Пять поколений Core i7: от Sandy Bridge до Skylake. Сравнительное тестирование. Долгожданный Ivy Bridge. Успех или провал

Не секрет, что выхода новейших 22-нм процессоров Intel Ivy Bridge многие оверклокеры ждали с нетерпением. Причин тому несколько.

Мало кто будет спорить с тем, что Intel в последние годы сумела обеспечить очень заметный отрыв от извечного соперника – AMD, как по чистой производительности конкретных моделей процессоров, так и по абсолютному показателю «производительности на такт». В нижнем и среднем ценовых диапазонах по-прежнему идет настоящая борьба (главным образом, из-за агрессивной ценовой политики AMD), но в топ-сегменте конкуренции нет и в помине: кроме Sandy Bridge и Sandy Bridge-E покупать по существу нечего.

Прошлое поколение процессоров Intel было особенно удачным. 32-нм Sandy Bridge заслуженно получили прочную «прописку» в системных блоках большинства энтузиастов. Что же послужило причиной этому?

Во-первых, новая архитектура благодаря многочисленным оптимизациям оказалась весьма удачной. Старые 45-нм Bloomfield (помните широко распространенный Core i7-920?) тоже были совсем неплохи. Настолько, что они и по сей день подходят для решения абсолютного большинства задач и могут работать даже в очень мощных игровых компьютерах. Однако Sandy во многих тестах продемонстрировали заметное преимущество над равночастотными процессорами с архитектурой Nehalem.

Во-вторых, о «равных частотах» речь как раз не шла. Новые CPU позволяли достичь невиданных частот «на воздухе»: результат 4500 МГц, с трудом достижимый для лучших Bloomfield и Lynnfield, стал считаться посредственным; многие оверклокеры успешно разгоняли процессоры и до 5 ГГц, причем с прицелом на повседневное использование! Сочетание улучшенной архитектуры и выдающегося частотного потенциала позволило им стать эталоном по производительности для всех систем игрового толка.

Вот почему первые же слухи о скором выходе новейших 22-нм процессорах стали настоящей сенсацией. Самые оптимистичные из читателей нашего сайта, прослышав о неведомых транзисторах новой конструкции, низких токах утечки и малой площади ядра, высказывали смелые суждения наподобие «ну уж 5.5 ГГц на воздухе возьмет, к бабке не ходи, а может и все 6 ГГц!». Это и неудивительно – такой вывод легко сделать, приняв во внимание значительное улучшение разгонного потенциала при предшествующих сменах техпроцесса CPU Intel.

В общем, авансов наподобие «как выйдет - сразу возьму» и «я уже плату на Intel Z77 специально купил» новому процессору было роздано немало. Чем все это закончилось, я полагаю, известно почти всем читателям. 22-нм Ivy Bridge из-за высоких рабочих температур и затрудненного разгона не оправдали надежд многих энтузиастов. Так что «глас народный» мгновенно сменил свою тональность – сейчас Ivy модно ругать. Доходит до того, что некоторые на полном серьезе считают новые CPU «неразгоняемыми» и невероятно горячими, настолько, что их нереально эксплуатировать при повышенном напряжении без удаления теплораспределительной крышки или, по крайней мере, использования СВО. Но так ли это на самом деле?

Нет сомнения, что оверклокеры, внимательно отслеживающие выход нового «железа», уже знают об Ivy Bridge предостаточно. Поэтому я предлагаю не лезть в дебри архитектуры (хотя такой раздел в статье, безусловно, есть) и не тратить время на исследование огромного количества сопутствующих параметров, а просто проверить на практике – нужен ли вам новый процессор в составе типичной производительной системы, «заточенной» под разгон.

Архитектура и модельный ряд

Новые процессоры используют ту же архитектуру, что и выпущенные ранее Sandy Bridge. В рамках фирменной стратегии «тик-так» (или «tick-tock» в английском варианте), предусматривающей поочередное обновление технологических процессов и микроархитектур с выпуском новых продуктов один раз в год, релиз Ivy Bridge является «Тиком»:

В следующем сезоне должны быть представлены принципиально новые процессоры, использующие тот же техпроцесс – это и будет «Так».

А пока можно сделать вывод, что Ivy Bridge не должен по общей компоновке и применяемым архитектурным решениям отличаться от предшественников (специалисты Intel говорят только о незначительных улучшениях, обеспечивающих преимущество в производительности на уровне 5%). Основным нововведением стал перевод ядра на 22-нм техпроцесс. По сравнению с применявшимся ранее 32-нм это должно было обеспечить значительное снижение площади ядра, энергопотребления и тепловыделения.

Так, кристалл нового процессора стал меньше сразу на 35%. В сравнении с весьма похожим по конструкции Sandy Bridge его площадь уменьшена с 216 до 160 кв. мм. Это особенно впечатляет, с учетом того, что специалисты Intel применили гораздо более сложное графическое ядро (общее количество транзисторов увеличилось с 995 млн до 1.4 млрд, в основном именно за счет iGPU). Если бы Ivy Bridge стал просто «22-нм Sandy», площадь ядра могла бы быть еще меньше. Но это и так рекорд последних лет – для сравнения можно привести пару CPU, выполненных по 32-нм процессу и содержащих схожее количество транзисторов. Площадь ядра AMD Bulldozer в восьмиядерном варианте составляет 325 кв. мм при 1.2 млрд транзисторов, площадь «урезанного» четырехъядерного Sandy Bridge-E – 294 кв.мм при 1.27 млрд транзисторов.

Прогресс очевиден. Кстати, отчасти такое уменьшение площади стало возможным не только благодаря новому техпроцессу, но и из-за применения оригинальных «трехмерных» Tri-Gate транзисторов, взамен обычных планарных.

Добавление дополнительного кремниевого «ребра» позволяет добиться уменьшения токов утечки и сократить размеры всей конструкции. Также среди достоинств этой модели отмечается повышенная скорость переключения, хотя на практике многие оверклокеры уже успели убедиться в обратном. Впрочем, проблемы с разгоном могут быть вызваны десятком других причин, вполне вероятно, что трехмерная структура еще раскроет свой потенциал на других процессорах компании.

Уровень TDP, заявленный для новых процессоров, составляет 77 Вт. Хотя здесь все не столь однозначно. В спецификациях, представленных продавцам, а также на коробках значится 95 Вт. Напомню, что это значение характерно для большинства четырехъядерных Sandy Bridge кроме специальных «энергосберегающих» моделей. Как бы красиво не объясняли эту ситуацию представители компании, мне кажется наиболее вероятной распространенная «конспирологическая» версия, согласно которой TDP пришлось увеличить из-за сильного нагрева серийных образцов CPU. Ситуация, когда новинка нагревается сильнее предшественника при том, что по заявленным данным все должно быть наоборот, была бы донельзя нелепой.

Тем не менее, на слайде в официальном пресс-релизе фигурирует именно это значение:

Пока были представлены пять моделей линейки стоимостью от 174 до 313 долларов. Максимальную сумму просят за разблокированный по множителю Intel Core i7-3770K, который должен прийти на смену распространенным среди оверклокеров i7-2700K и i7-2600K. Свой аналог «бюджетной» модели i5-2500K, характеризующейся свободным множителем и отсутствием Hyper Threading, в этом списке тоже есть – Intel Core i5-3570K. Напомню, что на момент релиза за i7-2600K просили 317 долларов, а за i5-2500K – 216, так что новинки оказались даже чуть дешевле, правда, разница совсем незначительна.

Самая дешевая модель 22-нм CPU оценивается в 174 доллара, она заметно урезана по частотам и лишена Hyper Threading. Новейшее графическое ядро HD Graphics 4000 получили все процессоры линейки за исключением двух самых дешевых. Максимальным объемом cache-памяти L3 (8 Мбайт) характеризуются все процессоры семейства 37xx, а для 35xx этот показатель снижен до 6 Мбайт.

В целом все очень похоже на линейку Sandy Bridge. Кстати, как и в прошлый раз, компания Intel представила несколько моделей с индексами S и T, которые отличаются пониженным TDP. В целом, цены выглядят вполне разумными, правда, при слабой конкуренции со стороны AMD в данном сегменте Intel незачем снижать их со временем – так что эти процессоры могут стоить столько же хоть до релиза 22-нм CPU следующего поколения.

Один из значительных плюсов Ivy Bridge – полная (за исключением поддержки PCI-e 3.0) совместимость с материнскими платами предыдущего поколения, основанными на системной логике Intel шестидесятой серии.

Поскольку вычислительные ядра, по сути, изменились очень мало, Intel уделяет повышенное внимание графической подсистеме:

Главная гордость компании - введение поддержки DirectX 11. По собственному опыту тестирования видеокарт начального уровня не могу не отметить, что это чистая профанация, задействовать передовой API в реальных играх можно будет только при экстремально низких настройках и далеко не в FullHD-разрешении. Помимо этого заявлена поддержка OpenGL 3.1, OpenCL 1.1, Direct Compute и Shader Model 5.0. Интереснее всего выглядит возможность одновременного использования трех мониторов – в роли основы для рабочего компьютера с тремя экранами новый CPU можно представить без труда.

В плане производительности новое графическое ядро может похвастаться наличием 16 универсальных исполнительных блоков вместо 12 в предыдущей версии HD 3000.

Безусловно, это все замечательно, но я по-прежнему скептически отношусь к наличию «встройки» на старших моделях серии и необходимости в обязательном порядке приобретать становящееся все более сложным видеоядро вместе с процессором. Только вдумайтесь, iGPU съедает порядка трети транзисторного бюджета и площади ядра, насколько дешевле можно было бы сделать CPU при его отсутствии? Хотя для мобильного сегмента апгрейд графической составляющей новых ЦП может оказаться чрезвычайно полезным.

Не забыты и оверклокеры.

Из всех особенностей новых процессоров наиболее интересной представляется повышенный множитель (с 59 до 63 единиц для «разблокированных» моделей). Это уже позволило нескольким энтузиастам покорить рекордные частоты при использовании экстремального охлаждения, не так давно была пройдена отметка в 7 ГГц . Также нужно отметить введение новых повышающих множителей для оперативной памяти и улучшенные возможности по разгону видеоядра.

На тестирование в лабораторию сайт был представлен серийный образец процессора Intel Core i7-3770K. На данный момент это старшая модель серии, отличающаяся разблокированным множителем, наличием Hyper Threading и 8 Мбайт Cache L3. Максимальная частота с учетом Turbo Boost – 3900 МГц, базовая – 3500 МГц.

По внешнему виду он практически не отличается от уже знакомых всем оверклокерам «камней» Sandy Bridge. Разумеется, новый CPU легко определить по маркировке, также можно обратить внимание на распайку конденсаторов на обратной стороне.

Тестовый стенд

• Материнские платы:
• ASUS P8Z77 DeLuxe (BIOS v 0603) для процессоров LGA 1155;
• Sapphire Pure Black X79N (BIOS v 4.6.1) для процессора LGA 2011;
• Соперники (процессоры предоставлены компанией Регард):
• Intel Core i7-2700K;
• Intel Core i7-3930K;
• Система охлаждения процессора: Noctua NH-D14 (штатные вентиляторы);
• Оперативная память: Corsair TR3X6G1600C7 DDR3-1600, 7-7-7-20, 2 Гбайта, двухканальный режим/четырехканальный режим;
• Видеокарта: AMD Radeon HD 6970 (ref);
• Жесткий диск: Western Digital WD10EALX, 1000 Гбайт;
• Блок питания: Hiper K1000, 1 кВт;
• Корпус: открытый стенд.

Программное обеспечение

• Операционная система: Windows 7 x64 Ultimate (без SP1);
• Драйверы видеокарт: AMD Catalyst 12.4 для Radeon HD 6970;
• Вспомогательные утилиты: SpeedFan 4.44, Real Temp 3.60, CPU-z 1.60, LinX 0.6.4, Prime 26.5 build 5 (In-Place Large FTTs).

Инструментарий и методика тестирования

Разгон процессоров производился без использования сторонних утилит, непосредственным изменением параметров в BIOS Setup. Для мониторинга температуры ядер использовалась утилита Real Temp 3.60, а для создания нагрузки при исследовании температурного режима - тест Linpack в оболочке Linx. Температура в помещении на момент тестирования составляла ~26 градусов.

Для тестирования производительности процессоров применялись следующие приложения и синтетические тесты:

• SuperPi Mod 1.5 (XS) – учитывалось время, необходимое для вычисления 1 миллиона знаков числа Пи после запятой (Super Pi 1M). Однопоточный тест.
• Fritz Chess Benchmark – количество операций в секунду (kilo Nods). Все процессоры выполняли тест в восемь потоков.
• WPrime Benchmark v. 2.09 – учитывалось время, необходимое для завершения теста в режиме 32M. Алгоритм выполнялся в четыре/шесть потоков согласно рекомендациям разработчиков теста, хотя современные процессоры Intel могут получить преимущество с использованием Hyper Threading, но для данного сравнения абсолютный результат несущественен.
• 3DMark Vantage 1.0.1 – пресет Performance, учитывался результат CPU Score.
• SiSoft Sandra Professional 2010 – учитывались результаты, полученные в следующих тестах: арифметическая производительность процессора (общая производительность), общая скорость криптографии.
• True Crypt 7.1a – встроенный бенчмарк, учитывался показатель скорости кодировки AES-Twofish-Serpent. Четырехъядерные процессоры выполняли алгоритм в восемь потоков, шестиядерный - в двенадцать.
• Cinebench 11.5 x64 – рендеринг сцены, учитывался общий рейтинг ЦП в баллах. Четырехъядерные процессоры выполняли алгоритм в восемь потоков, шестиядерный - в двенадцать.
• PovRay 3.7 – встроенный бенчмарк, режим All CPU’s, учитывалось время, необходимое для рендеринга сцены.
• WinRar 4.20 beta 2 (x64) – встроенный тест производительности. В настройках программы был активирован режим многопоточности (multithreading).
• x264 HD Benchmark v4.0 – стандартный алгоритм преобразования видеоролика. На графиках представлены минимальное и максимальное значения FPS, полученные в двух проходах теста. Четырехъядерные процессоры выполняли алгоритм в восемь потоков, шестиядерный - в двенадцать потоков.
• Adobe Photoshop CS5 – замерялось время наложения последовательности фильтров на эталонное изображение.

Кроме того было проведено тестирование производительности системы в нескольких играх.

• Hard Reset – встроенный тест;
• F1 2011 – встроенный тест;
• Batman: Arkham City – встроенный тест;
• Сrysis 2 - утилита Adrenaline Crysis 2 Benchmark Tool;
• Metro 2033 – фирменная утилита для тестирования производительности, поставляемая с игрой.

VSync при проведении всех тестов был отключён. Список настроек игры будет в каждом случае приводиться отдельно для удобства восприятия.

ВведениеЭтим летом компания Intel совершила странное: она умудрилась сменить целых два поколения процессоров, ориентированных на общеупотребительные персональные компьютеры. Сначала на смену Haswell пришли процессоры с микроархитектурой Broadwell, но затем в течение буквально пары месяцев они утратили свой статус новинки и уступили место процессорам Skylake, которые будут оставаться наиболее прогрессивными CPU как минимум ещё года полтора. Такая чехарда со сменой поколений произошла главным образом в связи с проблемами Intel, возникшими при внедрении нового 14-нм техпроцесса, который применяется при производстве и Broadwell, и Skylake. Производительные носители микроархитектуры Broadwell по пути в настольные системы сильно задержались, а их последователи вышли по заранее намеченному графику, что привело к скомканности анонса процессоров Core пятого поколения и серьёзному сокращению их жизненного цикла. В результате всех этих пертурбаций, в десктопном сегменте Broadwell заняли совсем узкую нишу экономичных процессоров с мощным графическим ядром и довольствуются теперь лишь небольшим уровнем продаж, свойственным узкоспециализированным продуктам. Внимание же передовой части пользователей переключилось на последователей Broadwell – процессоры Skylake.

Надо заметить, что в последние несколько лет компания Intel совсем не радует своих поклонников ростом производительности предлагаемых продуктов. Каждое новое поколение процессоров прибавляет в удельном быстродействии лишь по несколько процентов, что в конечном итоге приводит к отсутствию у пользователей явных стимулов к модернизации старых систем. Но выход Skylake – поколения CPU, по пути к которому Intel, фактически, перепрыгнула через ступеньку – внушал определённые надежды на то, что мы получим действительно стоящее обновление самой распространённой вычислительной платформы. Однако, ничего подобного так и не случилось: Intel выступила в своём привычном репертуаре. Broadwell был представлен общественности в качестве некого ответвления от основной линии процессоров для настольных систем, а Skylake оказались быстрее Haswell в большинстве приложений совсем незначительно .

Поэтому несмотря на все ожидания, появление Skylake в продаже вызвало у многих скептическое отношение. Ознакомившись с результатами реальных тестов, многие покупатели попросту не увидели реального смысла в переходе на процессоры Core шестого поколения. И действительно, главным козырем свежих CPU выступает прежде всего новая платформа с ускоренными внутренними интерфейсами, но не новая процессорная микроархитектура. И это значит, что реальных стимулов к обновлению основанных систем прошлых поколений Skylake предлагает немного.

Впрочем, мы бы всё-таки не стали отговаривать от перехода Skylake всех без исключения пользователей. Дело в том, что пусть Intel и наращивает производительность своих процессоров очень сдержанными темпами, с момента появления Sandy Bridge, которые всё ещё трудятся во многих системах, сменилось уже четыре поколения микроархитектуры. Каждый шаг по пути прогресса вносил свой вклад в увеличение производительности, и к сегодняшнему дню Skylake способен предложить достаточно существенный прирост в производительности по сравнению со своими более ранними предшественниками. Только чтобы увидеть это, сравнивать его надо не с Haswell, а с более ранними представителями семейства Core, появившимися до него.

Собственно, именно таким сравнением мы сегодня и займёмся. Учитывая всё сказанное, мы решили посмотреть, насколько выросла производительность процессоров Core i7 с 2011 года, и собрали в едином тесте старшие Core i7, относящиеся к поколениям Sandy Bridge, Ivy Bridge, Haswell, Broadwell и Skylake. Получив же результаты такого тестирования, мы постараемся понять, обладателям каких процессоров целесообразно затевать модернизацию старых систем, а кто из них может повременить до появления последующих поколений CPU. Попутно мы посмотрим и на уровень производительности новых процессоров Core i7-5775C и Core i7-6700K поколений Broadwell и Skylake, которые до настоящего момента в нашей лаборатории ещё не тестировались.

Сравнительные характеристики протестированных CPU

От Sandy Bridge до Skylake: сравнение удельной производительности

Для того, чтобы вспомнить, как же менялась удельная производительность интеловских процессоров в течение последней пятилетки, мы решили начать с простого теста, в котором сопоставили скорость работы Sandy Bridge, Ivy Bridge, Haswell, Broadwell и Skylake, приведённых к одной и той же частоте 4,0 ГГц. В этом сравнении нами были использованы процессоры линейки Core i7, то есть, четырёхъядерники, обладающие технологией Hyper-Threading.

В качестве основного тестового инструмента был взят комплексный тест SYSmark 2014 1.5, который хорош тем, что воспроизводит типичную пользовательскую активность в общеупотребительных приложениях офисного характера, при создании и обработке мультимедийного контента и при решении вычислительных задач. На следующих графиках отображены полученные результаты. Для удобства восприятия они нормированы, за 100 процентов принята производительность Sandy Bridge.

Интегральный показатель SYSmark 2014 1.5 позволяет сделать следующие наблюдения. Переход от Sandy Bridge к Ivy Bridge увеличил удельную производительность совсем незначительно – примерно на 3-4 процента. Дальнейший шаг к Haswell оказался гораздо более результативным, он вылился в 12-процентное улучшение производительности. И это – максимальный прирост, который можно наблюдать на приведённом графике. Ведь дальше Broadwell обгоняет Haswell всего лишь на 7 процентов, а переход от Broadwell к Skylake и вовсе наращивает удельную производительность лишь на 1-2 процента. Весь же прогресс от Sandy Bridge до Skylake выливается в 26-процентное увеличение производительности при постоянстве тактовых частот.

Более подробную расшифровку полученных показателей SYSmark 2014 1.5 можно посмотреть на трёх следующих графиках, где интегральный индекс производительности разложен по составляющим по типу приложений.

Обратите внимание, наиболее заметно с вводом новых версий микроархитектур прибавляют в скорости исполнения мультимедийные приложения. В них микроархитектура Skylake превосходит Sandy Bridge на целых 33 процента. А вот в счётных задачах, напротив, прогресс проявляется меньше всего. И более того, при такой нагрузке шаг от Broadwell к Skylake даже оборачивается небольшим снижением удельной производительности.

Теперь, когда мы представляем себе, что же происходило с удельной производительностью процессоров Intel в течение последних нескольких лет, давайте попробуем разобраться, чем наблюдаемые изменения были обусловлены.

От Sandy Bridge до Skylake: что изменилось в процессорах Intel

Сделать точкой отсчёта в сравнении разных Core i7 представителя поколения Sandy Bridge мы решили не просто так. Именно данный дизайн подвёл крепкий фундамент под всё дальнейшее совершенствование производительных интеловских процессоров вплоть до сегодняшних Skylake. Так, представители семейства Sandy Bridge стали первыми высокоинтегрированными CPU, в которых в одном полупроводниковом кристалле были собраны и вычислительные, и графическое ядра, а также северный мост с L3-кешем и контроллером памяти. Кроме того, в них впервые стала использоваться внутренняя кольцевая шина, посредством которой была решена задача высокоэффективного взаимодействия всех структурных единиц, составляющих столь сложный процессор. Этим заложенным в микроархитектуре Sandy Bridge универсальным принципам построения продолжают следовать все последующие поколения CPU без каких бы то ни было серьёзных корректив.

Немалые изменения в Sandy Bridge претерпела внутренняя микроархитектура вычислительных ядер. В ней не только была реализована поддержка новых наборов команд AES-NI и AVX, но и нашли применение многочисленные крупные улучшения в недрах исполнительного конвейера. Именно в Sandy Bridge был добавлен отдельный кеш нулевого уровня для декодированных инструкций; появился абсолютно новый блок переупорядочивания команд, основанный на использовании физического регистрового файла; были заметно улучшены алгоритмы предсказания ветвлений; а кроме того, два из трёх исполнительных порта для работы с данными стали унифицированными. Такие разнородные реформы, проведённые сразу на всех этапах конвейера, позволили серьёзно увеличить удельную производительность Sandy Bridge, которая по сравнению с процессорами предыдущего поколения Nehalem сразу выросла почти на 15 процентов. К этому добавился 15-процентный рост номинальных тактовых частот и отличный разгонный потенциал, в результате чего в сумме получилось семейство процессоров, которое до сих пор ставится в пример Intel, как образцовое воплощение фазы «так» в принятой в компании маятниковой концепции разработки.

И правда, подобных по массовости и действенности улучшений в микроархитектуре после Sandy Bridge мы уже не видели. Все последующие поколения процессорных дизайнов проводят куда менее масштабные усовершенствования в вычислительных ядрах. Возможно, это является отражением отсутствия реальной конкуренции на процессорном рынке, возможно причина замедления прогресса кроется в желании Intel сосредоточить усилия на совершенствовании графических ядер, а может быть Sandy Bridge просто оказался настолько удачным проектом, что его дальнейшее развитие требует слишком больших трудозатрат.

Отлично иллюстрирует произошедший спад интенсивности инноваций переход от Sandy Bridge к Ivy Bridge. Несмотря на то, что следующее за Sandy Bridge поколение процессоров и было переведено на новую производственную технологию с 22-нм нормами, его тактовые частоты совсем не выросли. Сделанные же улучшения в дизайне в основном коснулись ставшего более гибким контроллера памяти и контроллера шины PCI Express, который получил совместимость с третьей версией данного стандарта. Что же касается непосредственно микроархитектуры вычислительных ядер, то отдельные косметические переделки позволили добиться ускорения выполнения операций деления и небольшого увеличения эффективности технологии Hyper-Threading, да и только. В результате, рост удельной производительности составил не более 5 процентов.

Вместе с тем, внедрение Ivy Bridge принесло и то, о чём теперь горько жалеет миллионная армия оверклокеров. Начиная с процессоров этого поколения, Intel отказалась от сопряжения полупроводникового кристалла CPU и закрывающей его крышки посредством бесфлюсовой пайки и перешла на заполнение пространства между ними полимерным термоинтерфейсным материалом с очень сомнительными теплопроводящими свойствами. Это искусственно ухудшило частотный потенциал и сделало процессоры Ivy Bridge, как и всех их последователей, заметно менее разгоняемыми по сравнению с очень бодрыми в этом плане «старичками» Sandy Bridge.

Впрочем, Ivy Bridge – это всего лишь «тик», а потому особых прорывов в этих процессорах никто и не обещал. Однако никакого воодушевляющего роста производительности не принесло и следующее поколение, Haswell, которое, в отличие от Ivy Bridge, относится уже к фазе «так». И это на самом деле немного странно, поскольку различных улучшений в микроархитектуре Haswell сделано немало, причём они рассредоточены по разным частям исполнительного конвейера, что в сумме вполне могло бы увеличить общий темп исполнения команд.

Например, во входной части конвейера была улучшена результативность предсказания переходов, а очередь декодированных инструкций стала делиться между параллельными потоками, сосуществующими в рамках технологии Hyper-Threading, динамически. Попутно произошло увеличение окна внеочередного исполнения команд, что в сумме должно было поднять долю параллельно выполняемого процессором кода. Непосредственно в исполнительном блоке были добавлены два дополнительных функциональных порта, нацеленных на обработку целочисленных команд, обслуживание ветвлений и сохранение данных. Благодаря этому Haswell стал способен обрабатывать до восьми микроопераций за такт – на треть больше предшественников. Более того, новая микроархитектура удвоила и пропускную способность кеш-памяти первого и второго уровней.

Таким образом, улучшения в микроархитектуре Haswell не затронули лишь скорость работы декодера, который, похоже, на данный момент стал самым узким местом в современных процессорах Core. Ведь несмотря на внушительный список улучшений, прирост удельной производительности у Haswell по сравнению с Ivy Bridge составил лишь около 5-10 процентов. Но справедливости ради нужно оговориться, что на векторных операциях ускорение заметно гораздо сильнее. А наибольший выигрыш можно увидеть в приложениях, использующих новые AVX2 и FMA-команды, поддержка которых также появилась в этой микроархитектуре.

Процессоры Haswell, как и Ivy Bridge, сперва тоже не особенно понравились энтузиастам. Особенно если учесть тот факт, что в первоначальной версии никакого увеличения тактовых частот они не предложили. Однако спустя год после своего дебюта Haswell стали казаться заметно привлекательнее. Во-первых, увеличилось количество приложений, обращающихся к наиболее сильным сторонам этой архитектуры и использующих векторные инструкции. Во-вторых, Intel смогла исправить ситуацию с частотами. Более поздние модификации Haswell, получившие собственное кодовое наименование Devil’s Canyon, смогли нарастить преимущество над предшественниками благодаря увеличению тактовой частоты, которая, наконец, пробила 4-гигагерцовый потолок. Кроме того, идя на поводу у оверклокеров, Intel улучшила полимерный термоинтерфейс под процессорной крышкой, что сделало Devil’s Canyon более подходящими объектами для разгона. Конечно, не такими податливыми, как Sandy Bridge, но тем не менее.

И вот с таким багажом Intel подошла к Broadwell. Поскольку основной ключевой особенностью этих процессоров должна была стать новая технология производства с 14-нм нормами, никаких значительных нововведений в их микроархитектуре не планировалось – это должен был быть почти самый банальный «тик». Всё необходимое для успеха новинок вполне мог бы обеспечить один только тонкий техпроцесс с FinFET-транзисторами второго поколения, в теории позволяющий уменьшить энергопотребление и поднять частоты. Однако практическое внедрение новой технологии обернулось чередой неудач, в результате которых Broadwell досталась лишь экономичность, но не высокие частоты. В итоге те процессоры этого поколения, которые Intel представила для настольных систем, вышли больше похожими на мобильные CPU, чем на продолжателей дела Devil’s Canyon. Тем более, что кроме урезанных тепловых пакетов и откатившихся частот они отличаются от предшественников и уменьшившимся в объёме L3-кешем, что, правда, несколько компенсируется появлением расположенного на отдельном кристалле кэша четвёртого уровня.

На одинаковой с Haswell частоте процессоры Broadwell демонстрируют примерно 7-процентное преимущество, обеспечиваемое как добавлением дополнительного уровня кеширования данных, так и очередным улучшением алгоритма предсказания ветвлений вместе с увеличением основных внутренних буферов. Кроме того, в Broadwell реализованы новые и более быстрые схемы выполнения инструкций умножения и деления. Однако все эти небольшие улучшения перечёркиваются фиаско с тактовыми частотами, относящими нас в эпоху до Sandy Bridge. Так, например, старший оверклокерский Core i7-5775C поколения Broadwell уступает по частоте Core i7-4790K целых 700 МГц. Понятно, что ожидать какого-то роста производительности на этом фоне бессмысленно, лишь бы обошлось без её серьёзного падения.

Во многом именно из-за этого Broadwell и оказался непривлекательным для основной массы пользователей. Да, процессоры этого семейства отличаются высокой экономичностью и даже вписываются в тепловой пакет с 65-ваттными рамками, но кого это, по большому счёту, волнует? Разгонный же потенциал первого поколения 14-нм CPU оказался достаточно сдержанным. Ни о какой работе на частотах, приближающихся к 5-гигагерцовой планке речь не идёт. Максимум, которого можно добиться от Broadwell при использовании воздушного охлаждения пролегает в окрестности величины 4,2 ГГц. Иными словами, пятое поколение Core вышло у Intel, как минимум, странноватым. О чём, кстати, микропроцессорный гигант в итоге и пожалел: представители Intel отмечают, что поздний выход Broadwell для настольных компьютеров, его сокращённый жизненный цикл и нетипичные характеристики отрицательно сказались на уровне продаж, и больше компания на подобные эксперименты пускаться не планирует.

Новейший же Skylake на этом фоне представляется не столько как дальнейшее развитие интеловской микроархитектуры, сколько своего рода работа над ошибками. Несмотря на то, что при производстве этого поколения CPU используется тот же 14-нм техпроцесс, что и в случае Broadwell, никаких проблем с работой на высоких частотах у Skylake нет. Номинальные частоты процессоров Core шестого поколения вернулись к тем показателям, которые были свойственны их 22-нм предшественникам, а разгонный потенциал даже немного увеличился. На руку оверклокерам здесь сыграл тот факт, что в Skylake конвертер питания процессора вновь перекочевал на материнскую плату и снизил тем самым суммарное тепловыделение CPU при разгоне. Жаль только, что Intel так и не вернулась к использованию эффективного термоинтерфейса между кристаллом и процессорной крышкой.

Но вот что касается базовой микроархитектуры вычислительных ядер, то несмотря на то, что Skylake, как и Haswell, представляет собой воплощение фазы «так», нововведений в ней совсем немного. Причём большинство из них направлено на расширение входной части исполнительного конвейера, остальные же части конвейера остались без каких-либо существенных изменений. Перемены касаются улучшения результативности предсказания ветвлений и повышения эффективности блока предварительной выборки, да и только. При этом часть оптимизаций служит не столько для улучшения производительности, сколько направлена на очередное повышение энергоэффективности. Поэтому удивляться тому, что Skylake по своей удельной производительности почти не отличается от Broadwell, не следует.

Впрочем, существуют и исключения: в отдельных случаях Skylake могут превосходить предшественников в производительности и более заметно. Дело в том, что в этой микроархитектуре была усовершенствована подсистема памяти. Внутрипроцессорная кольцевая шина стала быстрее, и это в конечном итоге расширило полосу пропускания L3-кэша. Плюс к этому контроллер памяти получил поддержку работающей на высоких частотах памяти стандарта DDR4 SDRAM.

Но в итоге тем не менее получается, что бы там не говорила Intel о прогрессивности Skylake, с точки зрения обычных пользователей это – достаточно слабое обновление. Основные улучшения в Skylake сделаны в графическом ядре и в энергоэффективности, что открывает перед такими CPU путь в безвентиляторные системы планшетного форм-фактора. Десктопные же представители этого поколения отличаются от тех же Haswell не слишком заметно. Даже если закрыть глаза на существование промежуточного поколения Broadwell, и сопоставлять Skylake напрямую с Haswell, то наблюдаемый рост удельной производительности составит порядка 7-8 процентов, что вряд ли можно назвать впечатляющим проявлением технического прогресса.

Попутно стоит отметить, что не оправдывает ожиданий и совершенствование технологических производственных процессов. На пути от Sandy Bridge дo Skylake компания Intel сменила две полупроводниковых технологии и уменьшила толщину транзисторных затворов более чем вдвое. Однако современный 14-нм техпроцесс по сравнению с 32-нм технологией пятилетней давности так и не позволил нарастить рабочие частоты процессоров. Все процессоры Core последних пяти поколений имеют очень похожие тактовые частоты, которые если и превышают 4-гигагерцовую отметку, то совсем незначительно.

Для наглядной иллюстрации этого факта можно посмотреть на следующий график, на котором отображена тактовая частота старших оверклокерских процессоров Core i7 разных поколений.

Более того, пик тактовой частоты приходится даже не на Skylake. Максимальной частотой могут похвастать процессоры Haswell, относящиеся к подгруппе Devil’s Canyon. Их номинальная частота составляет 4,0 ГГц, но благодаря турбо-режиму в реальных условиях они способны разгоняться до 4,4 ГГц. Для современных же Skylake максимум частоты – всего лишь 4,2 ГГц.

Всё это, естественно, сказывается на итоговой производительности реальных представителей различных семейств CPU. И далее мы предлагаем посмотреть, как всё это отражается на быстродействии платформ, построенных на базе флагманских процессоров каждого из семейств Sandy Bridge, Ivy Bridge, Haswell, Broadwell и Skylake.

Как мы тестировали

В сравнении приняли участие пять процессоров Core i7 разных поколений: Core i7-2700K, Core i7-3770K, Core i7-4790K, Core i7-5775C и Core i7-6700K. Поэтому список комплектующих, задействованных в тестировании, получился достаточно обширным:

Процессоры:

Intel Core i7-2600K (Sandy Bridge, 4 ядра + HT, 3,4-3,8 ГГц, 8 Мбайт L3);
Intel Core i7-3770K (Ivy Bridge, 4 ядра + HT, 3,5-3,9 ГГц, 8 Мбайт L3);
Intel Core i7-4790K (Haswell Refresh, 4 ядра + HT, 4,0-4,4 ГГц, 8 Мбайт L3);
Intel Core i7-5775C (Broadwell, 4 ядра, 3,3-3,7 ГГц, 6 Мбайт L3, 128 Мбайт L4).
Intel Core i7-6700K (Skylake, 4 ядра, 4,0-4,2 ГГц, 8 Мбайт L3).

Процессорный кулер: Noctua NH-U14S.
Материнские платы:

ASUS Z170 Pro Gaming (LGA 1151, Intel Z170);
ASUS Z97-Pro (LGA 1150, Intel Z97);
ASUS P8Z77-V Deluxe (LGA1155, Intel Z77).

Память:

2x8 Гбайт DDR3-2133 SDRAM, 9-11-11-31 (G.Skill F3-2133C9D-16GTX);
2x8 Гбайт DDR4-2666 SDRAM, 15-15-15-35 (Corsair Vengeance LPX CMK16GX4M2A2666C16R).

Видеокарта: NVIDIA GeForce GTX 980 Ti (6 Гбайт/384-бит GDDR5, 1000-1076/7010 МГц).
Дисковая подсистема: Kingston HyperX Savage 480 GB (SHSS37A/480G).
Блок питания: Corsair RM850i (80 Plus Gold, 850 Вт).

Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 10 Enterprise Build 10240 с использованием следующего комплекта драйверов:

Intel Chipset Driver 10.1.1.8;
Intel Management Engine Interface Driver 11.0.0.1157;
NVIDIA GeForce 358.50 Driver.

Производительность

Общая производительность

Для оценки производительности процессоров в общеупотребительных задачах мы традиционно используем тестовый пакет Bapco SYSmark, моделирующий работу пользователя в реальных распространённых современных офисных программах и приложениях для создания и обработки цифрового контента. Идея теста очень проста: он выдаёт единственную метрику, характеризующую средневзвешенную скорость компьютера при повседневном использовании. После выхода операционной системы Windows 10 этот бенчмарк в очередной раз обновился, и теперь мы задействуем самую последнюю версию – SYSmark 2014 1.5.

При сравнении Core i7 разных поколений, когда они работают в своих номинальных режимах, результаты получаются совсем не такие, как при сопоставлении на единой тактовой частоте. Всё-таки реальная частота и особенности работы турбо-режима оказывает достаточно существенное влияние на производительность. Например, согласно полученным данным, Core i7-6700K быстрее Core i7-5775C на целых 11 процентов, но при этом его преимущество над Core i7-4790K совсем незначительно – оно составляет всего лишь порядка 3 процентов. При этом нельзя обойти вниманием и то, что новейший Skylake оказывается существенно быстрее процессоров поколений Sandy Bridge и Ivy Bridge. Его преимущество над Core i7-2700K и Core i7-3770K достигает 33 и 28 процентов соответственно.

Более глубокое понимание результатов SYSmark 2014 1.5 способно дать знакомство с оценками производительности, получаемое в различных сценариях использования системы. Сценарий Office Productivity моделирует типичную офисную работу: подготовку текстов, обработку электронных таблиц, работу с электронной почтой и посещение Интернет-сайтов. Сценарий задействует следующий набор приложений: Adobe Acrobat XI Pro, Google Chrome 32, Microsoft Excel 2013, Microsoft OneNote 2013, Microsoft Outlook 2013, Microsoft PowerPoint 2013, Microsoft Word 2013, WinZip Pro 17.5 Pro.

В сценарии Media Creation моделируется создание рекламного ролика с использованием предварительно отснятых цифровых изображений и видео. Для этой цели применяются популярные пакеты Adobe Photoshop CS6 Extended, Adobe Premiere Pro CS6 и Trimble SketchUp Pro 2013.

Сценарий Data/Financial Analysis посвящён статистическому анализу и прогнозированию инвестиций на основе некой финансовой модели. В сценарии используются большие объёмы численных данных и два приложения Microsoft Excel 2013 и WinZip Pro 17.5 Pro.

Результаты, полученные нами при различных сценариях нагрузки, качественно повторяют общие показатели SYSmark 2014 1.5. Обращает на себя внимание лишь тот факт, что процессор Core i7-4790K совсем не выглядит устаревшим. Он заметно проигрывает новейшему Core i7-6700K только в расчётном сценарии Data/Financial Analysis, а в остальных случаях либо уступает своему последователю на совсем малозаметную величину, либо вообще оказывается быстрее. Например, представитель семейства Haswell опережает новый Skylake в офисных приложениях. Но процессоры более старых годов выпуска, Core i7-2700K и Core i7-3770K, выглядят уже несколько устаревшими предложениями. Они проигрывают новинке в разных типах задач от 25 до 40 процентов, и это, пожалуй, является вполне достаточным основанием, чтобы Core i7-6700K можно было рассматривать в качестве достойной им замены.

Игровая производительность

Как известно, производительность платформ, оснащенных высокопроизводительными процессорами, в подавляющем большинстве современных игр определяется мощностью графической подсистемы. Именно поэтому при тестировании процессоров мы выбираем наиболее процессорозависимые игры, а измерение количества кадров выполняем дважды. Первым проходом тесты проводятся без включения сглаживания и с установкой далеко не самых высоких разрешений. Такие настройки позволяют оценить, насколько хорошо проявляют себя процессоры с игровой нагрузкой в принципе, а значит, позволяют строить догадки о том, как будут вести себя тестируемые вычислительные платформы в будущем, когда на рынке появятся более быстрые варианты графических ускорителей. Второй проход выполняется с реалистичными установками – при выборе FullHD-разрешения и максимального уровня полноэкранного сглаживания. На наш взгляд такие результаты не менее интересны, так как они отвечают на часто задаваемый вопрос о том, какой уровень игровой производительности могут обеспечить процессоры прямо сейчас – в современных условиях.

Впрочем, в этом тестировании мы собрали мощную графическую подсистему, основанную на флагманской видеокарте NVIDIA GeForce GTX 980 Ti. И в результате в части игр частота кадров продемонстрировала зависимость от процессорной производительности даже в FullHD-разрешении.

Результаты в FullHD-разрешении с максимальными настройками качества

Обычно влияние процессоров на игровую производительность, особенно если речь идёт о мощных представителях серии Core i7, оказывается незначительным. Однако при сопоставлении пяти Core i7 разных поколений результаты получаются совсем не однородными. Даже при установке максимальных настроек качества графики Core i7-6700K и Core i7-5775C демонстрируют наивысшую игровую производительность, в то время как более старые Core i7 от них отстают. Так, частота кадров, которая получена в системе с Core i7-6700K превышает производительность системы на базе Core i7-4770K на малозаметный один процент, но процессоры Core i7-2700K и Core i7-3770K представляются уже ощутимо худшей основой геймерской системы. Переход с Core i7-2700K или Core i7-3770K на новейший Core i7-6700K даёт прибавку в числе fps величиной в 5-7 процентов, что способно оказать вполне заметное влияние на качество игрового процесса.

Увидеть всё это гораздо нагляднее можно в том случае, если на игровую производительность процессоров посмотреть при сниженном качестве изображения, когда частота кадров не упирается в мощность графической подсистемы.

Результаты при сниженном разрешении

Новейшему процессору Core i7-6700K вновь удаётся показать наивысшую производительность среди всех Core i7 последних поколений. Его превосходство над Core i7-5775C составляет порядка 5 процентов, а над Core i7-4690K – около 10 процентов. В этом нет ничего странного: игры достаточно чутко реагируют на скорость подсистемы памяти, а именно по этому направлению в Skylake были сделаны серьёзные улучшения. Но гораздо заметнее превосходство Core i7-6700K над Core i7-2700K и Core i7-3770K. Старший Sandy Bridge отстаёт от новинки на 30-35 процентов, а Ivy Bridge проигрывает ей в районе 20-30 процентов. Иными словами, как бы ни ругали Intel за слишком медленное совершенствование собственных процессоров, компания смогла за прошедшие пять лет на треть повысить скорость работы своих CPU, а это – очень даже ощутимый результат.

Тестирование в реальных играх завершают результаты популярного синтетического бенчмарка Futuremark 3DMark.

Вторят игровым показателям и те результаты, которые выдаёт Futuremark 3DMark. При переводе микроархитектуры процессоров Core i7 c Sandy Bridge на Ivy Bridge показатели 3DMark выросли на величину от 2 до 7 процентов. Внедрение дизайна Haswell и выпуск процессоров Devil’s Canyon добавил к производительности старших Core i7 дополнительные 7-14 процентов. Однако потом появление Core i7-5775C, обладающего сравнительно невысокой тактовой частотой, несколько откатило быстродействие назад. И новейшему Core i7-6700K, фактически, пришлось отдуваться сразу за два поколения микроархитектуры. Прирост в итоговом рейтинге 3DMark у нового процессора семейства Skylake по сравнению с Core i7-4790K составил до 7 процентов. И на самом деле это не так много: всё-таки самое заметное улучшение производительности за последние пять лет смогли привнести процессоры Haswell. Последние же поколения десктопных процессоров, действительно, несколько разочаровывают.

Тесты в приложениях

В Autodesk 3ds max 2016 мы тестируем скорость финального рендеринга. Измеряется время, затрачиваемое на рендеринг в разрешении 1920x1080 с применением рендерера mental ray одного кадра стандартной сцены Hummer.

Ещё один тест финального рендеринга проводится нами с использованием популярного свободного пакета построения трёхмерной графики Blender 2.75a. В нём мы измеряем продолжительность построения финальной модели из Blender Cycles Benchmark rev4.

Для измерения скорости фотореалистичного трёхмерного рендеринга мы воспользовались тестом Cinebench R15. Maxon недавно обновила свой бенчмарк, и теперь он вновь позволяет оценить скорость работы различных платформ при рендеринге в актуальных версиях анимационного пакета Cinema 4D.

Производительность при работе веб-сайтов и интернет-приложений, построенных с использованием современных технологий, измеряется нами в новом браузере Microsoft Edge 20.10240.16384.0. Для этого применяется специализированный тест WebXPRT 2015, реализующий на HTML5 и JavaScript реально использующиеся в интернет-приложениях алгоритмы.

Тестирование производительности при обработке графических изображений происходит в Adobe Photoshop CC 2015. Измеряется среднее время выполнения тестового скрипта, представляющего собой творчески переработанный Retouch Artists Photoshop Speed Test, который включает типичную обработку четырёх 24-мегапиксельных изображений, сделанных цифровой камерой.

По многочисленным просьбам фотолюбителей мы провели тестирование производительности в графической программе Adobe Photoshop Lightroom 6.1. Тестовый сценарий включает пост-обработку и экспорт в JPEG с разрешением 1920x1080 и максимальным качеством двухсот 12-мегапиксельных изображений в RAW-формате, сделанных цифровой камерой Nikon D300.

В Adobe Premiere Pro CC 2015 тестируется производительность при нелинейном видеомонтаже. Измеряется время рендеринга в формат H.264 Blu-Ray проекта, содержащего HDV 1080p25 видеоряд с наложением различных эффектов.

Для измерения быстродействия процессоров при компрессии информации мы пользуемся архиватором WinRAR 5.3, при помощи которого с максимальной степенью сжатия архивируем папку с различными файлами общим объёмом 1,7 Гбайт.

Для оценки скорости перекодирования видео в формат H.264 используется тест x264 FHD Benchmark 1.0.1 (64bit), основанный на измерении времени кодирования кодером x264 исходного видео в формат MPEG-4/AVC с разрешением 1920x1080@50fps и настройками по умолчанию. Следует отметить, что результаты этого бенчмарка имеют огромное практическое значение, так как кодер x264 лежит в основе многочисленных популярных утилит для перекодирования, например, HandBrake, MeGUI, VirtualDub и проч. Мы периодически обновляем кодер, используемый для измерений производительности, и в данном тестировании приняла участие версия r2538, в которой реализована поддержка всех современных наборов инструкций, включая и AVX2.

Кроме того, мы добавили в список тестовых приложений и новый кодер x265, предназначенный для транскодирования видео в перспективный формат H.265/HEVC, который является логическим продолжением H.264 и характеризуется более эффективными алгоритмами сжатия. Для оценки производительности используется исходный 1080p@50FPS Y4M-видеофайл, который перекодируется в формат H.265 с профилем medium. В этом тестировании принял участие релиз кодера версии 1.7.

Преимущество Core i7-6700K над ранними предшественниками в различных приложениях не подлежит сомнению. Однако больше всего выиграли от произошедшей эволюции два типа задач. Во-первых, связанные с обработкой мультимедийного контента, будь то видео или изображения. Во-вторых, финальный рендеринг в пакетах трёхмерного моделирования и проектирования. В целом, в таких случаях Core i7-6700K превосходит Core i7-2700K не менее, чем на 40-50 процентов. А иногда можно наблюдать и гораздо более впечатляющее улучшение скорости. Так, при перекодировании видео кодеком x265 новейший Core i7-6700K выдаёт ровно вдвое более высокую производительность, чем старичок Core i7-2700K.

Если же говорить о том приросте в скорости выполнения ресурсоёмких задач, которую может обеспечить Core i7-6700K по сравнению с Core i7-4790K, то тут уже столь впечатляющих иллюстраций к результатам работы интеловских инженеров привести нельзя. Максимальное преимущество новинки наблюдается в Lightroom, здесь Skylake оказался лучше в полтора раза. Но это скорее – исключение из правила. В большинстве же мультимедийных задач Core i7-6700K по сравнению с Core i7-4790K предлагает лишь 10-процентное улучшение производительности. А при нагрузке иного характера разница в быстродействии и того меньше или же вообще отсутствует.

Отдельно нужно сказать пару слов и о результате, показанном Core i7-5775C. Из-за небольшой тактовой частоты этот процессор медленнее, чем Core i7-4790K и Core i7-6700K. Но не стоит забывать о том, что его ключевой характеристикой является экономичность. И он вполне способен стать одним из лучших вариантов с точки зрения удельной производительности на каждый ватт затраченной электроэнергии. В этом мы легко убедимся в следующем разделе.

Энергопотребление

Процессоры Skylake производятся по современному 14-нм технологическому процессу с трёхмерными транзисторами второго поколения, однако, несмотря на это, их тепловой пакет вырос до 91 Вт. Иными словами, новые CPU не только «горячее» 65-ваттных Broadwell, но и превосходят по расчётному тепловыделению Haswell, выпускаемые по 22-нм технологии и уживающиеся в рамках 88-ваттного теплового пакета. Причина, очевидно, состоит в том, что изначально архитектура Skylake оптимизировалась с прицелом не на высокие частоты, а на энергоэффективность и возможность использования в мобильных устройствах. Поэтому для того, чтобы десктопные Skylake получили приемлемые тактовые частоты, лежащие в окрестности 4-гигагерцевой отметки, пришлось задирать напряжение питания, что неминуемо отразилось на энергопотреблении и тепловыделении.

Впрочем, процессоры Broadwell низкими рабочими напряжениями тоже не отличались, поэтому существует надежда на то, что 91-ваттный тепловой пакет Skylake получили по каким-то формальным обстоятельствам и, на самом деле, они окажутся не прожорливее предшественников. Проверим!

Используемый нами в тестовой системе новый цифровой блок питания Corsair RM850i позволяет осуществлять мониторинг потребляемой и выдаваемой электрической мощности, чем мы и пользуемся для измерений. На следующем ниже графике приводится полное потребление систем (без монитора), измеренное «после» блока питания и представляющее собой сумму энергопотребления всех задействованных в системе компонентов. КПД самого блока питания в данном случае не учитывается. Для правильной оценки энергопотребления мы активировали турборежим и все имеющиеся энергосберегающие технологии.

В состоянии простоя качественный скачок в экономичности настольных платформ произошёл с выходом Broadwell. Core i7-5775C и Core i7-6700K отличаются заметно более низким потреблением в простое.

Зато под нагрузкой в виде перекодирования видео самыми экономичными вариантами CPU оказываются Core i7-5775C и Core i7-3770K. Новейший же Core i7-6700K потребляет больше. Его энергетические аппетиты находятся на уровне старшего Sandy Bridge. Правда, в новинке, в отличие от Sandy Bridge, есть поддержка инструкций AVX2, которые требуют достаточно серьёзных энергетических затрат.

На следующей диаграмме приводится максимальное потребление при нагрузке, создаваемой 64-битной версией утилиты LinX 0.6.5 с поддержкой набора инструкций AVX2, которая базируется на пакете Linpack, отличающемся непомерными энергетическими аппетитами.

И вновь процессор поколения Broadwell показывает чудеса энергетической эффективности. Однако если смотреть на то, сколько электроэнергии потребляет Core i7-6700K, то становится понятно, что прогресс в микроархитектурах обошёл стороной энергетическую эффективность настольных CPU. Да, в мобильном сегменте с выходом Skylake появились новые предложения с чрезвычайно соблазнительным соотношением производительности и энергопотребления, однако новейшие процессоры для десктопов продолжают потреблять примерно столько же, сколько потребляли их предшественники за пять лет до сегодняшнего дня.

Выводы

Проведя тестирование новейшего Core i7-6700K и сравнив его с несколькими поколениями предшествующих CPU, мы вновь приходим к неутешительному выводу о том, что компания Intel продолжает следовать своим негласным принципам и не слишком стремится наращивать быстродействие десктопных процессоров, ориентированных на высокопроизводительные системы. И если по сравнению со старшим Broadwell новинка предлагает примерно 15-процентное улучшение производительности, обусловленное существенно лучшими тактовыми частотами, то в сравнении с более старым, но более быстрым Haswell она уже не кажется столь же прогрессивной. Разница в производительности Core i7-6700K и Core i7-4790K, несмотря на то, что эти процессоры разделяет два поколения микроархитектуры, не превышает 5-10 процентов. И это очень мало для того, чтобы старший десктопный Skylake можно было бы однозначно рекомендовать для обновления имеющихся LGA 1150-систем.

Впрочем, к столь незначительным шагам Intel в деле повышения скорости работы процессоров для настольных систем стоило бы давно привыкнуть. Прирост быстродействия новых решений, лежащий примерно в таких пределах, – давно сложившаяся традиция. Никаких революционных изменений в вычислительной производительности интеловских CPU, ориентированных на настольные ПК, не происходит уже очень давно. И причины этого вполне понятны: инженеры компании заняты оптимизацией разрабатываемых микроархитектур для мобильных применений и в первую очередь думают об энергоэффективности. Успехи Intel в адаптации собственных архитектур для использования в тонких и лёгких устройствах несомненны, но адептам классических десктопов при этом только и остаётся, что довольствоваться небольшими прибавками быстродействия, которые, к счастью, пока ещё не совсем сошли на нет.

Однако это совсем не значит, что Core i7-6700K можно рекомендовать лишь для новых систем. Задуматься о модернизации своих компьютеров вполне могут обладатели конфигураций, в основе которых лежит платформа LGA 1155 с процессорами поколений Sandy Bridge и Ivy Bridge. В сравнении с Core i7-2700K и Core i7-3770K новый Core i7-6700K выглядит очень неплохо – его средневзвешенное превосходство над такими предшественниками оценивается в 30-40 процентов. Кроме того, процессоры с микроархитектурой Skylake могут похвастать поддержкой набора инструкций AVX2, который к настоящему моменту нашел достаточно широкое применение в мультимедийных приложениях, и благодаря этому в некоторых случаях Core i7-6700K оказывается быстрее гораздо сильнее. Так, при перекодировании видео мы даже видели случаи, когда Core i7-6700K превосходил Core i7-2700K в скорости работы более чем в два раза!

Есть у процессоров Skylake и целый ряд других преимуществ, связанных с внедрением сопутствующей им новой платформы LGA 1151. И дело даже не столько в появившейся в ней поддержке DDR4-памяти, сколько в том, что новые наборы логики сотой серии наконец-то получили действительно скоростное соединение с процессором и поддержку большого количества линий PCI Express 3.0. В результате, передовые LGA 1151-системы могут похвастать наличием многочисленных быстрых интерфейсов для подключения накопителей и внешних устройств, которые лишены каких-либо искусственных ограничений по пропускной способности.

Плюс к тому, оценивая перспективы платформы LGA 1151 и процессоров Skylake, в виду нужно иметь и ещё один момент. Intel не будет спешить с выводом на рынок процессоров следующего поколения, известных как Kaby Lake. Если верить имеющейся информации, представители этой серии процессоров в вариантах для настольных компьютеров появятся на рынке только в 2017 году. Так что Skylake будет с нами ещё долго, и система, построенная на нём, сможет оставаться актуальной в течение очень продолжительного промежутка времени.

Описание тестовых систем

Итак, поколение процессоров Ivy Bridge приходит на смену предыдущему поколению — процессорам Sandy Bridge. Это значит, что сравнивать новые Core i7-3770K и Core i5-3570K нужно в первую очередь со старшими представителями серии Sandy Bridge, тем более что и то, и другое поколение CPU работает в одной и той же платформе LGA1155. Именно так мы и поступили, а попутно вовлекли в испытания недавно появившиеся процессоры для платформы LGA2011, а также конкурирующий продукт — AMD FX-8150.

Итого, в тестовой сессии приняли участие три платформы и четыре разновидности процессоров.

Платформа LGA2011:

• Процессоры Sandy Bridge-E Core i7-3930K и Core i7-3820;
• Материнская плата ASUS Rampage IV Formula, построенная на наборе логики Intel X79 Express (BIOS версии 1305);
• Память 16 Гбайт DDR3-1867 9-11-9-30 (четыре модуля Kingston KHX1866C9D3K2).

Платформа LGA1155:

• Процессоры Ivy Bridge Core i7-3770K и Core i5-3570K, а также процессоры Sandy Bridge Core i7-2600K и Core i5-2500K;
• Материнская плата ASUS P8Z77-V Deluxe, построенная на наборе логики Intel Z77 Express (BIOS версии 1005);

Платформа Socket AM3+:

• Процессор Bulldozer AMD FX-8150;
• Материнская плата ASUS Crosshair V Formula, построенная на наборе логики AMD 990FX (BIOS версии 1301);
• Память 8 Гбайт DDR3-1867 9-11-9-30 (четыре модуля Kingston KHX1866C9D3K2).

Во всех этих платформах постоянными оставались графическая карта NVIDIA GeForce 580 (с драйвером версии 296.10) и твердотельный накопитель Intel SSD 520 240 Гбайт. Тестирование проводилось в операционной системе Microsoft Windows 7 SP1 Ultimate x64 с установленными патчами KB2645594 и KB2646060, улучшающими производительность процессоров с микроархитектурой Bulldozer.

Формальные характеристики принявших участие в тестировании процессоров:

	Intel Core i5-2500K	Intel Core i7-2600K	Intel Core i5-3570K	Intel Core i7-3770K
Микроархитектура	Sandy Bridge	Sandy Bridge	Ivy Bridge	Ivy Bridge
Ядра/потоки	4/4	4/8	4/4	4/8
Частота, ГГц	3,3	3,4	3,4	3,5
Частота в турборежиме, ГГц	До 3,7	До 3,8	До 3,8	До 3,9
L2-кеш, Кбайт	4x256	4x256	4x256	4x256
L3-кеш, Мбайт	6	8	6	8
Число каналов памяти	2	2	2	2
Графическое ядро	HD Graphics 3000	HD Graphics 3000	HD Graphics 4000	HD Graphics 4000
Процессорный разъем	LGA1155	LGA1155	LGA1155	LGA1155
Техпроцесс, нм	32	32	22	22
TDP, Вт	95	95	77	77
Официальная цена, $	216	317	212	313

	AMD FX-8150	Intel Core i7-3930K	Intel Core i7-3820
Микроархитектура	Bulldozer	Sandy Bridge-E	Sandy Bridge-E
Ядра/потоки	8/8	6/12	4/8
Частота, ГГц	3,6	3,2	3,6
Частота в турборежиме, ГГц	До 4,2	До 3,8	До 3,9
L2-кеш, Кбайт	4x2048	6x256	4x256
L3-кеш, Мбайт	8	12	10
Число каналов памяти	2	4	4
Графическое ядро	Нет	Нет	Нет
Сокет	Socket AM3+	LGA2011	LGA2011
Техпроцесс, нм	32	32	32
TDP,Вт	125	130	130
Официальная цена, $	245	585	294

Использовавшееся программное обеспечение:

• Aida64 Extreme Edition 2.00.1782;
• Futuremark PCMark 7 1.0.4;
• Futuremark 3DMark Vantage 1.1.0;
• Futuremark 3DMark 11 1.0.3;
• WinRAR 4.1 x64;
• 7-zip 9.20 x64;
• Fritz Chess Benchmark 4.3;
• MAXON Cinebench Release 11.5 x64;
• TechARP x264 HD Benchmark 4.0;
• TrueCrypt 7.1;
• SiSoftware Sandra 2012.SP3 (18.40)
• SVPmark 3.0.2;
• POV-Ray 3.7 RC3 x64.

• Crysis 2 1.9;
• Far Cry 2 1.0.3;
• Metro 2033: The Last Refuge 1.2;
• S.T.A.L.K.E.R.: Call of Pripyat 1.6.02.

⇡ Результаты вычислительных тестов

В общем, всё вполне ожидаемо и достаточно скучно. Никаких особенных прорывов в производительности новинок не наблюдаются, они обеспечивают лишь небольшой прирост быстродействия по сравнению с предшественниками. Core i7-3770K превосходит Core i7-2600K где-то на 8-9 процентов, примерно в таких же пределах находится и преимущество Core i5-3570K перед Core i5-2500K. Небольшой, но всё-таки заметный рост быстродействия обеспечивается тремя составляющими. Во-первых, мизерными улучшениями микроархитектуры, описанными выше. Во-вторых, небольшим приростом в тактовой частоте, всё-таки Core i7-3770K быстрее Core i7-2600K, а Core i5-3570K быстрее Core i5-2500K аж на целых 100 МГц. И в-третьих, более агрессивной работой технологии Turbo Boost, которая у процессоров Ivy Bridge поднимает тактовую частоту при полной загрузке на 200, а не на 100, как ранее, мегагерц.

В результате, поколебав всё интеловское позиционирование, Core i7-3770K оказывается даже быстрее, чем младший LGA 2011-процессор, Core i7-3820. Правда, уровень этого превосходства невелик и составляет порядка единиц процентов. Зато флагману AMD не позавидуешь. И раньше-то ему доставалось от нас тухлых помидоров за невысокие результаты в целом ряде тестов, а теперь он проигрывает более дешёвому Core i5-3570K и по усредненной производительности. Иными словами, в свете произошедших перемен мы вправе ожидать от AMD коррекции своего прайс-листа.

⇡ Результаты игровых тестов

Учитывая, что игровая производительность компьютеров верхнего ценового диапазона зависит в первую очередь от мощности графической подсистемы, а также то, что в настоящее время производители графических процессоров проводят обновление линеек своей продукции, мы провели тестирование лишь в разрешении 1280х800 с высокими настройками качества. Такой подход позволяет оценить именно процессорную игровую мощь, не ограниченную возможностями текущего поколения графических карт.

Ничего принципиально нового приведённые диаграммы не показывают. Соотношение результатов между Core второго и третьего поколений остаётся тем же, что и в вычислительных тестах. Ivy Bridge чуть быстрее, чем Sandy Bridge, но давайте будем объективными: с игровой нагрузкой прекрасно справляются любые интеловские процессоры дороже 200 долларов. Различие в их производительности незначительно даже в нашем, несколько искусственном случае, следовательно, при реальных сценариях оно вообще не будет заметным.

⇡ Разгон

К сожалению, с точки зрения продвинутых пользователей традиционных настольных систем Ivy Bridge набирает не слишком много очков в свою пользу. Поэтому, дабы склонить их в сторону новинки, Intel придала процессорам Core третьего поколения оверклокерской K-серии дополнительные возможности. Однако старалась она всё-таки не очень сильно, поэтому работающих средств повышения частоты BCLK мы так и не дождались. Посыл производителя таков: хотите продвинутый оверклокинг — переходите на LGA2011. С системами на LGA1155 разгон осуществим, как и раньше, только множителем.

Нововведения же нас ждут такие:

• Максимальный доступный множитель увеличен до 63 (у Sandy Bridge — 59);
• Поддерживаемые режимы работы памяти расширены до DDR3-2800;
• Введено изменение частоты памяти с меньшим шагом и добавлена поддержка XMP 1.3.

Не очень-то впечатляет. Однако не стоит забывать о 22-нм техпроцессе: обычно «утончение» производственной технологии приводит к увеличению разгонного потенциала. И вроде бы предпосылки к этому есть и на этот раз, ведь тепловыделение у новых процессоров ощутимо снизилось.

Но практика оказывается гораздо печальнее. Разгон у новых процессоров не просто не превосходит результаты Sandy Bridge, а оказывается даже хуже. С повышением напряжения питания до 1,2 В, а это в случае Ivy Bridge — почти 20-процентный прирост, максимальная частота стабильной работы составила 4,6 ГГц у Core i7-3770K

…и 4,5 ГГц у Core i5-3570K.

И проблема тут не в охлаждении. Температура ядер остаётся в допустимых пределах даже с воздушным кулером, однако стабильность работы при дальнейшем росте тактовой частоты утрачивается. Конечно, Ivy Bridge хорошо откликается на рост напряжения, раскрывая при его повышении свой разгонный потенциал всё дальше и дальше, однако превышать величину в 1,2 В мы не решились. По части деградации и выхода новинок из строя из-за переразгона пока не набрано никакой статистики, поэтому потенциально опасные эксперименты было решено оставить за кадром.

Как бы то ни было, по частотному потенциалу Ivy Bridge уступает своим предшественникам — процессорам Sandy Bridge. Свежие Core i7-2600K и Core i5-2500K почти всегда без проблем работают на 4,8 ГГц и нередко дотягивают и до 5,0 ГГц, не требуя при этом неразумного увеличения напряжения. С новинками же такой фокус не проходит, так что фаворитами у оверклокеров они не станут. Правда, определённая надежда остаётся на то, что частотный потенциал Ivy Bridge немного разовьётся по мере совершенствования интеловского 22-нм производства, однако никаких конкретных обещаний на этот счёт никто пока дать не может.

Нам же не остаётся ничего иного, кроме как сравнить производительность разогнанных Core i7-3770K и Core i7-2600K на одинаковой частоте — 4,6 ГГц. Однако имейте в виду, что для её достижения из Core i7-3770K мы выжали все соки, а разгон до этой же отметки процессора Core i7-2600K не потребовал даже повышения напряжения питания — мы смогли ограничиться исключительно включением функции Load-Line Calibration. Также мы сняли показатели производительности и при более типичном для процессоров семейства Sandy Bridge разгоне до 4,8 ГГц, который у нашего тестового экземпляра получается с небольшим, примерно 10-процентным увеличением напряжения.

Более низкий, чем у предшественников, частотный потенциал Ivy Bridge ставит оверклокеров перед нелёгким выбором. С одной стороны, новинки способны обеспечить немного лучшую производительность на одинаковой с Sandy Bridge частоте. С другой — старые CPU разгоняются явно лучше, и это вполне может компенсировать преимущества новой микроархитектуры. Что предпочесть в этих условиях — каждый оверклокер волен решать сам. Но наши симпатии пока остаются на стороне Sandy Bridge. Нередко их можно разогнать без использования экстремальных методов охлаждения до более высоких частот, а поведение 32-нм процессоров при долговременном повышении напряжения хорошо изучено и не сулит никаких особенных неприятностей вроде быстрой деградации.

⇡ Выводы

Обзоры новых процессоров нам не удаётся завершать в жанре панегирика уже достаточно давно. Происходящие анонсы не приносят безудержной радости, количество и качество нововведений в выходящих на рынок CPU не достигает критической массы и не позволяет назвать какую-либо из новинок прорывным продуктом. Всё это в равной степени относится и к Ivy Bridge.

Казалось бы, интеловские разработчики потрудились на славу и вполне могут гордиться плодом своего творчества: внедрён принципиально новый технологический процесс, графическое ядро претерпело кардинальные улучшения, улучшена экономичность. Но в целом всё это так и не позволило представленным сегодня CPU покорить новые рубежи быстродействия. Скорость их работы в обычных задачах по сравнению с Sandy Bridge поднялась на единицы процентов, тактовые частоты не возросли, не изменилось и количество вычислительных ядер. С оверклокингом же и вовсе случился странный конфуз: несмотря на 22-нм технологию и снижение тепловыделения Ivy Bridge гонятся хуже, чем их предшественники.

Получается, что если смотреть на Ivy Bridge как на процессор в классическом понимании, то это — сугубо эволюционный продукт, на который были возложены чрезмерно высокие ожидания, и они в итоге не оправдались. Новинка, безусловно, выгодна для производителя, так как из-за уменьшения площади полупроводникового кристалла позволит увеличить норму прибыли, а благодаря усовершенствованной графике и снизившемуся тепловыделению даст Intel возможность увереннее выступать в мобильном сегменте, но для пользователей традиционных десктопов она не предлагает ничего действительно ценного.

К сожалению, интересующие нас с вами привычные десктопные системы отходят в приоритетах производителей на второй план. Переживаемый бум мобильных и ультракомпактных устройств заставляет инженеров делать упор именно на такие применения, а нам в этих условиях достаётся побочный продукт. Поэтому-то новинки вроде Ivy Bridge и кажутся не слишком удачными процессорами для настольных систем. У их разработчиков стоят совсем иные цели, и если бы в этой статье речь шла про ноутбуки или ультрабуки, то оценка Ivy Bridge, скорее всего, была бы совсем иной. Собственно, в этом вы сможете легко убедиться в ближайшее время, когда на сайте начнут публиковаться обзоры ноутбуков на базе обновлённой интеловской мобильной платформы.

Характеристики:

Процессор i7-3770
Дата выпуска 02.2012
Количество ядер 4
Количество потоков 8
Тактовая частота 3.4 GHz
Максимальная тактовая частота с технологией Turbo Boost 3.9 GHz
Объем кэша L1 64 Кб
Объем кэша L2 1024 Кб
Объем кэша L3 8192 Кб
DMI 5 GT/s
Набор команд 64-bit
Расширения набора команд SSE4.1/4.2, AVX
Техпроцесс 22 nm
Тепловыделение 77 W
Коэффициент умножения 34
Макс. объем памяти (зависит от типа памяти) 32 GB
Типы памяти DDR3-1333/1600
Кол-во каналов памяти 2
Макс. пропускная способность памяти 25,6 GB/s
Встроенная в процессор графика Intel HD Graphics 4000
Базовая частота графической системы 650 MHz
Макс. динамическая частота графической системы 1.15 GHz
Температура рабочая 67.4°C
Температура максимальная функциональная 105°C
Транзисторов 1,4 миллиарда
Площадь кристала 160 мм2

Тесты.

Для сравнения производительности были протестированы два процессора: Core i7 3770 и Core i7 2600К . все тесты были выполнены на одной системе.

Третьим процессором, для сравнения уже трех поколений, стал Core i7 4770К . В наличии его у меня нет, но к случаю пришелся обзор одноклубника - .

По моей просьбе он протестировал камень в интересующих меня приложениях, с идентичными настройками памяти. Конечно, присутствует разница в номинальных частотах – 3400 против 3500 МГц. На 2600К есть возможность выставить и такую частоту, так, что этот процессор был протестирован еще дополнительно и на частоте 3500 МГц., и на частоте 4000 МГц. для того, что бы увидеть, может ли старичок тягаться с новинками хотя бы в разгоне.

Тестовый пакет:

WinRAR 4.20, 64bit
Super PI
WPrime2.10
Fritz Chess Benchmark
Cinebench 11.5

Тестовая конфигурация:

WPrime , чем меньше, тем лучше, из общей тенденции улучшения результатов от поколения к поколению, выбивается только 2600К в разгоне до 3500 МГц, но при дальнейшем увеличении частоты до 4000 МГц, он обогнал конкурентов, с чем связанно ухудшение его результатов на этой частоте мне не понятно, это просматривается и в ряде следующих тестов.

Cinebench
Тест на рендеринг, показывает преимущество, хоть и не значительное, новых моделей над моделями прошлого поколения, и даже разгон не помогает 2600му обойти 4770й.

WinRAR
Здесь хоть и незначительно, вперед вырывается 3770 на номинальных частотах. А 2600й в разгоне вне конкуренции.

Fritz Chess Benchmark
В этом тесте так же, преимущество 3770. Хотя такой результат в двух последних тестах можно и списать на разницу в конфигурации тестового стенда.

Super PI
Здесь результаты вполне ожидаемы и расставляют все модели по порядку.

В следующих тестах Core i7-4770 вы, к сожалению, не увидите, видеокарты у нас разные.

Ungine Valley Benchmark 1.0 Качество высокое. DirectX 11.

В средних и минимальных фпс, видеокарты из разных бюджетов с процессором новее, выдают хоть и не на много, но лучший результат. В показателях по максимальным кадрам сравниваются, а в паре с 7850й санди вырывается даже вперед.

В этом тесте 2600K, в среднем немного впереди.

Что касается реальных игровых приложений, то для них разницы между процессорами в принципе нет:

Battlefield 4 на ультранастройках с 7970 показывает идентичные результаты в 40-60 фпс.

FarCry 3 при максимальных настройках с этой же видеокартой не поднимался выше 30фпс.
А с 7850 на автоматических оптимальных настройках не выше 40.

Бенчмарк Metro Last Light показал на 7850 й в связке с Core i7 2600К результаты чуть выше:

Средние– 61,93 Min – 22.9 max – 102.8
Чем с 3770:
Средние – 57,96 Min – 14.25 max – 96.83

Выводы.

Свой первый компьютер я приобрел еще в далеком 2003 году, он был так же с процессором intel: Celeron с архитектурой NetBurst, позже я сменил его на Pentium 4 Northwood. При этом производительность увеличилась в два раза. Пять лет назад сменил платформу на AMD – опять в двойне. Три года назад замена на Core i7 2600К – та же тенденция, закон Мура работал. И вот спустя еще три года, вышли новые модели, но стоит ли менять платформу? Думаю, что нет, революции не произошло, скорее просто эволюция. Несомненно, как видно из графиков, в тестах изменения производительности есть, но это визуально, если взглянуть на цифры, то там разница не столь и существенна. А разницы в повседневной работе за компьютером вообще незаметно, как нет ее и в играх. И старичок в разгоне вполне еще потягается с новинками.
Смысла в полном апгрейде платформы с сокета 1155 на 1150 нет. А вот заменить бюджетный процессор Sandy на Ivy Bridge Core i7 3770 или на i5 вполне можно, скорее всего даже не придется менять материнскую плату.

PS: Спустя несколько дней после публикации статьи, прочитав коммент о разгоне, попытался разогнать 3770й, наибольший множитель возможный - 39, но завелся компьютер только на 37, что позволило разогнать до 3700 МГц.

тестов на этой частоте я не сделал, температура поднималась до 105 градусов, и частота скидывалась. Стабильно работало только с множителем 35, что по частотам уравнивает процессор с 4770м.

PSS: В процессе тестирования и перестановки процессоров видимо выскочила одна планка памяти, запустил BF4 на 7970й, в игре лаги, тормоза, фпс проседает, четырех гигабайт памяти игре явно не хватает при условии установки топовых процессора и видеокарты.

Выражаю свою благодарность:
Клубу экспертов ДНС – за возможность писать и публиковаться, реализовывать свои возможности.
Компании intel – за ценные призы.
Читателям – за то, что дочитали до конца, и за коменты по существу.
Участнику клуба – MaGiSTeR – за помощь в написании статьи.

Технологические этапы развития процессоров Intel подвластны маятниковой системе «тик-так», которую компания разработала сама для себя. Следуя данному принципу совершенствования CPU, производитель с периодичностью в один год переводит производство кристаллов на более совершенные технологические нормы («тик») или же представляет принципиально новую архитектуру («так»). Такой невероятный темп позволяет Intel оставаться на гребне it-волны или даже ее создавать.

Инновации не терпят отлагательств. В столь конкурентной среде четкое планирование дает ощутимые преимущества. Особенно в том случае, если компании удается следовать ранее намеченным планам. Intel может себе это позволить, контролируя всю технологическую цепочку – от появления идеи, проектирования и разработки, до упаковки готовой продукции.

Согласно устоявшемуся летоисчислению, 2012 год – время для очередного «тика», т.е. перехода на новый техпроцесс изготовления. Первыми примерили на себя 22-нанометровые кристаллы процессоры для платформы LGA1155, получившие название Ivy Bridge. Однако в этот раз, помимо усовершенствования технологических норм производства, Intel также внедряет новую структуру полупроводников, вместо традиционной планарной используя трехмерную компоновку транзисторов.

С каждым последующим уменьшением размеров транзисторов, производители сталкиваются с необходимостью сокращать длину затвора и перехода исток/сток, что приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик полупроводников. Модель Tri-Gate предполагает трехмерную конструкцию с несколькими затворами, размещенными на гранях миниатюрной кремниевой пластины, устанавливаемой перпендикулярно подложке.

Несмотря на значительные ресурсы, от начала разработки до практического использования технологии Tri-Gate, компании понабилось порядка 11 лет. Одно дело, когда речь идет о единичных лабораторных экспериментах и исследованиях, и совершенно иная ситуация в случае с массовым производством, где тиражи изготавливаемых устройств исчисляются миллионами.

Успешное внедрение подобной технологии – большой успех для разработчиков Intel. Применение трехмерных транзисторов позволит компании укрепить технологическое лидерство, получив весомое преимущество над конкурентами. Использование Tri-Gate позволяет Intel уже сейчас переводить в практическую плоскость эксперименты с чипами, выполненными по нормам 14 нм и даже 10 нм. Закон Мура остается в силе, а значит, кремниевые полупроводники еще повоюют.

Ivy Bridge

Так как процессоры Intel Core третьего поколения стали логичным продолжением чипов предыдущей линейки, то неудивительно, что они не претерпели серьезных структурных изменений.

Сравнивая топологию кристаллов Sandy Bridge и его преемника, нельзя не отметить значительно увеличившуюся область, отведенную для графического процессора. Если в 32-нанометровом чипе она занимала менее четверти кристалла, то теперь ей отведена практически третья часть кремниевой пластинки. В остальном визуально CPU довольно схожи, если учесть масштабирование. А вот технологические количественные показатели заметно отличаются. Так, чип Sandy Bridge содержит без малого 1 млрд. транзисторов, тогда как в Ivy Bridge их уже 1,4 млрд. Благодаря использованию технологии Tri-Gate производителю удалось существенно увеличить плотность размещения полупроводников. Но, несмотря на то, что их количество возросло на 40%, площадь нового кристалла, наоборот, уменьшилась с 216 до 160 мм2 (26%).

По части функционального оснащения изменения невелики. Процессор имеет четыре вычислительных блока, графическое ядро, интегрированные контроллеры памяти и шины PCI Express. Емкий общий кеш третьего уровня для своих нужд могут использовать все ядра, в том числе и графическое. Блоки между собой связывает скоростная кольцевая шина, а с чипсетом CPU общается по DMI 2.0.

Несмотря на то, что при выпуске Ivy Bridge основной задачей был успешный переход на новый техпроцесс, Intel, безусловно, внесла некоторые изменения и в функциональную часть процессора. От вычислительных блоков можно ожидать некоторого ускорения на операциях деления чисел и преобразования данных.

Двухканальный контроллер памяти официально получил поддержку DDR3-1600 (для Sandy Bridge – DDR3-1066/1333), а также модулей DDR3L со сниженным напряжением питания. Некоторый прирост производительности может принести чуть улучшенная латентность.

Ivy Bridge получил также достаточно производительный цифровой генератор случайных чисел (Digital Random Number Generator), возможности которого могут задействоваться в задачах шифрования данных. Данный блок используется для работы Intel Secure Key. В свою очередь технология Intel OS Guard позволит защитить данные при попытке несанкционированного использования привилегированного режима в операционной системе.

22-нанометровым процессорам достался контроллер PCI Express 3.0. Вдвое увеличенная пропускная способность может сослужить хорошую службу при создании конфигурации с несколькими видеокартами. Процессор имеет 16 линий PCI-E 3.0 и позволяет делить их на три устройства (х8+х4+х4). Впрочем, для того, чтобы интерфейсный круг замкнулся, нужно чтобы скоростную версию интерфейса, помимо процессора, поддерживала материнская плата и видеокарта.

Графическое ядро Intel HD Graphics 4000/2500

Одним из наиболее важных функциональных нововведений Ivy Bridge является усовершенствованное графическое ядро. Возможностям интегрированного GPU разработчик уделил максимум внимания, фактические потратив на его доработку и улучшение большую часть дополнительных транзисторов, которые получили 22-нанометровые чипы.

Новое графическое ядро получило две модификации – Intel HD Graphics 4000 и 2500. В старшей количество основных исполнительных блоков увеличено с 12 до 16, что уже сулит определенную прибавку производительности. Вариант попроще имеет всего 6 блоков, как и у предшественника (HD 2000).

GPU имеет полноценную поддержку DX11, OpenGL 3.1 и OpenCL 1.1, к тому же графическое ядро получило улучшенную версию инструмента для кодирования видео – Intel Quick Sync 2.0.

Отметим, что более скоростную версию ядра HD 4000 получат процессоры Core i7 и топовый Core i5, тогда как остальные модели будут довольствоваться HD 2500. На расширенную функциональность это никак не повлияет, но вот производительность, судя по всему, будет не слишком отличаться от таковой для HD 2000.

В тандеме с платой на чипсете 7-ой серии, процессоры Ivy Bridge могут выводить изображение на три независимых монитора, тогда как Sandy Bridge позволяет подключить только два дисплея.

Штатная частота графического ядра составляет 650 МГц, однако под нагрузкой она может динамически увеличиваться вплоть до 1100–1150 МГц, в зависимости от модели CPU.

Инструменты для разгона

Для любителей тюнинга системы, Intel приготовила некоторые полезные «плюшки». Так, у чипов с индексом «К» максимальный процессорный множитель увеличен до 63, тогда как у аналогичных моделей на Sandy Bridge он ограничен 59. Впрочем, подобные значения скорее интересны лишь для пользователей, владеющих искусством беспрерывного доливания жидкого азота в испарительный стакан. Для более щадящих условий разгона такие значения точно не пригодятся.

В ручном режиме ускорять можно и графический чип. Множитель для GPU также увеличен с 57 до 60. Более полезной на практике выглядит возможность увеличивать частоту памяти до 2666 МГц и выше, при этом шаг теперь может составлять 200 и 266 МГц (ранее только 266 МГц). Также отметим поддержку модулей с профилями XMP версии 1.3.

Что же касается возможности повышать частоту системной шины, то тут, увы, без изменений. BCLK без ущерба для стабильности системы можно варьировать в пределах +/- 7%. Никаких дополнительных множителей, аналогичных имеющимся на LGA2011, не появилось.

Совместимость

Процессоры Ivy Bridge без проблем будут работать на подавляющем большинстве плат с чипсетами 6-ой серии (H61/H67/P67/Z68). По крайней мере, технологических трудностей здесь никаких нет. Многое зависит от производителя материнской платы, который должен своевременно обеспечить прошивкой, позволяющей распознать 22-нанометровые CPU.

Конечно, в комплекте с Ivy Bridge рекомендует использовать на новых чипсетах , предлагая для такой связки ряд дополнительных функций. Наиболее весомая из них – родная поддержка USB 3.0. Опция, бесспорно, приятная, но, если вам удастся найти модель на чипсете 6-ой серии схожей функциональности, которая обойдется заметно дешевле, то это неплохая возможность сэкономить. Разве что в поисках самых выгодных вариантов стоит оставлять без внимания модели на Q65, Q67 и B65. Бывалый «корпоратив» в этот раз остался без поддержки прогрессивных CPU.

Модельный ряд

Традиционно, процессоры нового поколения будут появляться на рынке поэтапно. На момент анонса, производитель сразу представил девять четырехъядерных моделей, предназначенных для настольных систем.

Отличить чипы второго и третьего поколений довольно просто по нумерации модели. Core i5/i7 серии 2000 являются носителями архитектуры Sandy Bridge, а процессоры линейки 3000 являются представителями новой волны – устройства, выполненные по 22-нанометровой технологии и получившие кодовое имя Ivy Bridge. Как и прежде, важным отличием Core i7 от чипов Core i5 является поддержка технологии Hyper-Threading, а также больший объем кеш-памяти третьего уровня (8 МБ vs. 6 МБ).

Модель	Базовая частота	Режим Turbo	Ядра/потоки	Графика	Частота GPU	Кеш L3	TDP	Цена
Core i7-3770K	3,5 ГГц	до 3,9 ГГц	4/8	HD 4000	650/1150 МГц	8 МБ	77 Вт	$313
Core i7-3770	3,4 ГГц	до 3,9 ГГц	4/8	HD 4000	650/1150 МГц	8 МБ	77 Вт	$278
Core i5-3570K	3,4 ГГц	до 3,8 ГГц	4/4	HD 4000	650/1150 МГц	6 МБ	77 Вт	$212
Core i5-3550	3,3 ГГц	до 3,7 ГГц	4/4	HD 2500	650/1150 МГц	6 МБ	77 Вт	$194
Core i5-3450	3,1 ГГц	до 3,5 ГГц	4/4	HD 2500	650/1100 МГц	6 МБ	77 Вт	$174
Core i7-3770S	3,1 ГГц	до 3,9 ГГц	4/8	HD 4000	650/1150 МГц	8 МБ	65 Вт	$278
Core i7-3770T	2,5 ГГц	до 3,7 ГГц	4/8	HD 4000	650/1150 МГц	8 МБ	45 Вт	$278
Core i5-3550S	3,0 ГГц	до 3,7 ГГц	4/4	HD 2500	650/1150 МГц	6 МБ	65 Вт	$194
Core i5-3450S	2,8 ГГц	до 3,5 ГГц	4/4	HD 2500	650/1100 МГц	6 МБ	65 Вт	$174

Взглянув на основные технические характеристики, сразу можно отметить, что принципиальных изменений в отношении количества вычислительных ядер, объемов кеш-памяти и даже рабочих частот, фактически нет. Топовый четырехъядерник Core i7-3770K имеет номинальные 3,5 ГГц и даже при максимальном автоматическом разгоне не выходит за пределы 3,9 ГГц. В аналогичных частотных рамках работал и его предшественник – Core i7-2700K.

Что же сразу обращает на себя внимание в перечне основных ТТХ – изменившиеся значения TDP. Ранее для классических четырехъядерных чипов Core i5/i7 заявленный уровень энергопотребления укладывался в 95 Вт, теперь же это значение составляет всего 77 Вт. Разница составляет практически 20%.

Производительность CPU

Возможности Ivy Bridge мы изучали на примере Core i7-3770K , использовав для сравнения сопоставимый по цене Core i7-2600K . Частотная формула новинки – 3,5/3,9 ГГц, тогда как у модели на Sandy Bridge – 3,4/3,8 ГГц. К тому же у i7-3770K более активно работает Turbo Boost. Даже при максимальной нагрузке частота его вычислительных блоков повышается на 200 МГц от номинальной (до 3,7 ГГц), тогда как i7-2600К в таком же режиме ускоряется только на 100 МГц – до 3,5 ГГц. Фактически, условия заведомо неравноценны, но ведь это схожие по цене процессоры. Спустя год соотношение цена/производительность должна улучшаться – это нормально, это правильно. Впрочем, чтобы восстановить справедливость и, конечно же, удовлетворить собственное любопытство, мы также проверили возможности обоих процессоров, стабильно работающих на 4 ГГц, повысив множитель до 40 и отключив все технологии сохранения энергии. Результаты представлены на диаграммах.

Вычислительные тесты регистрируют преимущество i7-3770К над i7-2600К на уровне 6–12% при работе этих процессоров в штатных режимах и порядка 3–5,5% во время функционирования на одинаковой частоте и прочих равных условиях.

В тестовых играх лишь Hard Reset чутко отреагировал на более агрессивную работу i7-3770К, продемонстрировав почти 10% разницу в производительности, в остальных случаях преимущество Ivy Bridge были минимальным – 1,5–2%. К тому же в режимах с максимальным качеством графики, привычным для владельцев топовых видеокарт, разница и вовсе будет исчезающе малой.

Энергопотребление

Существенно сниженный TDP в новых процессорах, признаться, заинтриговал. 77 Вт для четырехъядерного процессора, обрабатывающего одновременно восемь потоков – достаточно смелая заявка на фоне 95 Вт для предшественника с фактически такими же тактовыми частотами, но выполненного по 32-нанометровой технологии.

Практические замеры расставляют все по своим местам. В режиме покоя энергопотребление систем с чипами разных поколений находится примерно на одном уровне. В этом случае фактически нечего уже улучшать – благодаря работе средств CPU работают на 1,6 ГГц и напряжения питания менее 1 В оба процессора по части энергоэффективности очень схожи. А вот под серьезной нагрузкой Core i7-3770К оказывается на 21–22 ватта экономичнее Core i7-2600К, причем, как в штатном режиме, в котором последний работает с меньшей тактовой частотой, так и после разгона обоих процессоров.

Разгон

Переход на более тонкий техпроцесс изготовления кристаллов, как правило, позволял расширить частотные горизонты процессоров. Помня об очень хорошем потенциале Sandy Bridge, наверняка многие искатели предельных мегагерц рассчитывали на беспроблемную работу Ivy Bridge на 5–5,5 ГГц. Однако, в случае с новыми 22-нанометровыми чипами ситуация с разгоном не столь однозначна.

Во время тестирования новинки, максимум, чего удалось достичь от рассматриваемого экземпляра Core i7-3770К – 4,8 ГГц. При этом, чтобы добиться стабильной работы CPU, напряжение питания понадобилось поднять с 1 В до 1,3 В. Для Ivy Bridge это скорее экспериментальный режим, слабо пригодный для использования в режиме 24/7. Дело в том, что новые CPU весьма чувствительны к повышению вольтажа, реагируя на это быстрым нагревом вычислительных ядер. При этом может возникать, на первый взгляд, парадоксальная ситуация, когда радиатор кулера еще едва теплый, а температура ядер уже повысилась до 80–90 градусов или даже выше. Использование качественной термопасты в данном случае не решает вопрос. Очевидно, сказываются уменьшенные физические размеры кристалла и быстро распределить и отвести тепло довольно сложно.

Однако еще раз сделаем акцент на то, что подобные вопросы возникают после значительного (25–30%) повышения напряжения питания. Например, уже при 1,2 В хороший воздушный кулер без проблем справляется с отводом тепла, однако в этом режиме процессор работал «лишь» на 4,6 ГГц. Чипы Sandy Bridge, как правило, на воздухе позволяют добиться немного лучших результатов (~4,8–4,9 ГГц).

А вот для экстремальных оверклокеров анонс Ivy Bridge – прекрасный повод наполнить сосуды Дьюара жидким азотом и вписать свои имена в мировые рейтинги. В условиях тотальной заморозки, когда рабочая температура кристалла ощутимо ниже нуля, 22-нанометровые чипы демонстрируют частотные чудеса. Самым удачливым и квалифицированным оверклокерам покоряются значения 6,5– 7 ГГц. Сейчас пошла волна обновления рекордов в классических тестовых приложениях, и Ivy Bridge являются обязательными компонентами самых производительных систем.

Вот, такая получается неоднозначная ситуация с разгоном новых CPU. С одной стороны – мировые рекорды с азотом, с другой – несколько худшие показатели, чем у Sandy Bridge с воздушными СО. Intel только начал использовать 22-нанометровый техпроцесс, и, вполне вероятно, что с новыми степпингами ядра улучшится и частотный потенциал процессоров в условиях охлаждения привычными кулерами.

Производительность GPU

Очевидно, что чем выше производительность и функциональность интегрированного GPU, тем шире круг потенциальных пользователей, для которых возможностей встроенного ядра будет вполне достаточно для работы и развлечений. Intel серьезно потратилась в плане количества транзисторов, пущенных на то, чтобы подтянуть быстродействие и функциональность своего решения. Посмотрим, не прошли ли даром труды разработчиков.

Реальные игры подтверждают убедительное превосходство HD Graphics 4000 над предшественником – HD Graphics 3000. Если даже опустить предельно позитивную реакцию синтетического теста, который на HD 4000 ускорился едва ли не вдвое, прирост производительности 45–65% в реальных играх можно считать очень достойным результатом, который виден даже невооруженным взглядом.

При этом отметим, что новое графическое ядро имеет не просто большую производительность, чем у HD 3000. В ряде случаев оно позволяет с достаточным уровнем комфорта играть в тех режимах, где предыдущий GPU уже явно не справлялся. Например, разница в ощущениях от игры со средними 27 и 40 кадрами/c принципиальна. В первом случае проседания производительности при сложных сценах наверняка будут ощутимы, а во втором такие ситуации если и возникнут, то лишь эпизодически.

Итоги

Очевидно, что при разработке процессоров Ivy Bridge , приоритетной задачей для Intel было дальнейшее улучшение энергоэффективности чипов. Переход на 22-нанометровый техпроцесс и трехмерную структуру транзисторов позволило добиться очень хороших результатов. Что касается вычислительной производительности, то по этому параметру вряд ли можно было предъявить претензии даже к предшественнику, однако компании, пусть и не столь значительно, но все же удалось улучшить свои чипы и по этому показателю (+5–10%).

Кроме того Intel серьезно увеличила быстродействие интегрированного видеоядра, при этом не только улучшив скоростные показатели, но и расширив их функциональность. В целом, Intel еще есть к чему стремиться на пути к совершенствованию своего GPU, но прогресс здесь очевиден. Конечно, речь о том, что подобные решения готовы стать частью серьезной игровой системы, еще не идет, но AMD и NVIDIA пора начинать волноваться о судьбе своих доступных дискретных видеокарт для ноутбуков.

Тех, кого возможности интегрированного видео не слишком волнуют, в случае с Ivy Bridge получат несколько более производительные и экономичные чипы по цене предшественников. Это тоже довольно убедительный аргумент в пользу 22-нанометровых чипов. К тому же новинки могут работать с платами на чипсетах 6-ой серии, не требуя модернизации платформы.

По заявлению производителя, распространение чипов Ivy Bridge будет заметно более интенсивным, чем это было в случае с Sandy Bridge. Конечно, здесь многое будет зависеть от рыночной ситуации, но Intel не заинтересована в том, чтобы затягивать с анонсом новых моделей, и намерена в максимально сжатые сроки расширить ассортимент 22-нанометровых CPU.

Владельцы старших моделей Core i5/i7 с архитектурой Sandy Bridge могут спокойно перевести дух. Эти процессоры еще более, чем актуальны, и менять их на новые особого резона нет. Для тех же, кто планировал обновить собственную систему, переходя с платформ предыдущих поколений, 22-нанометровые чипы Ivy Bridge станут отличным решением.

Если выбор стоит между процессорами Ivy Bridge и Sandy Bridge с разблокированными множителями, то здесь нужно определиться со своими приоритетами. На одной чаше весов – сниженный уровень TDP, поддержка PCI Express 3.0, возможность использовать очень быструю память и ряд мелких полезных улучшений, на другой – дополнительные 100–200 МГц тактовой частоты при максимальном разгоне с воздушным кулером. Каким бы ни было решение, оно будет вполне оправданным для каждого отдельно взятого случая.

Если же говорить о процессорах с заблокированным множителем, то здесь все достаточно прозрачно. По сравнению с Sandy Bridge чипы Core третьего поколения имеют расширенную функциональность, чуть большую производительность и будут гарантированно экономичнее предшественников. При равной стоимости моделей со схожими тактовыми частотами, выбор кажется достаточно очевидным.