טק-טק-טק ולא טיק. במה שונים דורות שונים של מעבדי Intel Core המבוססים על אותה ארכיטקטורה?

עם כניסתם של מעבדי Intel Core מהדור השביעי, התברר לרבים שאסטרטגיית ה"טיק-טוק" שבה נקטה אינטל כל הזמן הזה נכשלה. ההבטחה לצמצם את התהליך הטכנולוגי מ-14 ל-10 ננומטר נותרה הבטחה, החל העידן הארוך של "טאקה" סקיילייק, שבמהלכו קרה Kaby Lake (דור שביעי), קפה לייק פתאומי (שמיני) עם שינוי קל בתהליך הטכנולוגי מ-14 ננומטר ל-14 ננומטר+ ואפילו Coffee Lake Refresh (תשיעי). נראה כי אינטל באמת הייתה זקוקה להפסקת קפה קטנה. כתוצאה מכך, יש לנו כמה מעבדים מדורות שונים, המבוססים על אותה מיקרו-ארכיטקטורת Skylake, מצד אחד. וההבטחות של אינטל שכל מעבד חדש טוב יותר מהקודם, מצד שני. נכון, לא כל כך ברור למה בדיוק...

אז בואו נחזור לדורותינו. ובואו נראה איך הם שונים.

אגם קיבי

הופעת המעבדים בקמעונאות התרחשה בתחילת 2017. מה חדש במשפחה הזו ביחס לקודמתה? קודם כל, מדובר בליבה גרפית חדשה - Intel UHD 630. בנוסף תמיכה בטכנולוגיית זיכרון Intel Optane (3D Xpoint), וכן ערכת שבבים חדשה מסדרת 200 (הדור ה-6 עבד עם סדרת 100). וזה כל החידושים המעניינים באמת.

קופי לייק

הדור ה-8, בשם הקוד Coffee Lake, שוחרר בסוף 2017. במעבדים מהדור הזה נוספו ליבות ומטמון ברמה שלישית באופן פרופורציונלי, Turbo Boost הועלה ב-200 מגה-הרץ, נוספה תמיכה ב-DDR4-2666 (בעבר הייתה DDR4-2400), אך התמיכה ב-DDR3 נותקה. הליבה הגרפית נשארה זהה, אבל היא קיבלה 50 מגה-הרץ. על כל העליות התדרים נאלצנו לשלם על ידי הגדלת חבילת החום ל-95 וואט. וכמובן, ערכת השבבים החדשה מסדרת 300. זה האחרון כלל לא היה נחוץ, מכיוון שבקרוב מספיק מומחים הצליחו להשיק את המשפחה הזו על ערכות שבבים מסדרת 100, אם כי נציגי אינטל הצהירו שזה בלתי אפשרי בגלל התכנון של מעגלי הכוח. אולם מאוחר יותר, אינטל הודתה רשמית שהיא טעתה. אז מה חדש במשפחה ה-8? למעשה, זה נראה יותר כמו רענון רגיל עם תוספת של ליבות ותדרים.

Coffee Lake Refresh

הא! הנה רענון עבורנו! ברבעון הרביעי של 2018, שוחררו מעבדי Coffee Lake מהדור ה-9, מצוידים בהגנה על חומרה מפני כמה פרצות Meltdown/Spectre. שינויים בחומרה שבוצעו בשבבים החדשים מגנים מפני Meltdown V3 ו-L1 Terminal Fault (L1TF Foreshadow). שינויי תוכנה ומיקרוקוד מגנים מפני התקפות Spectre V2, Meltdown V3a ו-V4. ההגנה מפני Spectre V1 תמשיך להיות מתוקנת ברמת מערכת ההפעלה. הכנסת תיקונים ברמת השבב אמורה להפחית את ההשפעה של תיקוני תוכנה על ביצועי המעבד. אבל אינטל הטמיעה את כל השמחה הזו עם הגנות רק במעבדים לפלח השוק ההמוני: i5-9600k, i7-9700k, i9-9900k. כל השאר, כולל פתרונות שרת, לא קיבלו הגנת חומרה. בפעם הראשונה בהיסטוריה של מעבדי אינטל לצרכן, מעבדי Coffee Lake Refresh תומכים ב-RAM של עד 128 ג'יגה-בייט. וזהו, אין יותר שינויים.

מה יש לנו בשורה התחתונה? שנתיים של רענון, משחק עם ליבות ותדרים, בתוספת סט של שיפורים קלים. באמת רציתי להעריך ולהשוות באופן אובייקטיבי את הביצועים של הנציגים העיקריים של המשפחות הללו. אז כשהיה לי סט של דור שביעי עד תשיעי בהישג יד - ל-i7-7700 ו-i7-7700k שלנו הצטרפו לאחרונה ה-i7-8700, i7-9700k ו-i9-9900k הטריים, ניצלתי את המצב והכנתי חמישה שונים מעבדי Intel Core מראים למה הם מסוגלים.

בדיקה

חמישה מעבדי אינטל מעורבים בבדיקה: i7-7700, i7-7700k, i7-8700, i7-9700k, i9-9900k.

מאפייני ביצועים של פלטפורמות

למעבדי Intel i7-8700, i7-9700k ו-i9-9900k יש את אותה תצורה בסיסית:

• לוח אם: Asus PRIME H310T (BIOS 1405),
• זיכרון RAM: 16 GB DDR4-2400 MT/s Kingston 2 חלקים, סה"כ 32 GB.
• כונן SSD: 240 GB Patriot Burst 2 חלקים ב-RAID 1 (הרגל שהתפתח עם השנים).

גם מעבדי Intel i7-7700 ו-i7-7700k פועלים על אותה פלטפורמה:

• לוח אם: Asus H110T (BIOS 3805),
• זיכרון RAM: 8 GB DDR4-2400MT/s Kingston 2 חלקים, סה"כ 16 GB.
• כונן SSD: 240 GB Patriot Burst 2 חלקים ב-RAID 1.

אנו משתמשים בשלדה בהתאמה אישית בגובה 1,5 יחידות. הם מכילים ארבע במות.

חלק תוכנה: OS CentOS Linux 7 x86_64 (7.6.1810).
Ядро: 3.10.0-957.1.3.el7.x86_64
ביצעו אופטימיזציות ביחס להתקנה הרגילה: נוספו אפשרויות להפעלת ה-kernel elevator=noop selinux=0.

הבדיקה מתבצעת כאשר כל התיקונים מהתקפות Spectre, Meltdown ו-Foreshadow מועברות לאחור לגרעין זה. ייתכן שתוצאות הבדיקה על ליבות לינוקס חדשות ועדכניות יותר עשויות להיות שונות מאלו שהתקבלו, והתוצאות יהיו טובות יותר. אבל, ראשית, אני אישית מעדיף את CentOS 7, ושנית, RedHat מחזירה באופן פעיל חידושים הקשורים לתמיכה בחומרה מגרעין חדש ל-LTS שלה. זה מה שאני מקווה :)

בדיקות המשמשות למחקר

1. סיסבן
2. Geekbench
3. Phoronix Test Test

מבחן Sysbench

Sysbench היא חבילת בדיקות (או אמות מידה) להערכת הביצועים של תת-מערכות מחשב שונות: מעבד, זיכרון RAM, התקני אחסון נתונים. המבחן הוא רב חוטים, על כל הליבות. בבדיקה זו מדדתי שני מדדים:

1. אירועי מהירות מעבד בשנייה - מספר הפעולות שמבצע המעבד בשנייה: ככל שהערך גבוה יותר, כך המערכת פרודוקטיבית יותר.
2. סטטיסטיקה כללית מספר האירועים הכולל - סך כל האירועים שהושלמו. ככל שהמספר גבוה יותר, כך ייטב.

מבחן Geekbench

חבילת בדיקות המתבצעת במצב חד-הברגה ורב-הברגה. כתוצאה מכך, מדד ביצועים מסוים מופק עבור שני המצבים. להלן קישורים לתוצאות הבדיקה. במבחן זה נבחן שני אינדיקטורים עיקריים:
- ציון ליבה אחת - מבחנים עם חוט יחיד.
- Multi-Core Score - מבחנים מרובי חוטים.
יחידות מדידה: "תוכים" מופשטים. כמה שיותר "תוכים", יותר טוב.

חבילת בדיקות פורוניקס

Phoronix Test Suite הוא מערך מבחנים עשיר מאוד. למרות שבוצעו כל הבדיקות מחבילת pts/cpu, אציג רק את התוצאות של אלו שבאופן אישי מצאתי מעניינות במיוחד, מה גם שתוצאות הבדיקות שהושמטו רק מחזקות את המגמה הכללית.

כמעט כל המבחנים המוצגים כאן הם מרובי חוטים. יוצאי הדופן היחידים הם שניים מהם: בדיקות Himeno עם חוט יחיד וקידוד MP3 LAME.

בבדיקות אלו, ככל שהמספר גבוה יותר, כך ייטב.

1. בדיקת ניחוש סיסמאות של ג'ון המרטש. בואו ניקח את אלגוריתם ההצפנה של Blowfish. מודד את מספר הפעולות בשנייה.
2. מבחן Himeno הוא פותר לחץ פואסון ליניארי בשיטת Jacobi Point.
3. 7-Zip Compression - בדיקת 7-Zip באמצעות p7zip עם תכונת בדיקת ביצועים משולבת.
4. OpenSSL היא קבוצה של כלים המיישמת את פרוטוקולי SSL (Secure Sockets Layer) ו-TLS (Transport Layer Security). מודד את הביצועים של RSA 4096-bit OpenSSL.
5. Apache Benchmark - הבדיקה מודדת כמה בקשות בשנייה יכולה מערכת נתונה לטפל בעת ביצוע 1 בקשות, כאשר 000 בקשות פועלות בו זמנית.

ובאלה, אם פחות עדיף

1. C-Ray בודק את ביצועי המעבד על חישובי נקודה צפה. בדיקה זו היא מרובה חוטים (16 פתילים לכל ליבה), תצלם 8 קרניים מכל פיקסל לצורך יצירת אנטי-aliasing ותיצור תמונה בגודל 1600x1200. זמן ביצוע הבדיקה נמדד.
2. דחיסת BZIP2 מקבילה - הבדיקה מודדת את הזמן הנדרש לדחיסת קובץ (חבילת קוד מקור ליבת לינוקס .tar) באמצעות דחיסת BZIP2.
3. קידוד של נתוני אודיו ווידאו. בדיקת LAME MP3 קידוד פועלת בשרשור בודד, בעוד שמבחן ffmpeg x264 פועל בריבוי הליכי. משך הזמן שלוקח להשלמת הבדיקה נמדד.

כפי שאתה יכול לראות, חבילת הבדיקות מורכבת מבדיקות סינתטיות בלבד המאפשרות לך להראות את ההבדל בין מעבדים בעת ביצוע משימות מסוימות, למשל, לחיצה על סיסמאות, קידוד תוכן מדיה, הצפנה.

בדיקה סינתטית, בניגוד לבדיקה שמתבצעת בתנאים קרובים למציאות, מסוגלת להבטיח טוהר מסוים של הניסוי. למעשה, זו הסיבה שהבחירה נפלה על חומרים סינתטיים.

ייתכן שכאשר פותרים בעיות מסוימות בתנאי לחימה, תוכל להשיג תוצאות מעניינות ובלתי צפויות ביותר, אך עדיין "הטמפרטורה הכללית בבית החולים" תהיה קרובה ככל האפשר למה שקיבלתי מתוצאות הבדיקה. ייתכן גם שאם אשבית את הגנת Spectre/Meltdown בעת בדיקת מעבדי דור 9, אוכל לקבל תוצאות טובות יותר. אבל, במבט קדימה, אני אגיד שהם כבר הראו את עצמם מעולים.

ספוילר: ליבות, חוטים ותדרים ישלטו במקום.

עוד לפני הבדיקה, למדתי בקפידה את הארכיטקטורה של משפחות המעבדים הללו, ולכן ציפיתי שלא יהיו הבדלים משמעותיים בין הנבדקים. יתר על כן, לא כל כך משמעותי כמו יוצא דופן: למה לחכות לאינדיקטורים מעניינים בבדיקות אם אתה מבצע מדידות על מעבדים הבנויים, בעצם, על ליבה אחת. הציפיות שלי התמלאו, אבל חלק מהדברים עדיין התבררו לא בדיוק כפי שחשבתי...

ועכשיו, למעשה, תוצאות הבדיקה.

התוצאה הגיונית למדי: מי שיש לו יותר זרמים ותדירות גבוהה יותר מקבל נקודות. בהתאם לכך, ה-i7-8700 וה-i9-9900k מקדימים. הפער בין i7-7700 ל-i7-7700k הוא 10% במבחנים עם חוטים בודדים ומרובים. ה-i7-7700 מפגר אחרי ה-i7-8700 ב-38% ומ-i9-9900k ב-49%, כלומר כמעט פי 2, אך במקביל הפיגור מאחורי ה-i7-9700k הוא רק 15%.

קישורים לתוצאות הבדיקה:

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

תוצאות בדיקה מ-The Phoronix Test Suite

במבחן John The Ripper, ההבדל בין האחים התאומים i7-7700 ו-i7-7700k הוא 10% לטובת "k", בגלל ההבדל ב-Turboboost. למעבדי i7-8700 ו-i7-9700k יש מעט מאוד הבדל. ה-i9-9900k מתעלה על כולם עם יותר חוטים ומהירות שעון גבוהה יותר. כמעט כפול מספר התאומים.

התוצאה של מבחן C-Ray נראית לי המעניינת ביותר. הנוכחות של טכנולוגיית Hyper-Treading ב-i9-9900k במבחן רב-ההברגה הזה נותנת עלייה קלה בלבד ביחס ל-i7-9700k. אבל התאומים היו כמעט פי 2 מאחורי המנהיג.

במבחן Himeno עם חוט יחיד, ההבדל לא כל כך גדול. יש פער בולט בין הדור ה-8 ל-9 מהתאומים: ה-i9-9900k מתעלה עליהם ב-18% ו-15%, בהתאמה. ההבדל בין i7-8700 ל-i7-9700k הוא רמת השגיאה.

התאומים עוברים את מבחן הדחיסה 7zip גרוע ב-44-48% מה-Leader i9-9900k. בשל מספר השרשורים הגבוה יותר, ה-i7-8700 עולה על ה-i7-9700k ב-9%. אבל זה לא מספיק כדי לעקוף את i9-9900k, אז אנחנו רואים פיגור של כמעט 18%.

מבחן זמן הדחיסה באמצעות אלגוריתם BZIP2 מציג תוצאות דומות: זרמים מנצחים.

קידוד MP3 הוא "סולם" עם מרווח מרבי של 19,5%. אבל במבחן ffmpeg, i9-9900k מפסיד ל-i7-8700 ו-i7-9700k, אבל מנצח את התאומים. חזרתי על בדיקה זו מספר פעמים עבור i9-9900k, אך התוצאה תמיד זהה. זה כבר לא צפוי :) במבחן רב-ההילוכים, המעבדים המרובים ביותר מבין המעבדים שנבדקו הראו תוצאה נמוכה כל כך, נמוכה מזו של ה-9700k וה-8700. אין הסברים ברורים לתופעה הזו, ואני לא יודע. לא רוצה להניח הנחות.

מבחן openssl מראה "סולם" עם רווח בין השלבים השני והשלישי. ההבדל בין התאומים למנהיג i9-9900k הוא מ-42% ל-47%. הפער בין ה-i7-8700 ל-i9-9900k הוא 14%. העיקר הוא זרימות ותדרים.

במבחן ה-Apache, ה-i7-9700k עלה על כולם, כולל ה-i9-9900k (6%). אבל במונחים כלליים, ההבדל אינו משמעותי, למרות שיש פער של 7% בין התוצאה הגרועה ביותר של ה-i7700-7 לבין התוצאה הטובה ביותר של ה-i9700-24k.

באופן כללי, ה-i9-9900k הוא המוביל ברוב המבחנים, ונכשל רק ב-ffmpeg. אם אתה הולך לעבוד עם וידאו, עדיף לקחת i7-9700k או i7-8700. במקום השני בדירוג הכללי נמצא ה-i7-9700k, מעט מאחורי המוביל, ואפילו לפני במבחני ה-ffmpeg והאפאצ'י. אז אני ממליץ בביטחון עליו ועל ה-i9-9900k למי שחווים באופן קבוע זרימה גדולה של משתמשים לאתר. מעבדים לא צריכים להיכשל. כבר אמרתי על הסרטון.

ה-i7-8700 מתפקד היטב במבחני Sysbench, 7zip ו-ffmpeg.
בכל הבדיקות, ה-i7-7700k טוב יותר מה-i7-7700 מ-2% ל-14%, במבחן ffmpeg 16%.
להזכירך שלא ביצעתי אופטימיזציות מלבד אלו שצוינו בהתחלה, מה שאומר שכאשר תתקין מערכת נקייה על דדיק שרכשת מאתנו טרי, תקבל בדיוק את אותן התוצאות.

ליבות, חוטים, תדרים - הכל שלנו

באופן כללי, התוצאות היו צפויות וצפויות. כמעט בכל הבדיקות, מופיע "מדרגות לגן עדן", המדגים את התלות של הביצועים במספר הליבות, החוטים והתדרים: יותר מזה, תוצאות טובות יותר.

מכיוון שכל הנבדקים הם בעצם רענון של אותה ליבה באותו תהליך ייצור ואין להם הבדלים ארכיטקטוניים מהותיים, לא הצלחנו להשיג ראיות "מדהימות" לכך שהמעבדים שונים זה מזה באופן איכותי.

ההבדל בין מעבדי i7-9700k ו-i9-9900k בכל הבדיקות למעט Sysbench שואף לאפס, מכיוון שבעצם הם שונים רק בנוכחות טכנולוגיית Hyper-Threading ומאה מגה-הרץ נוספים במצב Turbo Boost עבור i9-9900k. במבחן Sysbench זה בדיוק הפוך: זה לא מספר הליבות שקובע, אלא מספר השרשורים.
יש פער גדול מאוד במבחנים מרובי-הברגה בין ה-i7-7700(k) ל-i9-9900k, במקומות מסוימים עד פי שניים. יש גם הבדל בין i7-7700 ל-i7-7700k - ה-300 מגה-הרץ הנוספים מוסיף זריזות לאחרון.

אני גם לא יכול לדבר על ההשפעה האיכותית של גודל זיכרון המטמון על תוצאות הבדיקה - יש לנו מה שיש לנו. יתרה מכך, ההגנה המאופשרת של משפחת Spectre/Meltdown אמורה להפחית משמעותית את השפעת הנפח שלה על תוצאות הבדיקה, אך זה לא בטוח. אם קורא יקר דורש "לחם וקרקסים" ממחלקת השיווק שלנו, אשמח לשאוב לך בדיקות עם מושבת אבטחה.

בעצם, אם היית שואל אותי: באיזה מעבד היית בוחר? — קודם הייתי סופר את הכסף שבכיס ובוחר את זה שיש לו מספיק. בקיצור, אפשר להגיע מנקודה A לנקודה B בז'יגולי, אבל במרצדס זה עדיין מהיר ונעים יותר. מעבדים המבוססים על אותה ארכיטקטורה יתמודדו, כך או אחרת, עם אותה טווח של משימות – חלקן פשוט טובות וחלקן מצוינות. כן, כפי שהוכיחו בדיקות, אין הבדלים גלובליים ביניהם. אבל הפער בין ה-i7 ל-i9 לא נעלם.

כאשר בוחרים מעבד עבור כמה משימות ספציפיות, מיוחדות מאוד, כמו עבודה עם mp3, קומפילציה ממקורות או עיבוד סצנות תלת מימדיות עם עיבוד אור, הגיוני להתמקד בביצוע הבדיקות המקבילות. לדוגמה, מעצבים יכולים להסתכל מיד על i7-9700k ו-i9-9900k, ולצורך חישובים מורכבים לקחת מעבד עם טכנולוגיית Hyper-Threading, כלומר כל מעבד מלבד i7-9700k. הזרמים שולטים כאן.

אז אני ממליץ לך לבחור מה אתה יכול להרשות לעצמך, תוך התחשבות במפרט, ואתה תהיה מאושר.

הבדיקה השתמשה בשרתים המבוססים על מעבדי i7-7700, i7-7700k, i7-8700k, i7-9700k ו-i9-9900k עם 1dedic.ru. ניתן להזמין כל אחד מהם ב-5% הנחה ל-3 חודשים - צרו קשר מחלקת מכירות עם משפט הקוד "אני מהבר". בתשלום שנתי מינוס עוד 10%.

כל הערב בזירה רוח אשפה, מנהל מערכת FirstDEDIC

מקור: www.habr.com