Конфликт поколений: Core i5-4670K против Core i5-3570K и Core i5-2550K

⇡#Разгон

Основная идея нашего тестирования состояла в определении того уровня производительности, который могут получить энтузиасты, отдавшие предпочтение тому или иному поколению процессоров Core i5. При этом мы не ставили перед собой цели установления рекордов и покорения красивых частот. Нас интересовал такой разгон, который, во-первых, достигается с минимальными усилиями и без применения специальных методов охлаждения, а во-вторых, который можно использовать повседневно, без риска нестабильности или опасности выхода каких-либо аппаратных компонентов из строя. Поэтому в процессе экспериментов напряжение питания процессоров мы увеличивали достаточно сдержанно, а для охлаждения использовали односекционный воздушный кулер башенного типа Noctua NH-U14S.

Первым разгону был подвергнут Core i5-2550K. И надо сказать, оверклокерские эксперименты с этим процессором, — это настоящие именины сердца. Он радует крайней податливостью и предсказуемостью оверклокерского потенциала, который охотно откликается на повышение напряжения питания или улучшение охлаждения. При этом отдельно следует отметить, что последние партии Core i5-2550K выделяются отменным разгонным потенциалом. К концу жизненного цикла этого CPU интеловский 32-нм техпроцесс достиг своей зрелости, поэтому частоты под 5,0 ГГц для Core i5-2550K без применения специальных методов охлаждения — вполне достижимая планка.

Что же касается нашего экземпляра процессора, то с увеличением напряжения питания до 1,4 В он продемонстрировал стабильную работоспособность при частоте 4,8 ГГц.

Заметьте, температура процессорных ядер при таком разгоне не выходила за 83 градуса. Это означает, что 4,8 ГГц — ещё не предел даже с кулером Noctua NH-U14S. Можно было бы повысить напряжение чуть больше и увеличить частоту процессора ещё сильнее, однако мы решили ограничиться достигнутым, так как 4,8 ГГц — это наиболее типичный разгон для представителей семейства Sandy Bridge.

К сожалению, так же легко и непринуждённо интеловские процессоры последующих поколений уже не разгоняются. И второй взятый нами экземпляр, относящийся к поколению Ivy Bridge, полностью это подтвердил. Охлаждение Core i5-3570K при разгоне стало трудновыполнимой задачей: мониторинг показывает серьёзный рост температуры процессорных ядер, но кулер при этом остаётся практически холодным. Причина такого явления описана выше: на пути передачи тепла от процессорного кристалла к системе охлаждения стоит серьёзное препятствие — неэффективная термопаста под крышкой CPU. Именно поэтому разгон процессоров поколения Ivy Bridge от выбора системы охлаждения зависит лишь в небольшой степени.

В итоге Core i5-3570K разогнался в нашей системе только до 4,5 ГГц. Для достижения стабильности при такой частоте напряжение пришлось увеличить до 1,35 В, и в результате мы получили близкие к критической величине температуры.

Как видите, температура самого горячего ядра доходила до 97 градусов, а это всего на 8 градусов ниже температуры Tj max — границы троттлинга. Впрочем, если учесть, что тестирование проходило в самые жаркие июльские дни, перегрева в обычных условиях можно не опасаться.

Третий протестированный процессор — Core i5-4670K — по манере своего поведения от Core i5-3570K отличался мало. Разве только процессорный кристалл Haswell при разгоне грелся ещё сильнее, чем Ivy Bridge. В остальном же представителю последнего поколения Core i5 свойственен всё тот же набор проблем.

В практических экспериментах частоту Core i5-4670K удалось поднять лишь до 4,4 ГГц. Для достижения стабильности в таком режиме потребовалось увеличение напряжения на CPU всего до 1,225 В, но наблюдаемая в тестах стабильности температура процессорных ядер недвусмысленно указала на то, что больше напряжение задирать уже нельзя. Увеличение же частоты выше 4,4 ГГц с таким уровнем напряжения вызывало быстрый крах системы при запуске нагрузочных тестов.

При работе нашего экземпляра Core i5-4670K на частоте 4,4 ГГц максимальная температура доходила до 91 градуса. Если же учесть, что величина Tj max для Haswell установлена на уровне 100 градусов, становится понятно, что дальнейший разгон затруднителен. Так что из тройки Sandy Bridge, Ivy Bridge и Haswell новейшие процессоры действительно обладают самой чахлой оверклокерской потенцией (при использовании серийно выпускаемого воздушного охлаждения).

Вот и интрига. С каждым новым поколением интеловских процессоров разгон, как мы увидели, становится всё хуже и хуже. Но однозначно ли это делает Core i5-2550K лучшим вариантом для оверклокерской системы? Вопрос спорный, ведь каждое новое поколение процессоров работает быстрее предыдущего за счёт микроархитектурных улучшений. Но будет ли разогнанный Core i5-4670K обгонять разогнанных предшественников, тоже далеко не очевидно. Так что без тестирования тут не обойтись, к нему и перейдём.

⇡#Описание тестовых систем и методики тестирования

Список задействованных в тестировании аппаратных компонентов выглядит следующим образом:

• Процессоры:
  • Intel Core i5-4670K (Haswell, 4 ядра, 3,4-3,8 ГГц, 4x256 Кбайт L2, 6 Мбайт L3);
  • Intel Core i5-3570K (Ivy Bridge, 4 ядра, 3,4-3,8 ГГц, 4x256 Кбайт L2, 6 Мбайт L3);
  • Intel Core i5-2550K (Sandy Bridge, 4 ядра, 3,4-3,8 ГГц, 4x256 Кбайт L2, 6 Мбайт L3).
  • Процессорный кулер: Noctua NH-U14S.
  • Материнские платы:
    • ASUS P8Z77-V Deluxe (LGA1155, Intel Z77 Express);
    • Gigabyte Z87X-UD3H (LGA1150, Intel Z87 Express).
  • Память: 2x8 Гбайт DDR3-2133 SDRAM, 9-11-11-31 (G.Skill [TridentX] F3-2133C9D-16GTX).
  • Видеокарта: NVIDIA GeForce GTX 780 (3 Гбайт/384-бит GDDR5, 863-902/6008 МГц).
  • Дисковая подсистема: Crucial m4 256 Гбайт (CT256M4SSD2).
  • Блок питания: Corsair AX760i (80 Plus Platinum, 760 Вт).

Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 8 Enterprise x64 с использованием следующего комплекта драйверов:

• Intel Chipset Driver 9.4.0.1017;
• Intel Graphics Media Accelerator Driver 15.31.3.64.3071;
• Intel Management Engine Driver 9.5.0.1345;
• Intel Rapid Storage Technology 12.5.0.1066;
• NVIDIA GeForce 320.49 Driver.

Описание использовавшихся для измерения инструментов:

• Бенчмарки:
  • Futuremark PCMark 8 Professional Edition 1.0.0 — тестирование в сценариях Home (обычное домашнее использование PC), Creative (использование PC для развлечений и для работы с мультимедийным контентом) и Work (использование PC для типичной офисной работы).
  • Futuremark 3DMark Professional Edition 1.1 — тестирование в сценах Cloud Gate и Fire Strike.
• Приложения:
  • Adobe After Effects CS6 — тестирование скорости рендеринга. Измеряется время, затрачиваемое системой на обсчёт в разрешении 1920x1080@30fps заранее подготовленного видеоролика.
  • Adobe Photoshop CS6 — тестирование производительности при обработке графических изображений. Измеряется среднее время одной операции в тестовом скрипте Futuremark, моделирующем набор типовых действий над изображением высокого разрешения.
  • Autodesk 3ds max 2014 — тестирование скорости финального рендеринга. Измеряется время, затрачиваемое на рендеринг в разрешении 1920x1080 с применением рендерера mental ray одного кадра стандартной сцены Space_Flyby из тестового пакета SPEC.
  • Google Chrome 28 — тестирование производительности при работе интернет-приложений, построенных с использованием современных технологий. Используется специализированный тест Rightware Browsermark 2.0.
  • Microsoft Excel 2013 — тестирование скорости расчётов с использованием популярной программы электронных таблиц. Используется специализированный бенчмарк Excel Trader Benchmark.
  • TrueCrypt 7.1a — тестирование криптографической производительности. Используется встроенный в программу бенчмарк, задействующий тройное шифрование AES-Twofish-Serpent.
  • WinRAR 5.0 — тестирование скорости архивации. Измеряется время, затрачиваемое архиватором на сжатие директории с различными файлами общим объёмом 1,7 Гбайт. Используется максимальная степень компрессии.
  • x264 r2345 — тестирование скорости транскодирования видео в формат H.264/AVC. Для оценки производительности используется исходный 1080p-видеофайл из теста x246 FHD Benchmark 1.0.1.
• Игры:
  • Bioshock Infinite. Настройки для разрешения 1280х800: Ultra Quality, FXAA = On, Ultra Texture Detail, 16x Texture Aniso Filtering, Ultra Dynamic Shadows, Normal Postprocessing, Light Shafts = On, Ultra Ambient Occlusion, Ultra Level of Detail. Настройки для разрешения 1920x1080: Ultra+DDOF Quality, FXAA = On, Ultra Texture Detail, 16x Texture Aniso Filtering, Ultra Dynamic Shadows, Alternate Postprocessing, Light Shafts = On, Ultra Ambient Occlusion, Ultra Level of Detail.
  • Company of Heroes 2. Настройки для разрешения 1280х800: Maximum Image Quality, Anti-Aliasing = Off, Higher Texture Detail, High Snow Detail, Physics = Off. Настройки для разрешения 1920x1080: Maximum Image Quality, High Anti-Aliasing, Higher Texture Detail, High Snow Detail, Physics = High.
  • F1 2012. Настройки для разрешения 1280х800: Ultra Quality, 0xAA, DirectX11. Настройки для разрешения 1920x1080: Ultra Quality, 8xAA, DirectX11. Используется трасса Abu Dhabi с хорошей погодой и 24 машинами. Режим камеры — Bumper.
  • Hitman: Absolution. Настройки для разрешения 1280х800: Ultra Quality, MSAA = Off, High Texture Quality, 16x Texture Aniso, Ultra Shadows, High SSAO, Global Illumination = On, High Reflections, FXAA = On, Ultra Level of Detail, High Depth of Field, Tesselation = On, Normal Bloom. Настройки для разрешения 1920x1080: Ultra Quality, 4x MSAA, High Texture Quality, 16x Texture Aniso, Ultra Shadows, High SSAO, Global Illumination = On, High Reflections, FXAA = On, Ultra Level of Detail, High Depth of Field, Tesselation = On, Normal Bloom.
  • Metro: Last Light. Настройки для разрешения 1280х800: DirectX 11, High Quality, Texture Filtering = AF 16X, Motion Blur = Normal, SSAA = Off, Tesselation = Off, Advanced PhysX = Off. Настройки для разрешения 1920x1080: DirectX 11, High Quality, Texture Filtering = AF 16X, Motion Blur = Normal, SSAA = On, Tesselation = On, Advanced PhysX = On. При тестировании используется сцена D6.
  • Sleeping Dogs. Настройки для разрешения 1280х800: Ultra Quality, Normal Anti-Aliasing, High-Res Texture Quality, High Shadow Quality, High Shadow Filter, High SSAO, High Motion Blur Level, Extreme World Density. Настройки для разрешения 1920x1080: Ultra Quality, Extreme Anti-Aliasing, High-Res Texture Quality, High Shadow Quality, High Shadow Filter, High SSAO, High Motion Blur Level, Extreme World Density.

⇡#Производительность в комплексных тестах

Мы уже имели возможность оценить преимущество новых интеловских микроархитектур перед старыми и теперь фактически видим ещё одну иллюстрацию произошедшего прогресса, но на этот раз в более реальных условиях. Если закрыть глаза на результаты сценария Work, скорость прохождения которого не так сильно зависит от мощности процессоров в силу его сравнительной простоты, то преимущество нового Core i5-4670K перед Core i5-3570K оценивается в 6-8 процентов. Более старого конкурента, Core i5-2550K, Core i5-4670K опережает увереннее — на 8–13 процентов. Однако в более новых поколениях CPU планомерно уменьшается и тот вклад в производительность, который можно получить за счёт разгона. Если представитель микроархитектуры Sandy Bridge за счёт увеличения тактовой частоты позволял получить 20-процентный прирост быстродействия, то у Ivy Bridge этот прирост уменьшился до 15 процентов. Разгон же новейшего Core i5-4670K выливается лишь в примерно 10-процентное увеличение показателей PCMark 8. В итоге получается, что процессоры разных поколений после небольшого оверклокерского вмешательства в их режимы работы приходят к примерно одинаковому уровню производительности. Разогнанный Haswell опережает разогнанные Ivy Bridge и Sandy Bridge всего лишь на единицы процентов, и убедительным превосходством это называться не может.

⇡#Производительность в приложениях

В зависимости от того, какую нагрузку на процессор создаёт то или иное приложение, соотношение сил на диаграммах может несколько различаться. Однако общая тенденция заключается в том, что максимальный прирост в быстродействии за счёт внедрения новых поколений микроархитектур получается в тех приложениях, которые создают наиболее тяжёлую и многопоточную нагрузку: при шифровании, работе с видеоконтентом высокого разрешения или при финальном рендеринге. В таких случаях превосходство Core i5-4670K над Core i5-2550K в номинальном режиме может превышать 20-процентную величину. И даже доходить до 30 процентов, как в кодере x264, новые версии которого имеют оперативно внедрённую оптимизацию под AVX2- или FMA-инструкции.

Бороться с таким перевесом разгоном достаточно тяжело, ведь итоговая частота Core i5-2550K превышает максимально достигнутую нами частоту Core i5-4670K всего лишь на 9 процентов. Поэтому во многих ресурсоёмких приложениях разогнанный до 4,4 ГГц Haswell работает заметно быстрее, нежели Sandy Bridge на частоте 4,8 ГГц. Однако существуют и обратные примеры. Например, в Photoshop и WinRAR разогнанный Core i5-2550K демонстрирует наивысшие результаты, обгоняя не только Core i5-4670K, но и Core i5-3570K.

И кстати, обратите внимание, Core i5 с дизайном Ivy Bridge с точки зрения разгона оказывается совершенно бестолковым вариантом. Вне зависимости от того, какая нагрузка ложится на систему, он проигрывает либо своему последователю, либо предшественнику. Но это заключение не распространяется на тот случай, когда процессоры работают в номинальном режиме. Без разгона Core i5-3570K превосходит Core i5-2550K в среднем на 7 процентов, но отстаёт от Core i5-4670K примерно на 10 процентов. То есть, как ему и положено, предлагает промежуточный уровень производительности между Core i5, основанными на микроархитектурах Sandy Bridge и Haswell.

⇡#Производительность в играх

Тестирование в играх предваряют результаты синтетического бенчмарка 3DMark, который выдаёт некую усреднённую метрику игровой 3D-производительности систем.

Тестирование в реальных играх редко когда позволяет выявить принципиальные различия между процессорами, даже если речь идёт об их испытаниях в разгоне. При современной игровой нагрузке узким местом становятся не вычислительные ресурсы платформы, а её графическая подсистема. Именно поэтому в большинстве случаев совершенно безразлично, какой из высокопроизводительных процессоров используется в той или иной геймерской платформе. Количество fps, скорее всего, от этого зависеть будет крайне незначительно. Тем не менее отказываться от тестирования в играх это повода не даёт. Просто для лучшей иллюстративности вместе с измерением игровой производительности в типичном Full HD-разрешении и с включённым полноэкранным сглаживанием мы делаем замеры и в разрешении 1280х800. Результаты в первом случае показывают тот уровень fps, который можно получить в реальных условиях прямо сейчас, второй же вариант тестирования позволяет оценить теоретическую игровую производительность процессоров, которая, возможно, будет раскрыта в перспективе, если в нашем распоряжении появятся более быстрые варианты графической подсистемы.

До тех пор пока на рынке не появились процессоры Haswell, обновлять геймерские системы, построенные на процессорах поколения Sandy Bridge, не было практически никакого смысла. То небольшое преимущество, которое давала микроархитектура Ivy Bridge, можно было полностью нейтрализовать более результативным разгоном. В результате оверклокерские платформы на базе Core i5-3570K и Core i5-2550K выдавали очень похожий уровень fps даже при искусственном занижении разрешения. Но с появлением ещё одной альтернативы в лице Core i5-4670K ситуация несколько изменилась. Игровая производительность новинки явно выше, причём догнать Core i5-4670K процессору Sandy Bridge аналогичного класса не удаётся и в разгоне. Конечно, ретрограды могут возразить, что получаемое при реалистичных установках преимущество 1–2 процента ничего не значит, и это действительно так. Но, выбирая основу для новой игровой конфигурации, всё же следует иметь в виду более высокий игровой потенциал, который скрыт в процессорах поколения Haswell.

К тому же не следует забывать и ещё одну тонкость. Поддержка PCI Express 3.0 была реализована лишь в Ivy Bridge. Поэтому если в основе системы используется процессор поколения Sandy Bridge, то видеокарта будет работать лишь в режиме PCI Express 2.0. В большинстве случаев это вряд ли как-то скажется на уровне fps, но при формировании мульти-GPU-конфигураций и при использовании флагманских мониторов с разрешением свыше 3 мегапикселей этот фактор всё-таки может сыграть свою роль.

⇡#Энергопотребление

Отрицательной стороной оверклокинга выступает заметное увеличение энергопотребления. К тому же три исследуемых в рамках этого материала процессора производятся по разным технологическим процессам и обладают разным уровнем расчётного тепловыделения. Именно поэтому посмотреть на то, как различается потребление систем на базе Core i5-2550K, Core i5-3570K и Core i5-4670K в номинальном режиме и при разгоне, нам показалось нелишним.

К счастью, используемый в тестовой системе новый цифровой блок питания Corsair AX760i позволяет осуществлять мониторинг потребляемой и выдаваемой электрической мощности, чем мы и воспользовались. На следующих ниже графиках приводится полное потребление систем (без монитора), измеренное на выходе из блока питания и представляющее собой сумму энергопотребления всех задействованных в системе компонентов. КПД самого блока питания в данном случае не учитывается. Нагрузка на процессоры создаётся 64-битной версией утилиты LinX 0.6.4 с поддержкой набора инструкций AVX. Турборежим и все имеющиеся энергосберегающие технологии активированы.

На протяжении тестирования производительности мы неоднократно подчёркивали, что Core i5-3570K — непривлекательный вариант в сегодняшних реалиях. Однако с точки зрения экономичности всё выглядит наоборот. При высокой вычислительной нагрузке Ivy Bridge выделяется наиболее низким потреблением, позволяя сэкономить в разгоне около 3 процентов энергии в сравнении с Haswell или до 25 процентов электроэнергии в сравнении с Sandy Bridge. Правда, в простое наилучшей экономичностью отличается именно Core i5-4670K, так как значительное число улучшений микроархитектуры, сделанных в Haswell, как раз и было направлено на уменьшение минимального уровня энергопотребления.

⇡#Выводы

Поставив вопрос поиска наиболее привлекательного для разгона варианта Core i5 из представителей нескольких последних поколений процессоров, мы подспудно надеялись, что старичок Sandy Bridge задаст жару новым 22-нм моделям с термопастой вместо припоя под крышкой. Уж очень хотелось слома шаблона «новое всегда лучше старого», тем более что для того были все предпосылки. Процессоры поколения Sandy Bridge действительно разгоняются существенно лучше своих последователей. Но, к сожалению, сенсации не произошло. Разогнанный всего лишь до 4,4 ГГц Core i5-4670K смог достойно противостоять работающему на частоте 4,8 ГГц Core i5-2550K. Всё ж таки новая ступень в развитии микроархитектуры оказалась весомым аргументом: Sandy Bridge для её преодоления не хватило и 400-мегагерцевого преимущества в разгоне.

Не смог на равных посоревноваться с разогнанным Core i5-4670K и работающий на частоте 4,5 ГГц процессор Core i5-3570K. Микроархитектура Ivy Bridge ближе к Sandy Bridge, нежели к Haswell, а проблемы с нагревом у Core i5-4670K и Core i5-3570K — одни и те же. Поэтому и при таком сравнении новинка предлагает более высокое быстродействие.

Получается, что Intel учла все нюансы и не оставила никаких лазеек для хитрецов вроде нас, порывающихся выставить Haswell в неприглядном свете на фоне процессоров с предыдущими вариантами дизайна. Как ни крути, лучшим выбором с точки зрения производительности среди процессоров Core i5 в любом случае выходит Core i5-4670K, пусть речь идёт хоть о работе системы в штатном режиме, хоть об оверклокерской конфигурации.

Впрочем, уровень превосходства разогнанного Core i5-4670K над Core i5-3570K и Core i5-2550K не так уж и велик, всего лишь в районе 5 процентов. И это вряд ли можно назвать достаточным аргументом для модернизации старых оверклокерских систем. Правда, если принять во внимание возможность демонтажа с Haswell процессорной крышки и замены неудовлетворительного термоинтерфейса чем-то более подходящим для этой цели, то Core i5-4670K и новая платформа LGA1150 сразу начинают обретать соблазнительные очертания: на одинаковых частотах Haswell превосходит своих предшественников на 10–15 процентов. Но чтобы решиться на такой эксперимент, одного лишь желания недостаточно. Тут потребуется и смелость, и аккуратность, и удачливость, то есть полный набор качеств, отличающих немногих истинных тру-оверклокеров от огромной массы любителей-энтузиастов. Относите ли вы себя к их числу? Или, может, лучше просто подождём Ivy Bridge-E?