Com o surgimento dos processadores Intel Core de sétima geração, muitos perceberam que a estratégia "Tick-Tock", que a Intel seguiu até então, falhou. A promessa de reduzir o processo tecnológico de 14 para 10 nm permaneceu como uma promessa, e começou uma longa era do "Tock" Skylake, durante a qual ocorreram Kaby Lake (sétima geração), o inesperado Coffee Lake (oitava), com uma mudança mínima de processo tecnológico de 14 nm para 14 nm+ e até mesmo o Coffee Lake Refresh (nona). Parece que a Intel realmente precisava de uma pequena pausa para o café. No final, temos vários processadores de diferentes gerações baseados em uma única microarquitetura Skylake, de um lado. E as afirmações da Intel de que cada novo processador é melhor que o anterior, do outro. Embora não esteja claro exatamente em que sentido...
Portanto, vamos voltar às nossas gerações. E ver como elas se diferenciam.
Kaby Lake
A chegada dos processadores ao varejo ocorreu no início de 2017. O que há de novo nesta família em relação ao seu predecessor? Antes de tudo, um novo núcleo gráfico — Intel UHD 630. Além disso, suporte à tecnologia de memória Intel Optane (3D Xpoint), bem como um novo chipset da série 200 (a 6ª geração trabalhava com a série 100). E isso é tudo quanto a inovações realmente interessantes.
Coffee Lake
A 8ª geração com o nome de código Coffee Lake foi lançada no final de 2017. Nos processadores dessa geração, foram adicionados núcleos e proporcionalmente cache de terceiro nível, o Turbo Boost foi elevado em 200 megahertz, foi adicionado suporte a DDR4-2666 (antes era DDR4-2400), mas o suporte a DDR3 foi removido. O núcleo gráfico permaneceu o mesmo, mas teve um aumento de 50 MHz. Todas essas elevações de frequência resultaram em um aumento da dissipação térmica para 95 watts. E, claro, um novo chipset da série 300. Isso não era absolutamente necessário, pois logo especialistas conseguiram fazer essa família funcionar em chipsets da série 100, embora representantes da Intel tenham declarado que isso era impossível devido às peculiaridades da construção dos circuitos de alimentação. Posteriormente, a Intel, de fato, reconheceu que estava errada. Então, o que há de novo na 8ª família? Por fato, parece mais uma refrescada comum com adição de núcleos e frequências.
Coffee Lake Refresh
Ah! Aqui está o refresh! No quarto trimestre de 2018, foram lançados processadores Coffee Lake de 9ª geração, equipados com recursos de proteção contra algumas vulnerabilidades Meltdown/Spectre. As mudanças de hardware nos novos chips protegem contra Meltdown V3 e L1 Terminal Fault (L1TF Foreshadow). Alterações no software e microcódigo protegem contra ataques Spectre V2, Meltdown V3a e V4. A proteção contra Spectre V1 ainda será realizada através de correções no nível do sistema operacional. A introdução de correções no nível do chip deve reduzir o impacto dos patches de software no desempenho dos processadores. Mas toda essa alegria de proteção foi implementada pela Intel apenas nos processadores para o segmento de mercado de massa: i5-9600k, i7-9700k, i9-9900k. Para todos os outros, incluindo soluções de servidor, nenhuma proteção de hardware foi fornecida. Pela primeira vez na história dos processadores de consumo da Intel, os processadores Coffee Lake Refresh suportam até 128 GB de memória RAM. E é isso, nenhuma outra mudança.
E o que temos no resultado final? Dois anos de refresh, jogos com núcleos e frequências, além de um conjunto de pequenas melhorias. Eu realmente queria avaliar e comparar objetivamente o desempenho dos principais representantes dessas famílias. Portanto, quando tive em mãos um conjunto da sétima à nona geração — nossos i7-7700 e i7-7700k foram recentemente complementados pelos novos i7-8700, i7-9700k e i9-9900k, aproveitei a situação e fiz cinco diferentes processadores Intel Core mostrarem do que eram capazes.
Testes
No teste, participam cinco processadores Intel: i7-7700, i7-7700k, i7-8700, i7-9700k, i9-9900k.
Especificações táticas e técnicas das plataformas
Os processadores Intel i7-8700, i7-9700k e i9-9900k têm a mesma configuração básica:
- Placa-mãe: Asus PRIME H310T (BIOS 1405),
- Memória RAM: 16 GB DDR4-2400 MT/s Kingston 2 unidades, totalizando 32 GB.
- SSD: 240 GB Patriot Burst 2 unidades em RAID 1 (um hábito adquirido ao longo dos anos).
Os processadores Intel i7-7700 e i7-7700k também operam na mesma plataforma:
- Placa-mãe: Asus H110T (BIOS 3805),
- Memória RAM: 8 GB DDR4-2400 MT/s Kingston 2 unidades, totalizando 16 GB.
- Unidade SSD: 240 GB Patriot Burst, 2 unidades em RAID 1.
Utilizamos chassi personalizado com altura de 1,5 unidades. Nele, são montadas quatro plataformas.
Parte de software: SO CentOS Linux 7 x86_64 (7.6.1810).
Kernel: 3.10.0-957.1.3.el7.x86_64
As otimizações feitas em relação à instalação padrão: opções de inicialização do kernel adicionadas elevator=noop selinux=0.
Os testes são realizados com todos os patches de ataques Spectre, Meltdown e Foreshadow, backportados para este núcleo. Não se pode excluir que os resultados dos testes em núcleos Linux mais novos e atuais possam diferir dos obtidos, e os indicadores sejam melhores. Mas, em primeiro lugar, pessoalmente eu prefiro o CentOS 7, e, em segundo lugar, a RedHat está ativamente fazendo o backport de inovações relacionadas ao suporte de hardware, de novos núcleos para o seu LTS. É nisso que espero 🙂
Os testes que usei para a pesquisa
- Sysbench
- Geekbench
- Phoronix Test Suite
Teste Sysbench
O Sysbench é um pacote de testes (ou benchmarks) para avaliar o desempenho de diferentes subsistemas do computador: CPU, RAM, armazenamento. O teste é multiprocessado, utilizando todos os núcleos. Neste teste, medi dois indicadores:
- Eventos de velocidade da CPU por segundo — o número de operações executadas pelo processador por segundo: quanto maior o valor, mais eficiente é o sistema.
- Estatísticas gerais do número total de eventos — o número total de eventos executados. Quanto maior o indicador, melhor.
Teste Geekbench
Pacote de testes conduzidos em modo de thread única e múltiplas threads. O resultado é um índice de desempenho para ambos os modos. Abaixo estão links para os resultados dos testes. Neste teste, analisaremos dois indicadores principais:
— Single-Core Score — testes de thread única.
— Multi-Core Score — testes de múltiplas threads.
Unidade de medida: 'papagaios' abstratos. Quanto mais 'papagaios', melhor.
Teste Phoronix Test Suite
O Phoronix Test Suite é um conjunto muito rico de testes. Embora todos os testes do pacote pts/cpu tenham sido realizados, apresentarei apenas os resultados que pessoalmente achei mais interessantes, especialmente porque os resultados dos testes não realizados apenas reforçam a tendência geral.
Quase todos os testes apresentados aqui são multiprocessados. A exceção são apenas dois deles: os testes de thread única Himeno e LAME MP3 Encoding.
Nestes testes, quanto maior o indicador, melhor.
- Teste multiproc John the Ripper para quebra de senhas. Vamos usar o algoritmo criptográfico Blowfish. Mede o número de operações por segundo.
- Teste Himeno — resolvedor linear da pressão de Poisson, utilizando o método de pontos de Jacobi.
- Teste 7-Zip — teste 7-Zip usando p7zip com função de teste de desempenho integrada.
- OpenSSL — um conjunto de ferramentas que implementa os protocolos SSL (Secure Sockets Layer) e TLS (Transport Layer Security). Mede o desempenho RSA de 4096 bits do OpenSSL.
- Apache Benchmark — teste que mede quantas requisições por segundo o sistema pode suportar ao realizar 1.000.000 de requisições, com 100 requisições sendo realizadas simultaneamente.
E nestes, se menor, melhor.
- C-Ray testa o desempenho do CPU em cálculos com números de ponto flutuante. Este teste é multiproc (16 threads por núcleo), lançará 8 raios de cada pixel para suavização e gerará uma imagem 1600×1200. Mede o tempo de execução do teste.
- Compressão BZIP2 Paralela — o teste mede o tempo necessário para comprimir um arquivo (pacote .tar do código-fonte do kernel Linux) utilizando a compressão BZIP2.
- Codificação de dados de áudio e vídeo. O teste LAME MP3 Encoding é realizado em um único thread, enquanto o teste ffmpeg x264 é multiprocessado. O tempo de execução do teste é medido.
Como você pode ver, o conjunto de testes consiste puramente em testes sintéticos, permitindo mostrar a diferença entre os processadores ao executar certas tarefas, como quebra de senhas, codificação de mídia, criptografia.
O teste sintético, ao contrário do teste realizado em condições próximas da realidade, pode garantir uma certa pureza do experimento. Na verdade, foi por isso que optamos pela sintética.
Não se pode descartar a possibilidade de que, ao resolver problemas específicos em condições reais, você consiga obter resultados extremamente interessantes e inesperados, mas a "temperatura média do hospital" estará o mais próximo possível do que obtive nos meus testes. Também não se pode excluir que, ao desativar a proteção contra Spectre/Meltdown durante os testes dos processadores de 9ª geração, eu poderia ter obtido resultados ainda mais altos. Porém, antecipando-me, digo - eles já se mostraram excelentes.
Spoiler: o que prevalecerá serão os núcleos, as threads e as frequências.
Antes mesmo dos testes, estudei cuidadosamente a arquitetura das famílias desses processadores, por isso esperava que não encontrássemos diferenças significativas entre os sujeitos da análise. E não eram apenas diferenças significativas, mas extraordinárias: por que esperar indicadores interessantes em testes se você está medindo processadores construídos, em essência, em um único núcleo? Minhas expectativas se confirmaram, mas algumas coisas não estavam exatamente como pensei...
Agora, realmente, os resultados dos testes.
O resultado é bastante esperado: quem tem mais threads e maior frequência, tem mais pontos. Assim, i7-8700 e i9-9900k estão à frente. A diferença entre i7-7700 e i7-7700k é de 10% no teste de thread única e múltipla. O i7-7700 fica 38% atrás do i7-8700 e 49% atrás do i9-9900k, ou seja, quase o dobro, mas, ainda assim, a diferença em relação ao i7-9700k é de apenas 15%.
Links para os resultados dos testes:
Resultados dos testes do pacote The Phoronix Test Suite
No teste John The Ripper, a diferença entre os irmãos gêmeos i7-7700 e i7-7700k é de 10% a favor do "k", devido à diferença no Turbo Boost. A diferença entre os processadores i7-8700 e i7-9700k é bastante insignificante. O i9-9900k supera todos devido ao maior número de threads e maior frequência. Os gêmeos ficam quase 2 vezes atrás.
O resultado do teste C-Ray me parece o mais interessante. A presença da tecnologia Hyper-Threading no i9-9900k neste teste multithread oferece apenas um ganho insignificante em relação ao i7-9700k. Já os gêmeos ficaram quase 2 vezes atrás do líder.
No teste de um único thread Himeno, a diferença não é tão grande. O i9-9900k tem uma vantagem de 18% e 15% em relação aos gêmeos da 8ª e 9ª gerações, respectivamente. A diferença entre o i7-8700 e o i7-9700k está no nível de erro.
No teste de compressão 7zip, os gêmeos apresentam um desempenho 44-48% pior do que o líder, o i9-9900k. Graças ao maior número de threads, o i7-8700 supera o i7-9700k em 9%. Mas isso não é suficiente para ultrapassar o i9-9900k, resultando em um atraso de quase 18%.
O teste de tempo de compressão com o algoritmo BZIP2 mostra resultados semelhantes: os threads têm vantagem.
A codificação mp3 apresenta uma 'escada' com uma diferença máxima de 19,5%. No teste ffmpeg, o i9-9900k perde para o i7-8700 e o i7-9700k, mas supera os gêmeos. Fiz esse teste várias vezes com o i9-9900k, mas o resultado permanece o mesmo. Isso foi inesperado 🙂 No teste de múltiplos threads, o processador mais otimizado teve um resultado baixo, inferior ao do 9700k e 8700. Não há explicações claras para esse fenômeno, e não quero fazer suposições.
O teste openssl mostra uma 'escada' com uma lacuna entre o segundo e o terceiro nível. A diferença entre os gêmeos e o líder i9-9900k varia de 42% a 47%. A diferença entre o i7-8700 e o i9-9900k é de 14%. O principal são os threads e as frequências.
No teste do Apache, o i7-9700k superou todos, inclusive o i9-9900k (6%). Mas em termos gerais, a diferença não é significativa, embora entre o pior resultado do i7-7700 e o melhor do i7-9700k haja uma lacuna de 24%.
No geral, o i9-9900k lidera na maioria dos testes, exceto no ffmpeg. Se você planeja trabalhar com vídeo, é melhor optar pelo i7-9700k ou i7-8700. O i7-9700k está em segundo lugar no ranking geral, com uma desvantagem insignificante em relação ao líder, e em testes de ffmpeg e apache, muitas vezes supera. Por isso, recomendo tanto ele quanto o i9-9900k a quem recebe picos grandes de usuários no site. Os processadores não devem decepcionar. Já mencionei sobre vídeo.
O i7-8700 tem bons resultados nos testes Sysbench, 7zip e ffmpeg.
Em todos os testes, o i7-7700k supera o i7-7700 em 2% a 14%, e no teste ffmpeg chega a 16%.
Lembro que não fiz nenhuma otimização, além das mencionadas no início, o que significa que ao instalar um sistema limpo em um dedique recém-adquirido, você obterá resultados exatamente iguais.
Núcleos, threads, frequências — isso é tudo.
No geral, os resultados foram previsíveis e esperados. Praticamente em todos os testes aparece uma "escada para o céu", mostrando a dependência do desempenho em relação ao número de núcleos, threads e frequências: quanto mais disso, melhores os resultados.
Como todos os sujeitos testados são, na verdade, versões renovadas do mesmo núcleo em um mesmo processo tecnológico e não possuem diferenças arquitetônicas fundamentais, não conseguimos obter provas "esmagadoras" de que os processadores diferem qualitativamente uns dos outros.
A diferença entre os processadores i7-9700k e i9-9900k em todos os testes, exceto no Sysbench, tende a zero, pois essencialmente possuem apenas a presença da tecnologia Hyper-Threading e algumas centenas de megahertz adicionais em modo Turbo Boost no i9-9900k. No teste Sysbench, por outro lado, o que conta não é o número de núcleos, mas o número de threads.
Há uma grande disparidade nos testes multithread entre o i7-7700(k) e o i9-9900k, em alguns casos chegando a ser o dobro. Também há diferença entre o i7-7700 e o i7-7700k — os 300 MHz adicionais conferem mais agilidade ao último.
Não posso afirmar que o volume de memória cache influencie significativamente nos resultados dos testes — temos o que temos. Além disso, a proteção contra as vulnerabilidades Spectre/Meltdown deve reduzir bastante a influência do tamanho da cache nos resultados do teste, mas isso não é certo. Se o respeitável leitor exigir "pão e circo" do nosso departamento de marketing, ficarei feliz em fornecer testes com a proteção desativada.
De fato, se me perguntassem: qual processador você escolheria? — eu primeiro avaliaria o que tenho no bolso e escolheria aquele para o qual tenho dinheiro. Em resumo, para ir do ponto A ao ponto B, você pode ir de "Fusca", mas com um "Mercedes" é mais rápido e agradável. Os processadores que compartilham uma única arquitetura conseguirão lidar com uma gama semelhante de tarefas — alguns simplesmente fazem bem, enquanto outros fazem excepcionalmente bem. Sim, como os testes mostraram, não há diferenças globais entre eles. Mas a disparidade entre i7 e i9 não desapareceu.
Ao escolher um processador para algumas tarefas especializadas, como trabalhar com mp3, compilar a partir de código-fonte ou renderizar cenas tridimensionais com processamento de luz, faz sentido se orientar pelos resultados de testes correspondentes. Por exemplo, designers podem olhar diretamente para o i7-9700k e o i9-9900k, enquanto para cálculos complexos é recomendável escolher um processador com tecnologia Hyper-Threading, ou seja, qualquer um, exceto o i7-9700k. Aqui, os fluxos se destacam.
Portanto, recomendo escolher o que você pode pagar de acordo com as especificações; isso trará felicidade.
Nos testes, foram utilizados servidores baseados nos processadores i7-7700, i7-7700k, i7-8700k, i7-9700k e i9-9900k com . Qualquer um deles pode ser encomendado com desconto de 5% por 3 meses — entre em contato com com a frase-chave "Eu vim do Habr". Ao pagar por um ano, você ainda recebe 10% de desconto.
A noite toda na arena , administrador de sistemas da FirstDEDIC
Fonte: habr.com
