哒哒哒,没有滴答声。 基于相同架构的不同代英特尔酷睿处理器有何不同?

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随着第七代英特尔酷睿处理器的出现,许多人清楚地意识到英特尔一直遵循的“Tick-tock”策略已经失败。 将工艺流程从14纳米缩减到10纳米的承诺仍然是一个承诺,“Taka”Skylake的漫长时代开始了,其间出现了Kaby Lake(第七代),突然出现了Coffee Lake(第八代),工艺流程略有变化从 14 nm 到 14 nm+,甚至 Coffee Lake Refresh(第九名)。 看来英特尔确实需要喝杯咖啡休息一下。 因此,一方面,我们拥有多个不同代的处理器,它们基于相同的 Skylake 微架构。 另一方面,英特尔保证每一款新处理器都比之前的处理器更好。 确实,目前还不太清楚为什么......

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那么,让我们回到我们的世代。 让我们看看它们有何不同。

卡比湖

零售业中加工商的出现发生在 2017 年初。 相对于它的前身,这个家族有什么新鲜之处? 首先,这是一个新的图形核心——Intel UHD 630。加上对Intel Optane内存技术(3D Xpoint)的支持,以及新的200系列芯片组(第6代与100系列配合)。 这就是所有真正有趣的创新。

咖啡湖

第8代代号Coffee Lake,于2017年底发布。 在这一代处理器中,增加了核心和按比例的三级缓存,睿频加速提升了200兆赫,增加了对DDR4-2666的支持(之前有DDR4-2400),但取消了对DDR3的支持。 图形核心保持不变,但频率为 50 MHz。 对于频率的所有增加,我们必须通过将热包增加到 95 瓦来付出代价。 当然,还有新的 300 系列芯片组。 后者根本没有必要,因为专家很快就能够在 100 系列芯片组上推出该系列,尽管英特尔代表表示,由于电源电路的设计,这是不可能的。 不过后来英特尔官方承认这是错误的。 那么8号家族有什么新鲜事呢? 事实上,它看起来更像是定期更新,增加了核心和频率。

咖啡湖刷新

哈! 这是我们的回顾! 2018年第四季度,第九代Coffee Lake处理器发布,配备针对部分Meltdown/Spectre漏洞的硬件防护。 对新芯片进行的硬件更改可防止 Meltdown V9 和 L3 终端故障(L1TF Foreshadow)。 软件和微代码更改可防止 Spectre V1、Meltdown V2a 和 V3 攻击。 针对 Spectre V4 的防护将继续在操作系统级别进行修补。 芯片级补丁的引入应该会减少软件补丁对处理器性能的影响。 但英特尔仅在面向大众市场的处理器中通过保护实现了所有这些乐趣:i1-5k、i9600-7k、i9700-9k。 其他所有产品(包括服务器解决方案)都没有获得硬件保护。 Coffee Lake Refresh 处理器在英特尔消费级处理器历史上首次支持高达 9900 GB 的 RAM。 就这样,没有更多的改变。

我们到底有什么底线? 两年的更新、核心和频率的研究,以及一系列小的改进。 我很想客观地评价和比较这些家族主要代表的表现。 因此,当我手头有一套第七代到第九代时 - 我们的 i7-7700 和 i7-7700k 最近加入了新的 i7-8700、i7-9700k 和 i9-9900k,我利用这种情况制作了五种不同的产品英特尔酷睿处理器展示了它们的能力。

测试

参与测试的英特尔处理器有五款:i7-7700、i7-7700k、i7-8700、i7-9700k、i9-9900k。

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平台性能特点

Intel i7-8700、i7-9700k 和 i9-9900k 处理器的基本配置相同:

  • 主板:华硕 PRIME H310T(BIOS 1405),
  • RAM:16 GB DDR4-2400 MT/s 金士顿 2 块,总共 32 GB。
  • SSD驱动器:240 GB Patriot Burst 2块RAID 1(多年来养成的习惯)。

Intel i7-7700 和 i7-7700k 处理器也运行在同一平台上:

  • 主板:华硕H110T(BIOS 3805),
  • RAM:8 GB DDR4-2400MT/s 金士顿 2 块,总共 16 GB。
  • SSD 驱动器:240 GB Patriot Burst 2 块,RAID 1。

我们使用 1,5 单位高的定制底盘。 他们有四个平台。

软件部分:操作系统CentOS Linux 7 x86_64 (7.6.1810)。
Ядро: 3.10.0-957.1.3.el7.x86_64
相对于标准安装进行了优化:添加了启动内核 lift=noop selinux=0 的选项。

使用向后移植到该内核的 Spectre、Meltdown 和 Foreshadow 攻击的所有补丁进行测试。 在较新和更新的 Linux 内核上的测试结果可能与获得的结果不同,但结果会更好。 但首先,我个人更喜欢 CentOS 7,其次,RedHat 正在积极地将与硬件支持相关的创新从新内核向后移植到其 LTS。 这就是我所希望的:)

用于研究的测试

  1. 系统平台
  2. Geekbench的
  3. Phoronix测试套件

系统基准测试

Sysbench 是一套测试(或基准测试),用于评估各种计算机子系统的性能:处理器、RAM、数据存储设备。 该测试是在所有核心上进行的多线程测试。 在这次测试中我测量了两个指标:

  1. 每秒 CPU 速度事件 - 处理器每秒执行的操作数:值越高,系统的生产效率越高。
  2. 一般统计事件总数 - 已完成的事件总数。 数字越高越好。

Geekbench测试

以单线程和多线程模式进行的一组测试。 因此,两种模式都发布了一定的性能指标。 以下是测试结果的链接。 在这个测试中,我们将查看两个主要指标:
— 单核分数 — 单线程测试。
- 多核分数 - 多线程测试。
计量单位:抽象的“鹦鹉”。 “鹦鹉”越多越好。

Phoronix 测试套件

Phoronix Test Suite 是一套非常丰富的测试。 尽管事实上已经进行了 pts/cpu 包中的所有测试,但我将仅呈现我个人认为特别有趣的测试结果,特别是因为省略的测试结果只会强化总体趋势。

这里提供的几乎所有测试都是多线程的。 唯一的例外是其中两个:单线程测试 Himeno 和 LAME MP3 Encoding。

在这些测试中,数字越高越好。

  1. John the Ripper 多线程密码猜测测试。 让我们以 Blowfish 加密算法为例。 测量每秒的操作数。
  2. Himeno 测试是使用雅可比点法的线性泊松压力求解器。
  3. 7-Zip 压缩 - 使用带有集成性能测试功能的 p7zip 进行 7-Zip 测试。
  4. OpenSSL 是一组实现 SSL(安全套接字层)和 TLS(传输层安全)协议的工具。 测量 RSA 4096 位 OpenSSL 的性能。
  5. Apache Benchmark - 该测试测量给定系统在执行 1 个请求(同时运行 000 个请求)时每秒可以处理多少个请求。

在这些中,如果越少越好

  1. C-Ray 测试 CPU 在浮点计算上的性能。 该测试是多线程的(每个核心 16 个线程),将从每个像素发射 8 条光线进行抗锯齿,并生成 1600x1200 的图像。 测量测试执行时间。
  2. 并行 BZIP2 压缩 - 该测试测量使用 BZIP2 压缩来压缩文件(Linux 内核源代码 .tar 包)所需的时间。
  3. 音频和视频数据的编码。 LAME MP3 Encoding 测试在单线程中运行,而 ffmpeg x264 测试在多线程中运行。 测量完成测试所需的时间。

如您所见,测试套件由纯粹的综合测试组成,允许您在执行某些任务(例如单击密码、编码媒体内容、加密)时显示处理器之间的差异。

与在接近现实的条件下进行的测试相比,综合测试能够确保实验的一定纯度。 事实上,这就是选择合成材料的原因。

有可能在战斗条件下解决特定问题时,您将能够获得极其有趣和意想不到的结果,但“医院的总体温度”仍然会尽可能接近我从测试结果中得到的结果。 也有可能,如果我在测试第 9 代处理器时禁用 Spectre/Meltdown 保护,我可以获得更好的结果。 但是,展望未来,我会说他们已经表现出了出色的表现。

剧透:核心、线程和频率将占据主导地位。

甚至在测试之前,我就仔细研究了这些处理器系列的架构,因此我预计测试对象之间不会有显着差异。 此外,与其说重要,不如说非凡:如果您对本质上构建在单核上的处理器进行测量,为什么还要等待测试中有趣的指标呢? 我的期望得到了满足,但有些事情还是和我想象的不太一样……

现在,实际上,测试结果出来了。

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结果是非常合乎逻辑的:谁拥有更多的流和更高的频率,谁就获得积分。 因此,i7-8700和i9-9900k领先。 i7-7700和i7-7700k在单线程和多线程测试中差距为10%。 i7-7700落后i7-8700 38%,落后i9-9900k 49%,也就是差不多2倍,但同时落后i7-9700k只有15%。

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测试结果链接:

英特尔i7-7700
英特尔i7 7700k
英特尔i7-8700
英特尔i7 9700k
英特尔i9 9900k

Phoronix 测试套件的测试结果

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在 John The Ripper 测试中,由于 Turboboost 的差异,双胞胎兄弟 i7-7700 和 i7-7700k 之间的差异为“k”10%。 i7-8700 和 i7-9700k 处理器差异很小。 i9-9900k 凭借更多的线程和更高的时钟速度超越了所有其他产品。 双胞胎数量几乎翻倍。

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在我看来,C-Ray 测试的结果是最有趣的。 在本次多线程测试中,i9-9900k 中 Hyper-Treading 技术的存在相对于 i7-9700k 仅略有提升。 但双胞胎落后领先者几乎两倍。

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在单线程 Himeno 测试中,差别并不是那么大。 这对双胞胎的第 8 代和第 9 代之间存在明显差距:i9-9900k 分别比它们高出 18% 和 15%。 i7-8700 和 i7-9700k 之间的区别在于错误级别。

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这对双胞胎通过 7zip 压缩测试的速度比领先者 i44-48k 差 9-9900%。 由于线程数量较多,i7-8700 的性能比 i7-9700k 高出 9%。 但这还不足以超越 i9-9900k,因此我们看到了近 18% 的滞后。

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使用 BZIP2 算法的压缩时间测试显示了类似的结果:流获胜。

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MP3编码是一个“阶梯”,最大余量为19,5%。 但在ffmpeg测试中,i9-9900k输给了i7-8700和i7-9700k,但击败了双胞胎。 我对 i9-9900k 重复了几次这个测试,但结果总是一样的。 这已经是出乎意料了:)在多线程测试中,被测试的处理器中多线程最多的处理器表现出如此低的结果,低于9700k和8700。对于这种现象没有明确的解释,我也不知道不想做出假设。

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openssl 测试显示了一个“梯子”,第二梯级和第三梯级之间有间隙。 双胞胎与领先者 i9-9900k 之间的差异为 42% 到 47%。 i7-8700和i9-9900k之间的差距为14%。 主要的是流量和频率。

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在 Apache 测试中,i7-9700k 的表现优于所有人,包括 i9-9900k (6%)。 但总体而言,差异并不显着,尽管 i7-7700 的最差成绩与 i7-9700k 的最佳成绩之间存在 24% 的差距。

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总的来说,i9-9900k 在大多数测试中都是领先者,仅在 ffmpeg 方面失败。 如果您要处理视频,最好选择 i7-9700k 或 i7-8700。 总体排名第二的是i7-9700k,略落后于领先者,在ffmpeg和apache测试中甚至领先。 因此,我自信地向那些经常在网站上遇到大量用户涌入的人推荐它和 i9-9900k。 处理器不应该出现故障。 我已经说过视频了。

i7-8700 在 Sysbench、7zip 和 ffmpeg 测试中表现良好。
在所有测试中,i7-7700k 比 i7-7700 好 2% 到 14%,在 ffmpeg 测试中好 16%。
让我提醒您,除了开头指出的优化之外,我没有做任何优化,这意味着当您在刚从我们这里购买的 Dedik 上安装干净的系统时,您将获得完全相同的结果。

核心、线程、频率——我们的一切

总体而言,结果是可以预见和预期的。 几乎在所有测试中,都会出现“通往天堂的阶梯”,表明性能对核心数量、线程和频率的依赖:这样的数量越多,结果就越好。

由于所有测试对象本质上都是在相同制造工艺上对同一核心进行更新,并且没有任何根本的架构差异,因此我们无法获得“令人震惊”的证据来证明处理器之间存在质的差异。

在除 Sysbench 之外的所有测试中,i7-9700k 和 i9-9900k 处理器之间的差异趋于零,因为本质上它们的区别仅在于是否存在超线程技术以及 i9-9900k 在 Turbo Boost 模式下额外增加了 XNUMX 兆赫兹。 在 Sysbench 测试中情况恰恰相反:决定的不是核心数量,而是线程数量。
i7-7700(k)和i9-9900k在多线程测试中存在非常大的差距,有些地方甚至是i7-7700k的两倍。 i7-7700 和 i300-XNUMXk 之间还有一个区别 - 额外的 XNUMX MHz 增加了后者的灵活性。

我也无法谈论缓存大小对测试结果的定性影响 - 我们有我们所拥有的。 此外,Spectre/Meltdown系列启用的保护应该会显着降低其体积对测试结果的影响,但这并不确定。 如果亲爱的读者向我们的营销部门要求“面包和马戏团”,我将很乐意为您提供禁用安全功能的测试。

实际上,如果你问我:你会选择哪种处理器? ——我会先数一下口袋里的钱,然后选择够用的。 简而言之,你可以乘坐Zhiguli从A点到达B点,但乘坐梅赛德斯仍然更快、更愉快。 基于相同架构的处理器将以某种方式处理相同范围的任务 - 有些很好,有些非常出色。 是的,正如测试所示,它们之间不存在全局差异。 但i7和i9之间的差距并没有消失。

当为某些特定的、高度专业化的任务选择处理器时,例如使用 mp3、从源代码编译或通过光处理渲染三维场景,关注相应测试的性能是有意义的。 例如,设计人员可以立即查看 i7-9700k 和 i9-9900k,对于复杂的计算,可以使用具有超线程技术的处理器,即除 i7-9700k 之外的任何处理器。 这里有水流。

所以我建议你选择你能负担得起的,考虑到规格,你会很高兴的。

测试使用基于 i7-7700、i7-7700k、i7-8700k、i7-9700k 和 i9-9900k 处理器的服务器 1dedic.ru。 其中任何一款均可在 5 个月内以 3% 折扣订购 - 联系 销售部门 带有暗语“我来自哈布尔”。 按年支付时,再减去10%。

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来源: habr.com

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