タクタクタク、カチカチはありません。 同じアーキテクチャに基づいた異なる世代の Intel Core プロセッサーはどのように異なりますか?

第 14 世代インテル Core プロセッサーの登場により、インテルがずっと追いかけてきた「チクタク」戦略が失敗したことが多くの人に明らかになりました。 技術プロセスを10nmから14nmに短縮するという約束は残り、「Taka」Skylakeの長い時代が始まり、その間にKaby Lake（第14世代）、突然のCoffee Lake（第XNUMX世代）が技術プロセスのわずかな変更で起こりました。 XNUMX nm から XNUMX nm+、さらには Coffee Lake Refresh (XNUMX 位) まで。 インテルにはちょっとしたコーヒーブレイクが本当に必要だったようだ。 その結果、同じ Skylake マイクロアーキテクチャに基づいた、異なる世代のプロセッサがいくつか存在します。 また、インテルは、新しいプロセッサーが以前のプロセッサーよりも優れていることを保証しています。 確かに、正確な理由はあまり明らかではありません...

それでは、私たちの世代に戻りましょう。 そして、それらがどのように異なるかを見てみましょう。

カビ湖

プロセッサーが小売店に登場したのは 2017 年の初めでした。 前任者と比較して、このファミリーの何が新しいのでしょうか? まず第一に、これは新しいグラフィックス コア、Intel UHD 630 です。さらに、Intel Optane メモリ テクノロジ (3D Xpoint)、および新しい 200 シリーズ チップセット (第 6 世代は 100 シリーズで動作しました) をサポートしています。 本当に興味深いイノベーションはこれだけです。

コーヒー湖

コードネーム「Coffee Lake」と呼ばれる第 8 世代は、2017 年末にリリースされました。 この世代のプロセッサでは、コアとそれに比例する 200 次キャッシュが追加され、ターボ ブーストが 4 メガヘルツまで引き上げられ、DDR2666-4 のサポートが追加されました (以前は DDR2400-3 がありました)が、DDR50 のサポートは打ち切られました。 グラフィックスコアは同じですが、95 MHz が与えられました。 周波数が増加した分は、熱パッケージを 300 ワットに増やすことで支払わなければなりませんでした。 そしてもちろん、新しい 100 シリーズ チップセット。 後者はまったく必要ありませんでした。なぜなら、すぐに専門家がこのファミリを 8 シリーズ チップセットで発売できるようになったからです。ただし、Intel の代表者は、電源回路の設計によりこれは不可能であると述べました。 しかしその後、インテルはそれが間違いだったことを正式に認めた。 では、XNUMX 番目のファミリーには何が新しくなったのでしょうか? 実際には、コアと周波数が追加された通常のリフレッシュのように見えます。

コーヒーレイクリフレッシュ

はぁ！ ここで復習しましょう！ 2018 年の第 9 四半期に、一部の Meltdown/Spectre 脆弱性に対するハードウェア保護を備えた第 3 世代 Coffee Lake プロセッサがリリースされました。 新しいチップに加えられたハードウェアの変更により、メルトダウン V1 および L1 端末障害 (L2TF フォアシャドウ) から保護されます。 ソフトウェアとマイクロコードの変更は、Spectre V3、Meltdown V4a、および V1 攻撃から保護します。 Spectre V5 に対する保護は、引き続きオペレーティング システム レベルでパッチ適用されます。 チップレベルのパッチの導入により、プロセッサのパフォーマンスに対するソフトウェア パッチの影響が軽減されるはずです。 しかし、インテルは、大衆市場セグメント向けのプロセッサー (i9600-7k、i9700-9k、i9900-128k) にのみ保護機能を備えてこの喜びをすべて実装しました。 サーバー ソリューションを含むその他のすべての製品は、ハードウェア保護を受けていませんでした。 Intel コンシューマ プロセッサ史上初めて、Coffee Lake Refresh プロセッサは最大 XNUMX GB の RAM をサポートします。 それで終わりです。これ以上の変更はありません。

肝心なことは何でしょうか？ 7 年間のリフレッシュ、コアと周波数の調整、および一連の小さな改良。 私はこれらの家族の主要な代表者のパフォーマンスを客観的に評価し、比較したいと本当に思っていました。 そこで、第 7700 世代から第 7 世代までのセットを手元に持っていたとき、つまり i7700-7 と i8700-7k に最近新しい i9700-9、i9900-XNUMXk、iXNUMX-XNUMXk が加わったので、この状況を利用して XNUMX つの異なるものを作りました。 Intel Core プロセッサーは、その能力を示します。

テスト

テストには、i7-7700、i7-7700k、i7-8700、i7-9700k、i9-9900k の XNUMX つの Intel プロセッサーが使用されています。

プラットフォームのパフォーマンス特性

Intel i7-8700、i7-9700k、および i9-9900k プロセッサーの基本構成は同じです。

• マザーボード: Asus PRIME H310T (BIOS 1405)、
• RAM: 16 GB DDR4-2400 MT/s Kingston 2 個、合計 32 GB。
• SSD ドライブ: 240 GB Patriot Burst 2 個、RAID 1 (長年にわたって培われた習慣)。

Intel i7-7700 および i7-7700k プロセッサーも同じプラットフォーム上で実行されます。

• マザーボード: Asus H110T (BIOS 3805)、
• RAM: 8 GB DDR4-2400MT/s Kingston 2 枚、合計 16 GB。
• SSD ドライブ: 240 GB パトリオット バースト 2 個 (RAID 1)。

高さ1,5ユニットのカスタムメイドシャーシを使用しています。 それらには XNUMX つのプラットフォームが収容されています。

ソフトウェア部分: OS CentOS Linux 7 x86_64 (7.6.1810)。
Ядро: 3.10.0-957.1.3.el7.x86_64
標準インストールに対して最適化を行いました。カーネル エレベーター = noop selinux=0 を起動するためのオプションを追加しました。

テストは、このカーネルにバックポートされた Spectre、Meltdown、Foreshadow 攻撃のすべてのパッチを使用して実行されます。 新しいおよび最新の Linux カーネルでのテスト結果は、得られた結果とは異なる可能性がありますが、結果はより良いものになる可能性があります。 しかし、第一に、私は個人的に CentOS 7 を好みます。そして第二に、RedHat はハードウェア サポートに関連するイノベーションを新しいカーネルから LTS に積極的にバックポートしています。 それが私が願っていることです:)

研究に使用されるテスト

1. システムベンチ
2. Geekbench
3. Phoronixテストスイート

システムベンチテスト

Sysbench は、プロセッサ、RAM、データ ストレージ デバイスなど、さまざまなコンピュータ サブシステムのパフォーマンスを評価するためのテスト (またはベンチマーク) のパッケージです。 テストはすべてのコアでマルチスレッドで行われます。 このテストでは、次の XNUMX つの指標を測定しました。

1. XNUMX 秒あたりの CPU 速度イベント - XNUMX 秒あたりにプロセッサーによって実行される操作の数: 値が高いほど、システムの生産性が高くなります。
2. 一般的な統計イベントの合計数 - 完了したイベントの合計数。 数値が大きいほど良いことになります。

ギークベンチテスト

シングルスレッド モードとマルチスレッド モードで実行されるテストのパッケージ。 その結果、両方のモードに対して特定のパフォーマンス指標が発行されます。 以下はテスト結果へのリンクです。 このテストでは、次の XNUMX つの主要な指標を見ていきます。
— シングルコアスコア — シングルスレッドテスト。
- マルチコア スコア - マルチスレッド テスト。
測定単位: 抽象的な「オウム」。 「オウム」が多ければ多いほど良いです。

フォロニクス テスト スイート

Phoronix Test Suite は、非常に豊富なテストのセットです。 pts/cpu パッケージのすべてのテストが実行されたという事実にもかかわらず、特に省略されたテストの結果は一般的な傾向を強化するだけであるため、私が個人的に特に興味深いと感じたテストの結果のみを紹介します。

ここで紹介するほとんどすべてのテストはマルチスレッドです。 唯一の例外は、そのうちの 3 つです: シングルスレッド テストのhimeno と LAME MPXNUMX エンコーディングです。

これらのテストでは、数値が高いほど優れています。

1. John the Ripper マルチスレッドのパスワード推測テスト。 Blowfish 暗号アルゴリズムを見てみましょう。 XNUMX 秒あたりの操作数を測定します。
2. 姫野テストは、ヤコビ点法を使用した線形ポアソン圧力ソルバーです。
3. 7-Zip 圧縮 - 統合されたパフォーマンス テスト機能を備えた p7zip を使用した 7-Zip テスト。
4. OpenSSL は、SSL (Secure Sockets Layer) および TLS (Transport Layer Security) プロトコルを実装するツールのセットです。 RSA 4096 ビット OpenSSL のパフォーマンスを測定します。
5. Apache ベンチマーク - このテストでは、1 件のリクエストを同時に実行して 000 件のリクエストを実行したときに、特定のシステムが 000 秒あたり何件のリクエストを処理できるかを測定します。

そして、これらの中で、少ない方が良いのであれば

1. C-Ray は、浮動小数点計算における CPU パフォーマンスをテストします。 このテストはマルチスレッド (コアあたり 16 スレッド) であり、アンチエイリアシングのために各ピクセルから 8 つのレイを発射し、1600x1200 の画像を生成します。 テストの実行時間を計測します。
2. 並列 BZIP2 圧縮 - このテストでは、BZIP2 圧縮を使用してファイル (Linux カーネル ソース コード .tar パッケージ) を圧縮するのに必要な時間を測定します。
3. オーディオおよびビデオ データのエンコード。 LAME MP3 エンコーディング テストはシングル スレッドで実行されますが、ffmpeg x264 テストはマルチスレッドで実行されます。 テストが完了するまでにかかる時間が測定されます。

ご覧のとおり、テスト スイートは純粋な合成テストで構成されており、パスワードのクリック、メディア コンテンツのエンコード、暗号化など、特定のタスクを実行するときにプロセッサ間の違いを示すことができます。

合成テストは、現実に近い条件下で実行されるテストとは対照的に、実験の一定の純度を保証できます。 実際、それが合成繊維を選択した理由です。

戦闘状況で特定の問題を解決すると、非常に興味深い予想外の結果が得られる可能性がありますが、それでも「病院内の一般的な温度」は、テスト結果から得られたものに可能な限り近いものになります。 第 9 世代プロセッサをテストするときに Spectre/Meltdown 保護を無効にすると、より良い結果が得られる可能性もあります。 しかし、今後を見据えると、彼らはすでに優れていることを示していると言えます。

スポイラー: コア、スレッド、周波数がねぐらを支配します。

テスト前から、これらのプロセッサ ファミリのアーキテクチャを注意深く研究していたので、テスト対象者間に大きな違いはないと予想していました。 さらに、重要というよりも特別なことです。本質的に単一コア上に構築されたプロセッサで測定を実行する場合、テストで興味深い指標を待つ必要はありません。 私の期待は満たされましたが、それでもいくつかの点が思ったほどではありませんでした...

そして実際にテスト結果が発表されました。

結果は非常に論理的です。ストリームが多く、頻度が高い人がポイントを獲得します。 したがって、i7-8700とi9-9900kが先行しています。 シングルスレッドテストとマルチスレッドテストでは、i7-7700 と i7-7700k の差は 10% です。 i7-7700はi7-8700より38%、i9-9900kより49%、つまりほぼ2倍遅れていますが、同時にi7-9700kとの遅れはわずか15%です。

テスト結果へのリンク:

インテルi7-7700
Intel i7 7700k
インテルi7-8700
Intel i7 9700k
Intel i9 9900k

Phoronix テスト スイートからのテスト結果

John The Ripper テストでは、Turboboost の違いにより、双子の兄弟である i7-7700 と i7-7700k の差は 10% で「k」が有利でした。 i7-8700 プロセッサと i7-9700k プロセッサにはほとんど違いがありません。 i9-9900k は、より多くのスレッドとより高いクロック速度で他の製品よりも優れています。 双子の数はほぼ2倍。

C-Ray テストの結果が私にとって最も興味深いように思えます。 このマルチスレッド テストでは、i9-9900k に Hyper-Treading テクノロジが存在するため、i7-9700k と比較してわずかな増加しか得られません。 しかし、双子はリーダーからほぼ2倍遅れていました。

シングルスレッドの姫野テストでは、それほど大きな差はありません。 双子の第 8 世代と第 9 世代の間には顕著な差があり、i9-9900k はそれぞれ 18% と 15% 上回っています。 i7-8700 と i7-9700k の違いは誤差のレベルです。

双子は、リーダー i7-44k よりも 48 ～ 9% 悪い 9900zip 圧縮テストに合格しました。 スレッド数が多いため、i7-8700 は i7-9700k よりも 9% 優れています。 しかし、これは i9-9900k を追い抜くには十分ではないため、ほぼ 18% の遅れが見られます。

BZIP2 アルゴリズムを使用した圧縮時間テストでも同様の結果が示され、ストリームが勝利しました。

MP3 エンコードは最大 19,5% のマージンを持つ「はしご」です。 しかし、ffmpeg テストでは、i9-9900k は i7-8700 および i7-9700k には負けますが、双子には勝っています。 i9-9900k に対してこのテストを数回繰り返しましたが、結果は常に同じでした。 これはすでに予想外です :) マルチスレッド テストでは、テストされたプロセッサの中で最もマルチスレッドなプロセッサが、9700k や 8700 よりも低い結果を示しました。この現象には明確な説明がありません。仮定を立てたくありません。

openssl テストでは、9 段目と 9900 段目の間にギャップのある「はしご」が表示されます。 ツインとリーダー i42-47k の差は 7% から 8700% です。 i9-9900とi14-XNUMXkの差はXNUMX%です。 重要なのは流れと頻度です。

Apache テストでは、i7-9700k が i9-9900k (6%) を含むすべての製品を上回りました。 しかし、一般的に言えば、i7-7700 の最悪の結果と i7-9700k の最良の結果の間には 24% の差がありますが、その差はそれほど大きくありません。

一般に、i9-9900k はほとんどのテストでリーダーであり、失敗したのは ffmpeg だけでした。 ビデオを扱う場合は、i7-9700k または i7-8700 を使用することをお勧めします。 全体的な順位で 7 位は i9700-9k で、リーダーにわずかに遅れており、ffmpeg と Apache のテストではさらに上を行っています。 したがって、サイトへの大量のユーザーの流入を定期的に経験している人には、i9900-XNUMXk と iXNUMX-XNUMXk を自信を持ってお勧めします。 プロセッサーに障害が発生してはなりません。 ビデオについてはすでに述べました。

i7-8700 は、Sysbench、7zip、ffmpeg のテストで良好なパフォーマンスを示しました。
すべてのテストにおいて、i7-7700k は i7-7700 よりも 2% から 14% 優れており、ffmpeg テストでは 16% 優れています。
最初に示した以外の最適化は行っていないことを思い出してください。つまり、当社から新たに購入した Dedik にクリーンなシステムをインストールすると、まったく同じ結果が得られます。

コア、スレッド、周波数 - 私たちのすべて

一般に、結果は予測可能であり、予想通りでした。 ほとんどすべてのテストで「天国への階段」が現れ、パフォーマンスがコア、スレッド、周波数に依存していることがわかります。これが多ければ多いほど、結果はより良くなります。

すべてのテスト対象は基本的に同じ製造プロセス上の同じコアを更新したものであり、基本的なアーキテクチャの違いがないため、プロセッサーが互いに質的に異なるという「驚くべき」証拠を得ることができませんでした。

Sysbench を除くすべてのテストにおける i7-9700k プロセッサと i9-9900k プロセッサの差は、基本的にハイパー スレッディング テクノロジの存在と、i9-9900k のターボ ブースト モードで XNUMX メガヘルツ追加された場合にのみ異なるため、ゼロになる傾向があります。 Sysbench テストでは、その逆です。決定するのはコアの数ではなく、スレッドの数です。
マルチスレッド テストでは、i7-7700(k) と i9-9900k の間には非常に大きな差があり、場所によっては 7 倍もの差があります。 i7700-7 と i7700-300k の間には違いもあります。iXNUMX-XNUMXk では、追加の XNUMX MHz により俊敏性が向上します。

また、キャッシュ メモリ サイズがテスト結果に及ぼす定性的な影響についても話すことはできません。私たちには、すでにわかっているものがあります。 さらに、Spectre/Meltdown ファミリの保護を有効にすると、テスト結果に対するボリュームの影響が大幅に軽減されるはずですが、これは確実ではありません。 親愛なる読者が当社のマーケティング部門に「パンとサーカス」を要求した場合は、セキュリティを無効にしてテストを喜んで行います。

実際、私に「どのプロセッサを選択しますか?」と尋ねられたら、どのプロセッサを選択しますか? — まずポケットの中のお金を数えて、十分なお金を選ぶでしょう。 つまり、A 地点から B 地点までは Zhiguli でも移動できますが、メルセデスのほうが速くて快適です。 同じアーキテクチャに基づくプロセッサは、何らかの形で、同じ範囲のタスクに対処します。あるものは十分に処理でき、あるものは優れています。 はい、テストで示されたように、それらの間に全体的な違いはありません。 しかし、i7 と i9 の差はまだ埋まっていません。

MP3 の操作、ソースからのコンパイル、軽い処理による 7D シーンのレンダリングなど、特定の高度に専門化されたタスク用にプロセッサを選択する場合は、対応するテストのパフォーマンスに焦点を当てるのが合理的です。 たとえば、設計者はすぐに i9700-9k と i9900-7k を検討し、複雑な計算にはハイパー スレッディング テクノロジを備えたプロセッサ、つまり i9700-XNUMXk 以外のプロセッサを使用できます。 ここには流れがあります。

したがって、仕様を考慮して、余裕のあるものを選択することをお勧めします。そうすれば、満足できるでしょう。

テストでは、i7-7700、i7-7700k、i7-8700k、i7-9700k、および i9-9900k プロセッサーを搭載したサーバーを使用しました。 1dedic.ru。 いずれも 5 か月間 3% 割引で注文できます - お問い合わせください 営業部門 「ハブルから来ました」という暗号フレーズで。 年払いの場合は、さらに 10% が差し引かれます。

アリーナで一晩中 トラッシュウィンド、システム管理者 FirstDEDIC

出所： habr.com