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 Intel Core プロセッサの登場により、Intel がこれまでずっと採用してきた「Tick-Tock」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 10 nm から 14 nm に削減するという約束は単なる約束に留まり、長い「Tak」Skylake の時代が始まりました。その間に Kaby Lake (第 14 世代) が登場し、突然 Coffee Lake (第 XNUMX 世代) が登場して技術プロセスが XNUMX nm から XNUMX nm+ にわずかに変更され、さらには Coffee Lake Refresh (第 XNUMX 世代) も登場しました。どうやらインテルはちょっとした休憩が必要だったようだ。その結果、一方では同じ Skylake マイクロアーキテクチャに基づいて作成された、異なる世代の複数のプロセッサが存在することになります。一方、Intel は新しいプロセッサはどれも以前のものより優れていると保証しています。確かに、正確には何なのかはよく分かりませんが…

それで、私たちの世代に戻りましょう。では、どのように違うのか見てみましょう。

カビ湖

これらのプロセッサは 2017 年の初めに小売店で販売されました。前世代のプロセッサと比べて、このファミリにはどのような新機能がありますか?まず第一に、これは新しいグラフィック コア - Intel UHD 630 です。さらに、Intel Optane メモリ テクノロジー (3D Xpoint) のサポートと、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) も搭載されています。これらはすべて、本当に興味深いイノベーションです。

コーヒー湖

第 8 世代 (コード名 Coffee Lake) は、2017 年後半にリリースされました。この世代のプロセッサでは、コアが追加され、それに比例して第 200 レベル キャッシュが追加され、Turbo Boost が 4 メガヘルツ引き上げられ、DDR2666-4 (以前は DDR2400-3) のサポートが追加されましたが、DDR50 のサポートは廃止されました。グラフィック コアは同じままですが、95 MHz が追加されました。周波数の増加はすべて、熱パッケージを 300 ワットに増加することで賄われ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。専門家は 8 シリーズ チップセットでこのファミリをすぐにリリースできたからです。ただし、Intel の代表者は、電源回路設計の特殊性によりこれは不可能だと述べました。しかしその後、インテルはそれが誤りであったことを公式に認めた。それで、第 XNUMX ファミリーでは何が新しくなったのでしょうか?実際のところ、コアと周波数の追加による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

はっ！リフレッシュしましょう！ 2018 年第 9 四半期には、Meltdown/Spectre の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。新しいチップに行われたハードウェアの変更により、Meltdown V1 および L1 Terminal Fault (L2TF Foreshadow) 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により、Spectre V3、Meltdown V4a、V1 攻撃から保護されます。 Spectre V5 に対する保護は、オペレーティング システム レベルのパッチによって引き続き提供されます。シリコンレベルの修正を導入することで、ソフトウェア パッチがプロセッサのパフォーマンスに与える影響が軽減されるはずです。しかし、Intel は、このすべての喜びを保護付きで、マスマーケットセグメント向けのプロセッサ、i9600-7k、i9700-9k、i9900-128k にのみ実装しました。サーバー ソリューションを含む残りのすべてには、ハードウェア保護が提供されていませんでした。 Intel のコンシューマー 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。以上です。これ以上の変更はありません。

その結果何が得られるのでしょうか? 7 年間の更新、コアと周波数の調整、および一連の小さな改善。私は、これらのファミリーの主な代表者のパフォーマンスを客観的に評価し、比較したいと考えていました。そこで、手元に第 7700 世代から第 7 世代の CPU がたくさんあったとき (i7700-7 と i8700-7k に最近、新しい i9700-9、i9900-XNUMXk、iXNUMX-XNUMXk が加わりました)、その状況を利用して XNUMX つの異なる Intel Core プロセッサーをテストしました。

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、i9-9900k プロセッサ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 個を RAID 1 で構成 (長年培った習慣)。

Intel i7-7700 および i7-7700k プロセッサも同じプラットフォームで動作します。

• マザーボード: Asus H110T (BIOS 3805)、
• RAM: 8 GB DDR4-2400MT/s Kingston 2個、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)。

カスタムメイドの1,5Uシャーシを使用します。 XNUMXつのプラットフォームを収容します。

ソフトウェア部分：OS CentOS Linux 7 x86_64 (2003年7月8日)
Ядро: 3.10.0-957.1.3.el7.x86_64
標準インストールに対する最適化: カーネル起動オプション elevator=noop selinux=0 が追加されました。

テストは、Spectre、Meltdown、およびForeshadowのすべてのパッチをこのカーネルにバックポートした状態で実施されています。より新しいカーネルや最新のカーネルでも、テスト結果は同様になる可能性があります。 Linux 受け取ったものとは異なる可能性があり、結果はより良くなるでしょう。しかし、まず第一に、私個人にとっては CentOS バージョン7の方が使いやすく、さらにRed Hatは新しいカーネルのハードウェアサポートの革新をLTS版に積極的にバックポートしている。まさに私が期待していることだ。

研究に使用されたテスト

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化されます。このテストでは、次の 2 つのパラメータを測定しました。

1. 1 秒あたりの CPU 速度イベント数 - プロセッサが 1 秒あたりに実行する操作の数。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。指標が高ければ高いほど良いです。

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一連のテスト。その結果、両方のモードで特定のパフォーマンス インデックスが生成されます。以下にテスト結果へのリンクを示します。このテストでは、2 つの主要な指標を確認します。
— 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 テスト スイートは非常に豊富なテスト 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にもかかわらず、特に見逃したテストの結果は全体的な傾向を強めるだけなので、個人的に特に興味深いと思ったテストの結果のみを紹介します。

ここで紹介するテストのほとんどはマルチスレッドです。例外は、シングルスレッドの Himeno テストと LAME MP3 エンコーディング テストの XNUMX つだけです。

これらのテストでは、スコアが高いほど良いとされます。

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、これらでは、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、ファイル（カーネルソースコードの.tarパッケージ）を圧縮するのに必要な時間を測定します。 LinuxBZIP2圧縮を使用しています。
3. オーディオおよびビデオ データのコーディング。 LAME MP3 エンコーディング テストはシングル スレッドですが、ffmpeg x264 テストはマルチ スレッドです。テストを完了するまでにかかる時間を測定します。

ご覧のとおり、テスト スイートは、パスワード クラッキング、メディア コンテンツのエンコード、暗号化などの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る、純粋に合成されたテストで構成されています。

合成テストは、現実に近い条件で実行されるテストとは異なり、実験の一定の純度を保証することができます。実際、それが合成素材を選んだ理由です。

戦闘状況で特定の問題を解決すると、非常に興味深く予期しない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くなります。また、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た可能性もあります。しかし、将来を見据えると、彼らはすでに優秀であることを証明していると言えます。

ネタバレ: コア、スレッド、周波数がボールを支配します。

テスト前にも、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、テスト対象間に大きな違いはないだろうと予想していました。さらに、それほど重要というよりは、驚くべきことですが、本質的に 1 つのコア上に構築されたプロセッサで測定を実行している場合、テストで興味深い指標が出るまで待つ必要はありません。期待通りの結果でしたが、思った通りではなかった点もいくつかありました...

さて、テスト結果そのもの。

結果は非常に自然です。より多くのスレッドとより高い頻度を持つ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。 i7-7700 と i7-7700k の差は、シングルスレッドおよびマルチスレッドのテストで 10% です。 i7-7700はi7-8700より38%遅れ、i9-9900kより49%遅れており、ほぼ2倍ですが、i7-9700kとの差はわずか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、双子の兄弟である i7-7700 と i7-7700k の違いは、Turbo Boost の違いにより、「k」が 10% 有利です。 i7-8700 プロセッサと i7-9700k プロセッサの違いはほとんどありません。 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すべての製品よりも優れています。双子の場合はほぼ2倍の頻度です。

C-Ray テストの結果は私にとって最も興味深いようです。このマルチスレッド テストでは、i9-9900k にハイパー トレッディング テクノロジが搭載されていますが、i7-9700k と比較してパフォーマンスはわずかに向上します。しかし、双子たちはリーダーからほぼ2倍も遅れていました。

シングルスレッドの姫野テストでは、差はそれほど大きくありません。第 8 世代と第 9 世代は、その双子世代よりも明らかに優れており、i9-9900k はそれぞれ 18% と 15% 優れています。 i7-8700 と i7-9700k の違いは誤差の範囲内です。

双子の 7zip 圧縮テストは、リーダーの i44-48k よりも 9 ～ 9900% 劣っています。スレッド数が多いため、i7-8700 は i7-9700k よりも 9% 優れたパフォーマンスを発揮します。しかし、これは i9-9900k を追い抜くには不十分で、約 18% の遅延が見られます。

BZIP2 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 エンコーディングは、最大ギャップが 19,5% の「ラダー」です。しかし、ffmpeg テストでは、i9-9900k は i7-8700 と i7-9700k には負けますが、双子には勝ちます。 i9-9900k でこのテストを何度かやり直しましたが、結果は常に同じです。これは予想外ですね :) マルチスレッド テストでは、テストしたプロセッサの中で最もマルチスレッド化されたプロセッサが、9700k や 8700 よりも低い結果を示しました。この現象については明確な説明がなく、推測はしたくありません。

openssl テストでは、9 段目と 9900 段目の間に隙間がある「はしご」が表示されます。双子とリーダーのi42-47kとの差は7%から8700%です。 i9-9900とi14-XNUMXkの差はXNUMX%です。重要なのは流れと周波数です。

Apache テストでは、i7-9700k が i9-9900k (6%) を含むすべての製品よりも優れたパフォーマンスを発揮しました。しかし、一般的に言えば、i7-7700 の最悪の結果と i7-9700k の最高の結果の間には 24% の差があるものの、その差は大きくありません。

全体的に、i9-9900k はほとんどのテストでリードしており、ffmpeg でのみ失敗しています。ビデオを扱う予定であれば、i7-9700k または i7-8700 を入手した方が良いでしょう。総合順位で 7 位は i9700-9k で、リーダーよりわずかに遅れていますが、ffmpeg と apache のテストではさらに先行しています。したがって、サイトに大量のユーザーが定期的に流入するユーザーには、この製品と i9900-XNUMXk を安心してお勧めできます。プロセッサが故障することはないはずです。ビデオについてはすでに話しました。

i7-8700 は、Sysbench、7zip、ffmpeg テストで良好な結果を示しています。
すべてのテストにおいて、i7-7700k は i7-7700 よりも 2% ～ 14% 優れており、ffmpeg テストでは 16% 優れています。
冒頭で示した以外の最適化は行っていないことをご承知おきください。つまり、弊社から新しく購入した専用サーバー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、ストリーム、周波数 - すべては当社にお任せください

全体的に、結果は予測可能で期待通りでした。ほぼすべてのテストで「天国への階段」が現れ、パフォーマンスがコア数、スレッド数、周波数に依存していることを示しています。これらすべてが多ければ多いほど、結果は良くなります。

すべてのテスト対象は、本質的には同じプロセス技術に基づく同じコアのリフレッシュであり、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いて、i7-9700k プロセッサと i9-9900k プロセッサの差はゼロに近くなります。これは、本質的には、ハイパースレッディング テクノロジの有無と、i9-9900k の Turbo Boost モードでの XNUMX メガヘルツ増加のみが異なるためです。 Sysbench テストでは、まったく逆で、コアの数ではなく、スレッドの数によって決まります。
マルチスレッド テストでは、i7-7700(k) と i9-9900k の間に非常に大きな差があり、場所によっては 7 倍にもなります。 i7700-7 と i7700-300k の間にも違いがあり、XNUMX MHz の追加により後者の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与える質的な影響についてもお話しできません。現状では、現状のままです。さらに、Spectre/Meltdown ファミリーの保護を有効にすると、そのボリュームがテスト結果に与える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。尊敬すべき読者が当社のマーケティング部門に「パンとサーカス」を要求するなら、私は喜んで障害者保護を備えたテストを展開します。

実際のところ、もし私にこう尋ねられたら、どのプロセッサを選びますか? — まずポケットの中のお金を数えて、十分な金額を選びます。つまり、ジグリでA地点からB地点まで行くことはできますが、メルセデスの方がまだ速くて楽しいのです。同じアーキテクチャに基づくプロセッサは、何らかの方法で、同じ範囲のタスクに対処します。うまく対処できるものもあれば、非常にうまく対処できるものもあります。はい、テストで判明したように、それらの間に全体的な違いはありません。しかし、i7 と i9 の間のギャップはまだ残っています。

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、特定の高度に特殊化されたタスク用にプロセッサを選択する場合は、対応するテストの指標に注目するのが理にかなっています。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 テクノロジを搭載したプロセッサ、つまり i9700-XNUMXk 以外のプロセッサを選択できます。ここではストリームが支配します。

したがって、仕様を考慮して予算内で購入でき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。

テストには、i7-7700、i7-7700k、i7-8700k、i7-9700k、i9-9900k プロセッサをベースにしたサーバーが使用されました。 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 「私はハブから来ました」というコードフレーズ付き。 10年間支払う場合は、さらにXNUMX%が差し引かれます。

アリーナで夜通し トラッシュウィンド、FirstDEDIC システム管理者

出所： habr.com