Так-Так-Так и никакого Тика. Чем отличаются процессоры Intel Core разных поколений на основе одной архитектуры
С появлением процессоров Intel Core седьмого поколения многим стало понятно, что стратегия «Тик-так», которой Интел следовал всё это время, дала сбой. Обещание уменьшить технологический процесс с 14 до 10 нм так и осталось обещанием, началась долгая эпоха «Така» Skylake, во время которой случился Kaby Lake (седьмое поколение), внезапный Coffee Lake (восьмое) с незначительным изменением техпроцесса с 14 нм до 14 нм+ и даже Coffee Lake Refresh (девятое). Кажется, Интелу и правда нужен был небольшой перерыв на кофе. В итоге мы имеем несколько процессоров разных поколений, которые созданы на основе одной микроархитектуры Skylake, с одной стороны. И уверения Интела о том, что каждый новый процессор — лучше прежнего, с другой. Правда, не очень понятно, чем именно…
Поэтому вернёмся к нашим поколениям. И посмотрим, чем же они отличаются.
Kaby Lake
Появление процессоров в рознице состоялось в начале 2017 года. Что же нового у этого семейства относительно его предшественника? Прежде всего, это новое графическое ядро — Intel UHD 630. Плюс поддержка технологии памяти Intel Optane (3D Xpoint), а также новый чипсет 200-ой серии (6-ое поколение работало с 100-ой серией). И на этом из действительно интересных новшеств всё.
8-ое поколение с кодовым названием Coffee Lake было выпущено в конце 2017 года. В процессорах этого поколения добавили ядер и пропорционально кэша третьего уровня, подняли Turbo Boost на 200 мегагерц, добавили поддержку DDR4-2666 (до этого было DDR4-2400), но отрезали поддержку DDR3. Графическое ядро осталось прежним, но ему накинули 50 MHz. За все повышения частот пришлось расплатиться увеличением теплопакета до 95 ватт. Ну и, конечно, новый чипсет 300-ой серии. Последнее было совсем не обязательно, так как достаточно скоро специалисты смогли запустить это семейство на чипсетах 100-ой серии, хотя представители Интел заявляли, что это невозможно из-за особенностей построения цепей питания. Позднее, правда, Интел официально признал, что был не прав. Так что же нового в 8-ом семействе? По факту больше похоже на обычный рефреш с добавлением ядер и частот.
Coffee Lake Refresh
Ха! А вот нам и рефреш! В четвёртом квартале 2018 года были выпущены процессоры Coffee Lake 9-го поколения, оснащённые аппаратными средствами защиты от некоторых уязвимостей Meltdown/Spectre. Аппаратные изменения, внесённые в новые чипы, защищают от Meltdown V3 и L1 Terminal Fault (L1TF Foreshadow). Изменения в программном обеспечении и микрокоде защищают от атак Spectre V2, Meltdown V3a и V4. Защита от Spectre V1 по-прежнему будет осуществляться исправлениями на уровне операционной системы. Появление исправлений на уровне кристалла должно уменьшить влияние программных патчей на производительность процессоров. Но всю эту радость с защитами Интел реализовала только в процессорах для массового сегмента рынка: i5-9600k, i7-9700k, i9-9900k. Всем остальным, включая серверные решения, аппаратных защит не отсыпали. Впервые в истории потребительских процессоров Intel процессоры Coffee Lake Refresh поддерживают до 128 ГБ оперативной памяти. И всё, больше никаких изменений.
Что мы имеем в сухом остатке? Два года рефрешей, игры с ядрами и частотами, плюс набор мелких улучшений. Очень хотелось объективно оценить и сравнить производительность основных представителей этих семейств. Поэтому, когда у меня под рукой оказался комплект от седьмого до девятого поколения — к нашим i7-7700 и i7-7700k недавно добавились свежие i7-8700, i7-9700k и i9-9900k, я воспользовался ситуацией и заставил пять разных процессоров Intel Core показать, на что они способны.
В тестировании участвуют пять процессоров Intel: i7-7700, i7-7700k, i7-8700, i7-9700k, i9-9900k.
Тактико-технические характеристики платформ
Процессоры Intel i7-8700, i7-9700k и i9-9900k имеют одинаковую базовую конфигурацию:
Программная часть: ОС CentOS Linux 7 x86_64 (7.6.1810).
Ядро: 3.10.0-957.1.3.el7.x86_64
Внесённые оптимизации относительно штатной установки: добавлены опции запуска ядра elevator=noop selinux=0.
Тестирование производится со всеми патчами от атак Spectre, Meltdown и Foreshadow, бэкпортированными в данное ядро. Не исключено, что результаты тестирования на более новых и актуальных ядрах Linux могут отличаться от полученных, а показатели будут лучше. Но, во-первых, лично мне CentOS 7 милее, а, во-вторых, RedHat активно занимается бэкпортированием новшеств, связанных с поддержкой оборудования, из новых ядер в своё, LTS. На то и надеюсь 🙂
Тесты, которые использовал для исследования
Sysbench — пакет тестов (или бенчмарков) для оценки производительности разных подсистем компьютера: процессор, оперативная память, накопители данных. Тест многопоточный, на все ядра. В этом тесте я замерял два показателя:
Пакет тестов, проводимых в однопоточном и многопоточном режиме. В результате выдаётся некий индекс производительности для обоих режимов. Ниже есть ссылки на результаты тестов. В этом тесте мы рассмотрим два основных показателя:
— Single-Core Score — однопоточные тесты.
— Multi-Core Score — многопоточные тесты.
Единицы измерения: абстрактные «попугаи». Чем больше «попугаев», тем лучше.
Тест Phoronix Test Suite
Phoronix Test Suite — очень богатый набор тестов. Несмотря на то, что были проведены все тесты из пакета pts/cpu, приведу результаты только тех из них, которые лично мне показались особенно интересными, тем более, что результаты упущенных тестов только подкрепляют общую тенденцию.
Почти все представленные тут тесты — многопоточные. Исключение составляют лишь два из них: однопоточные тесты Himeno и LAME MP3 Encoding.
В этих тестах чем показатель больше, тем лучше
Синтетический тест, в отличие от теста, который проводится в условиях, приближенных к реальности, способен обеспечить определённую чистоту эксперимента. Собственно, поэтому выбор и пал на синтетику.
Не исключено, что при решении частных задач в боевых условиях вы сможете получить крайне интересные и неожиданные результаты, но всё же «общая температура по больнице» будет максимально приближена к тому, что получилось у меня по результатам тестов. Так же не исключено, что при отключении защиты от Spectre/Meltdown при тестировании процессоров 9-ого поколения, я мог бы получить более высокие результаты. Но, забегая вперед, скажу — они и так отлично себя показали.
Спойлер: балом будут править ядра, потоки и частоты.
Ещё до тестирования я внимательно изучил архитектуру семейств этих процессоров, поэтому ожидал, что существенных отличий между подопытными не обнаружится. Причём, не столько существенных, сколько экстраординарных: зачем ждать интересных показателей в тестах, если проводишь измерения на процессорах, построенных, в сущности, на одном ядре. Мои ожидания оправдались, но кое-что всё же оказалось не совсем так, как я думал…
А теперь, собственно, результаты тестов.
Результат вполне закономерный: у кого больше потоков и выше частота, того и баллы. Соответственно, i7-8700 и i9-9900k впереди. Разрыв между i7-7700 и i7-7700k 10% в однопоточном и многопоточном тесте. Отставание i7-7700 от i7-8700 на 38% и от i9-9900k на 49%, то есть почти в 2 раза, но при этом отставание от i7-9700k всего 15%.
Ссылки на результаты тестов:
Результаты тестов из пакета Тhe Phoronix Test Suite
В тесте John The Ripper разница между братьями-двойняшками i7-7700 и i7-7700k в 10% в пользу «k», за счёт разницы в Турбобусте. У процессоров i7-8700 и i7-9700k разница весьма незначительная. i9-9900k обгоняет всех за счёт большего числа потоков и большей тактовой частоты. Двойняшек почти в 2 раза.
Результат теста C-Ray мне кажется самым интересным. Наличие технологии Hyper-Treading у i9-9900k в этом многопоточном тесте даёт лишь незначительный прирост относительно i7-9700k. А вот двойняшки отстали от лидера почти в 2 раза.
В однопоточном тесте Himeno разница не настолько велика. Ощутимый отрыв 8-ого и 9-ого поколения от двойняшек: i9-9900k обгоняет их на 18% и 15% соответственно. Разница же между i7-8700 и i7-9700k на уровне погрешности.
Тест на компрессию 7zip двойняшки проходят на 44-48% хуже, чем лидер i9-9900k. За счёт большего количества потоков i7-8700 обгоняет i7-9700k на 9%. Но этого не хватает, чтобы обогнать i9-9900k, поэтому наблюдаем отставание почти на 18%.
Тест на время сжатия алгоритмом BZIP2 показывает аналогичные результаты: выигрывают потоки.
Кодирование mp3 — «лестница» с максимальным отрывом в 19,5%. А вот в тесте ffmpeg i9-9900k проигрывает i7-8700 и i7-9700k, но обходит двойняшек. Несколько раз переделал этот тест для i9-9900k, но результат всегда одинаковый. Вот это уже неожиданно 🙂 В многопоточном тесте самый многопоточный из тестируемых процессоров показал такой невысокий результат, ниже чем у 9700k и 8700. Чётких объяснений сему явлению нет, а предположений делать не хочется.
Тест openssl показывает «лестницу» с разрывом между второй и третьей ступенью. Разница между двойняшками и лидером i9-9900k от 42% до 47%. Разрыв же между i7-8700 и i9-9900k 14%. Главное, потоки и частоты.
В тесте Apache i7-9700k обошёл всех, включая i9-9900k (6%). Но в общих чертах разница не существенная, хотя между худшим результатом i7-7700 и лучшим у i7-9700k отрыв в 24%.
В целом, в большинстве тестов лидирует i9-9900k, провал только на ffmpeg. Соберетесь работать с видео, возьмите лучше i7-9700k или i7-8700. На втором месте в общем зачёте i7-9700k, он незначительно отстаёт от лидера, а в тестах ffmpeg и apache даже опережает. Так что его и i9-9900k смело советую тем, у кого регулярно случаются большие наплывы пользователей на сайт. Процессоры подвести не должны. Про видео я уже сказал.
У i7-8700 хорошие показатели по тестам Sysbench, 7zip и ffmpeg.
Во всех тестах i7-7700k лучше i7-7700 от 2% до 14%, в тесте ffmpeg 16%.
Напомню, что никаких оптимизации, кроме указанных в начале, я не делал, а это значит, что при установке чистой системы на свежекупленном у нас дедике, вы получите точно такие же результаты.
Ядра, потоки, частоты — наше всё
В целом, результаты были предсказуемы и ожидаемы. Практически во всех тестах появляется «лестница в небо», демонстрирующая зависимость производительности от количества ядер, потоков и частот: больше вот этого всего — лучше результаты.
Поскольку все испытуемые фактически являются рефрешами одного и того же ядра на одном техпроцессе и не имеют каких-либо фундаментальных архитектурных различий, мы не смогли получить «ошеломляющих» доказательств того, что процессоры качественно отличаются друг от друга.
Разница между процессорами i7-9700k и i9-9900k во всех тестах, кроме Sysbench, стремится к нулю, так как по сути отличаются они лишь наличием технологии Hyper-Threading и сотней дополнительных мегагерц в режиме Turbo Boost у i9-9900k. В тесте же Sysbench как раз наоборот: решает не количество ядер, а количество потоков.
Очень большой разрыв в многопоточных тестах между i7-7700(k) и i9-9900k, местами аж в два раза. Также есть разница между i7-7700 и i7-7700k — лишние 300 MHz добавляют прыткости последнему.
Также не могу говорить о качественном влиянии объёма кэш-памяти на результаты тестов — имеем, что имеем. Тем более, включённая защита семейства Spectre/Meltdown должна изрядно уменьшать влияние его объёма на результаты теста, но это не точно. Если уважаемый читатель потребует «хлеба и зрелищ» от нашего отдела маркетинга, я с удовольствием выкачу вам тестирование с отключенной защитой.
Собственно, если бы меня спросили: а какой процессор ты сам выберешь? — я бы для начала посчитал деньги в кармане, и выбрал тот, на который хватает. Если коротко, то из точки в А в точку Б можно доехать и на «Жигулях», но на «Мерседесе» всё же быстрее и приятней. Процессоры, в основе которых лежит одна архитектура, так или иначе будут справляться с одинаковым спектром задач — кто-то просто хорошо, а кто-то отлично. Да, как показало тестирование, глобальных отличий между ними нет. Но разрыв между i7 и i9 от этого никуда не делся.
При выборе процессора для некоторых частных узкоспециализированных задач, как работа с mp3, компиляция из исходников или рендеринг трёхмерных сцен с обработкой света, имеет смысл ориентироваться на показатели соответствующих тестов. Например, дизайнерам можно сразу смотреть на i7-9700k и i9-9900k, а под сложные вычисления брать процессор с технологией Hyper-Threading, то есть любой, кроме i7-9700k. Тут рулят потоки.
Так что советую выбирать то, что можете себе позволить с учётом спецификации, и будет вам счастье.
В тестировании использовались серверы на базе процессоров i7-7700, i7-7700k, i7-8700k, i7-9700k и i9-9900k с 1dedic.ru. Любой из них можно заказать со скидкой 5% на 3 месяца — обратитесь в отдел продаж с кодовой фразой «Я с Хабра». При оплате за год минус ещё 10%.
Весь вечер на арене Trashwind, системный администратор FirstDEDIC
Coffee Lake используется с набором микросхем серии 300 и официально не работает с материнскими платами на наборах микросхем 100 и 200 серий. Хотя процессоры Coffee Lake для настольных ПК используют тот же физический разъем LGA 1151, что и Skylake и Kaby Lake, распиновка электрически несовместима с этими старыми процессорами и материнскими платами.
2 апреля 2018 года Intel выпустила дополнительные настольные процессоры Core i3, i5, i7, Pentium Gold, Celeron, первые шестиядерные мобильные процессоры Core i7 и i9, четырехъядерные мобильные процессоры Core i5 с гиперпоточностью и первые процессоры Coffee. Сверхмощные процессоры Lake с графикой Intel Iris Plus.
СОДЕРЖАНИЕ
История
Функции
Процессоры Coffee Lake построены с использованием второго усовершенствования 14-нм техпроцесса Intel (14 нм ++). Он отличается увеличенным шагом затвора транзистора для более низкой плотности тока и транзисторов с большей утечкой, что обеспечивает более высокую пиковую мощность и более высокую частоту за счет площади кристалла и мощности холостого хода.
Coffee Lake знаменует собой сдвиг в количестве ядер для процессоров Intel для массовых настольных ПК, первое такое обновление за предыдущую десятилетнюю историю процессоров Intel Core. В 8-м поколении основные процессоры i7 для настольных ПК имеют шесть ядер и 12 потоков, процессоры i5 имеют шесть однопоточных ядер, а процессоры i3 имеют четыре однопоточных ядра.
9 поколение
Для 9-го поколения брендинг Intel Core i9 дебютировал на массовых настольных компьютерах, описывая процессоры с 8 ядрами и 16 потоками. I7 9-го поколения имеют 8 однопоточных ядер, что является первым случаем, когда в настольных процессорах Core i7 не использовалась технология Intel Hyper-threading, хотя мобильные процессоры Core i7 9-го поколения поддерживают гиперпоточность и имеют 6 ядер, как мобильные чипы 8-го поколения. Процессоры i5 9-го поколения имеют шесть однопоточных ядер, как и их предшественники 8-го поколения.
Чипсеты
Чипсеты серии 300, хотя и используют физически идентичный сокет LGA 1151 для наборов микросхем серии 100 и 200, официально совместимы только с процессорами Coffee Lake, что означает, что старые материнские платы официально не поддерживают процессоры Coffee Lake, а материнские платы серии 300 официально не поддерживают Skylake. или процессоры Kaby Lake.
Z370 для энтузиастов (переименованный в Z270), выпущенный вместе с первыми процессорами Coffee Lake в октябре 2017 года, был единственным официально поддерживаемым чипсетом для этих массовых процессоров. Когда в апреле 2018 года была представлена полная линейка процессоров, к ней присоединились младшие чипсеты H310, B360, H370 и Q370 для домашних и бизнес-пользователей. Чипсет Z390 был выпущен вместе с процессорами 9-го поколения, поддерживающими все основные компоненты настольных ПК 8-го и 9-го поколений. Чипсет B365 был добавлен позже.
Для процессоров Xeon 9-го поколения требуются материнские платы с чипсетом C246.
Изменения в архитектуре по сравнению с Kaby Lake
Coffee Lake имеет в основном те же ядра процессора и производительность на МГц, что и Skylake / Kaby Lake. Особенности Coffee Lake включают:
Kaby Lake Refresh против Coffee Lake
Список процессоров Coffee Lake 8-го поколения
Настольные процессоры (Coffee Lake S)
Эти процессоры знаменуют собой первый раз, когда Intel выпустила массовые потребительские процессоры, поддерживающие до 128 ГБ ОЗУ.
| Процессор брендинг | Модель | Ядра | Поддержка памяти | Цена (долл. США) | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| База | Турбо тактовая частота | Модель | максимальная тактовая частота графического процессора | ||||||||||||
| Количество используемых ядер | |||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||||||||||
| Core i7 | 8086K | 6 (12) | 4.0 | 5.0 | 4.6 | 4.5 | 4.4 | 4.3 | UHD 630 | 1,20 | 12 | 95 | До 128 ГБ | 425 | |
| 8700 К | 3,7 | 4,7 | 359 | ||||||||||||
| 8700 | 3.2 | 4.6 | 4.5 | 4.4 | 4.3 | 65 | 303 | ||||||||
| 8700 т | 2,4 | 4.0 | 4.0 | 3.9 | 3,8 | 35 год | |||||||||
| Core i5 | 8600 К | 6 (6) | 3,6 | 4.3 | 4.2 | 4.1 | 1,15 | 9 | 95 | 257 | |||||
| 8600 | 3.1 | 65 | 213 | ||||||||||||
| 8600 т | 2.3 | 3,7 | 3,6 | 3.5 | 35 год | ||||||||||
| 8500 | 3.0 | 4.1 | 4.0 | 3.9 | 1,10 | 65 | 192 | ||||||||
| 8500 т | 2.1 | 3.5 | 3,4 | 3.3 | 3.2 | 35 год | |||||||||
| 8400 | 2,8 | 4.0 | 3.9 | 3,8 | 1.05 | 65 | 182 | ||||||||
| 8400 т | 1,7 | 3.3 | 3.2 | 3.1 | 3.0 | 35 год | |||||||||
| Core i3 | 8350 тыс. | 4 (4) | 4.0 | N / A | 1,15 | 8 | 91 | До 64 ГБ | 168 | ||||||
| 8300 | 3,7 | 62 | 138 | ||||||||||||
| 8300 т | 3.2 | 35 год | |||||||||||||
| 8100 | 3,6 | 1,10 | 6 | 65 | 117 | ||||||||||
| 8100F | N / A | N / A | |||||||||||||
| 8100T | 3.1 | UHD 630 | 1,10 | 35 год | |||||||||||
| Pentium | G5600 | 2 (4) | 3.9 | 4 | 54 | 86 | |||||||||
| G5500 | 3,8 | 75 | |||||||||||||
| G5500T | 3.2 | 35 год | |||||||||||||
| G5400 | 3,7 | UHD 610 | 1.05 | 54 | 64 | ||||||||||
| G5400T | 3.1 | 35 год | |||||||||||||
| Celeron | G4930 | 2 (2) | 3.2 | 2 | 54 | 42 | |||||||||
| G4920 | 52 | ||||||||||||||
| G4900 | 3.1 | 42 | |||||||||||||
| G4900T | 2,9 | 35 год | |||||||||||||
* различные обзоры показывают, что процессор Core i7-8700K может потреблять более 110 Вт под нагрузкой.
Процессоры для рабочих станций (Coffee Lake S)
(долл. США)
Мобильные процессоры (Coffee Lake H и Coffee Lake U)
Список процессоров Coffee Lake 9-го поколения (Coffee Lake Refresh)
Основные отличия от 8-го поколения (помимо повышенной частоты):
Несмотря на то, что процессоры с суффиксом F не имеют встроенного графического процессора, Intel установила для этих процессоров ту же цену, что и их функциональные аналоги. В конце концов Intel снизила официальную цену на эти процессоры в октябре 2019 года.
Процессор Intel Core i9-9900KS, выпущенный в конце октября 2019 года, имеет ограниченную годовую гарантию как для коробочной, так и для лотковой версии из-за «ограниченного объема».
Настольные процессоры
тактовая частота графического процессора
Процессоры для рабочих станций
Для процессоров Coffee Lake-W требуется набор микросхем C242 или C246.
