S príchodom procesorov Intel Core siedmej generácie sa mnohým ukázalo, že stratégia 'Tick-Tock', ktorou Intel doteraz nasledoval, zlyhala. Sľub znížiť technologický proces z 14 na 10 nm zostal sľubom, začala dlhá éra 'Tock' Skylake, počas ktorej sa objavil Kaby Lake (siedma generácia), náhle Coffee Lake (ôsmá) so zanedbateľnou zmenou technologického procesu z 14 nm na 14 nm+ a dokonca Coffee Lake Refresh ( deviata). Zjavne Intel naozaj potreboval malú prestávku na kávu. V konečnom dôsledku máme niekoľko procesorov rôznych generácií, ktoré sú vyrobené na základe jednej mikroarchitektúry Skylake, z jednej strany. A uistenia Intelu o tom, že každý nový procesor je lepší ako predchádzajúci, z druhej. Pravda, nie je úplne jasné, čím presne…
Preto sa vráťme k našim generáciám. A pozrime sa, čím sa líšia.
Kaby Lake
Objavenie procesorov v maloobchode sa uskutočnilo na začiatku roku 2017. Čo je nové v tejto rodine oproti predchodcovi? Predovšetkým, je to nové grafické jadro – Intel UHD 630. Plus podpora technológie pamäte Intel Optane (3D Xpoint), ako aj nový čipset série 200 (6. generácia pracovala s 100. sériou). A zaujímavé novinky tým končia.
Coffee Lake
8. generácia s kódovým názvom Coffee Lake bola vydaná na konci roku 2017. V procesoroch tejto generácie pridali jadrá a proporcionálne zvyšovali cache tretej úrovne, zvýšili Turbo Boost o 200 megahertzov, pridali podporu DDR4-2666 (predtým to bolo DDR4-2400), ale odrezali podporu DDR3. Grafické jadro zostalo rovnaké, ale pridali mu 50 MHz. Za všetky zvýšenia frekvencií museli zaplatiť zvýšením tepelných obalov na 95 wattov. No a samozrejme, nový čipset série 300. Posledné nebolo vôbec nevyhnutné, pretože odborníci čoskoro dokázali spustiť túto rodinu na čipsetoch série 100, hoci zástupcovia Intelu tvrdili, že to nie je možné kvôli zvláštnostiam stavby napájacích okruhov. Neskôr však Intel oficiálne uznal, že sa mýlil. Tak čo je nové v 8. rodine? V skutočnosti sa to viac podobá bežnému refreshu s pridaním jadier a frekvencií.
Coffee Lake Refresh
Ha! A refresh is here! In the fourth quarter of 2018, Coffee Lake 9th generation processors were released, equipped with hardware protections against certain vulnerabilities like Meltdown/Spectre. The hardware changes made to the new chips protect against Meltdown V3 and L1 Terminal Fault (L1TF Foreshadow). Software and microcode changes protect against Spectre V2, Meltdown V3a, and V4 attacks. Protection from Spectre V1 will still be implemented through operating system-level patches. The introduction of fixes at the silicon level should reduce the impact of software patches on the performance of the processors. But Intel only implemented all of these protective features in the processors aimed at the consumer market: i5-9600k, i7-9700k, i9-9900k. No hardware protections were provided for everyone else, including server solutions. For the first time in history, Intel consumer processors, Coffee Lake Refresh, support up to 128 GB of RAM. And that's it, no more changes.
What do we have in summary? Two years of refreshes, games with cores and frequencies, plus a series of minor enhancements. I wanted to objectively evaluate and compare the performance of the main representatives of these families. Therefore, when I had a set from the seventh to the ninth generation at hand — our i7-7700 and i7-7700k were recently joined by the fresh i7-8700, i7-9700k, and i9-9900k — I took advantage of the situation and made five different Intel Core processors show what they are capable of.
Testovanie
Five Intel processors are participating in the testing: i7-7700, i7-7700k, i7-8700, i7-9700k, i9-9900k.
Tactical and technical characteristics of the platforms
Intel processors i7-8700, i7-9700k, and i9-9900k have the same basic configuration:
- Motherboard: Asus PRIME H310T (BIOS 1405),
- RAM: 16 GB DDR4-2400 MT/s Kingston, 2 modules for a total of 32 GB.
- SSD: 240 GB Patriot Burst, 2 units in RAID 1 (a habit developed over the years).
Intel processors i7-7700 and i7-7700k also operate on the same platform:
- Motherboard: Asus H110T (BIOS 3805),
- RAM: 8 GB DDR4-2400 MT/s Kingston, 2 modules for a total of 16 GB.
- SSD: 240 GB Patriot Burst, 2 units in RAID 1.
We use custom-made chassis with a height of 1.5 units. They accommodate four platforms.
Software part: OS CentOS Linux 7 x86_64 (7.6.1810).
Kernel: 3.10.0-957.1.3.el7.x86_64
Optimizations made compared to the standard installation: added kernel boot options elevator=noop selinux=0.
Testovanie sa vykonáva so všetkými záplatami proti útokom Spectre, Meltdown a Foreshadow, ktoré boli prenesené do tohto jadra. Nie je vylúčené, že výsledky testovania na novších a aktuálnejších jadrách Linux môžu byť odlišné, pričom ukazovatele budú lepšie. Ale, po prvé, osobne mám rád CentOS 7, a po druhé, RedHat aktívne prevádza nové funkcie súvisiace s podporou hardvéru z nových jadier do svojich LTS verzií. Na to aj dúfam 🙂
Testy, ktoré som použil na výskum
- Sysbench
- Geekbench
- Phoronix Test Suite
Test Sysbench
Sysbench je balík testov (alebo benchmarkov) na hodnotenie výkonu rôznych subsystémov počítača: procesor, operačná pamäť, úložiská. Test je viacvláknový, na všetky jadrá. V tomto teste som meral dva ukazovatele:
- Rýchlosť CPU udalostí za sekundu — počet operácií vykonaných procesorom za sekundu: čím vyššia hodnota, tým výkonnejší systém.
- Všeobecné štatistiky celkový počet udalostí — celkový počet vykonaných udalostí. Čím je ukazovateľ vyšší, tým lepšie.
Test Geekbench
Balík testov vykonávaných v jednovláknovom a viacvláknovom režime. Vo výsledku sa uvádza určitý index výkonu pre oba režimy. Nižšie sú odkazy na výsledky testov. V tomto teste sa zameriame na dva základné ukazovatele:
— Výsledok jednovláknového testu — jednovláknové testy.
— Výsledok viacvláknového testu — viacvláknové testy.
Jednotky merania: abstraktní "papagáje". Čím viac "papagájov", tým lepšie.
Test Phoronix Test Suite
Phoronix Test Suite je veľmi bohatý súbor testov. Napriek tomu, že boli prevedené všetky testy z balíka pts/cpu, uvádzam len výsledky tých, ktoré mi prišli osobitne zaujímavé, a to najmä preto, že výsledky vynechaných testov iba potvrdzujú celkový trend.
Takmer všetky prezentované testy sú viacvláknové. Výnimku tvoria len dva z nich: jednovláknové testy Himeno a LAME MP3 Encoding.
V týchto testoch čím je ukazovateľ vyšší, tým lepšie
- Viacvláknový test John the Ripper na lámanie hesiel. Vezmeme kryptografický algoritmus Blowfish. Meria počet operácií za sekundu.
- Test Himeno — lineárny riešiteľ tlaku Poissona, využívajúci bodovú metódu Jacobiho.
- Test kompresie 7-Zip — test 7-Zip s použitím p7zip s integrovanou funkciou testovania výkonu.
- OpenSSL je súbor nástrojov, ktorý implementuje protokoly SSL (Secure Sockets Layer) a TLS (Transport Layer Security). Meria výkon RSA 4096-bit OpenSSL.
- Apache Benchmark meria, koľko požiadaviek za sekundu môže daný systém zvládnuť pri vykonávaní 1 000 000 požiadaviek, pričom 100 požiadaviek sa vykonáva súčasne.
A v týchto prípadoch, ak je menej, tým lepšie
- C-Ray testuje výkon CPU pri výpočtoch s číslami s pohyblivou desatinnou čiarkou. Tento test je viacvrstvový (16 vlákien na jader), vystrelí 8 lúčov z každého pixelu na vyhladenie a generuje obrázok 1600×1200. Meria čas vykonávania testu.
- Parallel BZIP2 Compression testuje čas potrebný na kompresiu súboru (balík .tar zdrojového kódu jadra Linux) pomocou kompresie BZIP2.
- Kódovanie audio a video dát. Test LAME MP3 Encoding sa vykonáva v jednom vlákne, zatiaľ čo test ffmpeg x264 je viacvláknový. Meria sa čas prechodu testom.
Ako vidíte, súbor na testovanie pozostáva výhradne zo syntetických testov, ktoré ukazujú rozdiely medzi procesormi pri vykonávaní určitých úloh, napríklad pri lámaní hesiel, kódovaní mediálneho obsahu alebo kryptografii.
Syntetický test, na rozdiel od testu vykonávaného za podmienok blízkych realite, dokáže zabezpečiť určitú čistotu experimentu. Práve preto sa zvoľila syntetika.
Nie je vylúčené, že pri riešení osobitných úloh v bojových podmienkach môžete dosiahnuť veľmi zaujímavé a prekvapujúce výsledky, ale 'celková teplota v nemocnici' bude maximálne priblížená tomu, čo som dosiahol na základe výsledkov testov. Takisto nie je vylúčené, že pri vypnutí ochrany pred Spectre/Meltdown pri testovaní procesorov 9. generácie by som mohol dosiahnuť vyššie výsledky. Ale predbežne poviem, že aj tak sa skvele ukázali.
Spoiler: vláda budú jadra, vlákna a frekvencie.
Ešte pred testovaním som dôkladne preskúmal architektúru rodín týchto procesorov, takže som očakával, že medzi testovanými nebude podstatných rozdielov. A to nielen v zmysle významných, ale aj mimoriadnych: prečo očakávať zaujímavé výsledky v testoch, ak vykonávate merania na procesoroch, ktoré sú v podstate založené na jednom jadre. Moje očakávania sa naplnili, ale predsa len sa ukázalo, že niektoré veci sú trochu iné, ako som si myslel…
A teraz, vlastne, výsledky testov.
Výsledok je celkom logický: kto má viac vláken a vyššiu frekvenciu, ten má aj viac bodov. Podľa toho sú na prvej priečke i7-8700 a i9-9900k. Rozdiel medzi i7-7700 a i7-7700k je 10% v jednovláknovom a viacvláknovom teste. Zaostávanie i7-7700 za i7-8700 je 38% a za i9-9900k 49%, teda takmer 2-krát, ale pritom zaostávanie za i7-9700k je iba 15%.
Odkazy na výsledky testov:
Výsledky testov z balíka The Phoronix Test Suite
V teste John The Ripper je rozdiel medzi bratmi-dvojčatami i7-7700 a i7-7700k 10% v prospech "k", vďaka rozdielu v Turbo booste. Pri procesoroch i7-8700 a i7-9700k je rozdiel veľmi zanedbateľný. i9-9900k predbehne všetkých vďaka vyššiemu počtu vlákien a väčšej taktovacej frekvencii. Dvojčatá zaostávajú takmer 2-krát.
Výsledok testu C-Ray mi pripadá najzaujímavejší. Prítomnosť technológie Hyper-Threading v i9-9900k v tomto viacvláknovom teste dáva len zanedbateľný nárast v porovnaní s i7-9700k. Avšak dvojčatá zaostali za lídrom takmer 2-krát.
V jednovláknovom teste Himeno nie je rozdiel zas tak veľký. Výrazný odstup 8. a 9. generácie od dvojčat: i9-9900k ich predbehne o 18% a 15% resp. Rozdiel medzi i7-8700 a i7-9700k je na úrovni jeho merania.
Test na kompresiu 7zip dvojčatá prechádzajú o 44-48% horšie ako líder i9-9900k. Vďaka väčšiemu počtu vlákien i7-8700 predbehne i7-9700k o 9%. Ale to nestačí na to, aby predbehol i9-9900k, takže pozorujeme zaostávanie takmer o 18%.
Test na čas kompresie algoritmom BZIP2 ukazuje podobné výsledky: vyhráva počet vláken.
Kódovanie mp3 — „schodisko“ s maximálnym odstupom 19,5 %. V teste ffmpeg však i9-9900k prehráva s i7-8700 a i7-9700k, ale prekonáva dvojčatá. Mnohými som tento test upravoval pre i9-9900k, ale výsledok bol vždy rovnaký. To je už prekvapujúce 🙂 V multijadrovom teste ukázal najviac testovaný procesor taký nízky výkon, nižší ako 9700k a 8700. Jasné vysvetlenie tohto javu niet, a nechcem robiť domnienky.
Test openssl ukazuje „schodisko“ s rozporom medzi druhým a tretím stupňom. Rozdiel medzi dvojčatami a lídrom i9-9900k je od 42 % do 47 %. Rozdiel medzi i7-8700 a i9-9900k je 14 %. Hlavné sú prúdy a frekvencie.
V teste Apache i7-9700k predstihol všetkých, vrátane i9-9900k (6 %). Ale celkom hľadiska nie je rozdiel významný, hoci medzi najhorším výsledkom i7-7700 a najlepším i7-9700k je odstup 24 %.
Celkovo v väčšine testov vedie i9-9900k, iba vo ffmpeg je prepad. Ak plánujete pracovať s videom, radšej si vezmite i7-9700k alebo i7-8700. Na druhom mieste v celkovom hodnotení je i7-9700k, čiastočne zaostáva za lídrom, avšak v testoch ffmpeg a apache ho dokonca predbehne. Takže jeho a i9-9900k určite odporúčam tým, ktorí pravidelne čelí veľkým náporom na stránku. Procesory by vás nemali sklamať. O videu som už hovoril.
i7-8700 má dobré výsledky v testoch Sysbench, 7zip a ffmpeg.
Vo všetkých testoch je i7-7700k lepší ako i7-7700 od 2 % do 14 %, v teste ffmpeg 16 %.
Pripomínam, že žiadne optimalizácie, okrem uvedených na začiatku, som nerobil, čo znamená, že pri inštalácii čistej systému na čerstvo zakúpenom dediku dostanete presne také isté výsledky.
Jadrá, vlákna, frekvencie — to je naše všetko.
Celkovo boli výsledky predvídateľné a očakávané. Takmer vo všetkých testoch sa objavuje „schodisko do neba“, demonštrujúce závislosť výkonu od počtu jadier, vlákien a frekvencií: viac tohto všetkého — lepšie výsledky.
Keďže všetky testované procesory sú v podstate refreshmi toho istého jadra na jednom výrobnom procese a nemajú žiadne fundamentálne architektonické rozdiely, nedokázali sme získať „ohromujúce“ dôkazy o tom, že sa procesory kvalitatívne od seba líšia.
Rozdiel medzi procesormi i7-9700k a i9-9900k vo všetkých testoch okrem Sysbench sa blíži nule, pretože sa v podstate líšia iba prítomnosťou technológie Hyper-Threading a o niečo vyššími megahertzmi v režime Turbo Boost u i9-9900k. V teste Sysbench je to však naopak: rozhoduje nie počet jadier, ale počet vlákien.
Veľký rozdiel v mnohoprocesorových testoch medzi i7-7700(k) a i9-9900k je miestami až dvojnásobný. Existuje tiež rozdiel medzi i7-7700 a i7-7700k — zbytočných 300 MHz pridáva sparťanskej výkon i7-7700k.
Taktiež nemôžem hovoriť o kvalitnom vplyve objemu cache pamäte na výsledky testov — máme čo máme. Zvlášť ak je zapnutá ochrana rodiny Spectre/Meltdown, ktorá by mala výrazne znížiť vplyv jej objemu na výsledky testu, ale to nie je isté. Ak si vážený čitateľ vyžiada „chlieb a hry“ od nášho marketingového oddelenia, rád vám poskytnem testovanie s vypnutou ochranou.
Ak by sa ma niekto spýtal: aký procesor by si si vybral? — najprv by som si spočítal peniaze v peňaženke a vybral ten, na ktorý mám. Stručne povedané, medzi bodom A a bodom B môžete jazdiť aj na „Žigulíku“, ale na „Mercedesu“ je to predsa len rýchlejšie a príjemnejšie. Procesory, ktoré majú jednu architektúru, budú tak či onak zvládať rovnaké spektrum úloh — niekto len dobre, niekto skvele. Áno, ako ukázalo testovanie, medzi nimi nie sú globálne rozdiely. Ale rozdiel medzi i7 a i9 sa tým nikam nestratil.
Pri výbere procesora pre niektoré špecifické úzke úlohy, ako práca s mp3, kompilácia zo zdrojov alebo renderovanie 3D scén s osvetlením, má zmysel orientovať sa na ukazovatele príslušných testov. Napríklad, dizajnéri môžu okamžite pozerať na i7-9700k a i9-9900k, a pre zložitú výpočtovú prácu brať procesor s technológiou Hyper-Threading, teda akýkoľvek, okrem i7-9700k. Tu dominujú vlákna.
Odporúčam vybrať si to, čo si môžete dovoliť s ohľadom na špecifikácie, a prinesie vám to šťastie.
V testovaní sa používali servery na báze procesorov i7-7700, i7-7700k, i7-8700k, i7-9700k a i9-9900k s . Akýkoľvek z nich si môžete objednať so zľavou 5% na 3 mesiace — obráťte sa na s kódovou frázou „Ja som z Habra“. Pri platbe za rok ďalších 10% dole.
Celý večer na aréne , systémový administrátor FirstDEDIC
Zdroj: habr.com
