S příchodem procesorů Intel Core sedmé generace se mnoha lidem ukázalo, že strategie „Tick-Tock“, kterou Intel po celou dobu dodržoval, selhala. Slib snížit výrobní proces z 14 na 10 nm zůstal slibem, nastala dlouhá éra „Tock“ Skylake, během které došlo k uvedení Kaby Lake (sedmá generace), náhlému Coffee Lake (osmý) se zanedbatelnou změnou výrobního procesu z 14 nm na 14 nm+ a dokonce Coffee Lake Refresh (deváté). Zdá se, že Intel skutečně potřeboval menší přestávku na kávu. V důsledku toho máme několik procesorů různých generací, které jsou postaveny na základě jedné mikroarchitektury Skylake na jedné straně. A ujištění Intelu, že každý nový procesor je lepší než předchozí, na druhé. Pravda, není úplně jasné, čím konkrétně…
Proto se vraťme k našim generacím. A podívejme se, čím se vlastně liší.
Kaby Lake
Vstup procesorů do maloobchodu se uskutečnil na začátku roku 2017. Co je nového v této rodině ve srovnání s jejím předchůdcem? Především je to nové grafické jádro — Intel UHD 630. Plus podpora technologie paměti Intel Optane (3D Xpoint), a také nový čipset série 200 (6. generace pracovala se sérií 100). A to je vše, co se opravdu zajímavě změnilo.
Coffee Lake
8. generace s kódovým názvem Coffee Lake byla vydána na konci roku 2017. V procesorech této generace byly přidány jádra a proporcionalně také cache třetí úrovně, zvyšovali Turbo Boost o 200 MHz, přidali podporu DDR4-2666 (předtím bylo DDR4-2400), ale omezili podporu DDR3. Grafické jádro zůstalo stejné, ale dostalo navýšení o 50 MHz. Za všechna zvýšení frekvencí se muselo zaplatit zvýšením tepelných ztrát na 95 wattů. No a samozřejmě, nový čipset série 300. Poslední bylo zcela nepovinné, protože odborníci brzy dokázali spustit tuto rodinu na čipsetech série 100, i když zástupci Intelu tvrdili, že to není možné kvůli zvláštnostem konstrukce napájecích obvodů. Později, pravda, Intel oficiálně přiznal, že se mýlil. Co tedy je nového v 8. generaci? Fakticky více připomíná běžný refresh s přidáním jader a frekvencí.
Coffee Lake Refresh
Haha! Here comes the refresh! In the fourth quarter of 2018, the 9th generation Coffee Lake processors were released, equipped with hardware protections against certain vulnerabilities like Meltdown/Spectre. The hardware changes made to the new chips protect against Meltdown V3 and L1 Terminal Fault (L1TF Foreshadow). Modifications in software and microcode protect against Spectre V2, Meltdown V3a, and V4. Protection from Spectre V1 will still be implemented via operating system-level patches. The introduction of fixes at the die level should reduce the impact of software patches on processor performance. However, Intel only implemented this protective joy in the consumer market processors: i5-9600k, i7-9700k, i9-9900k. The rest, including server solutions, did not receive hardware protections. For the first time in the history of consumer processors, Intel's Coffee Lake Refresh supports up to 128 GB of RAM. And that's it, no more changes.
So, what do we have in the dry residue? Two years of refreshes, games with cores and frequencies, plus a set of minor improvements. I really wanted to objectively evaluate and compare the performance of the main representatives of these families. Therefore, when I had a set from the seventh to the ninth generation at hand — our i7-7700 and i7-7700k were recently joined by the fresh i7-8700, i7-9700k, and i9-9900k, I took advantage of the situation and made five different Intel Core processors show what they are capable of.
Testování
The testing involves five Intel processors: i7-7700, i7-7700k, i7-8700, i7-9700k, i9-9900k.
Takticko-technické parametry platforem
The Intel i7-8700, i7-9700k, and i9-9900k processors have the same base configuration:
- Motherboard: Asus PRIME H310T (BIOS 1405),
- RAM: 16 GB DDR4-2400 MT/s Kingston, 2 pieces, totaling 32 GB.
- SSD drive: 240 GB Patriot Burst, 2 pieces in RAID 1 (a habit developed over the years).
The Intel i7-7700 and i7-7700k processors also operate on the same platform:
- Motherboard: Asus H110T (BIOS 3805),
- RAM: 8 GB DDR4-2400 MT/s Kingston, 2 pieces, totaling 16 GB.
- SSD: 240 GB Patriot Burst 2 pcs in RAID 1.
We use custom-built chassis with a height of 1.5 units. Four platforms are placed within.
Software part: OS CentOS Linux 7 x86_64 (7.6.1810).
Kernel: 3.10.0-957.1.3.el7.x86_64
The optimizations made relative to the default installation include added boot options for the kernel elevator=noop selinux=0.
Testování se provádí se všemi záplatami na útoky Spectre, Meltdown a Foreshadow, které byly zpětně přeneseny do tohoto jádra. Není vyloučeno, že výsledky testování na novějších a aktuálních jádrech Linux se mohou lišit od získaných, a ukazatele budou lepší. Ale, jednak, pro mě je osobně CentOS 7 milejší, a za druhé, RedHat aktivně provádí zpětné přenosy novinek souvisejících s podporou hardwaru z nových jader do svého LTS. Na to také doufám 🙂
Testy, které jsem použil pro výzkum
- Sysbench
- Geekbench
- Phoronix Test Suite
Test Sysbench
Sysbench — balík testů (nebo benchmarků) pro hodnocení výkonu různých subsystémů počítače: procesor, operační paměť, úložiště dat. Test je vícetrhový, pro všechny jádra. V tomto testu jsem měřil dvě hodnoty:
- CPU speed events per second — počet operací, které procesor vykonal za sekundu: čím vyšší hodnota, tím výkonnější systém.
- General statistics total number of events — celkový počet provedených událostí. Čím vyšší ukazatel, tím lépe.
Test Geekbench
Balík testů prováděných v jednovláknovém a vícetrhovém režimu. Výsledkem je určitý index výkonu pro obě režimy. Níže jsou odkazy na výsledky testů. V tomto testu se podíváme na dva hlavní ukazatele:
— Single-Core Score — jednovláknové testy.
— Multi-Core Score — vícetrhové testy.
Jednotky měření: abstraktní "papoušci". Čím více "papoušků", tím lépe.
Test Phoronix Test Suite
Phoronix Test Suite — velmi bohatá sada testů. I když byly provedeny všechny testy z balíku pts/cpu, uvedu výsledky pouze těch, které se mi osobně zdály obzvláště zajímavé, tím spíše, že výsledky opomenutých testů pouze potvrzují obecný trend.
Málo testů zde předložených je jednovláknových. Výjimku tvoří pouze dva z nich: jednovláknové testy Himeno a LAME MP3 Encoding.
V těchto testech čím vyšší ukazatel, tím lépe
- Vícevstupový test John the Ripper pro správu hesel. Vezměme si kryptografický algoritmus Blowfish. Měří počet operací za sekundu.
- Test Himeno — lineární řešitel pro tlakové Poissonovy rovnice, používající bodovou metodu Jacobi.
- 7-Zip Compression — test 7-Zip s využitím p7zip s integrovanou funkcí pro měření výkonu.
- OpenSSL — balík nástrojů implementujících protokoly SSL (Secure Sockets Layer) a TLS (Transport Layer Security). Měří výkon RSA 4096-bit OpenSSL.
- Apache Benchmark — test měří, kolik požadavků za sekundu může daný systém zvládnout při provádění 1 000 000 požadavků, přičemž 100 požadavků je prováděno současně.
A v těchto, pokud je nižší, tím lépe
- C-Ray testuje výkon CPU při výpočtech s čísly s plovoucí desetinnou čárkou. Tento test je víceračný (16 vláken na jádro), vystřelí 8 paprsků z každého pixelu pro vyhlazení a vygeneruje obrázek 1600×1200. Měří se doba trvání testu.
- Komprese BZIP2 — test měří čas potřebný k zkomprimování souboru (balíček .tar zdrojového kódu jádra Linux) pomocí komprese BZIP2.
- Kódování audio- a video dat. Test LAME MP3 Encoding se provádí v jednom vlákně, naopak test ffmpeg x264 je vícetrhový. Měří se čas potřebný k provedení testu.
Jak vidíte, sada pro testování se skládá výhradně ze syntetických testů, které ukazují rozdíly mezi procesory při vykonávání konkrétních úkolů, jako je prolomení hesel, kódování mediálního obsahu, kryptografie.
Syntetický test, na rozdíl od testu prováděného za podmínek blízkých realitě, dokáže zajistit určitou čistotu experimentu. Proto jsme zvolili syntetiku.
Není vyloučeno, že při řešení specifických úkolů v reálných podmínkách můžete získat velmi zajímavé a nečekané výsledky, ale celková teplota v nemocnici bude co nejblíže tomu, co jsem získal na základě testů. Také není vyloučeno, že při vypnutí ochrany proti Spectre/Meltdown při testování procesorů 9. generace bych mohl dosáhnout vyšších výsledků. Ale předbíhám, řeknu to — i tak si vedly výborně.
Spoiler: vládnout budou jádra, vlákna a frekvence.
Ještě před testováním jsem pečlivě studoval architekturu rodin těchto procesorů, takže jsem očekával, že mezi pokusnými vzorky nebudou výrazné rozdíly. A ne takové výrazné, jako excentrické: proč očekávat zajímavé ukazatele v testech, když provádíte měření na procesorech, které jsou v podstatě postaveny na jednom jádru. Moje očekávání se potvrdila, ale přece jen se ukázalo, že některé věci nebyly úplně tak, jak jsem si myslel…
A nyní, výsledky testů.
Výsledek je zcela logický: kdo má více vláken a vyšší frekvenci, ten má i vyšší skóre. Odpovídajícím způsobem jsou na prvních místech i7-8700 a i9-9900k. Rozdíl mezi i7-7700 a i7-7700k je 10 % v jednovláknovém i vícevláknovém testu. Zpoždění i7-7700 za i7-8700 je 38 % a za i9-9900k je 49 %, což je skoro dvakrát, ale zároveň zpoždění za i7-9700k je pouze 15 %.
Odkazy na výsledky testů:
Výsledky testů z balíku The Phoronix Test Suite
V testu John The Ripper je rozdíl mezi dvojčaty i7-7700 a i7-7700k 10 % ve prospěch "k" díky rozdílu v Turbo boostu. U procesorů i7-8700 a i7-9700k je rozdíl velmi malý. i9-9900k všechny překonává díky většímu počtu vláken a vyšší taktovací frekvenci. Dvojčata zaostávají téměř dvakrát.
Výsledek testu C-Ray se mi zdá nejzajímavější. Přítomnost technologie Hyper-Threading u i9-9900k v tomto vícevláknovém testu přináší pouze nepatrné zvýšení výkonnosti ve srovnání s i7-9700k. Naopak dvojčata zaostala za lídrem téměř dvakrát.
V jednovláknovém testu Himeno není rozdíl tak výrazný. Oslovující rozdíl mezi 8. a 9. generací a dvojčaty: i9-9900k je předbíhá o 18 % a 15 % v tomto pořadí. Rozdíl mezi i7-8700 a i7-9700k je na úrovni měřicí chyby.
Test komprese 7zip dvojčata procházejí o 44-48 % hůře než lídr i9-9900k. Díky většímu počtu vláken i7-8700 předbíhá i7-9700k o 9 %. Ale to nestačí, aby předběhlo i9-9900k, proto sledujeme zpoždění téměř o 18 %.
Test doby komprese algoritmem BZIP2 vykazuje podobné výsledky: vyhrávají vlákna.
Kódování mp3 — "schodiště" s maximálním rozdílem 19,5 %. Ale v testu ffmpeg i9-9900k prohrává proti i7-8700 a i7-9700k, ale předbíhá dvojčata. Tento test jsem několikrát upravil pro i9-9900k, ale výsledek je vždy stejný. To je už překvapivé 🙂 V mnohovláknovém testu byl nejvíce víc-vláknový z testovaných procesorů tak málo výkonný, že je to pod úrovní 9700k a 8700. Jasná vysvětlení tohoto jevu neexistují a nechci dělat domněnky.
Test openssl ukazuje "schodiště" s mezerou mezi druhým a třetím stupněm. Rozdíl mezi dvojčaty a lídrem i9-9900k je od 42 % do 47 %. Rozdíl mezi i7-8700 a i9-9900k je 14 %. Hlavní jsou vlákna a frekvence.
V testu Apache i7-9700k všechny předstihl, včetně i9-9900k (6 %). Ale celkově není rozdíl významný, i když mezi nejhorším výsledkem i7-7700 a nejlepším i7-9700k je rozdíl 24 %.
Celkově v většině testů vítězí i9-9900k, zklamání je pouze u ffmpeg. Pokud plánujete pracovat s videem, vezměte raději i7-9700k nebo i7-8700. Na druhém místě celkového hodnocení je i7-9700k, ten mírně zaostává za lídrem, avšak v testech ffmpeg a apache ho dokonce předbíhá. Takže ho a i9-9900k smím doporučit těm, kdo často zažívají velké nárůsty uživatelů na webu. Procesory by neměly zklamat. O videu jsem už mluvil.
i7-8700 má dobré výsledky v testech Sysbench, 7zip a ffmpeg.
Ve všech testech je i7-7700k lepší než i7-7700 od 2 % do 14 %, v testu ffmpeg 16 %.
Připomínám, že jsem neprováděl žádné optimalizace, kromě uvedených na začátku, což znamená, že při instalaci čistého systému na nově koupeném dediku od nás, získáte přesně takovéto výsledky.
Jádra, vlákna, frekvence — to je naše všechno.
Celkově byly výsledky předvídatelné a očekávané. V prakticky všech testech se objevila „schodišťová obloha“, která demonstruje závislost výkonu na počtu jader, vláken a frekvencích: čím více z toho všeho, tím lepší výsledky.
Jelikož všichni účastníci testu jsou ve skutečnosti refreshi stejného jádra na jednom technologickém procesu a nemají žádné fundamentální architektonické rozdíly, nedokázali jsme získat „ohromující“ důkazy o tom, že by se procesory kvalitativně lišily.
Rozdíl mezi procesory i7-9700k a i9-9900k ve všech testech, kromě Sysbench, se blíží nule, jelikož se v podstatě liší pouze přítomností technologie Hyper-Threading a stovkou dalších megahertzů v režimu Turbo Boost u i9-9900k. V testu Sysbench je to naopak: rozhoduje nikoli počet jader, ale počet vláken.
Mezi i7-7700(k) a i9-9900k je velmi velký rozdíl v mnohovláknových testech, místy až dvojnásobný. Také je rozdíl mezi i7-7700 a i7-7700k — dalších 300 MHz dodává poslednímu větší obratnost.
Také nemohu hovořit o kvalitativním vlivu objemu cache paměti na výsledky testů — máme to, co máme. Tím spíše, že zapnutá ochrana proti Spectre/Meltdown by výrazně měla snižovat vliv jejího objemu na výsledky testu, ale to není jisté. Pokud si vážený čtenář žádá „chléb a podívanou“ od našeho marketingového oddělení, rád vám poskytnu testování s vypnutou ochranou.
Kdyby se mě někdo zeptal: jaký procesor bys sám zvolil? — nejprve bych spočítal peníze v kapse a zvolil ten, na který mám. Stručně řečeno, z bodu A do bodu B se dá dojet i na „žigulíku“, ale na „mercedesu“ je to rozhodně rychlejší a příjemnější. Procesory, které mají stejnou architekturu, se tak či onak budou vypořádávat se stejným spektrem úloh — někdo to zvládne jen dobře a někdo výborně. Ano, jak ukázalo testování, velké rozdíly mezi nimi nejsou. Ale rozdíl mezi i7 a i9 tím nikam nezmizel.
Při výběru procesoru pro některé specifické úkoly, jako je práce s mp3, kompilace z zdrojových kódů nebo renderování trojrozměrných scén se zpracováním světla, je smysluplné se orientovat na výsledky odpovídajících testů. Například designéři mohou ihned zaměřit na i7-9700k a i9-9900k, a pro složité výpočty zvolit procesor s technologií Hyper-Threading, tedy jakýkoli, kromě i7-9700k. Tady dominují vlákna.
Doporučuji tedy vybrat to, co si můžete dovolit s ohledem na specifikaci, a budete šťastní.
V testování byly použity servery na bázi procesorů i7-7700, i7-7700k, i7-8700k, i7-9700k a i9-9900k s . Jakýkoli z nich si můžete objednat se slevou 5% na 3 měsíce - obraťte se na s kódovou frází „Jsem z Habra“. Při platbě na rok sleva ještě 10%.
Celý večer na aréně , systémový administrátor FirstDEDIC
Zdroj: habr.com
