So lala und kein Tic. Was ist der Unterschied zwischen Intel Core-Prozessoren verschiedener Generationen, die auf einer Architektur basieren?

Mit dem Aufkommen der Intel Core-Prozessoren der siebten Generation wurde vielen klar, dass die Strategie, die Intel die ganze Zeit verfolgt hatte, gescheitert war. Das Versprechen, den technologischen Prozess von 14 auf 10 nm zu reduzieren, blieb ein Versprechen, die lange Taka-Ära von Skylake begann, in der Kaby Lake (siebte Generation), der plötzliche Coffee Lake (achte) mit einer leichten Änderung des technologischen Prozesses von 14 nm auf 14 nm + geschah und sogar Coffee Lake Refresh (neunte). Es scheint, dass Intel wirklich eine kleine Kaffeepause brauchte. Infolgedessen haben wir einerseits mehrere Prozessoren verschiedener Generationen, die auf einer Skylake-Mikroarchitektur basieren. Und Intel versichert, dass jeder neue Prozessor besser ist als der vorherige. Es ist zwar nicht ganz klar, was genau ...



Deshalb werden wir zu unseren Generationen zurückkehren. Und mal sehen, wie sie sich unterscheiden.

Kaby See

Das Erscheinen der Prozessoren im Einzelhandel erfolgte Anfang 2017. Was ist neu in dieser Familie in Bezug auf ihren Vorgänger? Zunächst einmal handelt es sich um einen neuen Grafikkern - Intel UHD 630. Plus Unterstützung für die Intel Optane-Speichertechnologie (3D Xpoint) sowie den neuen Chipsatz der 200. Serie (die 6. Generation arbeitete mit der 100. Serie). Und das alles aus wirklich interessanten Innovationen.

Kaffee See

Die 8. Generation mit dem Codenamen Coffee Lake wurde Ende 2017 veröffentlicht. In den Prozessoren dieser Generation fügten sie Kerne hinzu und erhöhten proportional zum Cache der dritten Ebene den Turbo Boost um 200 Megahertz, fügten Unterstützung für DDR4-2666 hinzu (zuvor war es DDR4-2400), stellten jedoch die Unterstützung für DDR3 ein. Der Grafikkern blieb derselbe, aber sie warfen ihn auf 50 MHz. Für alle Frequenzerhöhungen musste ich mit einer Erhöhung des Wärmepakets auf 95 Watt bezahlen. Und natürlich der neue Chipsatz der 300. Serie. Letzteres war überhaupt nicht notwendig, da es bald genug Spezialisten gelang, diese Familie auf Chipsätzen der 100. Serie auf den Markt zu bringen, obwohl Vertreter von Intel sagten, dass dies aufgrund der Besonderheiten beim Bau von Stromkreisen unmöglich sei. Später gab Intel jedoch offiziell zu, dass es falsch war. Was ist neu in der 8. Familie? Tatsächlich sieht es eher nach einer regelmäßigen Aktualisierung mit zusätzlichen Kernen und Frequenzen aus.

Kaffee See erfrischen

Ha! Und hier haben wir eine Erfrischung! Im vierten Quartal 2018 wurden die Coffee Lake-Prozessoren der 9. Generation veröffentlicht, die mit Hardware-Schutz gegen einige Meltdown / Spectre-Schwachstellen ausgestattet sind. Die an den neuen Chips vorgenommenen Hardwareänderungen schützen vor Meltdown V3- und L1-Terminalfehlern (L1TF Foreshadow). Änderungen an Software und Mikrocode schützen vor Angriffen von Spectre V2, Meltdown V3a und V4. Der Schutz vor Spectre V1 wird weiterhin auf Betriebssystemebene implementiert. Das Auftreten von Korrekturen auf Chipebene sollte die Auswirkungen von Software-Patches auf die Prozessorleistung verringern. Aber Intel hat all diese Freude am Schutz nur bei Prozessoren für das Massenmarktsegment erkannt: i5-9600k, i7-9700k, i9-9900k. Alle anderen, einschließlich der Serverlösungen, hatten keinen Hardwareschutz. Zum ersten Mal in der Geschichte der Intel Consumer-Prozessoren unterstützen Coffee Lake Refresh-Prozessoren bis zu 128 GB RAM. Und das ist alles, keine Änderungen mehr.

Was haben wir in den trockenen Rückständen? Zwei Jahre Erfrischungen, Spiele mit Kernen und Frequenzen sowie eine Reihe kleinerer Verbesserungen. Ich wollte die Leistung der Hauptvertreter dieser Familien wirklich objektiv bewerten und vergleichen. Als ich ein Kit von der siebten bis zur neunten Generation zur Hand hatte - kürzlich wurden meinem i7-7700 und i7-7700k frische i7-8700, i7-9700k und i9-9900k hinzugefügt -, nutzte ich die Situation und zwang fünf verschiedene Intel Core-Prozessoren, dies zu zeigen was sie können.

Testen

Fünf Intel-Prozessoren nehmen an den Tests teil: i7-7700, i7-7700k, i7-8700, i7-9700k, i9-9900k.



Die Leistungsmerkmale der Plattformen

Intel i7-8700-, i7-9700k- und i9-9900k-Prozessoren haben dieselbe Grundkonfiguration:

• Hauptplatine: Asus PRIME H310T (BIOS 1405),
• RAM: 16 GB DDR4-2400 MT / s Kingston 2 Stück, insgesamt 32 GB.
• SSD: 240 GB Patriot Burst 2 Teile in RAID 1 (eine Gewohnheit, die sich im Laufe der Jahre entwickelt hat).

Intel i7-7700- und i7-7700k-Prozessoren arbeiten ebenfalls auf derselben Plattform:

• Hauptplatine: Asus H110T (BIOS 3805),
• RAM: 8 GB DDR4-2400MT / s Kingston 2 Stück, insgesamt 16 GB.
• SSD: 240 GB Patriot Burst 2 Teile in RAID 1.

Wir verwenden maßgeschneiderte Chassis mit einer Höhe von 1,5 Einheiten. Sie hosten vier Plattformen.

Softwareteil: OS CentOS Linux 7 x86_64 (7.6.1810).
Kernel: 3.10.0-957.1.3.el7.x86_64
Optimierungen bezüglich der Standardinstallation eingeführt: Kernel-Startoptionen Elevator = Noop Selinux = 0 hinzugefügt.

Das Testen wird mit allen Patches von Spectre-, Meltdown- und Foreshadow-Angriffen durchgeführt, die auf diesen Kernel zurückportiert wurden. Es ist möglich, dass die Testergebnisse auf neueren und aktuelleren Linux-Kerneln von den erhaltenen abweichen und die Leistung besser wird. Aber erstens bevorzuge ich persönlich CentOS 7, und zweitens ist RedHat aktiv daran beteiligt, Hardware-Support-Innovationen von neuen Kernen auf sein eigenes LTS zu übertragen. Ich hoffe es :-)

Für die Forschung verwendete Tests

1. Sysbench
2. Geekbench
3. Phoronix Test Suite

Sysbench-Test

Sysbench - ein Paket von Tests (oder Benchmarks) zur Bewertung der Leistung verschiedener Computersubsysteme: Prozessor, RAM, Datenspeicherung. Der Test ist für alle Kerne multithreaded. In diesem Test habe ich zwei Indikatoren gemessen:

1. CPU-Geschwindigkeitsereignisse pro Sekunde - die Anzahl der vom Prozessor pro Sekunde ausgeführten Vorgänge: Je höher der Wert, desto effizienter das System.
2. Allgemeine Statistik Gesamtzahl der Ereignisse - Die Gesamtzahl der abgeschlossenen Ereignisse. Je höher die Punktzahl, desto besser.

Geekbench-Test

Ein Paket von Tests, die im Single-Threaded- und Multi-Threaded-Modus durchgeführt wurden. Das Ergebnis ist ein Leistungsindex für beide Modi. Unten finden Sie Links zu Testergebnissen. In diesem Test werden zwei Hauptindikatoren betrachtet:
- Single-Core-Score - Single-Threaded-Tests.
- Multi-Core Score - Multithread-Tests.
Maßeinheiten: abstrakte "Papageien". Je mehr Papageien, desto besser.

Phoronix Test Suite

Die Phoronix Test Suite ist eine sehr umfangreiche Testsuite. Trotz der Tatsache, dass alle Tests aus dem pts / cpu-Paket durchgeführt wurden, werde ich nur die Ergebnisse angeben, die ich persönlich als besonders interessant empfunden habe, zumal die Ergebnisse der fehlenden Tests nur den allgemeinen Trend verstärken.

Fast alle hier vorgestellten Tests sind Multithread-Tests. Nur zwei davon sind eine Ausnahme: Single-Threaded-Tests Himeno und LAME MP3 Encoding.

In diesen Tests ist es umso besser, je höher die Punktzahl ist

1. Multithread-Test für John the Ripper-Passwörter. Nehmen Sie den Blowfish-Krypto-Algorithmus. Misst die Anzahl der Operationen pro Sekunde.
2. Der Himeno-Test ist ein linearer Poisson-Drucklöser nach der Jacobi-Punkt-Methode.
3. 7-Zip-Komprimierung - 7-Zip-Test mit p7zip mit integrierter Leistungstestfunktion.
4. OpenSSL ist eine Reihe von Tools, die die Protokolle SSL (Secure Sockets Layer) und TLS (Transport Layer Security) implementieren. Misst die Leistung von RSA 4096-Bit OpenSSL.
5. Apache Benchmark - Der Test misst, wie viele Anforderungen pro Sekunde ein bestimmtes System bei der Ausführung von 1.000.000 Anforderungen aushalten kann, während 100 Anforderungen gleichzeitig ausgeführt werden.

Und in diesen ist weniger besser

1. C-Ray testet die CPU-Leistung anhand von Gleitkommaberechnungen. Dieser Test ist multithreaded (16 Threads pro Kern), schießt 8 Strahlen von jedem Pixel zur Glättung und erzeugt ein 1600x1200-Bild. Die Testlaufzeit wird gemessen.
2. Parallele BZIP2-Komprimierung - Der Test misst die Zeit, die zum Komprimieren einer Datei (.tar-Paket des Linux-Kernel-Quellcodes) mithilfe der BZIP2-Komprimierung benötigt wird.
3. Codierung von Audio- und Videodaten. Der LAME MP3-Codierungstest wird in einem einzelnen Thread ausgeführt, und der ffmpeg x264-Test besteht aus mehreren Threads. Die zur Durchführung des Tests benötigte Zeit wird gemessen.

Wie Sie sehen können, besteht das Testkit vollständig aus synthetischen Tests, mit denen Sie den Unterschied zwischen den Prozessoren bei der Ausführung bestimmter Aufgaben anzeigen können, z. B. durch Klicken auf Kennwörter, Codieren von Medieninhalten oder Kryptografie.

Ein synthetischer Test kann im Gegensatz zu einem Test, der unter realitätsnahen Bedingungen durchgeführt wird, eine gewisse Reinheit des Experiments liefern. Deshalb fiel die Wahl auf Kunststoffe.

Es ist möglich, dass Sie bei der Lösung bestimmter Aufgaben unter Kampfbedingungen äußerst interessante und unerwartete Ergebnisse erzielen, aber die „allgemeine Temperatur im Krankenhaus“ liegt immer noch so nahe wie möglich an den Testergebnissen. Es ist auch möglich, dass ich bessere Ergebnisse erzielen kann, wenn Sie beim Testen von Prozessoren der 9. Generation den Schutz vor Spectre / Meltdown deaktivieren. Aber mit Blick auf die Zukunft werde ich sagen, dass sie sich so gut gezeigt haben.

Spoiler: Kern, Fäden und Frequenzen bestimmen den Ball.

Noch vor dem Testen habe ich die Architektur der Familien dieser Prozessoren sorgfältig untersucht, sodass ich erwartet hatte, dass es keine signifikanten Unterschiede zwischen den experimentellen geben würde. Darüber hinaus weniger bedeutsam als außergewöhnlich: Warum sollten Sie bei Tests auf interessante Indikatoren warten, wenn Sie Messungen an Prozessoren durchführen, die im Wesentlichen auf einem Kern basieren? Meine Erwartungen wurden erfüllt, aber etwas war immer noch nicht ganz so, wie ich dachte ...

Und jetzt tatsächlich die Testergebnisse.



Das Ergebnis ist ganz natürlich: Wer mehr Streams und eine höhere Frequenz hat, zeigt. Dementsprechend liegen der i7-8700 und der i9-9900k vorne. Die Lücke zwischen i7-7700 und i7-7700k beträgt 10% im Single-Threaded- und Multi-Threaded-Test. Der i7-7700 liegt 38% hinter dem i7-8700 und 49% hinter dem i9-9900k zurück, d. H. Fast zweimal, aber die Verzögerung hinter dem i7-9700k beträgt nur 15%.



Links zu Testergebnissen:

Intel i7-7700
Intel i7-7700k
Intel i7-8700
Intel i7-9700k
Intel i9-9900k

Die Ergebnisse der Phoronix Test Suite



Im John The Ripper-Test beträgt der Unterschied zwischen den Zwillingsbrüdern i7-7700 und i7-7700k aufgrund des Unterschieds in Turbobust 10% zugunsten von „k“. Bei den Prozessoren i7-8700 und i7-9700k ist der Unterschied sehr gering. i9-9900k überholt alle aufgrund einer größeren Anzahl von Threads und einer höheren Taktfrequenz. Zwillinge fast 2 mal.



Das C-Ray-Testergebnis erscheint mir am interessantesten. Das Vorhandensein der Hyper-Treading-Technologie auf dem i9-9900k in diesem Multithread-Test führt im Vergleich zum i7-9700k nur zu einem geringfügigen Anstieg. Aber die Zwillinge blieben fast zweimal hinter dem Anführer zurück.




Im Himeno-Test mit einem Thread ist der Unterschied nicht so groß. Eine bemerkenswerte Lücke zwischen der 8. und 9. Generation von Zwillingen: i9-9900k überholt sie um 18% bzw. 15%. Der Unterschied zwischen dem i7-8700 und dem i7-9700k liegt in der Fehlerstufe.



Der 7zip Twins-Kompressionstest besteht 44-48% schlechter als der Leader des i9-9900k. Aufgrund der größeren Anzahl von Threads übertrifft der i7-8700 den i7-9700k um 9%. Dies reicht jedoch nicht aus, um den i9-9900k zu überholen, sodass wir eine Verzögerung von fast 18% beobachten.



Der Test für die Komprimierungszeit durch den BZIP2-Algorithmus zeigt ähnliche Ergebnisse: Threads gewinnen.



Die MP3-Codierung ist eine „Leiter“ mit einer maximalen Marge von 19,5%. Im ffmpeg-Test verliert der i9-9900k den i7-8700 und den i7-9700k, umgeht aber die Zwillinge. Ich habe diesen Test für den i9-9900k mehrmals wiederholt, aber das Ergebnis ist immer das gleiche. Dies ist bereits unerwartet :-) Im Multithread-Test zeigte der Multithread-Test der getesteten Prozessoren ein so niedriges Ergebnis, niedriger als der 9700k und der 8700. Es gibt keine klaren Erklärungen für dieses Phänomen, aber ich möchte keine Annahmen treffen.



Der OpenSL-Test zeigt eine „Leiter“ mit einer Lücke zwischen der zweiten und dritten Stufe. Der Unterschied zwischen Zwillingen und Leader i9-9900k liegt zwischen 42% und 47%. Der Abstand zwischen dem i7-8700 und dem i9-9900k beträgt 14%. Die Hauptsache sind Flüsse und Frequenzen.



Im Test übertraf Apache i7-9700k alle, einschließlich i9-9900k (6%). Im Allgemeinen ist der Unterschied jedoch nicht signifikant, obwohl zwischen dem schlechtesten i7-7700 und dem besten i7-9700k eine Marge von 24% besteht.



Im Allgemeinen ist der i9-9900k in den meisten Tests führend und schlägt nur bei ffmpeg fehl. Arbeiten Sie mit Video, nehmen Sie besser i7-9700k oder i7-8700. Auf dem zweiten Platz in der Gesamtwertung des i7-9700k liegt es leicht hinter dem Spitzenreiter und sogar ffmpeg und Apache in den Tests. Daher rate ich ihm und dem i9-9900k sicher zu denen, die regelmäßig einen großen Zustrom von Benutzern auf die Website erleben. Prozessoren sollten nicht ausfallen. Ich habe bereits über das Video gesagt.

Der i7-8700 verfügt über gute Sysbench-, 7zip- und ffmpeg-Benchmarks.
In allen Tests ist der i7-7700k von 2% bis 14% besser als der i7-7700, im ffmpeg-Test sind es 16%.
Ich möchte Sie daran erinnern, dass ich außer den am Anfang angegebenen keine Optimierung durchgeführt habe. Wenn Sie also ein sauberes System auf Ihrem neu gekauften Dedik installieren, erhalten Sie genau die gleichen Ergebnisse.

Kerne, Ströme, Frequenzen - unser Alles

Insgesamt waren die Ergebnisse vorhersehbar und zu erwarten. In fast allen Tests erscheint eine „Treppe zum Himmel“, die die Abhängigkeit der Leistung von der Anzahl der Kerne, Fäden und Frequenzen zeigt: Vor allem sind dies bessere Ergebnisse.

Da alle Themen tatsächlich Aktualisierungen desselben Kerns im selben Herstellungsprozess sind und keine grundlegenden architektonischen Unterschiede aufweisen, konnten wir keine „atemberaubenden“ Beweise dafür erhalten, dass sich die Prozessoren qualitativ voneinander unterscheiden.

Der Unterschied zwischen den Prozessoren i7-9700k und i9-9900k in allen Tests mit Ausnahme von Sysbench geht gegen Null, da sie sich nur durch das Vorhandensein der Hyper-Threading-Technologie und hundert zusätzliche Megahertz im Turbo-Boost-Modus des i9-9900k unterscheiden. Im Test ist Sysbench genau das Gegenteil: Es entscheidet nicht die Anzahl der Kerne, sondern die Anzahl der Threads.
Eine sehr große Lücke bei Multithread-Tests zwischen i7-7700 (k) und i9-9900k, stellenweise sogar zweimal. Es gibt auch einen Unterschied zwischen dem i7-7700 und dem i7-7700k - die zusätzlichen 300 MHz erhöhen die Geschwindigkeit des letzteren.

Ich kann auch nicht über die qualitativen Auswirkungen des Caches auf die Testergebnisse sprechen - wir haben das, was wir haben. Darüber hinaus sollte der eingeschlossene Schutz der Spectre / Meltdown-Familie die Auswirkung ihres Volumens auf die Testergebnisse erheblich verringern, was jedoch nicht korrekt ist. Wenn ein angesehener Leser von unserer Marketingabteilung „Brot und Zirkusse“ verlangt, werde ich Sie gerne mit ausgeschaltetem Schutz testen.

Wenn ich gefragt würde: Welchen Prozessor werden Sie wählen? - Für den Anfang würde ich das Geld in meiner Tasche zählen und das auswählen, das ausreicht. Kurz gesagt, von Punkt A nach Punkt B können Sie auch zum Zhiguli gelangen, aber der Mercedes ist schneller und angenehmer. Prozessoren, die auf einer Architektur basieren, werden irgendwie die gleichen Aufgaben bewältigen - jemandem geht es gut, und jemandem geht es gut. Ja, wie Tests gezeigt haben, gibt es keine globalen Unterschiede zwischen ihnen. Aber die Lücke zwischen i7 und i9 ist immer noch da.

Bei der Auswahl eines Prozessors für einige private hochspezialisierte Aufgaben wie das Arbeiten mit MP3, das Kompilieren aus dem Quellcode oder das Rendern dreidimensionaler Szenen mit Lichtverarbeitung ist es sinnvoll, sich auf die Durchführung der entsprechenden Tests zu konzentrieren. Zum Beispiel können Designer sofort auf den i7-9700k und den i9-9900k schauen und für komplexe Berechnungen einen Prozessor mit Hyper-Threading-Technologie verwenden, dh jeden außer dem i7-9700k. Hier regieren sie die Ströme.

Ich rate Ihnen daher, unter Berücksichtigung der Spezifikationen zu wählen, was Sie sich leisten können, und Sie werden glücklich sein.

Beim Testen haben wir Server verwendet, die auf den Prozessoren i7-7700, i7-7700k, i7-8700k, i7-9700k und i9-9900k mit 1dedic.ru basieren . Jeder von ihnen kann mit 5% Rabatt für 3 Monate bestellt werden - kontaktieren Sie die Verkaufsabteilung mit dem Code "Ich komme aus Habr". Bei Zahlung für das Jahr minus weitere 10%.

Den ganzen Abend in der Trashwind Arena, FirstDEDIC Systemadministrator