تک تاک تاک و بدون تیک. نسل‌های مختلف پردازنده‌های Intel Core بر اساس معماری یکسان چه تفاوتی دارند؟

با ظهور پردازنده‌های نسل هفتم اینتل، برای بسیاری مشخص شد که استراتژی «تیک تاک» که اینتل در تمام این مدت دنبال می‌کرد شکست خورده است. وعده کاهش فرآیند تکنولوژیکی از 14 به 10 نانومتر یک وعده باقی ماند، دوره طولانی Skylake "Taka" آغاز شد که طی آن دریاچه Kaby (نسل هفتم)، دریاچه ناگهانی قهوه (هشتم) با تغییر جزئی در روند فناوری اتفاق افتاد. از 14 نانومتر تا 14 نانومتر + و حتی Coffee Lake Refresh (نهم). به نظر می رسد که اینتل واقعاً به یک استراحت کافی برای قهوه نیاز دارد. در نتیجه، ما چندین پردازنده از نسل های مختلف داریم که از یک سو بر اساس ریزمعماری یکسان Skylake هستند. و از سوی دیگر اینتل اطمینان می دهد که هر پردازنده جدید بهتر از پردازنده قبلی است. درسته خیلی مشخص نیست چرا دقیقا...

پس بیایید به نسل های خودمان برگردیم. و بیایید ببینیم که چگونه آنها تفاوت دارند.

دریاچه کبیر

ظهور پردازنده ها در خرده فروشی در ابتدای سال 2017 اتفاق افتاد. چه چیز جدیدی در این خانواده نسبت به نسل قبلی خود دارد؟ اول از همه، این یک هسته گرافیکی جدید است - Intel UHD 630. پشتیبانی به علاوه از فناوری حافظه Intel Optane (3D Xpoint)، و همچنین یک چیپست جدید سری 200 (نسل ششم با سری 6 کار می کرد). و این همه نوآوری های واقعا جالب است.

دریاچه قهوه

نسل هشتم با کد Coffee Lake در پایان سال 8 عرضه شد. در پردازنده های این نسل، هسته ها و حافظه نهان سطح سوم به نسبت اضافه شد، Turbo Boost 2017 مگا هرتز افزایش یافت، پشتیبانی از DDR200-4 اضافه شد (قبلاً DDR2666-4 وجود داشت)، اما پشتیبانی از DDR2400 قطع شد. هسته گرافیکی ثابت باقی ماند، اما 3 مگاهرتز به آن داده شد. برای تمام افزایش فرکانس ها باید با افزایش بسته حرارتی به 50 وات هزینه می کردیم. و البته چیپست جدید سری 95. مورد دوم اصلاً ضروری نبود ، زیرا به زودی متخصصان کافی توانستند این خانواده را روی چیپست های سری 300 راه اندازی کنند ، اگرچه نمایندگان اینتل اظهار داشتند که این به دلیل طراحی مدارهای قدرت غیرممکن است. اما بعداً اینتل رسماً اعتراف کرد که اشتباه کرده است. پس چه چیز جدیدی در خانواده هشتم وجود دارد؟ در واقع، بیشتر شبیه یک تازه سازی معمولی با افزودن هسته ها و فرکانس ها به نظر می رسد.

Coffee Lake Refresh

ها! در اینجا یک تجدید برای ما است! در سه ماهه چهارم سال 2018، نسل نهم پردازنده‌های Coffee Lake با محافظت سخت‌افزاری در برابر برخی آسیب‌پذیری‌های Meltdown/Spectre عرضه شد. تغییرات سخت افزاری ایجاد شده در تراشه های جدید در برابر Meltdown V9 و L3 Terminal Fault (L1TF Foreshadow) محافظت می کند. تغییرات نرم افزار و میکروکد از حملات Spectre V1، Meltdown V2a و V3 محافظت می کند. محافظت در برابر Spectre V4 همچنان در سطح سیستم عامل وصله می شود. معرفی وصله‌های سطح چیپ باید تأثیر وصله‌های نرم‌افزاری را بر عملکرد پردازنده کاهش دهد. اما اینتل تمام این لذت را با محافظت‌ها فقط در پردازنده‌های بخش بازار انبوه اجرا کرد: i1-5k، i9600-7k، i9700-9k. همه افراد، از جمله راه حل های سرور، محافظت سخت افزاری دریافت نکردند. برای اولین بار در تاریخ پردازنده های مصرف کننده اینتل، پردازنده های Coffee Lake Refresh تا 9900 گیگابایت رم پشتیبانی می کنند. و همین است، دیگر هیچ تغییری وجود ندارد.

ما در خط آخر چه داریم؟ دو سال تازه‌سازی، بازی با هسته‌ها و فرکانس‌ها، به‌علاوه مجموعه‌ای از پیشرفت‌های جزئی. من واقعاً می خواستم عملکرد نمایندگان اصلی این خانواده ها را به طور عینی ارزیابی و مقایسه کنم. بنابراین وقتی مجموعه‌ای از نسل هفتم تا نهم را در اختیار داشتم - i7-7700 و i7-7700k ما اخیراً با i7-8700، i7-9700k و i9-9900k جدید ملحق شدند، از موقعیت استفاده کردم و پنج مدل مختلف ساختم. پردازنده های Intel Core توانایی های خود را نشان می دهند.

آزمایش

پنج پردازنده اینتل در آزمایش شرکت دارند: i7-7700، i7-7700k، i7-8700، i7-9700k، i9-9900k.

ویژگی های عملکرد پلتفرم ها

پردازنده‌های اینتل i7-8700، i7-9700k و i9-9900k پیکربندی اولیه یکسانی دارند:

• مادربرد: Asus PRIME H310T (BIOS 1405)،
• رم: 16 گیگابایت DDR4-2400 MT/s Kingston 2 قطعه، مجموعاً 32 گیگابایت.
• درایو SSD: 240 گیگابایت Patriot Burst 2 قطعه در RAID 1 (عادتی که در طول سال ها ایجاد شده است).

پردازنده‌های i7-7700 و i7-7700k اینتل نیز بر روی یک پلتفرم اجرا می‌شوند:

• مادربرد: Asus H110T (BIOS 3805)،
• رم: 8 گیگابایت DDR4-2400MT/s Kingston 2 قطعه، مجموعا 16 گیگابایت.
• درایو SSD: 240 گیگابایت Patriot Burst 2 قطعه در RAID 1.

ما از شاسی های سفارشی با ارتفاع 1,5 واحد استفاده می کنیم. آنها چهار سکو را در خود جای داده اند.

بخش نرم افزار: OS CentOS Linux 7 x86_64 (7.6.1810).
Ядро: 3.10.0-957.1.3.el7.x86_64
بهینه سازی های انجام شده نسبت به نصب استاندارد: گزینه های اضافه شده برای راه اندازی هسته elevator=noop selinux=0.

آزمایش با تمام وصله‌های حملات Spectre، Meltdown و Foreshadow انجام می‌شود که به این هسته گزارش شده‌اند. ممکن است نتایج آزمایش بر روی هسته های جدیدتر و فعلی لینوکس با نتایج به دست آمده متفاوت باشد و نتایج بهتر باشد. اما، اولا، من شخصاً CentOS 7 را ترجیح می‌دهم، و ثانیاً، RedHat به طور فعال نوآوری‌های مربوط به پشتیبانی سخت‌افزار را از هسته‌های جدید به LTS خود گزارش می‌دهد. این چیزیه که امیدوارم :)

آزمون های مورد استفاده برای تحقیق

1. سیزبنچ
2. تست Geekbench
3. مجموعه تست Phoronix

تست Sysbench

Sysbench بسته ای از تست ها (یا معیارها) برای ارزیابی عملکرد زیرسیستم های مختلف رایانه است: پردازنده، رم، دستگاه های ذخیره سازی داده. این تست چند رشته ای است، در همه هسته ها. در این تست من دو شاخص را اندازه گیری کردم:

1. رویدادهای سرعت CPU در هر ثانیه - تعداد عملیات انجام شده توسط پردازنده در هر ثانیه: هر چه مقدار بالاتر باشد، سیستم سازنده تر است.
2. آمار عمومی تعداد کل رویدادها - تعداد کل رویدادهای تکمیل شده. عدد بیشتر بهتر است.

تست Geekbench

بسته ای از آزمایشات انجام شده در حالت تک رشته ای و چند رشته ای. در نتیجه یک شاخص عملکرد مشخص برای هر دو حالت صادر می شود. در زیر پیوندهایی برای نتایج آزمایش وجود دارد. در این آزمون دو شاخص اصلی را بررسی خواهیم کرد:
- امتیاز تک هسته ای - تست های تک رشته ای.
- امتیاز چند هسته ای - تست های چند رشته ای.
واحدهای اندازه گیری: انتزاعی "طوطی". هر چه تعداد "طوطی" بیشتر باشد، بهتر است.

مجموعه تست فورونیکس

مجموعه تست فورونیکس مجموعه ای بسیار غنی از تست ها است. علیرغم این واقعیت که تمام تست‌های بسته pts/cpu انجام شد، من فقط نتایج آن‌هایی را که شخصاً برایم جالب بودند، ارائه می‌دهم، به خصوص که نتایج آزمایش‌های حذف شده فقط روند کلی را تقویت می‌کند.

تقریباً تمام تست های ارائه شده در اینجا چند رشته ای هستند. تنها دو مورد استثنا هستند: تست های تک رشته ای Himeno و LAME MP3 Encoding.

در این تست ها هر چه این عدد بیشتر باشد بهتر است.

1. تست حدس زدن رمز عبور چند رشته ای John the Ripper. بیایید الگوریتم کریپتو Blowfish را در نظر بگیریم. تعداد عملیات در ثانیه را اندازه گیری می کند.
2. تست هیمنو یک حل کننده فشار پواسون خطی با استفاده از روش نقطه ژاکوبی است.
3. فشرده سازی 7-زیپ - تست 7-زیپ با استفاده از p7zip با ویژگی تست عملکرد یکپارچه.
4. OpenSSL مجموعه ای از ابزارهایی است که پروتکل های SSL (Secure Sockets Layer) و TLS (Transport Layer Security) را پیاده سازی می کند. عملکرد RSA 4096 بیتی OpenSSL را اندازه گیری می کند.
5. Apache Benchmark - این تست تعداد درخواست‌ها را در هر ثانیه اندازه‌گیری می‌کند که یک سیستم معین می‌تواند در هنگام اجرای 1 درخواست با 000 درخواست به طور همزمان پاسخ دهد.

و در اینها اگر کمتر باشد بهتر است

1. C-Ray عملکرد CPU را در محاسبات ممیز شناور آزمایش می کند. این تست چند رشته ای است (16 رشته در هر هسته)، 8 پرتو از هر پیکسل برای ضد aliasing می گیرد و یک تصویر 1600x1200 ایجاد می کند. زمان اجرای آزمون اندازه گیری می شود.
2. فشرده سازی موازی BZIP2 - این آزمایش زمان مورد نیاز برای فشرده سازی یک فایل (بسته کد منبع هسته لینوکس .tar) را با استفاده از فشرده سازی BZIP2 اندازه گیری می کند.
3. رمزگذاری داده های صوتی و تصویری تست LAME MP3 Encoding در یک رشته اجرا می شود، در حالی که تست ffmpeg x264 به صورت چند رشته ای اجرا می شود. زمان صرف شده برای تکمیل آزمون اندازه گیری می شود.

همانطور که می بینید، مجموعه آزمایشی شامل تست های کاملا مصنوعی است که به شما امکان می دهد تفاوت بین پردازنده ها را هنگام انجام وظایف خاص نشان دهید، به عنوان مثال، کلیک کردن روی رمزهای عبور، رمزگذاری محتوای رسانه، رمزنگاری.

یک آزمایش مصنوعی، بر خلاف آزمایشی که در شرایط نزدیک به واقعیت انجام می شود، می تواند خلوص خاصی از آزمایش را تضمین کند. در واقع، به همین دلیل است که انتخاب روی مواد مصنوعی افتاد.

این امکان وجود دارد که هنگام حل مشکلات خاص در شرایط جنگی بتوانید نتایج بسیار جالب و غیرمنتظره ای به دست آورید، اما هنوز "دمای عمومی در بیمارستان" تا حد امکان به آنچه من از نتایج آزمایش به دست آورده ام نزدیک است. همچنین ممکن است اگر هنگام آزمایش پردازنده های نسل نهم، حفاظت Spectre/Meltdown را غیرفعال کنم، می توانم نتایج بهتری بگیرم. اما با نگاه کردن به آینده، می گویم که آنها قبلاً خود را عالی نشان داده اند.

اسپویلر: هسته‌ها، رشته‌ها و فرکانس‌ها بر همه چیز حکمرانی خواهند کرد.

حتی قبل از آزمایش، معماری این خانواده‌های پردازنده‌ها را به دقت مطالعه کردم، بنابراین انتظار داشتم که تفاوت قابل توجهی بین افراد مورد آزمایش وجود نداشته باشد. علاوه بر این، نه چندان مهم که خارق‌العاده باشد: اگر اندازه‌گیری‌هایی را روی پردازنده‌های ساخته شده، در اصل، روی یک هسته واحد انجام می‌دهید، چرا در آزمایش‌ها منتظر شاخص‌های جالب باشید. انتظاراتم برآورده شد، اما برخی چیزها هنوز آنطور که فکر می کردم نشد...

و اکنون، در واقع، نتایج آزمایش.

نتیجه کاملاً منطقی است: هر کسی که استریم های بیشتری داشته باشد و فرکانس بالاتری داشته باشد امتیاز می گیرد. بر این اساس، i7-8700 و i9-9900k جلوتر هستند. شکاف بین i7-7700 و i7-7700k در تست های تک رشته ای و چند رشته ای 10 درصد است. i7-7700 7 درصد از i8700-38 و 9 درصد از i9900-49k عقب است، یعنی تقریباً 2 برابر، اما در عین حال این فاصله از i7-9700k تنها 15 درصد است.

لینک نتایج آزمایش:

اینتل i7-7700
اینتل i7-7700k
اینتل i7-8700
اینتل i7-9700k
اینتل i9-9900k

نتایج آزمایش از مجموعه تست فورونیکس

در تست John The Ripper، تفاوت بین برادران دوقلو i7-7700 و i7-7700k به دلیل تفاوت Turboboost، 10٪ به نفع "k" است. پردازنده i7-8700 و i7-9700k تفاوت بسیار کمی دارند. i9-9900k با نخ های بیشتر و سرعت کلاک بالاتر از همه بهتر عمل می کند. تقریباً دو برابر تعداد دوقلوها.

نتیجه آزمایش C-Ray به نظر من جالب ترین است. وجود فناوری Hyper-Treading در i9-9900k در این تست چند رشته ای تنها افزایش اندکی نسبت به i7-9700k می دهد. اما دوقلوها تقریباً 2 برابر از رهبر عقب بودند.

در تست Himeno تک رشته ای تفاوت چندان زیاد نیست. فاصله قابل توجهی بین نسل هشتم و نهم از دوقلوها وجود دارد: i8-9k به ترتیب 9 و 9900 درصد از آنها برتری دارد. تفاوت بین i18-15 و i7-8700k در سطح خطا است.

دوقلوها تست فشرده سازی 7zip را 44 تا 48 درصد بدتر از i9-9900k گذرانده اند. با توجه به تعداد نخ های بیشتر، i7-8700 نسبت به i7-9700k 9 درصد بهتر عمل می کند. اما این برای سبقت گرفتن از i9-9900k کافی نیست، بنابراین شاهد تاخیر تقریباً 18 درصدی هستیم.

تست زمان فشرده سازی با استفاده از الگوریتم BZIP2 نتایج مشابهی را نشان می دهد: جریان ها برنده می شوند.

رمزگذاری MP3 یک "نردبان" با حداکثر حاشیه 19,5٪ است. اما در تست ffmpeg، i9-9900k به i7-8700 و i7-9700k باخت، اما دوقلوها را شکست داد. من این تست را چندین بار برای i9-9900k تکرار کردم، اما نتیجه همیشه یکسان است. این در حال حاضر غیرمنتظره است :) در تست چند رشته ای، چند رشته ای ترین پردازنده های آزمایش شده نتیجه بسیار پایینی را نشان دادند، پایین تر از 9700k و 8700. هیچ توضیح واضحی برای این پدیده وجود ندارد و من نمی دانم. نمی خواهم فرضیاتی بکنم

تست openssl یک "نردبان" با فاصله بین پله دوم و سوم را نشان می دهد. تفاوت بین دوقلوها و رهبر i9-9900k از 42٪ تا 47٪ است. فاصله بین i7-8700 و i9-9900k 14 درصد است. نکته اصلی جریان ها و فرکانس ها است.

در تست آپاچی، i7-9700k از همه، از جمله i9-9900k (6٪) بهتر عمل کرد. اما به طور کلی، تفاوت قابل توجهی نیست، اگرچه بین بدترین نتیجه i7-7700 و بهترین نتیجه i7-9700k 24 درصد فاصله وجود دارد.

به طور کلی، i9-9900k در اکثر تست ها پیشرو است و فقط در ffmpeg شکست می خورد. اگر قصد کار با ویدئو را دارید، بهتر است i7-9700k یا i7-8700 بگیرید. در جایگاه دوم جدول رده بندی کلی، i7-9700k قرار دارد که کمی عقب تر از رهبر و حتی در تست های ffmpeg و apache جلوتر است. بنابراین من با اطمینان آن و i9-9900k را به کسانی که مرتباً هجوم کاربران زیادی را در سایت تجربه می کنند توصیه می کنم. پردازنده ها نباید شکست بخورند. قبلا در مورد ویدیو گفتم.

i7-8700 در تست های Sysbench، 7zip و ffmpeg عملکرد خوبی دارد.
در تمام تست ها، i7-7700k از i7-7700 از 2٪ تا 14٪ بهتر است، در تست ffmpeg 16٪.
اجازه دهید به شما یادآوری کنم که من هیچ بهینه سازی دیگری به جز موارد ذکر شده در ابتدا انجام ندادم، به این معنی که وقتی یک سیستم تمیز را روی Dedik که تازه از ما خریداری کرده اید نصب کنید، دقیقاً همان نتایج را خواهید گرفت.

هسته ها، رشته ها، فرکانس ها - همه چیز ماست

به طور کلی نتایج قابل پیش بینی و قابل انتظار بود. تقریباً در همه آزمایش‌ها، «پلکانی به سوی بهشت» ظاهر می‌شود که وابستگی عملکرد به تعداد هسته‌ها، رشته‌ها و فرکانس‌ها را نشان می‌دهد: بیشتر از این، نتایج بهتری دارد.

از آنجایی که همه آزمودنی‌ها اساساً در یک فرآیند تولید یک هسته تازه‌سازی می‌شوند و هیچ تفاوت معماری اساسی ندارند، ما نتوانستیم شواهد خیره‌کننده‌ای به دست آوریم که پردازنده‌ها از نظر کیفی با یکدیگر متفاوت هستند.

تفاوت بین پردازنده‌های i7-9700k و i9-9900k در همه آزمایش‌ها به جز Sysbench به صفر می‌رسد، زیرا اساساً آنها فقط در حضور فناوری Hyper-Threading و صد مگاهرتز اضافی در حالت Turbo Boost برای i9-9900k متفاوت هستند. در تست Sysbench درست برعکس است: تعداد هسته‌ها نیست که تصمیم می‌گیرد، بلکه تعداد رشته‌ها است.
شکاف بسیار زیادی در تست های چند رشته ای بین i7-7700(k) و i9-9900k وجود دارد که در برخی جاها به دو برابر بیشتر می رسد. همچنین تفاوتی بین i7-7700 و i7-7700k وجود دارد - 300 مگاهرتز اضافی چابکی را به دومی اضافه می کند.

من همچنین نمی توانم در مورد تأثیر کیفی اندازه حافظه کش بر نتایج آزمایش صحبت کنم - ما آنچه را داریم داریم. علاوه بر این، محافظت فعال خانواده Spectre/Meltdown باید تاثیر حجم آن را به میزان قابل توجهی بر نتایج آزمایش کاهش دهد، اما این قطعی نیست. اگر یک خواننده عزیز از بخش بازاریابی ما "نان و سیرک" را مطالبه کند، خوشحال می شوم که شما را با غیرفعال بودن تست تست کنید.

در واقع، اگر از من بپرسید: کدام پردازنده را انتخاب می کنید؟ - ابتدا پولی را که در جیبم است می شمردم و پولی را انتخاب می کردم که به اندازه کافی باشد. به طور خلاصه، با ژیگولی می توانید از نقطه A به نقطه B برسید، اما در مرسدس بنز سریعتر و دلپذیرتر است. پردازنده‌های مبتنی بر معماری یکسان، به هر طریقی، با طیف وسیعی از وظایف کنار می‌آیند - برخی به خوبی و برخی عالی. بله، همانطور که آزمایش نشان داده است، هیچ تفاوت جهانی بین آنها وجود ندارد. اما شکاف بین i7 و i9 از بین نرفته است.

هنگام انتخاب یک پردازنده برای برخی از وظایف خاص و بسیار تخصصی، مانند کار با mp3، کامپایل کردن از منابع، یا رندر صحنه های سه بعدی با پردازش نور، منطقی است که روی عملکرد تست های مربوطه تمرکز کنید. به عنوان مثال، طراحان می توانند بلافاصله به i7-9700k و i9-9900k نگاه کنند و برای محاسبات پیچیده یک پردازنده با فناوری Hyper-Threading، یعنی هر پردازنده ای به جز i7-9700k را انتخاب کنند. جریان ها در اینجا حکومت می کنند.

بنابراین من به شما توصیه می کنم با در نظر گرفتن مشخصات، آنچه را که می توانید انتخاب کنید و خوشحال خواهید شد.

در این آزمایش از سرورهای مبتنی بر پردازنده‌های i7-7700، i7-7700k، i7-8700k، i7-9700k و i9-9900k استفاده شد. 1dedic.ru. هر یک از آنها را می توان با 5 درصد تخفیف به مدت 3 ماه سفارش داد - تماس بگیرید بخش فروش با عبارت رمز "من از حبر هستم." هنگام پرداخت سالانه، منهای 10٪ دیگر.

تمام عصر در عرصه باد آشغال، مدیر سیستم FirstDEDIC

منبع: www.habr.com