальная, ГГц | TDP, Вт | Графическое ядро | |
| Xeon E3-1285 v4 | LGA 1150 | 4/8 | 6 | 3,5/3,8 | 95 | Iris Pro Graphics P6300 |
| Xeon E3-1285L v4 | LGA 1150 | 4/8 | 6 | 3,4/3,8 | 65 | Iris Pro Graphics P6300 |
| Xeon E3-1265L v4 | LGA 1150 | 4/8 | 6 | 2,3/3,3 | 35 | Iris Pro Graphics P6300 |
| Xeon E3-1278L v4 | BGA | 4/8 | 6 | 2,0/3,3 | 47 | Iris Pro Graphics P6300 |
| Xeon E3-1258L v4 | BGA | 2/4 | 6 | 1,8/3,2 | 47 | Intel HD Graphics P5700 |
Таким образом, из 15 новых процессоров Intel лишь пять моделей имеют разъем LGA 1150 и ориентированы на настольные системы. Для пользователей выбор, конечно, небольшой, особенно если учесть, что процессоры семейства Intel Xeon E3-1200 v4 ориентированы на серверы, а не на пользовательские ПК.
В дальнейшем мы сосредоточимся на рассмотрении новых 14-нанометровых процессоров с разъемом LGA 1150.
Итак, основными особенностями новых процессоров Intel Core пятого поколения и процессоров семейства Intel Xeon E3-1200 v4 является новая 14-нанометровая микроархитектура ядер с кодовым названием Broadwell. В принципе, никакого принципиального отличия между процессорами семейства Intel Xeon E3-1200 v4 и процессорами Intel Core пятого поколения для настольных систем нет, поэтому в дальнейшем все эти процессоры мы будем обозначать как Broadwell.
Вообще, нужно отметить, что микроархитектура Broadwell - это не просто Haswell в 14-нанометровом исполнении. Скорее, это немного улучшенная микроархитектура Haswell. Впрочем, Intel так делает всегда: при переходе на новый техпроцесс производства вносятся и изменения в саму микроархитектуру. В случае с Broadwell речь идет о косметических улучшениях. В частности, увеличены объемы внутренних буферов, есть изменения в исполнительных блоках ядра процессора (изменена схема выполнения операций умножения и деления чисел с плавающей запятой).
Подробно рассматривать все особенности микроархитектуры Broadwell мы не будем (это тема для отдельной статьи), но еще раз подчеркнем, что речь идет лишь о косметических изменениях микроархитектуры Haswell, а потому, не стоит ожидать, что процессоры Broadwell окажутся более производительными, чем процессоры Haswell. Конечно, переход на новый техпроцесс позволил снизить энергопотребление процессоров (при равной тактовой частоте), но никаких существенных приростов производительности ожидать не стоит.
Пожалуй, наиболее существенное отличие новых процессоров Broadwell от Haswell заключается в кэше четвертого уровня (L4-кэш) Crystalwell. Уточним, что такой кэш L4 присутствовал в процессорах Haswell, но лишь в топовых моделях мобильных процессоров, а в процессорах Haswell для настольных ПК c разъемом LGA 1150 его не было.
Напомним, что в некоторых топовых моделях мобильных процессоров Haswell было реализовано графическое ядро Iris Pro с дополнительной памятью eDRAM (embedded DRAM), что позволяло решить проблему с недостаточной пропускной способностью памяти, используемой для GPU. Память eDRAM, представляла собой отдельный кристалл, который располагался на одной подложке с кристаллом процессора. Этот кристалл получил кодовое наименование Crystalwell.
Память eDRAM имела размер 128 МБ и изготовлялась по 22-нанометровому техпроцессу. Но самое главное, что эта eDRAM память использовалась не только для нужд GPU, но и для вычислительных ядер самого процессора. То есть фактически, Crystalwell представлял собой L4-кэш, разделяемый между GPU и вычислительными ядрами процессора.
Во всех новых процессорах Broadwell также присутствует отдельный кристалл памяти eDRAM размером 128 МБ, который выступает в роли кэша L4 и может использоваться графическим ядром и вычислительными ядрами процессора. Причем, отметим, что память eDRAM в 14-нанометровых процессорах Broadwell точно такая же, как и в топовых мобильных процессорах Haswell, то есть выполняется по 22-нанометровому техпроцессу.
Следующая особенность новых процессоров Broadwell заключается в новом графическом ядре с кодовым наименованием Broadwell GT3e. В варианте процессоров для настольных и мобильных ПК (Intel Core i5/i7) - это Iris Pro Graphics 6200, а в процессорах семейства Intel Xeon E3-1200 v4 - это Iris Pro Graphics P6300 (за исключением модели Xeon E3-1258L v4). Углубляться в особенности архитектуры графических ядер Broadwell GT3e мы не станем (это тема для отдельной статьи) и лишь вкратце рассмотрим его основные особенности.
Напомним, что графическое ядро Iris Pro до этого присутствовало лишь в мобильных процессорах Haswell (Iris Pro Graphics 5100 и 5200). Причем, в графических ядрах Iris Pro Graphics 5100 и 5200 присутствует по 40 исполнительных устройств (EU). Новые графические ядра Iris Pro Graphics 6200 и Iris Pro Graphics P6300 наделены уже 48 EU, причем изменилась и система организации EU. Каждый отдельный блок графического процессора содержит по 8 EU, а графический модуль объединяет по три графических блока. То есть в одном графическом модуле содержится 24 EU, а в самом графическом процессоре Iris Pro Graphics 6200 или Iris Pro Graphics P6300 объединяются по два модуля, то есть в сумме получаем 48 EU.
Что касается разницы между графическими ядрами Iris Pro Graphics 6200 и Iris Pro Graphics P6300, то на уровне «железа» это одно и то же (Broadwell GT3e), а вот драйвера у них разные. В варианте Iris Pro Graphics P6300 драйвера оптимизированы под задачи, специфические для серверов и графических станций.
Прежде чем переходить к детальному рассмотрению результатов тестирования Broadwell, расскажем еще о нескольких особенностях новых процессоров.
Прежде всего, новые процессоры Broadwell (включая и Xeon E3-1200 v4) совместимы с материнскими платами на базе чипсетов Intel 9-серии. Мы не можем утверждать, что любая плата на базе чипсета Intel 9-серии будет поддерживать эти новые процессоры Broadwell, но большинство плат их поддерживают. Правда, для этого придется обновить BIOS на плате, причем BIOS должна поддерживать новые процессоры. К примеру, для тестирования мы использовали плату ASRock Z97 OC Formula и без обновления BIOS система работала только при наличии дискретной видеокарты, а вывод изображения через графическое ядро процессоров Broadwell был невозможен.
Следующая особенность новых процессоров Broadwell в том, что модели Core i7-5775C и Core i5-5675С имеют разблокированный коэффициент умножения, то есть ориентированы на разгон. В семействе процессоров Haswell такие процессоры с разблокированным коэффициентом умножения составляли K-серию, а в семействе Broadwell вместо буквы «К» используется буква «C». А вот процессоры Xeon E3-1200 v4 разгон не поддерживают (у них невозможно увеличить коэффициент умножения).
Теперь познакомимся поближе с теми процессорами, которые попали к нам на тестирование. Это модели , и . Фактически, из пяти новых моделей с разъемом LGA 1150 не хватает лишь процессора Xeon E3-1285L v4, который отличается от модели Xeon E3-1285 v4 лишь более низким энергопотреблением (65 Вт вместо 95 Вт) и тем, что номинальная тактовая частота ядер у него чуть ниже (3,4 ГГц вместо 3,5 ГГц). Кроме того, для сравнения мы добавили также Intel Core i7-4790K, который является топовым процессором в семействе Haswell.
Характеристики всех протестированных процессоров представлены в таблице:
| Xeon E3-1285 v4 | Xeon E3-1265L v4 | Core i7-5775C | Core i5-5675С | Core i7-4790K | |
| Техпроцесс, нм | 14 | 14 | 14 | 14 | 22 |
| Разъем | LGA 1150 | LGA 1150 | LGA 1150 | LGA 1150 | LGA 1150 |
| Количество ядер | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| Количество потоков | 8 | 8 | 8 | 4 | 8 |
| Кэш L3, МБ | 6 | 6 | 6 | 4 | 8 |
| Кэш L4 (eDRAM), МБ | 128 | 128 | 128 | 128 | N/A |
| Номинальная частота, ГГц | 3,5 | 2,3 | 3,3 | 3,1 | 4,0 |
| Максимальная частота, ГГц | 3,8 | 3,3 | 3,7 | 3,6 | 4,4 |
| TDP, Вт | 95 | 35 | 65 | 65 | 88 |
| Тип памяти | DDR3-1333/1600/1866 | DDR3 -1333/1600 | |||
| Графическое ядро | Iris Pro Graphics P6300 | Iris Pro Graphics P6300 | Iris Pro Graphics 6200 | Iris Pro Graphics 6200 | HD Graphics 4600 |
| Количество исполнительных блоков GPU | 48 (Broadwell GT3e) | 48 (Broadwell GT3e) | 48 (Broadwell GT3e) | 48 (Broadwell GT3e) | 20 (Haswell GT2) |
| Номинальная частота графического процессора, МГц | 300 | 300 | 300 | 300 | 350 |
| Максимальная частота графического процессора, ГГц | 1,15 | 1,05 | 1,15 | 1,1 | 1,25 |
| Технология vPro | + | + | − | − | − |
| Технология VT-x | + | + | + | + | + |
| Технология VT-d | + | + | + | + | + |
| Стоимость, $ | 556 | 417 | 366 | 276 | 339 |
А теперь, после нашего экспресс-обзора новых процессоров Broadwell, перейдем непосредственно к тестированию новинок.
Тестовый стенд
Для тестирования процессоров мы использовали стенд следующей конфигурации:
Методика тестирования
Тестирование процессоров проводилось с использованием наших скриптовых бенчмарков , и . Если точнее, то за основу мы взяли методику тестирования рабочих станций, но расширили ее, дополнив тестами из пакета iXBT Application Benchmark 2015 и игровыми тестами iXBT Game Benchmark 2015.
Таким образом, для тестирования процессоров использовались следующие приложения и бенчмарки:
- MediaCoder x64 0.8.33.5680
- SVPmark 3.0
- Adobe Premiere Pro CC 2014.1 (Build 8.1.0)
- Adobe After Effects CC 2014.1.1 (Version 13.1.1.3)
- Photodex ProShow Producer 6.0.3410
- Adobe Photoshop CC 2014.2.1
- ACDSee Pro 8
- Adobe Illustrator CC 2014.1.1
- Adobe Audition CC 2014.2
- Abbyy FineReader 12
- WinRAR 5.11
- Dassault SolidWorks 2014 SP3 (пакет Flow Simulation)
- SPECapc for 3ds max 2015
- SPECapc for Maya 2012
- POV-Ray 3.7
- Maxon Cinebench R15
- SPECviewperf v.12.0.2
- SPECwpc 1.2
Кроме того, для тестирования использовались игры и игровые бенчмарки из пакета iXBT Game Benchmark 2015. Тестирование в играх производилось при разрешении 1920х1080.
Дополнительно мы измерили энергопотребление процессоров в режиме простоя и стрессовой загрузки. Для этого использовался специализированный программно-аппаратный комплекс, подключаемый в разрыв цепей питания системной платы, то есть между блоком питания и системной платой.
Для создания стрессовой загрузки процессора мы использовали утилиту AIDA64 (тесты Stress FPU и Stress GPU).
Результаты тестирования
Энергопотребление процессоров
Итак, начнем с результатов тестирования процессоров на энергопотребление. Результаты тестирования представлены на диаграмме.
Самым прожорливым в плане энергопотребления, как и следовало ожидать, оказался процессор Intel Core i7-4790K с заявленным TDP 88 Вт. Его реальное энергопотребление в режиме стрессовой загрузки составило 119 Вт. При этом, температура ядер процессора составляла 95 °C и наблюдался троттлинг.
Следующим по энергопотреблению был процессор Intel Core i7-5775C с заявленным TDP 65 Вт. Для этого процессора энергопотребление в режиме стрессовой загрузки составило 72,5 Вт. Температура ядер процессора достигала 90 °C, но троттлинг не наблюдался.
Третье месте по энергопотреблению занял процессор Intel Xeon E3-1285 v4 c TDP 95 Вт. Его энергопотребление в режиме стрессовой загрузки составило 71 Вт, а температура ядер процессора составляла 78 °C
А самым экономичным в плане энергопотребления оказался процессор Intel Xeon E3-1265L v4 c TDP 35 Вт. В режиме стрессовой загрузки энергопотребление этого процессора не превосходило 39 Вт, а температура ядер процессора составляла всего 56 °C.
Что ж, если ориентироваться на энергопотребление процессоров, то нужно констатировать, что Broadwell имеет существенно более низкое энергопотребление в сравнении с Haswell.
Тесты из пакета iXBT Application Benchmark 2015
Начнем с тестов, входящих в состав бенчмарка iXBT Application Benchmark 2015. Отметим, что интегральный результат производительности мы рассчитывали как среднее геометрическое результатов в логических группах тестов (видеоконвертирование и видеообработка, создание видеоконтента и т. д.). Для расчета результатов в логических группах тестов использовалась та же самая референсная система, что и в бенчмарке iXBT Application Benchmark 2015.
Полные результаты тестирование приведены в таблице. Кроме того, мы приводим результаты тестирования по логическим группам тестов на диаграммах в нормированном виде. За референсный принимается результат процессора Core i7-4790K.
| Логическая группа тестов | Xeon E3-1285 v4 | Xeon E3-1265L v4 | Core i5-5675C | Core i7-5775C | Core i7-4790K |
| Видеоконвертирование и видеообработка, баллы | 364,3 | 316,7 | 272,6 | 280,5 | 314,0 |
| MediaCoder x64 0.8.33.5680, секунды | 125,4 | 144,8 | 170,7 | 155,4 | 132,3 |
| SVPmark 3.0, баллы | 3349,6 | 2924,6 | 2552,7 | 2462,2 | 2627,3 |
| Создание видеоконтента, баллы | 302,6 | 264,4 | 273,3 | 264,5 | 290,9 |
| Adobe Premiere Pro CC 2014.1, секунды | 503,0 | 579,0 | 634,6 | 612,0 | 556,9 |
| Adobe After Effects CC 2014.1.1 (Test #1), секунды | 666,8 | 768,0 | 802,0 | 758,8 | 695,3 |
| Adobe After Effects CC 2014.1.1 (Test #2), секунды | 330,0 | 372,2 | 327,3 | 372,4 | 342,0 |
| Photodex ProShow Producer 6.0.3410, секунды | 436,2 | 500,4 | 435,1 | 477,7 | 426,7 |
| Обработка цифровых фотографий, баллы | 295,2 | 258,5 | 254,1 | 288,1 | 287.0 |
| Adobe Photoshop CC 2014.2.1, секунды | 677,5 | 770,9 | 789,4 | 695,4 | 765,0 |
| ACDSee Pro 8, секунды | 289,1 | 331,4 | 334,8 | 295,8 | 271,0 |
| Векторная графика, баллы | 150,6 | 130,7 | 140,6 | 147,2 | 177,7 |
| Adobe Illustrator CC 2014.1.1, секунды | 341,9 | 394,0 | 366,3 | 349,9 | 289,8 |
| Аудиообработка, баллы | 231,3 | 203,7 | 202,3 | 228,2 | 260,9 |
| Adobe Audition CC 2014.2, секунды | 452,6 | 514,0 | 517,6 | 458,8 | 401,3 |
| Распознавание текста, баллы | 302,4 | 263,6 | 205,8 | 269,9 | 310,6 |
| Abbyy FineReader 12, секунды | 181,4 | 208,1 | 266,6 | 203,3 | 176,6 |
| Архивирование и разархивирование данных, баллы | 228,4 | 203,0 | 178,6 | 220,7 | 228,9 |
| WinRAR 5.11 архивирование, секунды | 105,6 | 120,7 | 154,8 | 112,6 | 110,5 |
| WinRAR 5.11 разархивирование, секунды | 7,3 | 8,1 | 8,29 | 7,4 | 7,0 |
| Интегральный результат производительности, баллы | 259,1 | 226,8 | 212,8 | 237,6 | 262,7 |
Итак, как видно по результатам тестирования, по интегральной производительности процессор Intel Xeon E3-1285 v4 практически не отличается от процессора Intel Core i7-4790K. Однако, это интегральный результат по совокупности всех используемых в бенчмарке приложений.
Тем не менее, есть ряд приложений, в которых преимущество на стороне процессора Intel Xeon E3-1285 v4. Это такие приложения, как MediaCoder x64 0.8.33.5680 и SVPmark 3.0 (видеоконвертирование и видеообработка), Adobe Premiere Pro CC 2014.1 и Adobe After Effects CC 2014.1.1 (создание видеоконтента), Adobe Photoshop CC 2014.2.1 и ACDSee Pro 8 (обработка цифровых фотографий). В этих приложениях более высокая тактовая частота процессора Intel Core i7-4790K не дает ему преимущества над процессором Intel Xeon E3-1285 v4.
А вот в таких приложениях, как Adobe Illustrator CC 2014.1.1 (векторная графика), Adobe Audition CC 2014.2 (аудиообработка), Abbyy FineReader 12 (распознавание текста) преимущество оказывается на стороне более высокочастотного процессора Intel Xeon E3-1285 v4. Тут интересно отметить, тесты на основе приложений Adobe Illustrator CC 2014.1.1 и Adobe Audition CC 2014.2 в меньшей степени (в сравнении с другими приложениями) загружают ядра процессора.
И конечно же, есть тесты, в которых процессоры Intel Xeon E3-1285 v4 и Intel Core i7-4790K демонстрируют одинаковую производительность. Например, это тест на основе приложения WinRAR 5.11.
Вообще, нужно отметить, что процессор Intel Core i7-4790K демонстрирует более высокую производительность (в сравнении с процессором Intel Xeon E3-1285 v4) именно в тех приложениях, в которых задействуются не все ядра процессора или загрузка ядер оказывается не полной. В то же время в тестах, где загружены на 100% все ядра процессора, лидерство на стороне процессора Intel Xeon E3-1285 v4.
Расчеты в приложении Dassault SolidWorks 2014 SP3 (Flow Simulation)
Тест на основе приложения Dassault SolidWorks 2014 SP3 с дополнительным пакетом Flow Simulation мы вынесли отдельно, поскольку в этом тесте не используется референсная система, как в тестах бенчмарка iXBT Application Benchmark 2015.
Напомним, что в данном тесте речь идет о гидро/аэродинамических и тепловых расчетах. Всего рассчитывается шесть различных моделей, а результатами каждого подтеста является время расчета в секундах.
Подробные результаты тестирования представлены в таблице.
| Тест | Xeon E3-1285 v4 | Xeon E3-1265L v4 | Core i5-5675C | Core i7-5775C | Core i7-4790K |
| conjugate heat transfer, секунды | 353.7 | 402.0 | 382.3 | 328.7 | 415.7 |
| textile machine, секунды | 399.3 | 449.3 | 441.0 | 415.0 | 510.0 |
| rotating impeller, секунды | 247.0 | 278.7 | 271.3 | 246.3 | 318.7 |
| cpu cooler, секунды | 710.3 | 795.3 | 784.7 | 678.7 | 814.3 |
| halogen floodlight, секунды | 322.3 | 373.3 | 352.7 | 331.3 | 366.3 |
| electronic components, секунды | 510.0 | 583.7 | 559.3 | 448.7 | 602.0 |
| Суммарное время расчета, секунды | 2542,7 | 2882,3 | 2791,3 | 2448,7 | 3027,0 |
Кроме того, мы также приводим нормированный результат скорости расчета (величина, обратная суммарному времени расчета). За референсный принимается результат процессора Core i7-4790K.
Как видно по результатам тестирования, в этих специфических расчетах лидерство на стороне процессоров Broadwell. Все четыре процессора Broadwell демонстрируют более высокую скорость расчета в сравнении с процессором Core i7-4790K. По всей видимости, в этих специфических расчетах сказываются те улучшения исполнительных блоков, которые были реализованы в микроархитектуре Broadwell.
SPECapc for 3ds max 2015
Далее рассмотрим результаты теста SPECapc for 3ds max 2015 для приложения Autodesk 3ds max 2015 SP1. Подробные результаты этого теста представлены в таблице, а нормированные результаты для CPU Composite Score и GPU Composite Score - на диаграммах. За референсный принимается результат процессора Core i7-4790K.
| Тест | Xeon E3-1285 v4 | Xeon E3-1265L v4 | Core i5-5675C | Core i7-5775C | Core i7-4790K |
| CPU Composite Score | 4,52 | 3,97 | 4,09 | 4,51 | 4,54 |
| GPU Composite Score | 2,36 | 2,16 | 2,35 | 2,37 | 1,39 |
| Large Model Composite Score | 1,75 | 1,59 | 1,68 | 1,73 | 1,21 |
| Large Model CPU | 2,62 | 2,32 | 2,50 | 2,56 | 2,79 |
| Large Model GPU | 1,17 | 1,08 | 1,13 | 1,17 | 0,52 |
| Interacive Graphics | 2,45 | 2,22 | 2,49 | 2,46 | 1,61 |
| Advanced Visual Styles | 2,29 | 2,08 | 2,23 | 2,25 | 1,19 |
| Modeling | 1,96 | 1,80 | 1,94 | 1,98 | 1,12 |
| CPU Computing | 3,38 | 3,04 | 3,15 | 3,37 | 3,35 |
| CPU Rendering | 5,99 | 5,18 | 5,29 | 6,01 | 5,99 |
| GPU Rendering | 3,13 | 2,86 | 3,07 | 3,16 | 1,74 |
В тесте SPECapc 3ds for max 2015 лидируют процессоры Broadwell. Причем, если в подтестах, зависящих от производительности CPU (CPU Composite Score), процессоры Core i7-4790K и Xeon E3-1285 v4 демонстрируют равную производительность, то в подтестах, зависящих от производительности графического ядра (GPU Composite Score), все процессоры Broadwell существенно опережают процессор Core i7-4790K.
SPECapc for Maya 2012
Теперь посмотрим на результат еще одного теста трехмерного моделирования - SPECapc for Maya 2012. Напомним, что данный бенчмарк запускался в паре с пакетом Autodesk Maya 2015.
Результаты этого теста представлены в таблице, а нормированные результаты - на диаграммах. За референсный принимается результат процессора Core i7-4790K.
| Тест | Xeon E3-1285 v4 | Xeon E3-1265L v4 | Core i5-5675C | Core i7-5775C | Core i7-4790K |
| GFX Score | 1,96 | 1,75 | 1,87 | 1,91 | 1,67 |
| CPU Score | 5,47 | 4,79 | 4,76 | 5,41 | 5,35 |
В этом тесте процессор Xeon E3-1285 v4 демонстрирует немного более высокую производительность в сравнении с процессором Core i7-4790K, однако, разница не столь существенна, как в пакете SPECapc 3ds for max 2015.
POV-Ray 3.7
В тесте POV-Ray 3.7 (рендеринг трехмерной модели) лидером является процессор Core i7-4790K. В данном случае более высокая тактовая частота (при равном количестве ядер) дает преимущество процессору.
| Тест | Xeon E3-1285 v4 | Xeon E3-1265L v4 | Core i5-5675C | Core i7-5775C | Core i7-4790K |
| Render average, PPS | 1568,18 | 1348,81 | 1396,3 | 1560.6 | 1754,48 |
Cinebench R15
В бенчмарке Cinebench R15 результат оказался неоднозначным. В тесте OpenGL все процессоры Broadwell существенно превосходят процессор Core i7-4790K, что естественно, поскольку в них интегрировано более производительное графическое ядро. А вот в процессорном тесте, наоборот, более производительным оказывается процессор Core i7-4790K.
| Тест | Xeon E3-1285 v4 | Xeon E3-1265L v4 | Core i5-5675C | Core i7-5775C | Core i7-4790K |
| OpenGL, fps | 71,88 | 66,4 | 72,57 | 73 | 33,5 |
| CPU, cb | 774 | 667 | 572 | 771 | 850 |
SPECviewperf v.12.0.2
В тестах пакета SPECviewperf v.12.0.2 результаты определяются преимущественно производительностью графического ядра процессора и, кроме того, оптимизацией видеодрайвера к тем или иным приложениям. Поэтому, в этих тестах процессор Core i7-4790K существенно отстает от процессоров Broadwell.
Результаты тестирования представлены в таблице, а также в нормированном виде на диаграммах. За референсный принимается результат процессора Core i7-4790K.
| Тест | Xeon E3-1285 v4 | Xeon E3-1265L v4 | Core i5-5675C | Core i7-5775C | Core i7-4790K |
| catia-04 | 20,55 | 18,94 | 20,10 | 20,91 | 12,75 |
| creo-01 | 16,56 | 15,52 | 15,33 | 15,55 | 9,53 |
| energy-01 | 0,11 | 0,10 | 0,10 | 0,10 | 0,08 |
| maya-04 | 19,47 | 18,31 | 19,87 | 20,32 | 2,83 |
| medical-01 | 2,16 | 1,98 | 2,06 | 2,15 | 1,60 |
| showcase-01 | 10,46 | 9,96 | 10,17 | 10,39 | 5,64 |
| snx-02 | 12,72 | 11,92 | 3,51 | 3,55 | 3,71 |
| sw-03 | 31,32 | 28,47 | 28,93 | 29,60 | 22,63 |
Нельзя сказать, что в этом тесте все однозначно. В некоторых сценариях (Media and Entertaiment, Product Development, Life Sciences) более высокий результат демонстрируют процессоры Broadwell. Есть сценарии (Financial Services, Energy, General Operation), где преимущество на стороне процессора Core i7-4790K либо результаты примерно одинаковые.
Игровые тесты
И в заключение рассмотрим результаты тестирования процессоров в игровых тестах. Напомним, что для тестирования мы использовали следующие игры и игровые бенчмарки:
- Aliens vs Predator
- World of Tanks 0.9.5
- Grid 2
- Metro: LL Redux
- Metro: 2033 Redux
- Hitman: Absolution
- Thief
- Tomb Raider
- Sleeping Dogs
- Sniper Elite V2
Тестирование проводилось при разрешении экрана 1920×1080 и в двух режимах настройки: на максимальное и минимальное качество. Результаты тестирования представлены на диаграммах. В данном случае результаты не нормируются.
В игровых тестах результаты таковы: все процессоры Broadwell демонстрируют очень близкие результаты, что естественно, поскольку в них используется одно и то же графическое ядро Broadwell GT3e. И самое главное, что при настройках на минимальное качество процессоры Broadwell позволяют комфортно играть (при FPS более 40) в большинство игр (при разрешении 1920×1080).
С другой стороны, если в системе используется дискретная графическая карта, то особого смысла в новых процессорах Broadwell просто нет. То есть нет смысла менять Haswell на Broadwell. Да и цена у Broadwell-ов не так, что бы очень привлекательная. К примеру, Intel Core i7-5775C стоит дороже Intel Core i7-4790K.
Впрочем, Intel, похоже, и не делает ставки на настольные процессоры Broadwell. Ассортимент моделей крайне скромный, да и на подходе процессоры Skylake, так что вряд ли процессоры Intel Core i7-5775C и Core i5-5675С будут пользоваться особым спросом.
Серверные процессоры семейства Xeon E3-1200 v4 - это отдельный сегмент рынка. Для большинства обычных домашних пользователей такие процессоры не представляют интереса, а вот в корпоративном секторе рынка эти процессоры, возможно, и будут пользоваться спросом.
ВведениеЭтим летом компания Intel совершила странное: она умудрилась сменить целых два поколения процессоров, ориентированных на общеупотребительные персональные компьютеры. Сначала на смену Haswell пришли процессоры с микроархитектурой Broadwell, но затем в течение буквально пары месяцев они утратили свой статус новинки и уступили место процессорам Skylake, которые будут оставаться наиболее прогрессивными CPU как минимум ещё года полтора. Такая чехарда со сменой поколений произошла главным образом в связи с проблемами Intel, возникшими при внедрении нового 14-нм техпроцесса, который применяется при производстве и Broadwell, и Skylake. Производительные носители микроархитектуры Broadwell по пути в настольные системы сильно задержались, а их последователи вышли по заранее намеченному графику, что привело к скомканности анонса процессоров Core пятого поколения и серьёзному сокращению их жизненного цикла. В результате всех этих пертурбаций, в десктопном сегменте Broadwell заняли совсем узкую нишу экономичных процессоров с мощным графическим ядром и довольствуются теперь лишь небольшим уровнем продаж, свойственным узкоспециализированным продуктам. Внимание же передовой части пользователей переключилось на последователей Broadwell – процессоры Skylake.
Надо заметить, что в последние несколько лет компания Intel совсем не радует своих поклонников ростом производительности предлагаемых продуктов. Каждое новое поколение процессоров прибавляет в удельном быстродействии лишь по несколько процентов, что в конечном итоге приводит к отсутствию у пользователей явных стимулов к модернизации старых систем. Но выход Skylake – поколения CPU, по пути к которому Intel, фактически, перепрыгнула через ступеньку – внушал определённые надежды на то, что мы получим действительно стоящее обновление самой распространённой вычислительной платформы. Однако, ничего подобного так и не случилось: Intel выступила в своём привычном репертуаре. Broadwell был представлен общественности в качестве некого ответвления от основной линии процессоров для настольных систем, а Skylake оказались быстрее Haswell в большинстве приложений совсем незначительно
.
Поэтому несмотря на все ожидания, появление Skylake в продаже вызвало у многих скептическое отношение. Ознакомившись с результатами реальных тестов, многие покупатели попросту не увидели реального смысла в переходе на процессоры Core шестого поколения. И действительно, главным козырем свежих CPU выступает прежде всего новая платформа с ускоренными внутренними интерфейсами, но не новая процессорная микроархитектура. И это значит, что реальных стимулов к обновлению основанных систем прошлых поколений Skylake предлагает немного.
Впрочем, мы бы всё-таки не стали отговаривать от перехода Skylake всех без исключения пользователей. Дело в том, что пусть Intel и наращивает производительность своих процессоров очень сдержанными темпами, с момента появления Sandy Bridge, которые всё ещё трудятся во многих системах, сменилось уже четыре поколения микроархитектуры. Каждый шаг по пути прогресса вносил свой вклад в увеличение производительности, и к сегодняшнему дню Skylake способен предложить достаточно существенный прирост в производительности по сравнению со своими более ранними предшественниками. Только чтобы увидеть это, сравнивать его надо не с Haswell, а с более ранними представителями семейства Core, появившимися до него.
Собственно, именно таким сравнением мы сегодня и займёмся. Учитывая всё сказанное, мы решили посмотреть, насколько выросла производительность процессоров Core i7 с 2011 года, и собрали в едином тесте старшие Core i7, относящиеся к поколениям Sandy Bridge, Ivy Bridge, Haswell, Broadwell и Skylake. Получив же результаты такого тестирования, мы постараемся понять, обладателям каких процессоров целесообразно затевать модернизацию старых систем, а кто из них может повременить до появления последующих поколений CPU. Попутно мы посмотрим и на уровень производительности новых процессоров Core i7-5775C и Core i7-6700K поколений Broadwell и Skylake, которые до настоящего момента в нашей лаборатории ещё не тестировались.
Сравнительные характеристики протестированных CPU
От Sandy Bridge до Skylake: сравнение удельной производительности
Для того, чтобы вспомнить, как же менялась удельная производительность интеловских процессоров в течение последней пятилетки, мы решили начать с простого теста, в котором сопоставили скорость работы Sandy Bridge, Ivy Bridge, Haswell, Broadwell и Skylake, приведённых к одной и той же частоте 4,0 ГГц. В этом сравнении нами были использованы процессоры линейки Core i7, то есть, четырёхъядерники, обладающие технологией Hyper-Threading.В качестве основного тестового инструмента был взят комплексный тест SYSmark 2014 1.5, который хорош тем, что воспроизводит типичную пользовательскую активность в общеупотребительных приложениях офисного характера, при создании и обработке мультимедийного контента и при решении вычислительных задач. На следующих графиках отображены полученные результаты. Для удобства восприятия они нормированы, за 100 процентов принята производительность Sandy Bridge.
Интегральный показатель SYSmark 2014 1.5 позволяет сделать следующие наблюдения. Переход от Sandy Bridge к Ivy Bridge увеличил удельную производительность совсем незначительно – примерно на 3-4 процента. Дальнейший шаг к Haswell оказался гораздо более результативным, он вылился в 12-процентное улучшение производительности. И это – максимальный прирост, который можно наблюдать на приведённом графике. Ведь дальше Broadwell обгоняет Haswell всего лишь на 7 процентов, а переход от Broadwell к Skylake и вовсе наращивает удельную производительность лишь на 1-2 процента. Весь же прогресс от Sandy Bridge до Skylake выливается в 26-процентное увеличение производительности при постоянстве тактовых частот.
Более подробную расшифровку полученных показателей SYSmark 2014 1.5 можно посмотреть на трёх следующих графиках, где интегральный индекс производительности разложен по составляющим по типу приложений.
Обратите внимание, наиболее заметно с вводом новых версий микроархитектур прибавляют в скорости исполнения мультимедийные приложения. В них микроархитектура Skylake превосходит Sandy Bridge на целых 33 процента. А вот в счётных задачах, напротив, прогресс проявляется меньше всего. И более того, при такой нагрузке шаг от Broadwell к Skylake даже оборачивается небольшим снижением удельной производительности.
Теперь, когда мы представляем себе, что же происходило с удельной производительностью процессоров Intel в течение последних нескольких лет, давайте попробуем разобраться, чем наблюдаемые изменения были обусловлены.
От Sandy Bridge до Skylake: что изменилось в процессорах Intel
Сделать точкой отсчёта в сравнении разных Core i7 представителя поколения Sandy Bridge мы решили не просто так. Именно данный дизайн подвёл крепкий фундамент под всё дальнейшее совершенствование производительных интеловских процессоров вплоть до сегодняшних Skylake. Так, представители семейства Sandy Bridge стали первыми высокоинтегрированными CPU, в которых в одном полупроводниковом кристалле были собраны и вычислительные, и графическое ядра, а также северный мост с L3-кешем и контроллером памяти. Кроме того, в них впервые стала использоваться внутренняя кольцевая шина, посредством которой была решена задача высокоэффективного взаимодействия всех структурных единиц, составляющих столь сложный процессор. Этим заложенным в микроархитектуре Sandy Bridge универсальным принципам построения продолжают следовать все последующие поколения CPU без каких бы то ни было серьёзных корректив.Немалые изменения в Sandy Bridge претерпела внутренняя микроархитектура вычислительных ядер. В ней не только была реализована поддержка новых наборов команд AES-NI и AVX, но и нашли применение многочисленные крупные улучшения в недрах исполнительного конвейера. Именно в Sandy Bridge был добавлен отдельный кеш нулевого уровня для декодированных инструкций; появился абсолютно новый блок переупорядочивания команд, основанный на использовании физического регистрового файла; были заметно улучшены алгоритмы предсказания ветвлений; а кроме того, два из трёх исполнительных порта для работы с данными стали унифицированными. Такие разнородные реформы, проведённые сразу на всех этапах конвейера, позволили серьёзно увеличить удельную производительность Sandy Bridge, которая по сравнению с процессорами предыдущего поколения Nehalem сразу выросла почти на 15 процентов. К этому добавился 15-процентный рост номинальных тактовых частот и отличный разгонный потенциал, в результате чего в сумме получилось семейство процессоров, которое до сих пор ставится в пример Intel, как образцовое воплощение фазы «так» в принятой в компании маятниковой концепции разработки.
И правда, подобных по массовости и действенности улучшений в микроархитектуре после Sandy Bridge мы уже не видели. Все последующие поколения процессорных дизайнов проводят куда менее масштабные усовершенствования в вычислительных ядрах. Возможно, это является отражением отсутствия реальной конкуренции на процессорном рынке, возможно причина замедления прогресса кроется в желании Intel сосредоточить усилия на совершенствовании графических ядер, а может быть Sandy Bridge просто оказался настолько удачным проектом, что его дальнейшее развитие требует слишком больших трудозатрат.
Отлично иллюстрирует произошедший спад интенсивности инноваций переход от Sandy Bridge к Ivy Bridge. Несмотря на то, что следующее за Sandy Bridge поколение процессоров и было переведено на новую производственную технологию с 22-нм нормами, его тактовые частоты совсем не выросли. Сделанные же улучшения в дизайне в основном коснулись ставшего более гибким контроллера памяти и контроллера шины PCI Express, который получил совместимость с третьей версией данного стандарта. Что же касается непосредственно микроархитектуры вычислительных ядер, то отдельные косметические переделки позволили добиться ускорения выполнения операций деления и небольшого увеличения эффективности технологии Hyper-Threading, да и только. В результате, рост удельной производительности составил не более 5 процентов.
Вместе с тем, внедрение Ivy Bridge принесло и то, о чём теперь горько жалеет миллионная армия оверклокеров. Начиная с процессоров этого поколения, Intel отказалась от сопряжения полупроводникового кристалла CPU и закрывающей его крышки посредством бесфлюсовой пайки и перешла на заполнение пространства между ними полимерным термоинтерфейсным материалом с очень сомнительными теплопроводящими свойствами. Это искусственно ухудшило частотный потенциал и сделало процессоры Ivy Bridge, как и всех их последователей, заметно менее разгоняемыми по сравнению с очень бодрыми в этом плане «старичками» Sandy Bridge.
Впрочем, Ivy Bridge – это всего лишь «тик», а потому особых прорывов в этих процессорах никто и не обещал. Однако никакого воодушевляющего роста производительности не принесло и следующее поколение, Haswell, которое, в отличие от Ivy Bridge, относится уже к фазе «так». И это на самом деле немного странно, поскольку различных улучшений в микроархитектуре Haswell сделано немало, причём они рассредоточены по разным частям исполнительного конвейера, что в сумме вполне могло бы увеличить общий темп исполнения команд.
Например, во входной части конвейера была улучшена результативность предсказания переходов, а очередь декодированных инструкций стала делиться между параллельными потоками, сосуществующими в рамках технологии Hyper-Threading, динамически. Попутно произошло увеличение окна внеочередного исполнения команд, что в сумме должно было поднять долю параллельно выполняемого процессором кода. Непосредственно в исполнительном блоке были добавлены два дополнительных функциональных порта, нацеленных на обработку целочисленных команд, обслуживание ветвлений и сохранение данных. Благодаря этому Haswell стал способен обрабатывать до восьми микроопераций за такт – на треть больше предшественников. Более того, новая микроархитектура удвоила и пропускную способность кеш-памяти первого и второго уровней.
Таким образом, улучшения в микроархитектуре Haswell не затронули лишь скорость работы декодера, который, похоже, на данный момент стал самым узким местом в современных процессорах Core. Ведь несмотря на внушительный список улучшений, прирост удельной производительности у Haswell по сравнению с Ivy Bridge составил лишь около 5-10 процентов. Но справедливости ради нужно оговориться, что на векторных операциях ускорение заметно гораздо сильнее. А наибольший выигрыш можно увидеть в приложениях, использующих новые AVX2 и FMA-команды, поддержка которых также появилась в этой микроархитектуре.
Процессоры Haswell, как и Ivy Bridge, сперва тоже не особенно понравились энтузиастам. Особенно если учесть тот факт, что в первоначальной версии никакого увеличения тактовых частот они не предложили. Однако спустя год после своего дебюта Haswell стали казаться заметно привлекательнее. Во-первых, увеличилось количество приложений, обращающихся к наиболее сильным сторонам этой архитектуры и использующих векторные инструкции. Во-вторых, Intel смогла исправить ситуацию с частотами. Более поздние модификации Haswell, получившие собственное кодовое наименование Devil’s Canyon, смогли нарастить преимущество над предшественниками благодаря увеличению тактовой частоты, которая, наконец, пробила 4-гигагерцовый потолок. Кроме того, идя на поводу у оверклокеров, Intel улучшила полимерный термоинтерфейс под процессорной крышкой, что сделало Devil’s Canyon более подходящими объектами для разгона. Конечно, не такими податливыми, как Sandy Bridge, но тем не менее.
И вот с таким багажом Intel подошла к Broadwell. Поскольку основной ключевой особенностью этих процессоров должна была стать новая технология производства с 14-нм нормами, никаких значительных нововведений в их микроархитектуре не планировалось – это должен был быть почти самый банальный «тик». Всё необходимое для успеха новинок вполне мог бы обеспечить один только тонкий техпроцесс с FinFET-транзисторами второго поколения, в теории позволяющий уменьшить энергопотребление и поднять частоты. Однако практическое внедрение новой технологии обернулось чередой неудач, в результате которых Broadwell досталась лишь экономичность, но не высокие частоты. В итоге те процессоры этого поколения, которые Intel представила для настольных систем, вышли больше похожими на мобильные CPU, чем на продолжателей дела Devil’s Canyon. Тем более, что кроме урезанных тепловых пакетов и откатившихся частот они отличаются от предшественников и уменьшившимся в объёме L3-кешем, что, правда, несколько компенсируется появлением расположенного на отдельном кристалле кэша четвёртого уровня.
На одинаковой с Haswell частоте процессоры Broadwell демонстрируют примерно 7-процентное преимущество, обеспечиваемое как добавлением дополнительного уровня кеширования данных, так и очередным улучшением алгоритма предсказания ветвлений вместе с увеличением основных внутренних буферов. Кроме того, в Broadwell реализованы новые и более быстрые схемы выполнения инструкций умножения и деления. Однако все эти небольшие улучшения перечёркиваются фиаско с тактовыми частотами, относящими нас в эпоху до Sandy Bridge. Так, например, старший оверклокерский Core i7-5775C поколения Broadwell уступает по частоте Core i7-4790K целых 700 МГц. Понятно, что ожидать какого-то роста производительности на этом фоне бессмысленно, лишь бы обошлось без её серьёзного падения.
Во многом именно из-за этого Broadwell и оказался непривлекательным для основной массы пользователей. Да, процессоры этого семейства отличаются высокой экономичностью и даже вписываются в тепловой пакет с 65-ваттными рамками, но кого это, по большому счёту, волнует? Разгонный же потенциал первого поколения 14-нм CPU оказался достаточно сдержанным. Ни о какой работе на частотах, приближающихся к 5-гигагерцовой планке речь не идёт. Максимум, которого можно добиться от Broadwell при использовании воздушного охлаждения пролегает в окрестности величины 4,2 ГГц. Иными словами, пятое поколение Core вышло у Intel, как минимум, странноватым. О чём, кстати, микропроцессорный гигант в итоге и пожалел: представители Intel отмечают, что поздний выход Broadwell для настольных компьютеров, его сокращённый жизненный цикл и нетипичные характеристики отрицательно сказались на уровне продаж, и больше компания на подобные эксперименты пускаться не планирует.
Новейший же Skylake на этом фоне представляется не столько как дальнейшее развитие интеловской микроархитектуры, сколько своего рода работа над ошибками. Несмотря на то, что при производстве этого поколения CPU используется тот же 14-нм техпроцесс, что и в случае Broadwell, никаких проблем с работой на высоких частотах у Skylake нет. Номинальные частоты процессоров Core шестого поколения вернулись к тем показателям, которые были свойственны их 22-нм предшественникам, а разгонный потенциал даже немного увеличился. На руку оверклокерам здесь сыграл тот факт, что в Skylake конвертер питания процессора вновь перекочевал на материнскую плату и снизил тем самым суммарное тепловыделение CPU при разгоне. Жаль только, что Intel так и не вернулась к использованию эффективного термоинтерфейса между кристаллом и процессорной крышкой.
Но вот что касается базовой микроархитектуры вычислительных ядер, то несмотря на то, что Skylake, как и Haswell, представляет собой воплощение фазы «так», нововведений в ней совсем немного. Причём большинство из них направлено на расширение входной части исполнительного конвейера, остальные же части конвейера остались без каких-либо существенных изменений. Перемены касаются улучшения результативности предсказания ветвлений и повышения эффективности блока предварительной выборки, да и только. При этом часть оптимизаций служит не столько для улучшения производительности, сколько направлена на очередное повышение энергоэффективности. Поэтому удивляться тому, что Skylake по своей удельной производительности почти не отличается от Broadwell, не следует.
Впрочем, существуют и исключения: в отдельных случаях Skylake могут превосходить предшественников в производительности и более заметно. Дело в том, что в этой микроархитектуре была усовершенствована подсистема памяти. Внутрипроцессорная кольцевая шина стала быстрее, и это в конечном итоге расширило полосу пропускания L3-кэша. Плюс к этому контроллер памяти получил поддержку работающей на высоких частотах памяти стандарта DDR4 SDRAM.
Но в итоге тем не менее получается, что бы там не говорила Intel о прогрессивности Skylake, с точки зрения обычных пользователей это – достаточно слабое обновление. Основные улучшения в Skylake сделаны в графическом ядре и в энергоэффективности, что открывает перед такими CPU путь в безвентиляторные системы планшетного форм-фактора. Десктопные же представители этого поколения отличаются от тех же Haswell не слишком заметно. Даже если закрыть глаза на существование промежуточного поколения Broadwell, и сопоставлять Skylake напрямую с Haswell, то наблюдаемый рост удельной производительности составит порядка 7-8 процентов, что вряд ли можно назвать впечатляющим проявлением технического прогресса.
Попутно стоит отметить, что не оправдывает ожиданий и совершенствование технологических производственных процессов. На пути от Sandy Bridge дo Skylake компания Intel сменила две полупроводниковых технологии и уменьшила толщину транзисторных затворов более чем вдвое. Однако современный 14-нм техпроцесс по сравнению с 32-нм технологией пятилетней давности так и не позволил нарастить рабочие частоты процессоров. Все процессоры Core последних пяти поколений имеют очень похожие тактовые частоты, которые если и превышают 4-гигагерцовую отметку, то совсем незначительно.
Для наглядной иллюстрации этого факта можно посмотреть на следующий график, на котором отображена тактовая частота старших оверклокерских процессоров Core i7 разных поколений.
Более того, пик тактовой частоты приходится даже не на Skylake. Максимальной частотой могут похвастать процессоры Haswell, относящиеся к подгруппе Devil’s Canyon. Их номинальная частота составляет 4,0 ГГц, но благодаря турбо-режиму в реальных условиях они способны разгоняться до 4,4 ГГц. Для современных же Skylake максимум частоты – всего лишь 4,2 ГГц.
Всё это, естественно, сказывается на итоговой производительности реальных представителей различных семейств CPU. И далее мы предлагаем посмотреть, как всё это отражается на быстродействии платформ, построенных на базе флагманских процессоров каждого из семейств Sandy Bridge, Ivy Bridge, Haswell, Broadwell и Skylake.
Как мы тестировали
В сравнении приняли участие пять процессоров Core i7 разных поколений: Core i7-2700K, Core i7-3770K, Core i7-4790K, Core i7-5775C и Core i7-6700K. Поэтому список комплектующих, задействованных в тестировании, получился достаточно обширным:
Процессоры:
Intel Core i7-2600K (Sandy Bridge, 4 ядра + HT, 3,4-3,8 ГГц, 8 Мбайт L3);
Intel Core i7-3770K (Ivy Bridge, 4 ядра + HT, 3,5-3,9 ГГц, 8 Мбайт L3);
Intel Core i7-4790K (Haswell Refresh, 4 ядра + HT, 4,0-4,4 ГГц, 8 Мбайт L3);
Intel Core i7-5775C (Broadwell, 4 ядра, 3,3-3,7 ГГц, 6 Мбайт L3, 128 Мбайт L4).
Intel Core i7-6700K (Skylake, 4 ядра, 4,0-4,2 ГГц, 8 Мбайт L3).
Процессорный кулер: Noctua NH-U14S.
Материнские платы:
ASUS Z170 Pro Gaming (LGA 1151, Intel Z170);
ASUS Z97-Pro (LGA 1150, Intel Z97);
ASUS P8Z77-V Deluxe (LGA1155, Intel Z77).
Память:
2x8 Гбайт DDR3-2133 SDRAM, 9-11-11-31 (G.Skill F3-2133C9D-16GTX);
2x8 Гбайт DDR4-2666 SDRAM, 15-15-15-35 (Corsair Vengeance LPX CMK16GX4M2A2666C16R).
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 10240 с использованием следующего комплекта драйверов:
Intel Chipset Driver 10.1.1.8;
Intel Management Engine Interface Driver 11.0.0.1157;
NVIDIA GeForce 358.50 Driver.
Производительность
Общая производительностьДля оценки производительности процессоров в общеупотребительных задачах мы традиционно используем тестовый пакет Bapco SYSmark, моделирующий работу пользователя в реальных распространённых современных офисных программах и приложениях для создания и обработки цифрового контента. Идея теста очень проста: он выдаёт единственную метрику, характеризующую средневзвешенную скорость компьютера при повседневном использовании. После выхода операционной системы Windows 10 этот бенчмарк в очередной раз обновился, и теперь мы задействуем самую последнюю версию – SYSmark 2014 1.5.
При сравнении Core i7 разных поколений, когда они работают в своих номинальных режимах, результаты получаются совсем не такие, как при сопоставлении на единой тактовой частоте. Всё-таки реальная частота и особенности работы турбо-режима оказывает достаточно существенное влияние на производительность. Например, согласно полученным данным, Core i7-6700K быстрее Core i7-5775C на целых 11 процентов, но при этом его преимущество над Core i7-4790K совсем незначительно – оно составляет всего лишь порядка 3 процентов. При этом нельзя обойти вниманием и то, что новейший Skylake оказывается существенно быстрее процессоров поколений Sandy Bridge и Ivy Bridge. Его преимущество над Core i7-2700K и Core i7-3770K достигает 33 и 28 процентов соответственно.
Более глубокое понимание результатов SYSmark 2014 1.5 способно дать знакомство с оценками производительности, получаемое в различных сценариях использования системы. Сценарий Office Productivity моделирует типичную офисную работу: подготовку текстов, обработку электронных таблиц, работу с электронной почтой и посещение Интернет-сайтов. Сценарий задействует следующий набор приложений: Adobe Acrobat XI Pro, Google Chrome 32, Microsoft Excel 2013, Microsoft OneNote 2013, Microsoft Outlook 2013, Microsoft PowerPoint 2013, Microsoft Word 2013, WinZip Pro 17.5 Pro.
В сценарии Media Creation моделируется создание рекламного ролика с использованием предварительно отснятых цифровых изображений и видео. Для этой цели применяются популярные пакеты Adobe Photoshop CS6 Extended, Adobe Premiere Pro CS6 и Trimble SketchUp Pro 2013.
Сценарий Data/Financial Analysis посвящён статистическому анализу и прогнозированию инвестиций на основе некой финансовой модели. В сценарии используются большие объёмы численных данных и два приложения Microsoft Excel 2013 и WinZip Pro 17.5 Pro.
Результаты, полученные нами при различных сценариях нагрузки, качественно повторяют общие показатели SYSmark 2014 1.5. Обращает на себя внимание лишь тот факт, что процессор Core i7-4790K совсем не выглядит устаревшим. Он заметно проигрывает новейшему Core i7-6700K только в расчётном сценарии Data/Financial Analysis, а в остальных случаях либо уступает своему последователю на совсем малозаметную величину, либо вообще оказывается быстрее. Например, представитель семейства Haswell опережает новый Skylake в офисных приложениях. Но процессоры более старых годов выпуска, Core i7-2700K и Core i7-3770K, выглядят уже несколько устаревшими предложениями. Они проигрывают новинке в разных типах задач от 25 до 40 процентов, и это, пожалуй, является вполне достаточным основанием, чтобы Core i7-6700K можно было рассматривать в качестве достойной им замены.
Игровая производительность
Как известно, производительность платформ, оснащенных высокопроизводительными процессорами, в подавляющем большинстве современных игр определяется мощностью графической подсистемы. Именно поэтому при тестировании процессоров мы выбираем наиболее процессорозависимые игры, а измерение количества кадров выполняем дважды. Первым проходом тесты проводятся без включения сглаживания и с установкой далеко не самых высоких разрешений. Такие настройки позволяют оценить, насколько хорошо проявляют себя процессоры с игровой нагрузкой в принципе, а значит, позволяют строить догадки о том, как будут вести себя тестируемые вычислительные платформы в будущем, когда на рынке появятся более быстрые варианты графических ускорителей. Второй проход выполняется с реалистичными установками – при выборе FullHD-разрешения и максимального уровня полноэкранного сглаживания. На наш взгляд такие результаты не менее интересны, так как они отвечают на часто задаваемый вопрос о том, какой уровень игровой производительности могут обеспечить процессоры прямо сейчас – в современных условиях.
Впрочем, в этом тестировании мы собрали мощную графическую подсистему, основанную на флагманской видеокарте NVIDIA GeForce GTX 980 Ti. И в результате в части игр частота кадров продемонстрировала зависимость от процессорной производительности даже в FullHD-разрешении.
Результаты в FullHD-разрешении с максимальными настройками качества
Обычно влияние процессоров на игровую производительность, особенно если речь идёт о мощных представителях серии Core i7, оказывается незначительным. Однако при сопоставлении пяти Core i7 разных поколений результаты получаются совсем не однородными. Даже при установке максимальных настроек качества графики Core i7-6700K и Core i7-5775C демонстрируют наивысшую игровую производительность, в то время как более старые Core i7 от них отстают. Так, частота кадров, которая получена в системе с Core i7-6700K превышает производительность системы на базе Core i7-4770K на малозаметный один процент, но процессоры Core i7-2700K и Core i7-3770K представляются уже ощутимо худшей основой геймерской системы. Переход с Core i7-2700K или Core i7-3770K на новейший Core i7-6700K даёт прибавку в числе fps величиной в 5-7 процентов, что способно оказать вполне заметное влияние на качество игрового процесса.
Увидеть всё это гораздо нагляднее можно в том случае, если на игровую производительность процессоров посмотреть при сниженном качестве изображения, когда частота кадров не упирается в мощность графической подсистемы.
Результаты при сниженном разрешении
Новейшему процессору Core i7-6700K вновь удаётся показать наивысшую производительность среди всех Core i7 последних поколений. Его превосходство над Core i7-5775C составляет порядка 5 процентов, а над Core i7-4690K – около 10 процентов. В этом нет ничего странного: игры достаточно чутко реагируют на скорость подсистемы памяти, а именно по этому направлению в Skylake были сделаны серьёзные улучшения. Но гораздо заметнее превосходство Core i7-6700K над Core i7-2700K и Core i7-3770K. Старший Sandy Bridge отстаёт от новинки на 30-35 процентов, а Ivy Bridge проигрывает ей в районе 20-30 процентов. Иными словами, как бы ни ругали Intel за слишком медленное совершенствование собственных процессоров, компания смогла за прошедшие пять лет на треть повысить скорость работы своих CPU, а это – очень даже ощутимый результат.
Тестирование в реальных играх завершают результаты популярного синтетического бенчмарка Futuremark 3DMark.
Вторят игровым показателям и те результаты, которые выдаёт Futuremark 3DMark. При переводе микроархитектуры процессоров Core i7 c Sandy Bridge на Ivy Bridge показатели 3DMark выросли на величину от 2 до 7 процентов. Внедрение дизайна Haswell и выпуск процессоров Devil’s Canyon добавил к производительности старших Core i7 дополнительные 7-14 процентов. Однако потом появление Core i7-5775C, обладающего сравнительно невысокой тактовой частотой, несколько откатило быстродействие назад. И новейшему Core i7-6700K, фактически, пришлось отдуваться сразу за два поколения микроархитектуры. Прирост в итоговом рейтинге 3DMark у нового процессора семейства Skylake по сравнению с Core i7-4790K составил до 7 процентов. И на самом деле это не так много: всё-таки самое заметное улучшение производительности за последние пять лет смогли привнести процессоры Haswell. Последние же поколения десктопных процессоров, действительно, несколько разочаровывают.
Тесты в приложениях
В Autodesk 3ds max 2016 мы тестируем скорость финального рендеринга. Измеряется время, затрачиваемое на рендеринг в разрешении 1920x1080 с применением рендерера mental ray одного кадра стандартной сцены Hummer.
Ещё один тест финального рендеринга проводится нами с использованием популярного свободного пакета построения трёхмерной графики Blender 2.75a. В нём мы измеряем продолжительность построения финальной модели из Blender Cycles Benchmark rev4.
Для измерения скорости фотореалистичного трёхмерного рендеринга мы воспользовались тестом Cinebench R15. Maxon недавно обновила свой бенчмарк, и теперь он вновь позволяет оценить скорость работы различных платформ при рендеринге в актуальных версиях анимационного пакета Cinema 4D.
Производительность при работе веб-сайтов и интернет-приложений, построенных с использованием современных технологий, измеряется нами в новом браузере Microsoft Edge 20.10240.16384.0. Для этого применяется специализированный тест WebXPRT 2015, реализующий на HTML5 и JavaScript реально использующиеся в интернет-приложениях алгоритмы.
Тестирование производительности при обработке графических изображений происходит в Adobe Photoshop CC 2015. 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.
По многочисленным просьбам фотолюбителей мы провели тестирование производительности в графической программе Adobe Photoshop Lightroom 6.1. Тестовый сценарий включает пост-обработку и экспорт в JPEG с разрешением 1920x1080 и максимальным качеством двухсот 12-мегапиксельных изображений в RAW-формате, сделанных цифровой камерой Nikon D300.
В Adobe Premiere Pro CC 2015 тестируется производительность при нелинейном видеомонтаже. Измеряется время рендеринга в формат H.264 Blu-Ray проекта, содержащего HDV 1080p25 видеоряд с наложением различных эффектов.
Для измерения быстродействия процессоров при компрессии информации мы пользуемся архиватором WinRAR 5.3, при помощи которого с максимальной степенью сжатия архивируем папку с различными файлами общим объёмом 1,7 Гбайт.
Для оценки скорости перекодирования видео в формат H.264 используется тест x264 FHD Benchmark 1.0.1 (64bit), основанный на измерении времени кодирования кодером x264 исходного видео в формат MPEG-4/AVC с разрешением 1920x1080@50fps и настройками по умолчанию. Следует отметить, что результаты этого бенчмарка имеют огромное практическое значение, так как кодер x264 лежит в основе многочисленных популярных утилит для перекодирования, например, HandBrake, MeGUI, VirtualDub и проч. Мы периодически обновляем кодер, используемый для измерений производительности, и в данном тестировании приняла участие версия r2538, в которой реализована поддержка всех современных наборов инструкций, включая и AVX2.
Кроме того, мы добавили в список тестовых приложений и новый кодер x265, предназначенный для транскодирования видео в перспективный формат H.265/HEVC, который является логическим продолжением H.264 и характеризуется более эффективными алгоритмами сжатия. Для оценки производительности используется исходный 1080p@50FPS Y4M-видеофайл, который перекодируется в формат H.265 с профилем medium. В этом тестировании принял участие релиз кодера версии 1.7.
Преимущество Core i7-6700K над ранними предшественниками в различных приложениях не подлежит сомнению. Однако больше всего выиграли от произошедшей эволюции два типа задач. Во-первых, связанные с обработкой мультимедийного контента, будь то видео или изображения. Во-вторых, финальный рендеринг в пакетах трёхмерного моделирования и проектирования. В целом, в таких случаях Core i7-6700K превосходит Core i7-2700K не менее, чем на 40-50 процентов. А иногда можно наблюдать и гораздо более впечатляющее улучшение скорости. Так, при перекодировании видео кодеком x265 новейший Core i7-6700K выдаёт ровно вдвое более высокую производительность, чем старичок Core i7-2700K.
Если же говорить о том приросте в скорости выполнения ресурсоёмких задач, которую может обеспечить Core i7-6700K по сравнению с Core i7-4790K, то тут уже столь впечатляющих иллюстраций к результатам работы интеловских инженеров привести нельзя. Максимальное преимущество новинки наблюдается в Lightroom, здесь Skylake оказался лучше в полтора раза. Но это скорее – исключение из правила. В большинстве же мультимедийных задач Core i7-6700K по сравнению с Core i7-4790K предлагает лишь 10-процентное улучшение производительности. А при нагрузке иного характера разница в быстродействии и того меньше или же вообще отсутствует.
Отдельно нужно сказать пару слов и о результате, показанном Core i7-5775C. Из-за небольшой тактовой частоты этот процессор медленнее, чем Core i7-4790K и Core i7-6700K. Но не стоит забывать о том, что его ключевой характеристикой является экономичность. И он вполне способен стать одним из лучших вариантов с точки зрения удельной производительности на каждый ватт затраченной электроэнергии. В этом мы легко убедимся в следующем разделе.
Энергопотребление
Процессоры Skylake производятся по современному 14-нм технологическому процессу с трёхмерными транзисторами второго поколения, однако, несмотря на это, их тепловой пакет вырос до 91 Вт. Иными словами, новые CPU не только «горячее» 65-ваттных Broadwell, но и превосходят по расчётному тепловыделению Haswell, выпускаемые по 22-нм технологии и уживающиеся в рамках 88-ваттного теплового пакета. Причина, очевидно, состоит в том, что изначально архитектура Skylake оптимизировалась с прицелом не на высокие частоты, а на энергоэффективность и возможность использования в мобильных устройствах. Поэтому для того, чтобы десктопные Skylake получили приемлемые тактовые частоты, лежащие в окрестности 4-гигагерцевой отметки, пришлось задирать напряжение питания, что неминуемо отразилось на энергопотреблении и тепловыделении.Впрочем, процессоры Broadwell низкими рабочими напряжениями тоже не отличались, поэтому существует надежда на то, что 91-ваттный тепловой пакет Skylake получили по каким-то формальным обстоятельствам и, на самом деле, они окажутся не прожорливее предшественников. Проверим!
Используемый нами в тестовой системе новый цифровой блок питания Corsair RM850i позволяет осуществлять мониторинг потребляемой и выдаваемой электрической мощности, чем мы и пользуемся для измерений. На следующем ниже графике приводится 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. Для правильной оценки энергопотребления мы активировали турборежим и все имеющиеся энергосберегающие технологии.
В состоянии простоя качественный скачок в экономичности настольных платформ произошёл с выходом Broadwell. Core i7-5775C и Core i7-6700K отличаются заметно более низким потреблением в простое.
Зато под нагрузкой в виде перекодирования видео самыми экономичными вариантами CPU оказываются Core i7-5775C и Core i7-3770K. Новейший же Core i7-6700K потребляет больше. Его энергетические аппетиты находятся на уровне старшего Sandy Bridge. Правда, в новинке, в отличие от Sandy Bridge, есть поддержка инструкций AVX2, которые требуют достаточно серьёзных энергетических затрат.
На следующей диаграмме приводится максимальное потребление при нагрузке, создаваемой 64-битной версией утилиты LinX 0.6.5 с поддержкой набора инструкций AVX2, которая базируется на пакете Linpack, отличающемся непомерными энергетическими аппетитами.
И вновь процессор поколения Broadwell показывает чудеса энергетической эффективности. Однако если смотреть на то, сколько электроэнергии потребляет Core i7-6700K, то становится понятно, что прогресс в микроархитектурах обошёл стороной энергетическую эффективность настольных CPU. Да, в мобильном сегменте с выходом Skylake появились новые предложения с чрезвычайно соблазнительным соотношением производительности и энергопотребления, однако новейшие процессоры для десктопов продолжают потреблять примерно столько же, сколько потребляли их предшественники за пять лет до сегодняшнего дня.
Выводы
Проведя тестирование новейшего Core i7-6700K и сравнив его с несколькими поколениями предшествующих CPU, мы вновь приходим к неутешительному выводу о том, что компания Intel продолжает следовать своим негласным принципам и не слишком стремится наращивать быстродействие десктопных процессоров, ориентированных на высокопроизводительные системы. И если по сравнению со старшим Broadwell новинка предлагает примерно 15-процентное улучшение производительности, обусловленное существенно лучшими тактовыми частотами, то в сравнении с более старым, но более быстрым Haswell она уже не кажется столь же прогрессивной. Разница в производительности Core i7-6700K и Core i7-4790K, несмотря на то, что эти процессоры разделяет два поколения микроархитектуры, не превышает 5-10 процентов. И это очень мало для того, чтобы старший десктопный Skylake можно было бы однозначно рекомендовать для обновления имеющихся LGA 1150-систем.Впрочем, к столь незначительным шагам Intel в деле повышения скорости работы процессоров для настольных систем стоило бы давно привыкнуть. Прирост быстродействия новых решений, лежащий примерно в таких пределах, – давно сложившаяся традиция. Никаких революционных изменений в вычислительной производительности интеловских CPU, ориентированных на настольные ПК, не происходит уже очень давно. И причины этого вполне понятны: инженеры компании заняты оптимизацией разрабатываемых микроархитектур для мобильных применений и в первую очередь думают об энергоэффективности. Успехи Intel в адаптации собственных архитектур для использования в тонких и лёгких устройствах несомненны, но адептам классических десктопов при этом только и остаётся, что довольствоваться небольшими прибавками быстродействия, которые, к счастью, пока ещё не совсем сошли на нет.
Однако это совсем не значит, что Core i7-6700K можно рекомендовать лишь для новых систем. Задуматься о модернизации своих компьютеров вполне могут обладатели конфигураций, в основе которых лежит платформа LGA 1155 с процессорами поколений Sandy Bridge и Ivy Bridge. В сравнении с Core i7-2700K и Core i7-3770K новый Core i7-6700K выглядит очень неплохо – его средневзвешенное превосходство над такими предшественниками оценивается в 30-40 процентов. Кроме того, процессоры с микроархитектурой Skylake могут похвастать поддержкой набора инструкций AVX2, который к настоящему моменту нашел достаточно широкое применение в мультимедийных приложениях, и благодаря этому в некоторых случаях Core i7-6700K оказывается быстрее гораздо сильнее. Так, при перекодировании видео мы даже видели случаи, когда Core i7-6700K превосходил Core i7-2700K в скорости работы более чем в два раза!
Есть у процессоров Skylake и целый ряд других преимуществ, связанных с внедрением сопутствующей им новой платформы LGA 1151. И дело даже не столько в появившейся в ней поддержке DDR4-памяти, сколько в том, что новые наборы логики сотой серии наконец-то получили действительно скоростное соединение с процессором и поддержку большого количества линий PCI Express 3.0. В результате, передовые LGA 1151-системы могут похвастать наличием многочисленных быстрых интерфейсов для подключения накопителей и внешних устройств, которые лишены каких-либо искусственных ограничений по пропускной способности.
Плюс к тому, оценивая перспективы платформы LGA 1151 и процессоров Skylake, в виду нужно иметь и ещё один момент. Intel не будет спешить с выводом на рынок процессоров следующего поколения, известных как Kaby Lake. Если верить имеющейся информации, представители этой серии процессоров в вариантах для настольных компьютеров появятся на рынке только в 2017 году. Так что Skylake будет с нами ещё долго, и система, построенная на нём, сможет оставаться актуальной в течение очень продолжительного промежутка времени.
В данной статье будут подробно рассмотрены последние поколения процессоров Intel на основе архитектуры Core. Данная компания занимает ведущее положение на рынке компьютерных систем. Большинство современных компьютеров собираются на чипах именно этой компании.
Intel: стратегия развития
Предыдущие поколения процессоров от компании Intel были подчинены двухлетнему циклу. Такая стратегия выпуска новых процессоров данной компании получила название «Тик-Так». Первый этап под названием «тик» заключается в переводе процессора на новый технологический процесс. Так, например, поколения «Иви бридж» (2-е поколение) и «Санди бридж» (3-е поколение) в плане архитектуры были идентичными. Однако технология производства первых базировалась на норме 22 нм, а вторых – 32 нм. То же самое можно сказать и про «Броад Велл» (5-го поколения) и «Хас Велл» (4-ое поколение). Этап «так» в свою очередь предполагает кардинальное изменение архитектуры полупроводниковых кристаллов и значительный прирост производительности. Можно привести следующие переходы в качестве примера:
— 1-ое поколение West merre и 2-ое поколение «Санди Бридж». В данном случае технологический процесс был идентичным (32 нм), а вот архитектура претерпела существенные изменения. На центральный процессор были перенесены северный мост материнской платы и встроенный графический усилитель;
— 4-е поколение «Хас Велл» и 3-е поколение «Иви Бридж». Был оптимизирован уровень энергопотребления компьютерной системы, а также повышены тактовые частоты чипов.
— 6-ое поколение «Скай Лайк» и 5-ое поколение «Броад Велл»: также были повышены тактовые частоты и улучшен уровень энергопотребления. Было добавлено несколько новых инструкций, улучшающих быстродействие.
Процессоры на базе архитектуры Core: сегментация
ЦПУ от компании Intel позиционируются на рынке следующим образом:
— Celeron– наиболее доступные решения. Подходят для использования в офисных компьютерах, предназначенных для решения наиболее простых задач.
— Pentium – практически полностью идентичны процессорам Celeron в архитектурном плане. Однако более высокие частоты и увеличенный кэш третьего уровня дают данным процессорным решениям определенное преимущество с точки зрения производительности. Данный ЦПУ относится к сегменту игровых ПК начального уровня.
— Corei3 – занимают средний сегмент ЦПУ от компании Intel. Два предыдущих типа процессоров, как правило, имеют два вычислительных блока. То же можно сказать про Corei3. Однако для двух первых семейств чипов отсутствует поддержка технологии «ГиперТрейдинг». У процессоров Corei3 она имеется. Таким образом на программном уровне два физических модуля могут быть преобразованы в четыре потока обработки программы. Это позволяет обеспечить существенное увеличение уровня быстродействия. На основе таких продуктов можно собрать собственный игровой персональный компьютер среднего уровня, сервер начального уровня или даже графическую станцию.
— Corei5 – занимают нишу решений выше среднего уровня, но ниже премиального сегмента. Данные полупроводниковые кристаллы могут похвастаться наличием сразу четырех физических ядер. Данная архитектурная особенность обеспечивает им преимущество в плане производительности. Более свежее поколение процессоров Corei5 обладает высокими тактовыми частотами, что позволяет постоянно получать прирост производительности.
— Corei7 – занимают нишу премиум-сегмента. В них количество вычислительных блоков такое же, как и в Corei5. Однако у них, так же, как и у Corei3 имеется поддержка технологии «Гипертрейдинг». По этой причине четыре ядра на программном уровне преобразуются в восемь обрабатываемых потоков. Именно эта особенность позволяет обеспечить феноменальный уровень производительности, которым может похвастаться любой персональный компьютер, собранный на основе Intel Corei7. Данные чипы имеют соответствующую стоимость.
Процессорные разъемы
Поколения процессоров Intel Coreмогут устанавливаться в различные типы сокетов. По этой причине не получится установить первые чипы на основе данной архитектуры в материнскую плату ЦПУ 6-го поколения. А чип с кодовым названием «СкайЛайк» не получится установить в системную плату для второго и первого поколения процессоров. Первый процессорный разъем носит название Сокет Н или LGA 1156. Цифра 1156 здесь указывает на количество контактов. Данный разъем был выпущен в 2009 году для первых центральных процессоров, изготовленных по нормам технологического процесса 45 нм и 32 нм. На сегодняшний день данный сокет считается уже морально и физически устаревшим. На смену LGA 1156 в 2010 году пришел LGA 1155 или Сокет Н1. Материнские платы данной серии поддерживают чипы Coreвторого и третьего поколений. Их кодовые названия соответственно «Санди Бридж» и «Иви Бридж». 2013 год был ознаменован выходом третьего сокета для чипов, созданный на основе архитектуры Core – LGA 1150 или Сокет Н2. В данный процессорный разъем можно было установить процессор четвертого и пятого поколений. В 2015 году на смену сокету LGA 1150 пришел актуальный сокет LGA 1151.
Чипы первого поколения
Наиболее доступными процессорами являлись чипы Celeron G1101 (работает с частотой 2.27 ГГц), Pentium G6950 (2,8 ГГц), Pentium G6990 (2.9 ГГц). У всех этих решений было по два ядра.Сегмент решений среднего уровня был занят процессорами Corei 3 с обозначением 5XX (два ядра/четыре потока для обработки информации). Выше на одну ступень находились процессоры с обозначением 6XX. Они имели идентичные параметры с Corei3, однако частота была выше. На той же ступени располагался процессор 7XX с четырьмя реальными ядрами. Самые производительные компьютерные системы были собраны на базе процессора Corei7. Данные модели обозначались как 8XX. В этом случае наиболее скоростной чип имел маркировку 875 К. Такой процессор за счет разблокированного множителя можно было разогнать. Однако и цена у него была соответствующая. Для данных процессоров можно получить значительный прирост быстродействия. Наличие приставки К в обозначении центрального процессорного устройства означает, что множитель процессора разблокирован и данная модель поддается разгону. Приставка S добавлялась в обозначение энергоэффективных чипов.
«Санди Бридж» и плановое обновление архитектуры
На смену первому поколению чипов на базе архитектуры Coreв 2010 году пришло новое решение с кодовым названием Sandy Bridge. Ключевой особенностью данного устройства являлся перенос встроенного графического ускорителя и северного моста на кремниевый кристалл процессора.
В нише более бюджетных процессорных решений был процессоры Celeron серий G5XX иG4XX. В первом случае использовалось сразу два вычислительных блока, а во втором кэш третьего уровня был урезан и присутствовало только одно ядро. На одну ступень выше расположились процессоры Pentiumмоделей G6XX иG8XX. В данном случае разница в производительности была обеспечена более высокими частотами. G8XX именно из за этой важной характеристики выглядели намного предпочтительнее в глазах пользователя. Линейка процессоров Corei3 была представлена моделями 21XX. У некоторых обозначений на конце появлялся индекс Т. Он обозначал наиболее энерго эффектиные решения, имеющие уменьшенную производительность. Решения Corei5 имели обозначения 25XX, 24XX, 23XX. Чем более высокую маркировку имеет модель, тем больший уровень производительности имеет ЦПУ. Если в конце наименования добавлена буква «S», то это означает промежуточный вариант по уровню энергопотребления между «Т»-версией и штатным кристаллом. Индекс «P»обозначает, что в устройстве отключен графический ускоритель. Чипы с индексом «К» обладали разблокированным множителем. Подобная маркировка остается актуальной и для третьего поколения данной архитектуры.
Новый прогрессивный технологический процесс
В 2013 году вышло третье поколение процессоров на основе данной архитектуры. Ключевым нововведением стал новый технологический процесс. В остальном никаких существенных нововведений не было. Все они физически совместимы с предыдущим поколением процессором. Их можно было устанавливать в те же самые материнские платы. Структура обозначений осталась прежней. Celeron имели обозначение G12XX, а Pentium–G22XX. В начале вместо «2» была «3». Это указывало на принадлежность к третьему поколению. Линейка Corei3 имела индексы 32XX. Более продвинутые процессоры Corei5 имели обозначения 33XX, 34XXи 35XX. Флагманские аппараты Core i7 имели маркировку 37XX.
Четвертое поколение архитектуры Core
Четвертое поколение процессоров Intel стало следующим этапом. В данном случае использовалась следующая маркировка. Центральные процессорные устройства эконом-класса обозначались как G18XX. Те же индексы имели и процессоры Pentium – 41XX и 43XX. Процессоры Corei5 можно было бы узнать по аббревиатурам 46XX, 45XXи 44XX. Для обозначения процессоров Corei7 использовалось обозначение 47XX. Пятое поколение процессоров Intel на базе этой архитектуры ориентировалось в основном на использование в мобильных устройствах. Для стационарных персональных компьютеров были выпущены только чипы, относящиеся к линейкам i7 иi5, причем только ограниченное число моделей. Первые из них обозначались как 57XX, а вторые – 56XX.
Перспективные решения
В начале осени 2015 года дебютировало шестое поколение процессоров Intel. На данный момент это наиболее актуальная процессорная архитектура. В этом случае чипы начального уровня обозначаются как G39XX для Celeron, G44XX и G45XX для Pentium. Процессоры Corei3 имеют обозначение 61XX и 63XX. Corei5 в свою очередь обозначаются как 64XX, 65XXи 66XX. На обозначение флагманских моделей выделено всего одно решение 67XX. Новое поколение процессорных решений от компании Intelпребывает только в начале разработки, так что такие решения будут оставаться актуальными еще долгое время.
Особенности разгона
Все чипы на основе данной архитектуры обладают заблокированным множителем. По этой причине разгон устройства может быть выполнен только за счет увеличения частоты системной шины. В последнем шестом поколении данную возможность увеличения быстродействия системы производители материнских плат должны будут отключить в BIOS. В данном плане процессоры серий Corei7 иCorei5 с индексом К являются исключением. У данных устройств множитель разблокирован. Это позволяет существенно увеличить производительность компьютерных систем, построенных на базе таких полупроводниковых продуктов.
Мнение пользователей
Все поколения процессоров Intel, перечисленные в данном материале, обладают высокой степенью энергоэффективности и феноменальным уровнем быстродействия. Их единственным недостатком является слишком высокая стоимость. Причина здесь заключается только в том, что прямой конкурент компании Intel компания AMD не может противопоставить стоящие решения. По этой причине компания Intel устанавливает ценник на свою продукцию исходя из собственных соображений.
Заключение
В данной статье были подробно рассмотрены поколения процессоров Intelдля настольных персональных компьютеров. Такого перечня будет вполне достаточно, чтобы разобраться в обозначениях и наименования процессоров. Также существуют варианты для компьютерных энтузиастов и различные мобильные сокеты. Это все сделано для того, чтобы конечный пользователь смог получить наиболее оптимальное процессорное решение. На сегодняшний день наиболее актуальными являются чипы шестого поколения. При сборке нового ПК стоит обращать внимание именно на эти модели.
