З появою процесорів Intel Core сьомого покоління багатьом стало зрозуміло, що стратегія "Тік-так", якою Інтел дотримувався весь цей час, дала збій. Обіцянка зменшити технологічний процес з 14 до 10 нм так і залишилася обіцянкою, почалася довга епоха «Така» Skylake, під час якої стався Kaby Lake (сьоме покоління), раптовий Coffee Lake (восьме) з незначною зміною техпроцесу з 14 нм і навіть Coffee Lake Refresh (дев'яте). Здається, Інтелу і справді потрібна була невелика перерва на каву. У результаті ми маємо кілька процесорів різних поколінь, створених на основі однієї мікроархітектури Skylake, з одного боку. І запевнення Інтела про те, що кожен новий процесор — кращий за колишній, з іншого. Щоправда, не дуже зрозуміло, чим саме…
Тому повернемося до наших поколінь. І подивимося, чим вони відрізняються.
Kaby Lake
Поява процесорів у роздробі відбулася на початку 2017 року. Що ж нового у цієї родини щодо його попередника? Перш за все, це нове графічне ядро - Intel UHD 630. Плюс підтримка технології пам'яті Intel Optane (3D Xpoint), а також новий чіпсет 200-ї серії (6-е покоління працювало зі 100-ою серією). І на цьому із дійсно цікавих нововведень все.
Кавове озеро
8-ме покоління з кодовою назвою Coffee Lake було випущено наприкінці 2017 року. У процесорах цього покоління додали ядер та пропорційно кешу третього рівня, підняли Turbo Boost на 200 мегагерц, додали підтримку DDR4-2666 (до цього було DDR4-2400), але відрізали підтримку DDR3. Графічне ядро залишилося незмінним, але йому накинули 50 MHz. За все підвищення частот довелося розплатитися збільшенням теплопакету до 95 Вт. Ну і, звичайно, новий чіпсет 300-ої серії. Останнє було зовсім не обов'язково, оскільки досить скоро фахівці змогли запустити цю родину на чіпсетах 100-ої серії, хоча представники Інтел заявляли, що це неможливо через особливості побудови ланцюгів живлення. Пізніше, щоправда, Інтел офіційно визнав, що не мав рації. Так що ж нового у 8-му сімействі? За фактом більше схоже на звичайний рефреш із додаванням ядер та частот.
Coffee Lake Refresh
Ха! А ось нам і рефреш! У четвертому кварталі 2018 року було випущено процесори Coffee Lake 9-го покоління, оснащені апаратними засобами захисту від деяких уразливостей Meltdown/Spectre. Апаратні зміни, внесені в нові чіпи, захищають від Meltdown V3 та L1 Terminal Fault (L1TF Foreshadow). Зміни у програмному забезпеченні та мікрокоді захищають від атак Spectre V2, Meltdown V3a та V4. Захист від Spectre V1, як і раніше, здійснюватиметься виправленнями на рівні операційної системи. Поява виправлень лише на рівні кристала має зменшити вплив програмних патчів на продуктивність процесорів. Але всю цю радість із захистами Інтел реалізувала лише у процесорах для масового сегменту ринку: i5-9600k, i7-9700k, i9-9900k. Всім іншим, включно з серверними рішеннями, апаратних захистів не відсипали. Вперше в історії споживчих процесорів Intel процесори Coffee Lake Refresh підтримують до 128 ГБ оперативної пам'яті. І все більше ніяких змін.
Що ми маємо у сухому залишку? Два роки рефрешів, ігри з ядрами та частотами, плюс набір дрібних покращень. Дуже хотілося об'єктивно оцінити та порівняти продуктивність основних представників цих сімейств. Тому, коли у мене під рукою виявився комплект від сьомого до дев'ятого покоління — до наших i7-7700 та i7-7700k нещодавно додалися свіжі i7-8700, i7-9700k та i9-9900k, я скористався ситуацією та змусив п'ять різних процесорів Intel Core показати на що вони здатні.
Тестування
У тестуванні беруть участь п'ять процесорів Intel: i7-7700, i7-7700k, i7-8700, i7-9700k, i9-9900k.
Тактико-технічні характеристики платформ
Процесори Intel i7-8700, i7-9700k та i9-9900k мають однакову базову конфігурацію:
- Материнська плата: Asus PRIME H310T (BIOS 1405),
- Оперативна пам'ять: 16 Гб DDR4-2400 MT/s Kingston 2 штуки, разом 32 Гб.
- SSD-накопичувач: 240 Гб Patriot Burst 2 штуки в RAID 1 (звичка, вироблена роками).
Процесори Intel i7-7700 та i7-7700k також працюють на однаковій платформі:
- Материнська плата: Asus H110T (BIOS 3805),
- Оперативна пам'ять: 8 Гб DDR4-2400MT/s Kingston 2 штуки, всього 16 Гб.
- SSD-накопичувач: 240 Гб Patriot Burst 2 штуки у RAID 1.
Ми використовуємо зроблені на замовлення шасі заввишки 1,5 юніту. Вони розміщуються чотири платформи.
Програмна частина: ОС CentOS Linux 7 x86_64 (7.6.1810).
Ядро: 3.10.0-957.1.3.el7.x86_64
Внесені оптимізації щодо штатної установки: додано опції запуску ядра elevator=noop selinux=0.
Тестування проводиться з усіма патчами від атак Spectre, Meltdown і Foreshadow, які бекпортовані в дане ядро. Не виключено, що результати тестування на новіших і актуальних ядрах Linux можуть відрізнятися від отриманих, а показники будуть кращими. Але, по-перше, особисто мені CentOS 7 миліше, а, по-друге, RedHat активно займається бекпортуванням нововведень, пов'язаних із підтримкою обладнання, з нових ядер у своє, LTS. На те й сподіваюсь 🙂
Тести, які використав для дослідження
- Сісбенч
- Geekbench
- Набір тестів Phoronix
Тест Sysbench
Sysbench – пакет тестів (або бенчмарків) для оцінки продуктивності різних підсистем комп'ютера: процесор, оперативна пам'ять, накопичувачі даних. Тест багатопотоковий, на всі ядра. У цьому тесті я заміряв два показники:
- CPU speed events per second — кількість виконаних процесором операцій за секунду: що вище значення, то продуктивніша система.
- General statistics — загальна кількість виконаних подій. Чим показник вищий, тим краще.
Тест Geekbench
Пакет тестів, що проводяться в однопотоковому та багатопотоковому режимі. У результаті видається певний індекс продуктивності обох режимів. Нижче наведено посилання на результати тестів. У цьому тесті ми розглянемо два основні показники:
- Single-Core Score - однопотокові тести.
- Multi-Core Score - багатопотокові тести.
Одиниці виміру: абстрактні «папуги». Чим більше «папуг», тим краще.
Тест Phoronix Test Suite
Phoronix Test Suite – дуже багатий набір тестів. Незважаючи на те, що були проведені всі тести з пакету pts/cpu, наведу результати тільки тих, які особисто мені здалися особливо цікавими, тим більше, що результати втрачених тестів тільки підкріплюють загальну тенденцію.
Багато представлені тут тести - багатопотокові. Виняток становлять лише два з них: однопотокові тести Himeno та LAME MP3 Encoding.
У цих тестах чим більше показник, тим краще
- Багатопотоковий тест John the Ripper для вибору паролів. Візьмемо криптоалгоритм Blowfish. Вимірює кількість операцій на секунду.
- Тест Himeno - лінійний вирішувач тиску Пуассона, який використовує точковий метод Якобі.
- 7-Zip Compression – тест 7-Zip із використанням p7zip з інтегрованою функцією тестування продуктивності.
- OpenSSL – це набір інструментів, що реалізують протоколи SSL (Secure Sockets Layer) та TLS (Transport Layer Security). Вимірює продуктивність RSA 4096-біт OpenSSL.
- Apache Benchmark — тест вимірює, скільки запитів на секунду може витримати дана система під час виконання 1 000 000 запитів, у своїй 100 запитів виконуються одночасно.
А в цих якщо менше, то краще
- C-Ray тестує продуктивність CPU на обчисленнях з числами з плаваючою комою. Цей тест є багатопоточним (16 потоків на ядро), стрілятиме 8 променями з кожного пікселя для згладжування і генеруватиме зображення 1600×1200. Вимірюється час виконання тесту.
- Parallel BZIP2 Compression — тест вимірює час, необхідний стиснення файлу (пакет .tar вихідного коду ядра Linux) з допомогою стиснення BZIP2.
- Кодування аудіо- та відеоданих. Тест LAME MP3 Encoding виконується в один потік, а тест ffmpeg x264 багатопоточний. Вимірюється час проходження тесту.
Як бачите, набір для тестування складається з синтетичних тестів, що дозволяють показати різницю між процесорами при виконанні певних завдань, наприклад, клацання паролів, кодування медіаконтенту, криптографія.
Синтетичний тест, на відміну від тесту, який проводиться за умов, наближених до реальності, здатний забезпечити певну чистоту експерименту. Власне тому вибір і впав на синтетику.
Не виключено, що при вирішенні приватних завдань у бойових умовах ви зможете отримати вкрай цікаві та несподівані результати, але все ж таки «загальна температура по лікарні» буде максимально наближена до того, що вийшло у мене за результатами тестів. Так само не виключено, що при відключенні захисту від Spectre/Meltdown під час тестування процесорів 9-го покоління, я міг би отримати більш високі результати. Але, забігаючи наперед, скажу — вони й так чудово себе показали.
Спойлер: балом будуть правити ядра, потоки та частоти.
Ще до тестування я уважно вивчив архітектуру сімейств цих процесорів, тому очікував, що суттєвих відмінностей між піддослідними не виявиться. Причому, не стільки суттєвих, скільки екстраординарних: навіщо чекати на цікаві показники в тестах, якщо проводиш вимірювання на процесорах, побудованих, по суті, на одному ядрі. Мої очікування виправдалися, але дещо все ж таки виявилося не зовсім так, як я думав…
А тепер, власне, є результати тестів.
Результат цілком закономірний: у кого більше потоків і вища частота, того й бали. Відповідно, i7-8700 та i9-9900k попереду. Розрив між i7-7700 та i7-7700k 10% в однопоточному та багатопоточному тесті. Відставання i7-7700 від i7-8700 на 38% та від i9-9900k на 49%, тобто майже вдвічі, але при цьому відставання від i2-7k всього 9700%.
Посилання на результати тестів:
Результати тестів із пакету Тhe Phoronix Test Suite
У тесті John The Ripper різниця між братами-двійнятами i7-7700 та i7-7700k у 10% на користь «k», за рахунок різниці в Турбобусті. У процесорів i7-8700 та i7-9700k різниця вельми незначна. i9-9900k обганяє всіх за рахунок більшого числа потоків та більшої тактової частоти. Двійнят майже в 2 рази.
Результат тесту C-Ray мені видається найцікавішим. Наявність технології Hyper-Treading у i9-9900k у цьому багатопотоковому тесті дає лише незначний приріст щодо i7-9700k. А ось двійнята відстали від лідера майже вдвічі.
В однопотоковому тесті Himeno різниця не настільки велика. Відчутний відрив 8-го та 9-го покоління від двійнят: i9-9900k обганяє їх на 18% та 15% відповідно. Різниця між i7-8700 і i7-9700k на рівні похибки.
Тест на компресію 7zip двійнята проходять на 44-48% гірше, ніж лідер i9-9900k. За рахунок більшої кількості потоків i7-8700 обганяє i7-9700k на 9%. Але цього не вистачає, щоб обігнати i9-9900k, тож спостерігаємо відставання майже на 18%.
Тест під час стиснення алгоритмом BZIP2 показує аналогічні результати: виграють потоки.
Кодування mp3 - «сходи» з максимальним відривом 19,5%. А ось у тесті ffmpeg i9-9900k програє i7-8700 та i7-9700k, але обходить двійнят. Декілька разів переробив цей тест для i9-9900k, але результат завжди однаковий. Ось це вже несподівано 🙂 У багатопотоковому тесті найпоточніший з тестованих процесорів показав такий невисокий результат, нижче ніж у 9700k і 8700. Чітких пояснень цьому явищу немає, а припущень робити не хочеться.
Тест openssl показує «сходи» з розривом між другим і третім ступенем. Різниця між двійнятами та лідером i9-9900k від 42% до 47%. Розрив же між i7-8700 та i9-9900k 14%. Головне, потоки та частоти.
У тесті Apache i7-9700k обійшов усіх, включаючи i9-9900k (6%). Але загалом різниця не суттєва, хоча між гіршим результатом i7-7700 і кращим у i7-9700k відрив у 24%.
Загалом у більшості тестів лідирує i9-9900k, провал тільки на ffmpeg. Зберетеся працювати з відео, візьміть краще i7-9700k або i7-8700. На другому місці в загальному заліку i7-9700k він трохи відстає від лідера, а в тестах ffmpeg і apache навіть випереджає. Так що його та i9-9900k сміливо раджу тим, у кого регулярно трапляються великі напливи користувачів на сайт. Процесори підвести не повинні. Про відео я вже сказав.
У i7-8700 хороші показники тестів Sysbench, 7zip і ffmpeg.
У всіх тестах i7-7700k краще за i7-7700 від 2% до 14%, у тесті ffmpeg 16%.
Нагадаю, що ніяких оптимізації, крім зазначених на початку, я не робив, а це означає, що при встановленні чистої системи на свіжокупленому у нас дедіку, ви отримаєте такі самі результати.
Ядра, потоки, частоти – наше все
Загалом, результати були передбачувані та очікувані. Практично у всіх тестах з'являється «сходи в небо», що демонструє залежність продуктивності від кількості ядер, потоків і частот: найбільше цього всього — кращі результати.
Оскільки всі піддослідні фактично є рефрешами однієї й тієї ж ядра однією техпроцесі і немає якихось фундаментальних архітектурних відмінностей, ми змогли отримати «приголомшливих» доказів, що процесори якісно відрізняються друг від друга.
Різниця між процесорами i7-9700k і i9-9900k у всіх тестах, крім Sysbench, прагне нуля, так як по суті відрізняються вони лише наявністю технології Hyper-Threading і сотнею додаткових мегагерц в режимі Turbo Boost у i9-9900k. У тесті ж Sysbench саме навпаки: вирішує не кількість ядер, а кількість потоків.
Дуже великий розрив у багатопотокових тестах між i7-7700(k) та i9-9900k, місцями аж у два рази. Також є різниця між i7-7700 та i7-7700k - зайві 300 MHz додають швидкості останньому.
Також не можу говорити про якісний вплив обсягу кеш-пам'яті на результати тестів – маємо, що маємо. Тим більше, включений захист сімейства Spectre/Meltdown має неабияк зменшувати вплив його обсягу на результати тесту, але це не точно. Якщо шановний читач вимагатиме «хліба та видовищ» від нашого відділу маркетингу, я із задоволенням викачаю вам тестування з відключеним захистом.
Власне, якби мене спитали: а який процесор ти сам вибереш? — я б спочатку порахував гроші в кишені, і вибрав ту, на яку вистачає. Якщо коротко, то з точки в А до точки Б можна доїхати і на «Жигулях», але на «Мерседесі» все ж таки швидше і приємніше. Процесори, в основі яких лежить одна архітектура, так чи інакше справлятимуться з однаковим спектром завдань – хтось просто добре, а хтось чудово. Так, як показало тестування, глобальних відмінностей між ними немає. Але розрив між i7 та i9 від цього нікуди не подівся.
При виборі процесора для деяких приватних вузькоспеціалізованих завдань, як робота з mp3, компіляція з вихідних джерел або рендеринг тривимірних сцен з обробкою світла, є сенс орієнтуватися на показники відповідних тестів. Наприклад, дизайнерам можна відразу дивитися на i7-9700k та i9-9900k, а під складні обчислення брати процесор з технологією Hyper-Threading, тобто будь-який, крім i7-9700k. Тут керують потоки.
Тож раджу вибирати те, що можете собі дозволити з урахуванням специфікації, і буде вам щастя.
У тестуванні використовувалися сервери на базі процесорів i7-7700, i7-7700k, i7-8700k, i7-9700k та i9-9900k з . Будь-який з них можна замовити зі знижкою 5% на 3 місяці. з кодовою фразою "Я з Хабра". При оплаті протягом року мінус ще 10%.
Весь вечір на арені , системний адміністратор FirstDEDIC
Джерело: habr.com