Исследуем подробно Intel Core i7:
технологии Turbo Boost и Hyper-Threading

Сегодняшняя статья будет посвящена тем аспектам, которые мы не осветили в основном материале, посвящённом новой архитектуре Intel Core i7 и её первому, попавшему к нам представителю — процессору Intel Core i7 920. Как, наверное, помнят наши постоянные читатели, в том тестировании мы оценили производительность Core i7 920, так сказать, в «полностью штатном» режиме — с включенными технологиями Turbo Boost и Hyper-Threading, как он и должен, по идее, работать в обычной пользовательской системе.

Однако исследовательский пыл трудно остудить, поэтому нас, конечно, заинтересовал вопрос: а какую долю новые технологии вносят в общую производительность процессоров данной архитектуры? Данный материал полностью посвящён этому вопросу: мы исследовали производительность Core i7 в «минималистичном» варианте (отключив как Turbo Boost, так и Hyper-Threading), а также в вариантах с включённой Hyper-Threading и включённым Turbo Boost. И, естественно, в качестве ориентира присутствует «нормальный» режим, где обе задействованы технологии.

Некоторые изменения коснулись и тестового стенда: в данном тестировании мы использовали уже 6 ГБ DDR3 SDRAM от компании Corsair, а также системную плату ECS X58B-A. Все остальные комплектующие остались неизменными с момента публикации предыдущей статьи по Core i7. К сожалению, использование 6 ГБ ОЗУ вместо 3 ГБ в прошлом тесте, судя по результатам, не позволяет их сравнивать напрямую, поэтому стандартная конфигурация с включенными технологиями Turbo Boost и Hyper-Threading была протестирована ещё раз с указанными здесь памятью и системной платой.

Тестирование

Обозначения в таблицах следует трактовать следующим образом: «All Disabled» — отключены и Turbo Boost, и Hyper-Threading. «TB Enabled» — включён только Turbo Boost. «HT Enabled» — включён только Hyper-Threading. «All Enabled» — включены Turbo Boost и Hyper-Threading.

Графа «Прирост, %» отражает прирост производительности того режима, который находится в предыдущем столбце (слева), относительно режима «All Disabled». NB: Именно относительно режима «All Disabled», то есть крайней левой колонки с данными, а не относительно предыдущего «Enabled»-режима.

Жирным красным шрифтом выделен отрицательный прирост (падение производительности).

Пакеты трёхмерного моделирования

	All Disabled	TB Enabled	Прирост, %	HT Enabled	Прирост, %	All Enabled	Прирост, %
3ds max	—	—	—	—	—	—	—
CPU Render	9,93	10,47	5%	11,11	12%	11,61	17%
Graphics	4,26	4,35	2%	3,88	-9%	4,41	4%
Hardware Shaders	10,38	10,82	4%	10,01	-4%	10,57	2%
Maya	—	—	—	—	—	—	—
GFX	2,83	2,89	2%	2,81	-1%	2,89	2%
CPU	7,70	7,90	3%	7,73	0%	8,18	6%
Render	0:04:58	0:04:41	6%	0:04:07	21%	0:03:55	27%
Lightwave	0:07:28	0:06:59	7%	0:07:41	-3%	0:07:43	-3%
Group Score	118	123	4%	120	2%	127	7%

Включение Turbo Boost даёт стабильный прирост везде, что достаточно логично: согласно общей концепции, данная функция, в принципе, не должна давать падение производительности. Ситуация с Hyper-Threading более сложная: на рендеринге (3ds max, Maya) она даёт достаточно существенный прирост, лишь в Lightwave наблюдается незначительное падение. Достаточно симптоматично, что включение Hyper-Threading приводит к падению производительности в графике (опять-таки 3ds max, Maya). Можно предположить, что мы имеем дело с недостаточно оптимизированными драйверами видеокарты, которые тоже задействуют функции процессора.

CAD/CAM пакеты

	All Disabled	TB Enabled	Прирост, %	HT Enabled	Прирост, %	All Enabled	Прирост, %
UGS NX	—	—	—	—	—	—	—
Total CPU	3,97	4,09	3%	3,90	-2%	4,11	4%
Total Graphics	1,95	1,97	1%	1,87	-4%	1,97	1%
Pro/ENGINEER	—	—	—	—	—	—	—
CPU Related tasks	569	529	8%	570	0%	535	6%
Graphics Relatsed tasks	769	743	3%	800	-4%	758	1%
SolidWorks	—	—	—	—	—	—	—
Graphics	80,33	71,78	12%	77,44	4%	69,13	16%
CPU	44,17	41,52	6%	43,68	1%	40,88	8%
Group Score	110	116	6%	109	-1%	116	6%

Данная группа тестов и к «традиционной» (физической, а не виртуальной) многоядерности относилась как минимум с прохладцей, поэтому совершенно неудивительно, что её отношение к многоядерности виртуальной (Hyper-Threading) оказалось не лучше, а по факту (Group Score) даже хуже. Turbo Boost демонстрирует достаточно высокий средний балл прироста — даже выше, чем в прошлой подгруппе. Что, впрочем, тоже закономерно: чем более слабо приложения могут задействовать многоядерность — тем больший потенциал повышения частоты они обеспечивают для одиночного работающего ядра.

Компиляция

	All Disabled	TB Enabled	Прирост, %	HT Enabled	Прирост, %	All Enabled	Прирост, %
VisualStudio	0:25:39	0:23:38	9%	0:24:15	6%	0:22:36	13%
Group Score	116	126	9%	123	6%	132	13%

Один из немногих тестов, в котором наблюдается прирост как от включения одной «турбирующей» функции, так и от другой. И даже в сумме они накладываются друг на друга с достаточно неплохим КПД.

Профессиональная работа с фотографиями

	All Disabled	TB Enabled	Прирост, %	HT Enabled	Прирост, %	All Enabled	Прирост, %
Photoshop	—	—	—	—	—	—	—
Blur	0:04:42	0:04:28	5%	0:04:04	16%	0:03:50	23%
Color	0:01:04	0:00:58	10%	0:01:20	-20%	0:01:16	-16%
Filters	0:04:26	0:04:04	9%	0:04:26	0%	0:04:04	9%
Light	0:01:42	0:01:34	9%	0:01:38	4%	0:01:30	13%
Rotate	0:01:52	0:01:48	4%	0:01:48	4%	0:01:42	10%
Sharp	0:01:52	0:01:46	6%	0:01:46	6%	0:01:40	12%
Size	0:00:42	0:00:40	5%	0:00:42	0%	0:00:40	5%
Transform	0:01:28	0:01:22	7%	0:01:26	2%	0:01:20	10%
Group Score	134	143	7%	135	1%	144	8%

Падение производительности на подтесте «Color» (преобразование цветового пространства RGB — CMYK — LAB и обратно), судя по всему, связано с особенностями реализации кода данной конкрентной процедуры, потому что все остальные подтесты Photoshop демонстрируют вполне высокую степень оптимизма как по поводу Turbo Boost, так и по поводу Hyper-Threading. Хотя, на самом деле, это неудивительно: Adobe Photoshop в нашем «табели о рангах SMP-оптимизированных приложений» занимает традиционно высокое место.

Научно-математические пакеты

	All Disabled	TB Enabled	Прирост, %	HT Enabled	Прирост, %	All Enabled	Прирост, %
Maple	0,0346	0,0380	10%	0,0346	0%	0,0376	9%
Mathematica	—	—	—	—	—	—	—
Internal	4,2240	4,6050	9%	3,8650	-8%	4,0950	-3%
MMA	1,4325	1,5519	8%	1,4233	-1%	1,5484	8%
MATLAB	—	—	—	—	—	—	—
LU	0,0395	0,0377	5%	0,0471	-16%	0,0439	-10%
FFT	0,0996	0,0961	4%	0,0998	0%	0,0946	5%
ODE	0,1655	0,1542	7%	0,1676	-1%	0,1546	7%
Sparse	0,2259	0,2175	4%	0,4514	-50%	0,4238	-47%
2D	0,2434	0,2349	4%	0,2469	-1%	0,2368	3%
3D	0,5615	0,5517	2%	0,5654	-1%	0,5650	-1%
Group Score	113	120	6%	101	-11%	108	-5%

Откровенный пессимизм по поводу Hyper-Threading в подавляющем большинстве подтестов научно-математических пакетов, судя по всему, свидетельствует о весьма высокой их зависимости от оптимизированных под конкретные процессорные архитектуры библиотек. По всей видимости, в данной области действительно не существует универсальных решений оптимизации, поэтому практически все новые архитектуры обречены на низкие результаты до тех пор, пока кто-то не удосужится оптимизировать сложную математику именно под них. Напомним, что подтест MATLAB «Sparse» демонстрирует свою непредсказуемую капризность на новых архитектурах уже не в первый раз — в предыдущий раз ему столь же категорически «не понравилась» новая архитектура от AMD.

Веб-сервер

	All Disabled	TB Enabled	Прирост, %	HT Enabled	Прирост, %	All Enabled	Прирост, %
PHP Calculator	211	222	5%	254	20%	267	27%
PHPSpeed	—	—	—	—	—	—	—
Synthetic PHP	3601	3790	5%	3498	-3%	3693	3%
Synthetic MySQL	3156	3336	6%	2984	-5%	3204	2%
Synthetic Read/Write	2339	2454	5%	2248	-4%	2413	3%
Real World PHP	6360	6681	5%	6176	-3%	6513	2%
Real World PHP & MySQL	3010	3151	5%	2908	-3%	3115	3%
Server	2477	2589	5%	2340	-6%	2536	2%
Group Score	126	132	5%	125	-1%	133	6%

Существенный прирост от включения Hyper-Threading демонстрирует единственный по-настоящему хорошо SMP-оптимизированный подтест PHP Calculator. «Однопроцессорный» PHPSpeed от Hyper-Threading только замедляется — видимо, сказываются те «родовые болячки», которые достались данной технологии от её первой инкарнации в архитектуре NetBurst: автоматическое «располовинивание» при её включении некоторых процессорных буферов.

Архиваторы

	All Disabled	TB Enabled	Прирост, %	HT Enabled	Прирост, %	All Enabled	Прирост, %
7-Zip	0:02:01	0:01:58	3%	0:02:01	0%	0:01:57	3%
WinRAR	0:01:01	0:00:58	5%	0:01:07	-9%	0:01:04	-5%
Ultimate ZIP	0:01:54	0:01:44	10%	0:01:54	0%	0:01:44	10%
Group Score	123	130	6%	119	-3%	126	3%

Достаточно высокая степень оптимизма по поводу Turbo Boost и, с другой стороны — полноё её отсутствие (с двумя «выражениями неодобрения») по поводу Hyper-Threading, доступно и понятно иллюстрируют одну особенность современных программ архивации: им и четыре ядра слишком много (о чём свидетельствует высокий прирост при включении Turbo Boost), а уж восемь (да ещё и с уменьшенными буферами) — совсем чересчур.

Кодирование медиаданных

	All Disabled	TB Enabled	Прирост, %	HT Enabled	Прирост, %	All Enabled	Прирост, %
FLAC	0:01:05	0:01:00	8%	0:01:05	0%	0:01:00	8%
LAME	0:01:33	0:01:29	4%	0:01:33	0%	0:01:29	4%
Musepack	0:01:50	0:01:41	9%	0:01:51	-1%	0:01:41	9%
Vorbis	0:03:14	0:03:05	5%	0:03:15	-1%	0:03:13	1%
Canopus ProCoder	0:04:04	0:03:51	6%	0:04:17	-5%	0:04:07	-1%
DivX	0:00:58	0:00:54	7%	0:00:57	2%	0:00:52	12%
x264	0:02:10	0:02:04	5%	0:01:47	21%	0:01:42	27%
XviD	0:06:04	0:05:31	10%	0:06:05	0%	0:05:32	10%
Group Score	124	133	7%	127	2%	135	8%

Недостаток оптимизма относительно «виртуализации» ядер при их удвоении сдержанно продемонстрировали два аудиокодека (из них, заметим, один имеет SMP-оптимизацию) и один видеокодек (Canopus). В то же время очень хорошо SMP-оптимизированный x264 повторил рекорд рендер-движка Maya с приростом от включения HT в 21%. Это внушает оптимизм: значит, можно получать существенный выигрыш от данной технологии, если постараться!

Игры

	All Disabled	TB Enabled	Прирост, %	HT Enabled	Прирост, %	All Enabled	Прирост, %
Call of Duty 4	105	105	0%	105	0%	105	0%
Company of Heroes	57	57	0%	57	0%	57	0%
Call of Juarez	47	50	6%	47	0%	47	0%
Crysis	24,63	24,77	1%	24,83	1%	24,83	1%
S.T.A.L.K.E.R.	122	122	0%	121	-1%	122	0%
Unreal Tournament 3	125	128	2%	114	-9%	119	-5%
World in Conflict	59	61	3%	59	0%	60	2%
Group Score	105	107	2%	103	-1%	104	0%

Ещё в первой статье, посвящённой тестированию Core i7 920, мы отмечали, что игры пока — совсем не «конёк» новой архитектуры Intel. В данной статье мы пока наблюдаем лишь ещё одно подтверждение данного тезиса. Это, кстати, достаточно странно: судя по некоторым тестам, игры могут достаточно позитивно реагировать на повышение ПСП.

Любительская работа с фотографиями

	All Disabled	TB Enabled	Прирост, %	HT Enabled	Прирост, %	All Enabled	Прирост, %
ACDSee	0:09:00	0:08:20	8%	0:08:50	2%	0:08:20	8%
IrfanView	0:15:13	0:13:54	9%	0:15:14	0%	0:13:55	9%
Paint.NET	20514	19430	6%	16317	26%	15626	31%
xat.com Image Optimizer	0:29:45	0:27:31	8%	0:29:46	0%	0:27:34	8%
XnView	0:15:23	0:14:02	10%	0:15:21	0%	0:14:06	9%
Group Score	122	132	8%	128	5%	138	13%

Пожалуй, основного внимания заслуживает подтест Paint.NET. Это приложение базируется на платформе Microsoft.NET, и оно наиболее «ярко» (причём позитивно) выступило в данном подтесте. Почему? Видимо, в силу специфики платформы: не секрет, что .NET-приложения, в некотором смысле, не являются «честными EXE-шниками», и сильно завязаны на операционную систему. С одной стороны, это их плюс: они по максимуму используют её возможности, что и видно по результатам. С другой стороны — сами по себе они достаточно медленные — именно поэтому на них так хорошо сказываются всевозможные технологии увеличения эффективности.

Заключение

	All Disabled	TB Enabled	Прирост, %	HT Enabled	Прирост, %	All Enabled	Прирост, %
PRO SCORE	120	127	6%	119	-1%	127	6%
HOME SCORE	119	125	6%	119	1%	126	6%
OVERALL SCORE	119	126	6%	119	0%	126	6%

Технология Turbo Boost демонстрирует впечатляющий прирост практически везде. С одной стороны, это неплохо: «штатный оверклокинг» даёт возможность ускорения всем пользователям без исключения, причём без последствий для стабильности функционирования системы (по крайней мере, по заявлениям производителя). С другой стороны — всё меньше остаётся отдушин для любителей получить более высокую производительность за меньшие деньги (оверклокеров), так как гранды индустрии нагло берут на вооружение их любимые полулегальные приёмы. Впрочем, предсказать появление чего-то подобного Turbo Boost было несложно: любая достаточно распространённая полулегальная практика всегда привлекает внимание производителей: а как бы сделать её официальной, и получать прибыли ещё и на этом?

Hyper-Threading, несмотря на вроде бы «новую реинкарнацию», по результатам тестов вызывает столь же противоречивые ощущения, как и во времена NetBurst. По нашему общему баллу, данная технология в целом даёт нулевое ускорение (напомним, что всё округляется до целых процентов), несмотря на то, что в отдельных тестах мы наблюдаем как существенное повышение быстродействия, так и существенное уменьшение. Причины тому лежат на поверхности: оптимизация программного обеспечения под «виртуальную многоядерность» является, судя по всему, достаточно нетривиальным занятием, а сама Intel с появлением в её ассортименте истинно многоядерных процессоров, тему виртуальной многоядерности забросила — на что мгновенно отреагировали охлаждением к ней и разработчики ПО. Сейчас Hyper-Threading, судя по всему, будут повторно пытаться возродить тему — однако у разработчиков уже есть негативный опыт, когда HT сначала рекламировали что есть силы, а потом задвинули в дальний угол в угоду более популярным тенденциям рынка. Поэтому вряд ли у тех, кто не освоил ориентированные на данную парадигму способы программирования ещё в предыдущий период её расцвета, реакция на «возрождение» HT будет позитивной.

Сегодняшнее исследование ещё раз подтвердило основной вывод, который мы сделали в теоретическом материале, посвящённом Intel Core i7: это очень «прагматичный» процессор. Откровенные просадки реанимированной Hyper-Threading у Core i7 в большинстве случаев плавно сглаживаются задействованием «волшебной палочки» Turbo Boost, в результате чего общее впечатление от его производительности в штатном режиме оказывается умеренно положительным (мелочными подробностями, вроде нынешнего исследования, мало кто интересуется). А со временем, глядишь, и к Hyper-Threading приспособятся, научатся программировать под неё как минимум не в минус, а то ещё и в плюс — тем более что позитивные примеры есть. Похоже, Intel достигла совершенства в формировании «установки на позитив» для потенциального потребителя: она уже не тащит его в свою концепцию светлого будущего за шиворот (прощай, Rambus...), а лишь мягко подталкивает: «иди же, иди... вот, смотри — всё же хорошо, правда?..»

Ясно одно: обобщив и проанализировав предыдущий (во многом негативный) опыт внедрения на рынок «прогрессивной» архитектуры NetBurst, Intel извлекла урок, и больше не рискует продвигать свои концептуально-архитектурные озарения способом «против лома нет приёма». Теперь она делает это более мягко и нежно, предоставляя пользователям новой архитектуры не только завтрашнего журавля в небе, но и сегодняшнюю синицу в руках. Синицу (Turbo Boost), мы оценили. Спасибо. Журавль (Hyper-Threading) — пока всё ещё в небе. Ждём-с...

Модули памяти для тестовых стендов предоставлены
российским представителством Corsair Memory

Станислав Гарматюк (nawhi@ixbt.com)
Опубликовано — 26 декабря 2008 г.

Комментарии? Поправки? Дополнения? nawhi@ixbt.com

Исследуем подробно Intel Core i7:технологии Turbo Boost и Hyper-Threading