Процессоры бюджетного сегмента мы изучили достаточно подробно, энергоэффективные модели — тоже, а сегодня решили «пройтись по верхушкам», причем за достаточно длинный (в масштабах компьютерной индустрии) срок: порядка четырех лет. Впрочем, с точки зрения производительности процессоров, в этом сегменте изменилось не так много, как хотелось бы некоторым — мы (и не только мы) уже не раз отмечали, что последним действительно радикальным обновлением микроархитектур Intel был выпуск Sandy Bridge в 2011 году, а дальше над этим вопросом работали по остаточному принципу. Однако накопленный за несколько лет эффект всегда оказывается более заметным, чем он выглядит на каждом шаге — как уже было установлено, сегодняшние «задавленные теплопакетом» процессоры не медленнее топовых устройств 2013 года. Тем интереснее сравнить напрямую производительность и энергопотребление процессоров одного класса. Да и точно оценить прогресс в области интегрированных GPU (который никем не отрицается) — тоже.
Конфигурация тестовых стендов
| Процессор | Intel Core i7-3770 | Intel Core i7-4770K | Intel Core i7-4790K | Intel Core i7-5775C | Xeon E3-1285 v4 | Intel Core i7-6700T | Intel Core i7-6700K |
| Название ядра | Ivy Bridge | Haswell | Haswell | Broadwell | Broadwell | Skylake | Skylake |
| Технология пр-ва | 22 нм | 22 нм | 22 нм | 14 нм | 14 нм | 14 нм | 14 нм |
| Частота ядра std/max, ГГц | 3,4/3,9 | 3,5/3,9 | 4,0/4,4 | 3,3/3,7 | 3,5/3,8 | 2,8/3,6 | 4,0/4,2 |
| Кол-во ядер/потоков | 4/8 | 4/8 | 4/8 | 4/8 | 4/8 | 4/8 | 4/8 |
| Кэш L1 (сумм.), I/D, КБ | 128/128 | 128/128 | 128/128 | 128/128 | 128/128 | 128/128 | 128/128 |
| Кэш L2, КБ | 4×256 | 4×256 | 4×256 | 4×256 | 4×256 | 4×256 | 4×256 |
| Кэш L3 (L4), МиБ | 8 | 8 | 8 | 6 (128) | 6 (128) | 8 | 8 |
| Оперативная память (2×) | DDR3-1600 | DDR3-1600 | DDR3-1600 | DDR3-1600 | DDR3-1866 | DDR3-1600 DDR4-2133 | DDR3-1600 DDR4-2133 |
| TDP, Вт | 77 | 84 | 88 | 65 | 95 | 35 | 91 |
| Графика | HDG 4000 | HDG 4600 | HDG 4600 | IPG 6200 | IPG P6200 | HDG 530 | HDG 530 |
| Кол-во EU | 16 | 20 | 20 | 48 | 48 | 24 | 24 |
| Частота std/max, МГц | 650/1150 | 350/1250 | 350/1250 | 300/1150 | 300/1150 | 350/1100 | 350/1150 |
| Цена | Н/Д |
Core i7-4770K и i7-6700T мы уже тестировали — оказалось, что эти процессоры демонстрируют аналогичную производительность, но при существенно разном энергопотреблении. Вот от этой пары мы и будем отталкиваться. В частности, предшественником i7-4770К на посту топового решения для массовой платформы был i7-3770K, появившийся весной 2012 года. Поскольку было это давно, найти в точности такой нам не удалось, но его «неоверклокерский» аналог (отличающийся по производительности в штатном режиме на 0,5%) нашелся. Соответственно, им и будем пользоваться.
В 2014 году i7-4770К на вершине сменил i7-4790К. В отличие от предыдущего шага, речь о смене платформы или хотя бы микроархитектуры не шла — это все тот же Haswell (номинально — Haswell Refresh, но очень уж номинально). Все изменения с практической точки зрения — заметно увеличенные тактовые частоты. Причем, отметим, уже с этого этапа линейка «i7-К» перестала иметь «обычные» аналоги: i7-4790 по частоте заканчивался там, где начинался i7-4790К. Этот же подход сохранился и в 2015 году, только теперь i7-6700 и i7-6700К различаются еще и по TDP. Но тестировать i7-6700 мы пока не стали, поскольку есть результаты i7-6700Т и i7-6700К, а он окажется в точности между ними :)
Зато добавили еще пару топовых процессоров 2015 года. Появились они незадолго до анонса LGA1151, так что шансов на широкое распространение не имели изначально, но полного их аналога для новой платформы все еще нет. Интересны они, напомним, наличием кэш-памяти четвертого уровня, что радикально увеличивает производительность графического ядра. Мы взяли два таких процессора, потому что у них формально разные TDP и частоты, причем по частотам Core i7-5775C отстает почти ото всех участников тестирования, а вот Xeon E3-1285 v4 к ним поближе. Отчего бы не протестировать оба, раз уж есть такая возможность? Вот и мы так решили.
Методика тестирования
Методика подробно описана в отдельной статье. Здесь же вкратце напомним, что базируется она на следующих четырех китах:
- Методика измерения производительности iXBT.com на основе реальных приложений образца 2016 года
- Методика измерения энергопотребления при тестировании процессоров
- Методика мониторинга мощности, температуры и загрузки процессора в процессе тестирования
- Методика измерения производительности в играх iXBT.com образца 2016 года
А подробные результаты всех тестов доступны в виде полной таблицы с результатами (в формате Microsoft Excel 97-2003). Непосредственно же в статьях мы используем уже обработанные данные. В особенности, это относится к тестам приложений, где все нормируется относительно референсной системы (как и в прошлом году, ноутбука на базе Core i5-3317U с 4 ГБ памяти и SSD, емкостью 128 ГБ) и группируется по сферам применения компьютера.
iXBT Application Benchmark 2016
Выход Haswell в середине 2013 года не слишком-то увеличил максимальную производительность массовых настольных процессоров в штатном режиме, что вызвало справедливое возмущение многих пользователей. В принципе, прочих улучшений платформы тоже было достаточно для того, чтобы не сохранять старую, но с точки зрения производительности выглядело это как замена шила на мыло :) Поэтому нет ничего удивительного, что год спустя Intel пришлось-таки увеличить тактовые частоты процессоров, что производительность повысило, не меняя всего остального. Но несложно заметить, что возможен был и другой вариант — выйди настольные процессоры на базе Broadwell не в 2015, а в 2014 году, этого было бы вполне достаточно. И без необходимости увеличивать тактовые частоты тоже. К сожалению, на тот момент они были еще совсем не готовы, а когда появились, уже казались в какой-то степени шагом назад по сравнению с i7-4790К. Да еще и Skylake на горизонте маячил, что сделало анонс этих решений очень скомканным. А жаль :)
...поскольку при некоторых типах нагрузки они оказываются уже и самыми быстрыми решениями для LGA1150, несмотря на отставание по тактовой частоте. Причем в тех же случаях забавно выглядит «экономичный» i7-6700Т, обгоняющий флагманов трехлетней давности. Но вот это, как раз, шаг вперед. Даже более интересный, чем прирост производительности у топового Skylake, поскольку речь не о простом увеличении производительности на 10% (что от рекордов далеко), а об уменьшении энергопотребления при сохранении высокого быстродействия.
Впрочем, встречаются в жизни программы с простым уже и строго последовательным кодом, которым все эти архитектурные улучшения мало что дают. Однако «накопленный» за два поколения и два года эффект есть и здесь, но лучше просто иметь высокочастотный процессор — этого достаточно.
Особенно в таких случаях, где на фоне ровного четырехлетнего (!) плато выделяются всего две вершины, появившиеся с интервалом в один год.
Причем возникают такие картины не только благодаря плохо «распараллеленным» программам — реализация может быть и идеальной, но чисто целочисленная нагрузка старых алгоритмов все равно «голосует» за ядра высокой частоты, практически независимо от микроархитектуры.
А иногда улучшения последней оказываются даже вредными. Или бесполезными и неспособными скомпенсировать, например, увеличение задержек памяти типа DDR4. В общем, экстенсивные методы увеличения производительности тоже не стоит сбрасывать со счетов — иногда они оказываются самыми эффективными.
Как и предполагалось, все ровно. Собственно, и первая реализация SATA600 силами Intel оказалась удачной (что забавно, известная проблема с дисковым контроллером первых чипсетов для LGA1155 касалась как раз унаследованного SATA300) — позднее только число портов увеличивали, накопитель во всех случаях одинаковый (и быстрый), а производительность процессоров в однопоточном режиме (который здесь и актуален) очень близкая. Но, кстати, результаты выше, продемонстрированных «эталонным» ноутбуком (с соответствующим процессором и несколько более медленным SSD) в полтора раза, что заметно и невооруженным глазом, почему мы этим тестом и не пренебрегаем.
А вот и наглядная демонстрация улучшений микроархитектуры, которые, как видим, были и в Broadwell, и в Skylake, так что в общем и целом здесь i7-6700T обгоняет даже Core i7-4790K. Но вот «полночастотные» Broadwell — не может (а «одноклассников» по тепловому пакету — уже без проблем). Конечно, хотелось бы видеть такое почаще. Но это уже вопрос к программистам. Именно вопрос, а не претензия — им, все-таки, приходится учитывать огромные количества «унаследованной» техники на руках у пользователей, что сильно уменьшает привлекательность оптимизации под наиболее современные микроархитектуры.
Что имеем в конечном итоге? Демонстрацию того, что дергаться не стоит. Или, напротив, стоит делать это более активно :) В частности, настольные модели Broadwell в 2014 году (вместо Haswell Refresh) смотрелись бы очень неплохо, органично расширяя модельный ряд процессоров вверх. Либо, тогда уж, высокочастотные процессоры под LGA1150 стоило сразу выпускать — убедительнее выглядел бы прогресс по сравнению с предыдущей платформой. Либо уже и не выпускать — все равно количество претензий уже б не увеличилось. А, может быть, напротив — не нужен был «сокетный» Broadwell, раз все получилось так, как получилось. В целом-то без привязки ко времени выпуска конкретных моделей ассортимент выглядит не так уж и плохо. Но кое-кто в нем явно лишний :)
Энергопотребление и энергоэффективность
Впрочем, «дергания» с тактовыми частотами выглядят более логично, если рассматривать их и производительность без отрыва от энергопотребления. Но даже в этом случае i7-4790К так и просится на 2013 год при старте платформы — и его результаты не хуже, чем у топовых моделей для LGA1155. Хотя есть и ощущение, что конкретно «на старте» все было не слишком гладко (или имело вероятность так пойти) — ведь i7-4770К и его «родственники» того времени, несмотря на снизившееся энергопотребление, имеют более высокий TDP, нежели старшие Ivy Bridge! Возможно, что разброс параметров выходящих кристаллов слишком велик был, вот и приходилось страховаться. А задумывалось немного другое — «загнать» большинство четырехъядерных моделей в формальные 65 Вт, что было сделано уже в рамках следующей LGA1151. Если дело обстояло именно так, то неудивительны все эти скачки. Да и явная перестраховка с теплопакетом что упомянутого i7-6700К (91 Вт), что E3-1285 (вообще 95 Вт) тоже наблюдается — на деле процессоры потребляют не более, чем тот же i7-4770К (официальные 84 Вт), не говоря уже о i7-3770 (по спецификациям которого можно предположить 77 Вт). Собственно, «бродвельные» 65 Вт на этом фоне пиетета тоже не заслуживают — просто компания все равно делала ограниченную линейку, вот, видимо, и не стала оставлять для себя пространство для маневра.
В итоге видим фактически монотонный рост «энергоэффективности» год от года. А что насчет TDP? А нет явной связи такового с энергопотреблением уже. Более того, упомянутый Xeon вообще сумел нарушить эмпирическое правило «в рамках одной линейки более эффективными являются процессоры со сниженным уровнем TDP»: его «взаимоотношения» с i7-5775C оказались обратными.
iXBT Game Benchmark 2016
Для начала надо сделать небольшое лирическое отступление. Нас часто спрашивают: зачем пристально рассматривать игровые возможности интегрированной графики топовых процессоров, если сами же мы регулярно пишем, что в игровом компьютере дискретная видеокарта должна быть обязательно? Ладно еще бюджетный сегмент, где вечно приходится экономить, но уж потребитель Core i7 на видеокарту-то всегда найдет хотя бы долларов 100-200, так что и незачем выяснять, что там в нем за IGP и как он работает. Отвечаем: деньги найдет. Но только если покупает компьютер сам и для себя :) Обосновать приобретение дискретного видеоадаптера для рабочего компьютера — занятие сложное. В то же время как раз в них регулярно старшие модели процессоров и встречаются — именно для работы. И, кстати, не только (а иногда и не столько) из-за производительности — поскольку, например, технологию vPro поддерживают только Core i5 и выше (и то не все модели), многим крупным компаниям бюджетные процессоры просто не подходят. Отношение же к играм на рабочем месте в разных компаниях разное, однако в общем и целом прямой запрет есть не везде (что, кстати, неплохо видно по статистике загрузки серверов онлайн-игр). В общем, если уж человек хочет играть в игры, он в них играть будет, причем на том, что ему доступно. В том числе и на рабочем компьютере. А уж как он это сможет сделать — зависит от...
 |
 |
Вот, например, два типовых примера сетевых игр, оптимизированных в первую очередь под увеличение потенциальной аудитории, а не какие-либо красоты игрового процесса. Впрочем, и в этом случае добиться одинаковых результатов даже при настройках на минимальное качество все равно невозможно. Зависимости простые — процессоры с L4 позволяют достигнуть максимальных результатов в обоих разрешениях, «массовой» графики Skylake в этом смысле достаточно только на HD, хотя и использование «полного» разрешения будет весьма комфортным, предыдущие решения еще медленнее, но по большей части количественно, а не качественно.
 |
 |
«Старые» гонки прекрасно работают на всем. На процессорах с мощной графикой вообще могут позволить и улучшить качество картинки. А вот для более нового приложения того же жанра (и на улучшенном движке) только их и достаточно, чтобы играть в нормальном разрешении. Процессоров же трехлетней (и более) давности уже «не хватает» ни на какое.
 |
 |
 |
Еще три игры разного времени выхода (2013, 2014 и вообще 2012 годы соответственно) и жанров ведут себя аналогичным F1 2015 образом. Что, впрочем, неудивительного — как мы уже писали, говорить о каком-то линейном росте требований компьютерных игр к оборудованию не приходится, но определенные пересечения разных лет всегда находятся. И ранжирование графических решений по мощности в них (да и не только в них) будет одинаковым.
Например, есть игры, которые пока еще не сдаются почти всем интегрированным графическим решениям ни в каком виде. Почти — за исключением старших моделей графики Intel, где удается получить вменяемую частоту кадров хотя бы в HD-разрешении.
Если же «массовые» IGP находятся на грани играбельности, то может выйти и так, что GT3e в Broadwell (скорее всего, и в Haswell, но эти модификации относительно редки, поскольку существуют только в виде BGA, а платы с ними фактически так и не появились в виде розничного товара) «вытянет» и FHD.
 |
 |
 |
 |
Также нередко получается так, что производительность старших модификаций Iris в FHD оказывается выше, чем любые версии HD Graphics обеспечивают в HD. Иногда в таких случаях, впрочем, достаточно и последних, но при таком раскладе первые имеют достаточный запас мощности для увеличения качества картинки. Словом, это действительно решения качественно разного уровня, так что неудивительно, что и называются они по-разному. И, видимо, так и продолжат, после появления соответствующих решений для LGA1151 — последнее, чего все еще не хватает новой платформе.
Итого
Собственно, при оценке изменений в современных процессорах нужно четко разделять три вопроса: производительность «процессорных» ядер, графические возможности и энергопотребление. Хорошо, конечно, когда улучшать удается все и сразу, но такое происходит редко. Причем чаще всего это оказывается следствием очень уж неудачных предыдущих шагов, чего в ассортименте Intel не наблюдалось уже очень давно.
В итоге с производительностью все просто: в условиях, когда количество ядер не растет уже около 10 лет, экстенсивные методы массовым платформам остаются недоступны. В линейке, которую компания именует «High End Desktop Processors» с этим проще: с конца 2008 года по текущий момент количество вычислительных ядер удвоилось, а в ближайшие месяцы вообще достигнет 10. Но это отдельные семейства, родственные серверным моделям, так что там свои особенности, причем не только положительные :) Массовый же сегмент, к примеру, демонстрирует нам прирост производительности всего 20% за четыре года. Точнее, его демонстрируют старшие модели процессоров этого сегмента — как мы уже видели, чуть ниже прогресс более заметный, хотя тоже не радикальный. Но там ему поспособствовало увеличение тактовых частот, которые у топовых процессоров как раз почти не растут (на общем фоне немного выделяются только i7-4790К и i7-6700К, ставшие, впрочем, «вещью в себе» — аналогов с заблокированными множителями они уже не имеют). Отсюда и типовые «5% прироста в год», жаловаться на которые уже стало правилом хорошего тона.
Вот улучшение графического ядра куда более заметно: за то же время оно стало мощнее в 2-3 раза, чем уже сложно пренебречь. Но ничего странного нет — в конце концов, в большинстве компьютеров никакого видео, окромя интегрированного, нет. Причем началось это далеко не вчера, так что связано не с «прогрессом» как таковым — и во времена «чипсетной» графики или первых невыразительных версий Intel HD Graphics дискретные видеокарты начали превращаться в нишевый товар. Просто сейчас это уже происходит «малой кровью», поскольку интегрированная графика начала покрывать потребности большинства пользователей, за исключением убежденных геймеров, так что им уже реже приходится идти на какие-то компромиссы, да и все.
Стоит отметить, что данная ситуация зачастую вызывает критику со стороны тех, кому интегрированная графика до сих пор не подходит, а «процессорная» производительность была бы не лишней. Раздаются даже голоса, что лучше бы GPU, занимающий половину кристалла процессора, вообще убрали, а вместо него добавили пару вычислительных ядер. Однако им, в принципе, никто не мешает покупать модели процессоров для серверной платформы, где как раз и реализован этот подход. Что же касается массовых решений, то дополнительные ядра могли бы появиться и не вместо, а вместе с графическим: площадь кристалла процессоров-то сократилась вдвое. Однако тут уже в итоге на передний план выходит другая проблема: теплоотвод. Площадь, с которой приходится снимать тепло, сократилась — значит, и его количество необходимо уменьшать, поскольку теплопроводность используемых материалов не улучшилась. В итоге снижение энергопотребления оказывается не просто приятным бонусом, а насущной необходимостью, без которой уменьшать размеры процессоров не получится. Увеличивать количество ядер или их тактовую частоту — тоже: кристалл греется неравномерно, так что важнейшей оказывается задача «снять» нужное количество энергии не с него в целом, а с небольших участков.
В общем, все взаимосвязано. А улучшать GPU по мере совершенствования процесса производства на данный момент все еще можно «безнаказанно», чем в Intel и занимаются. Ущерба остальным компонентам, вопреки расхожему мнению, это не наносит. Но в итоге те, кому в старом компьютере высокого уровня не хватает именно производительности, так что хочется ее нарастить, и значительно (а не на пару десятков процентов), вынуждены смотреть в сторону других платформ. Сразу готовясь бороться, разумеется, с довольно жесткими требованиями последних по теплоотводу, а также нести соответствующие расходы — не только на сами процессоры, более дорогие платы и пр., но и в обязательном порядке используя дискретные видеокарты, что заодно повышает энергопотребление. Других вариантов развитие массовых процессоров не оставляет, зато позволяет получать ту же производительность в совсем другом форм-факторе, что для многих покупателей даже более интересно. То есть сменить большой модульный компьютер на существенно более производительный большой модульный компьютер — не получится. А вот заменить его на аналогичный по производительности моноблок, мини-ПК или ноутбук — легко. К большому удовольствию тех, кому нужно именно это. Но разочаровывая любителей первого варианта :)
