Тестируем процессоры Intel Core i7 от 2700K до 10700K: закрывая страницу LGA115x

Примерно три года назад мы провели большое тестирование старших моделей Core i7 для разных массовых платформ Intel — от LGA1156 2009 года до самой новой на тот момент «второй версии» LGA1151. Сейчас методика тестирования обновлена, так что в момент некоторого затишья на процессорном рынке (недолгого) мы решили вернуться к теме. Выглядит картина, правда, совсем по-другому, нежели тогда.

Восемь с лишним лет Core i7 были топовыми процессорами для настольных систем. В ассортименте Intel — точно, но немалую часть того периода предложения AMD в данном сегменте можно было и не рассматривать. Уровнем выше жили HEDT-процессоры — тоже Core i7, вплоть до десятиядерного Core i7-6950K, ценой более полутора тысяч долларов. В общем, все было просто и понятно: эта марка однозначно сигнализирует о том, что перед нами «самый крутой» процессор (в своем сегменте, разумеется — так-то мобильные, настольные и серверные модели были разными, но из-за ограничений среды обитания и целевого назначения в основном). «Наступление» Ryzen первого поколения немного позиции Intel поколебало — но компания сумела его быстро парировать как раз обновлением LGA1151. И шестиядерными процессорами для нее — которые вследствие более эффективной архитектуры восстановили паритет с восьмиядерными Ryzen 7. В итоге AMD пришлось снижать цены, а в Intel занялись развитием успеха — выпустив четырехъядерные процессоры для ультрабуков и шестиядерные для полноразмерных ноутбуков, ранее, чем предназначенные для конкуренции с ними Ryzen. В общем, статус-кво на время был восстановлен.

Но сейчас ничего похожего на него нет. Хотя бы потому, что в самой Intel несколько девальвировали марку — теперь топовыми процессорами компании являются Core i9. Так что при прочих равных, естественно, Core i7 уже не самые самые. Да и с «равными» сложности возникли — Intel до сих пор использует ту же микроархитектуру и тот же техпроцесс, что дебютировали еще в конце 2015 года. По разным причинам — которые заслуживают отдельного рассмотрения. В итоге развитие всех процессоров долгое время было лишь экстенсивным. А у AMD — интенсивным: компания радикально обновила микроархитектуру и перешла на новый техпроцесс в прошлом году, превратив Intel в догоняющего. Если первым Ryzen в основном приходилось закидывать соперника ядрами даже для паритета, не говоря уже о преимуществе, то вторые на это способны и без подобной форы. А таковая формально только увеличилась, поскольку у AMD уже есть на десктопе и 16 ядер, против 10 Intel. Для конкуренции с такими моделями Intel пришлось сильно уценить HEDT-процессоры, но равновесие остается очень шатким — и рискует не выдержать очередного обновления Ryzen. А сверху над этим всем парят Ryzen Threadripper — конкурировать с которыми некому.

В этом мире Core i7 выглядят скромными решениями. Далеко не бюджетными — но и совсем не топовыми. Почему же мы опять решили протестировать линейку? Потому, что можем, во-первых. Во-вторых, многие модели раннего периода считаются своеобразными эталонами. Особенно теми, кто их когда-то купил — и считал ненужной замену четырех ядер на четыре же, пусть и немного других, или даже на шесть... или вот потом на восемь. Это ж Core i7 — зачем его менять? :) Но как выглядят вчерашние топы в современных реалиях — проверить интересно. Именно в современных — не секрет, что оптимизации ПО всегда отстают от обновлений «железа». Поэтому первые обзоры каждой новой платформы часто приводят в уныние — мало добавили. Проходит несколько лет — оказывается, что «добавили» неплохо, но программистам нужно было время для освоения новых возможностей. А осадочек-то остался! Поэтому и есть смысл иногда оценивать степень прогресса не только в моментах, а за длинный период. Чем и займемся.

Участники тестирования

«Прикручивание» новой методики к процессорам для LGA1156 уже оказалось сопряжено с рядом сложностей (справедливости ради, в первую очередь не по вине процессоров), так что мы решили этим не заниматься. В конце концов «предыдущее поколение» Core (именно так в историю умудрились войти процессоры для LGA1156 и LGA1366 — официально первого поколения не было) особого следа в истории не оставило. Хорошие, быстрые процессоры — но не слишком массовые. От более ранних Core2 их в первую очередь отличало изменение компоновки, а не серьезные изменения микроархитектуры, так что стали они почвой, на которой выросло и расцвело «второе» поколение.

Начиная с которого и началась своеобразная эпоха застоя лет на шесть. Нет, разумеется, менялись сами процессоры внутри — и их окружение в рамках платформ тоже, но на первый взгляд... На первый взгляд никаких существенных изменений в этой шестерке процессоров нет, хотя, по сути, это три с половиной разных платформы Intel. Почему с половиной? Потому, что настольные Broadwell (которых сегодня представляет Core i7-5775C) были не совсем совместимы с большинством плат LGA1150, требуя в обязательном порядке специальных чипсетов (те, впрочем, поддерживали всех). Да и сами по себе эти процессоры — интересный пример интенсивных новаций, благодаря наличию кэш-памяти четвертого уровня. Такие модели впервые появились в линейке Haswell, а позднее были и среди Skylake / Kaby Lake, но именно в «сокетном» настольном исполнении встречались только Broadwell. В первую очередь такое решение было предназначено для увеличения производительности интегрированной графики, с чем справлялось очень хорошо — но и все остальные приложения могли использовать L4 с большей или меньшей эффективностью, что мы позднее увидим в тестовой части.

Но, если не обращать внимания на этот интересный «взбрык», то характеристики всей шестерки выглядят очень похоже: четыре ядра, восемь потоков, одинаковые кэши, двухканальный контроллер памяти, 16 линий PCIe (+4 для связи с чипсетом). Подрастали количественные характеристики — в т. ч. и версии внешних интерфейсов, и немного тактовые частоты, но к качественным изменениям это привести не могло и не может. Почему для многих все эти Core i7 — просто Core i7. Особенно, как уже было сказано в начале, для владельцев самых первых моделей для LGA1155 — по их мнению менять их пять лет не на что было. Что на самом деле — покажут тесты.

А вот это — большой скачок, произошедший всего за три года. Основное, что сразу заметно — количество ядер удвоилось. Но с точки зрения качественных характеристик, это еще больший застой — на предыдущем-то этапе менялись микроархитектуры и технологии производства, а тут все остается в первом приближении таким же, как было. Что весомей и в каких случаях — как раз и посмотрим.

Но процессоры разного времени интересно сравнивать не только друг с другом, но и с более дешевыми моделями последующих сериях: в одной-то ранжирование по семействам четкое всегда. В первую очередь нам будут нужны младшие Core i5 для трех последних платформ Intel. Поразмыслив, мы добавили сюда же и младший Core i3 для «второй версии» LGA1151 — тоже ведь четырехъядерный и вообще очень похож на Core i5 предыдущих семейств (например, i5-7400). А вот как современная (относительно) бюджетка будет выглядеть на фоне «героев вчерашних дней» — вопрос как раз очень интересный. И практический. Например, для человека, у которого есть старая платформа с одним из младших процессоров, которого уже стало радикально «не хватать». Варианта тут два — либо искать на вторичном рынке тот самый старый «топчик» под свою платформу, либо тотальный апгрейд — со сменой платы, памяти и процессора. Второе, разумеется, дороже. Но с гарантией, некоторой перспективой — да и, возможно, такое вложение средств будет более эффективным. Или не будет — оценивать это можно только с цифрами «на руках», так что их нужно получить.

Что касается платформы AMD AM4, то сегодня важнейшими видами искусства для нас являются кино и цирк нам нужны в первую очередь четырехъядерные модели — такие, каким является большинство Core i7 из представленных в тестировании. Правда все они «свежее», но и дешевле, так что прямого сопоставления не выходит. И поэтому мы волюнтаристским образом взяли Ryzen 5 1400 (оригинальный Zen — очень дешевый, но уже 4C/8T), Ryzen 5 3400G (APU на базе Zen+) и свежий Ryzen 3 3100 (Zen2 — где формула 4С/8Т начала относиться к бюджетным семействам). Плюс пару «стероидных» моделей с шестью и восемью ядрами — чтобы сравнить ее с современными Core i7 и вообще оценить, как оно там на верхах бывает.

Прочее окружение традиционно: видеокарта AMD Radeon Vega 56, SATA SSD и 16 ГБ памяти DDR4. Тактовая частота памяти в большинстве случаев максимальная по спецификации процессоров. За исключением Core i7-2700K — ему мы все-таки «дали» DDR3-1600 для уравнивания с прочими старичками. В принципе «накинуть» больше можно и ему, и всем остальным — но не на всех платах, так что это разговор отдельный (тем более, что никакого существенного влияния на общую производительность разгон памяти не оказывает). Технологии Intel Multi-Core Enhance и AMD Precision Boost Overdrive отключены — для второй это свойственно по умолчанию, а вот первую многие платы норовят втихую включить (как выяснилось, даже старые — за которыми этого изначально не было замечено, нередко начинают вести себя так с последними прошивками). Вот они уже наряду с частотой памяти на производительность влияют, а их использование требования к плате и чипсету делают более конкретными, но в штатном режиме никаких проблем нет. Да и само по себе включение МСЕ без разгона увеличивает производительность Core i9-10900K лишь на 3% при росте энергопотребления на 5% — в чем мы уже убеждались. Поэтому практического смысла, на наш взгляд, не имеет — особенно для менее мощных процессоров, как правило и вовсе с запасом укладывающихся в штатный теплопакет. Другое дело — ручной разгон, но тут уж все индивидуально. И зависит как от техники, так и от личного везения. В любом случае, основным нашим героям уже много лет, так что как они ведут себя при разгоне — давно изученный и обсосанный со всех сторон вопрос.

Методика тестирования

Методика тестирования подробно описана в отдельной статье, а результаты всех тестов доступны в отдельной таблице в формате Microsoft Excel. Непосредственно в статьях же мы используем обработанные результаты: нормированные относительно референсной системы (Intel Core i5-9600K с 16 ГБ памяти, видеокартой AMD Radeon Vega 56 и SATA SSD — в сегодняшней статье таковая принимает и непосредственное участие) и сгруппированные по сферам применения компьютера. Соответственно, на всех диаграммах, относящихся к приложениям, безразмерные баллы — так что больше всегда лучше. А игровые тесты с этого года мы окончательно переводим в опциональный статус (причины чего разобраны подробно в описании тестовой методики), так что по ним будут только специализированные материалы. В основной линейке — только пара «процессорозависимых» игр в невысоком разрешении и среднем качестве — синтетично, конечно, но приближенные к реальности условия для тестирования процессоров не годятся, поскольку в таковых от них ничего не зависит.

iXBT Application Benchmark 2020

Казалось бы, относительно простая (алгоритмически) задача, отлично разбивающаяся на параллельные потоки, но требующая большое количество вычислительных ресурсов. Поэтому традиционно считается, что здесь «решает» количество ядер. Как видим, и качество тоже. И их окружение. Во всяком случае, «эпоха застоя» все равно сопровождалась увеличением производительности — в общей сложности более, чем в полтора раза, хотя тактовые частоты увеличились менее, чем на треть. Просто менялась архитектура — как это принято считать, в час по чайной ложке, но и этого хватило, чтобы, например Core i7-2700K и i7-7700K стали очень разными Core i7, а первый начал отставать уже и от младших «чистых» четырехъядерников. Дальше же изменения «внутри» ядра практически прекратились, так что основной эффект уже связан именно с их количеством. Практически линейно — шесть ядер лучше четырех примерно в полтора раза, а восемь — вдвое. Ну и резкость изменений начала приводить к ускоренной девальвации моделей. Например, на то, чтобы стать равным младшим Core i5, у Core i7-3770K ушло порядка четырех лет, а Core i7-8086K прошел этот путь за пару. Причина ускорения? А вон она — сверху нависает :) Хорошо заметно (и не раз отмечено), что ядра первых Ryzen эквивалентны скорее Haswell, чем ровесникам от Intel, а вот «поколение 3000» уже лучше той архитектуры 2015 года, с которой Intel все никак не слезет даже в 2020. Или, как минимум, не хуже.

Благо не везде эти процессы столь просты и линейны — в 3D-рендеринге немного менее важно количество ядер, так что повышается важность качества. Но вот отмеченные закономерности «при равных» — сохранились в чистом виде. Что при разборках внутри ассортимента одной компании, но разного времени, что в межфирменной конкуренции.

И здесь мы наблюдаем аналогичную картину. Несколько разная оптимизация под разные архитектуры (на то они и разные), но аналогичный итог. Первые Ryzen догнали Haswell — а для конкуренции с более новыми процессорами Intel требовалась фора в количестве ядер (или, хотя бы, потоков вычисления). Zen2 же это не требуется — и в равных условиях выигрывают. Ну или где-то самую малость проигрывают по очкам — формально старший Core i7 этого года быстрее, чем аналогичный Ryzen 7, хотя фактически речь идет о паре процентов.

Задачи в первую очередь на архитектуру — количеством ядер тут слишком многого не добьешься. Зато можно усовершенствованием системы памяти — внезапно выстрелил Core i7-5775C. В вычислительных задачах он смотрелся средне из-за низких тактовых частот, а L4 при потоковой обработке данных помочь ничем не мог — а здесь может. Во всяком случае, может позволить не только заметно обогнать «соседа» по платформе, но и преемнику не уступить. Жаль вот только настольные Broadwell оказались в этом плане уникальными моделями. Но причины понятны — дорогое решение. В ноутбучных-то моделях Intel концепцию некоторое время сохраняла и даже улучшала, но с них и доходы повыше, и с дискретной графикой сложности есть, так что нужна мощная интегрированная (а в первую очередь L4 был придуман, чтобы подстегнуть GPU). В настольных моделях победили более дешевые решения. И, в конце концов, новые Ryzen 3 подвели окончательную черту под историей четырехъядерных процессоров Intel (да и младших шестиядерников — тоже).

Простой целочисленный код — так что в таких условиях «4/8» могут не только стабильно и безоговорочно превосходить «4/4», но и от «6/6» той же архитектуры минимум не отставать. А вот при прочих равных — опять видим преимущества интенсивного пути: он работает всегда. Kaby Lake стабильно быстрее Sandy/Ivy Bridge в полтора раза при одной и той же конфигурации. Такие дела. Хотя, казалось бы, застой. Впрочем, опять же, лучше б в компании раньше «зашевелились» во всех направлениях — поскольку как раз при таких нагрузках тактика «закидывания ядрами» в первой половине 2017 года оказалась наиболее эффективной: против четырех интеловских AMD выставляла до восьми подобных (пусть и чуть более слабых архитектурно), а тут уж результат понятен.

Один из немногих случаев, когда крайне важна работа системы памяти — не менее, чем ядра и их производительность. Самым заметным результатом оказывается бенефис Core i7-5775C — ни один из процессоров с сопоставимой «процессорной» частью не способен на такое и близко. Так что можно помечтать о прикручивании eDRAM к шести-восьмиядерным процессорам — но, к сожалению, сейчас это направление Intel заброшено. Возможно, что и временно заброшено — иногда, как видим, подход оказывается очень эффективным, пусть и крайне дорогим. Тот же Core i5-10400 — принципиально дешевле по себестоимости, а методом грубой силы и в таких условиях оказывается более быстрым. Однако если на каком-то этапе (например, на 5-7 нм) компании удастся встроить «четвертый кэш» непосредственно в кристаллы топовых процессоров — результат будет предсказуем.

Некоторая «полезность» L4 видна и здесь — i7-5775C процессор низкочастотный (на фоне соседей), но не так уж от них и отстает в среднем. Но больше в ходу ядра: интенсивные меры за пять-шесть лет увеличили производительность (четырех ядер) чуть более, чем в полтора раза, а простое удвоение их количества за три года — практически ее удвоило. Сказавшись, правда, и на других характеристиках процессоров — но об этом чуть позже.

В общем и целом — ничего принципиально нового. Четыре ядра бывают разными — и Core i7-7700K более чем в полтора раза быстрее, чем Core i7-2700K. А Zen первых поколений на практике нужна была фора в количестве ядер: уровень Ryzen 5 1400 это как раз топовые Core для LGA1155 или «ровесники» с четырьмя ядрами, но без SMT. Как только AMD хорошо «вложилась» в интенсификацию — так сразу «ее» четырехъядерники (уже бюджетные) стали работать быстрее, чем тот же Core i7-7700K. Но только после этого. Так что в целом — догнать и перегнать удалось. Во многом благодаря Intel, конечно — в ее продукции как раз интенсивный период к 2017 году полностью закончился (до последнего времени), так что с точки зрения НИОКР это не обгон бегущего, а объезд стоячего. А с потребительской точки зрения — важен результат.

Энергопотребление и энергоэффективность

«Интенсивный застой» позволял не только увеличивать производительность, но и снижать (или, хотя бы, удерживать на месте) энергопотребление. «Экстенсивный прогресс» мгновенно его увеличил — фактически в те же два раза, что и производительность. Впрочем, сложно было бы ожидать обратного — если ядра остались теми же, но их стало больше, значит и полное энергопотребление вырастет в той же пропорции.

Поэтому и в «энергоэффективности» Intel уже не лидер — компания топчется практически на том же уровне, которого достигла в Skylake (удивительно? на самом деле нет). У Core i3 и i5 результаты могут быть более высокими — но i7/i9 «заточены» под максимальную производительность, а растет она в одной линейке обычно медленнее, чем энергопотребление. AMD же начинала в 2017 году с уровня уже устаревших Haswell — но Zen2 позволил компании занять лидирующие позиции. Причем, практически, без ущерба для производительности.

Игры

Как уже было сказано в описании методики, сохранять «классический подход» к тестированию игровой производительности не имеет смысла — поскольку видеокарты давно уже определяют не только ее, но и существенным образом влияют на стоимость системы, «танцевать» нужно исключительно от них. И от самих игр — тоже: в современных условиях фиксация игрового набора на длительное время не имеет смысла, поскольку с очередным обновлением может измениться буквально все. Но краткую проверку в (пусть и) относительно синтетичных условиях мы проводить будем — воспользовавшись парой игр в «процессорозависимом» режиме.

Впрочем, если что тут и заслуживает внимания, так это относительно высокие результаты Core i7-5775C — старенького и низкочастотного, однако... Вот что L4 животворящий делает! Или делал — очевидно, что младшие «обрезанные» шестиядерные Core i5 в производстве намного дешевле — да и продавались они тоже намного дешевле. Правда, и намного позднее, т. е. в свое время эти модели действительно были интересным вариантом для игрового компьютера, как минимум позволившим своим владельцев спокойно пропустить мимо «первую версию» LGA1151. А если не сильно гоняться за рекордными результатами и топовыми видеокартами — то и вторую, и первые версии Ryzen точно. При этом неоднократно обруганный низкий уровень «игровой производительности» таковых на деле не хуже, чем у «легендарных» Core i7 для LGA1155. Но это, кстати, ниже, чем у Core i5 для «оригинальной» LGA1151 или любых настольных Core для второй версии этой платформы. Тут, конечно, можно затянуть старую песню о разгоне и что никто не использует эти модели в штатном режиме, только вот «исполнять» ее придется целиком — не выкидывая слова о том, что разгон некогда топовых процессоров на самом деле становится необходимым, что б спустя несколько лет хотя бы догнать (примерно) представителей заведомо младших линеек для новых платформ. Не более того. И, заметим, верно это даже при сравнении «ядро к ядру / поток к потоку»: Ryzen 3 или там Core i7-7700K в этом плане никакой форы не имеют, но работают быстрее. В общем, обращать внимание приходится не только на этот параметр. Особенно после того, как появились игры, которым, по-хорошему, шесть-восемь ядер уже могут понадобится, а не просто пригодиться. Но это отдельная тема — требующая отдельного серьезного разговора. Фактически же можно утверждать, что те же полтора раза между i7-2700K и i7-7700K можно «отыскать» и в играх. Разумеется, в тех случаях, когда производительность «не упирается» в видеокарту — но для минимальной частоты кадров, например, это верно всегда. Много это или мало? Каждый свои выводы должен сделать сам. С нашей же точки зрения, этого по крайней мере достаточно, чтобы не считать все четырехъядерные Core i7 одинаковыми в плане игрового применения. Да — последние модели (особенно при наличии не слишком мощной видеокарты) справятся с этой работой по крайней мере на уровне современных бюджетных Core i3 или Ryzen 3. Может быть и немного лучше. Не много — но не так уж и мало. Основная проблема же в том, что их предшественники и на это неспособны.

Поэтому (сейчас будет очень непопулярный вывод) попытки превратить старый компьютер в игровую систему путем установки топового для платформы процессора большого смысла не имеют. Пока это работает — пусть работает. Но если уж деньги вкладывать, не стоит перебарщивать с экономией — переход на современную платформу (без особой разницы — AMD или Intel) намного эффективнее. Пусть и дороже.

Итого

Главный вывод можно сформулировать одной фразой: полтора раза — за пять лет, и еще два раза — за три года. В общем, жизнь ускорилась — к удовольствию тех, кто испытывает страсть к перманентному апгрейду, и неудовольствию желающих собрать «правильный» компьютер и с комфортом «просидеть» на нем лет 10 :) Понятно, что загадывать далеко вперед не стоит — очень может быть, что ближайшие 10 лет окажутся столь же неравномерными, но с героями вчерашних дней уже все ясно. Они в два-три раза медленнее современных Core i7 и Ryzen 7 — хотя и последние-то уже топовыми решениями не являются. Лучшие модели пятилетней давности соответствуют современным бюджетным Core i3 / Ryzen 3, более старые могут достичь и такого-то уровня лишь при разгоне — вплоть до экстремального. Стоит ли овчинка выделки — решать самостоятельно. Мы же просто закрываем эту страницу — больше тестирований исторических платформ не будет. Разве что провести быструю оценку бюджетных линеек стоит — ведь современный Celeron куда меньше отличается от исторического, чем процессоры старших семейств. Но это уже будет исследование ради исследования, конечно. Практическая же ценность старых платформ «в лучшем виде», как нам кажется, понятна. Добавить к этому уже ничего не получится. А обновление ассортимента AMD и Intel в скором времени ситуацию только усугубит.