|
|
В начало
Сравнительные
характеристики процессоров (Лекция)
1. Процессор Intel Core i5-3470 2. Процессор AMD FX-8150 3. Сравнение характеристик 4. Оценка раз гоночного потенциала
процессоров 1. Процессор Intel Core i5-3470 Новые процессоры компании Intel, относящиеся
к семейству Ivy Bridge,
существенный шаг вперёд: их вычислительная производительность по сравнению с
предшественниками возросла
незначительно, а частотный потенциал, раскрываемый через разгон, и вовсе, стал
даже хуже чем у прошлого поколения Sandy Bridge. Два основных преимущества Ivy
Bridge перед Sandy Bridge: существенно снизившееся тепловыделение и
энергопотребление, а также ускоренное графическое ядро с поддержкой DirectX 11 – в мобильных системах востребованы очень
серьёзно. Благодаря этим своим достоинствам Ivy Bridge не только дал толчок к выходу ноутбуков с гораздо
лучшим сочетанием потребительских характеристик, но и способствовал внедрению ультрапортативных систем нового класса – ультрабуков. Новый же технологический процесс с 22-нм
нормами и трёхмерными транзисторами позволил снизить размеры и себестоимость
изготовления полупроводниковых кристаллов, что, естественно, выступает ещё
одним аргументом в пользу успешности нового дизайна. С выпуском серии Core
второго поколения, Intel ввела чёткую классификацию процессорных семейств,
которой и придерживается по настоящий момент. Согласно этой классификации
фундаментальными свойствами Core i5 являются
четырёхъядерный дизайн без поддержки технологии «виртуальной многопоточности» Hyper-Threading
и кэш-память третьего уровня объёмом 6 Мбайт. Эти особенности были присущи
процессорам Sandy Bridge
предыдущего поколения, они же соблюдаются и в новом варианте CPU с дизайном Ivy Bridge. Это значит, что все процессоры серии Core i5, использующие новую микроархитектуру, сильно похожи друг на друга. Это в
какой-то мере позволяет Intel унифицировать выпуск продукции: все сегодняшние Core i5 поколения Ivy Bridge используют совершенно идентичный 22-нм
полупроводниковый кристалл степпинга E1, состоящий из
1,4 млрд. транзисторов и имеющий площадь порядка 160 кв. мм. Несмотря на схожесть всех LGA
1155-процессоров Core i5 по целому ряду формальных
характеристик, отличия между ними хорошо заметны. Новый технологический процесс
с 22-нм нормами и трёхмерными (Tri-Gate) транзисторами
позволил Intel понизить для новых Core
i5 типичное тепловыделение. Если ранее Core i5 в LGA
1155-исполнении обладали тепловым пакетом 95 Вт, то для Ivy
Bridge эта величина снижена до 77 Вт. Однако вслед за
уменьшением типичного тепловыделения увеличения тактовых частот процессоров Ivy Bridge, входящих в семейство Core i5, не последовало. Старшие Core
i5 прошлого поколения, также как и их сегодняшние последователи, имеют
номинальные тактовые частоты, не превышающие 3.4 ГГц. Это значит, что в целом преимущество
в производительности новых Core i5 над старыми
обеспечивается лишь улучшениями в микроархитектуре,
которые, применительно к вычислительным ресурсам CPU, малозначительны даже по словам самих разработчиков Intel. Говоря же о сильных сторонах свежего
процессорного дизайна, в первую очередь следует обратить внимание на изменения
графического ядра. В процессорах Core i5 третьего
поколения используется новая версия интеловского видеоускорителя
– HD Graphics 2500/4000. Она обладает поддержкой
программных интерфейсов DirectX 11, OpenGL 4.0 и OpenCL 1.1 и в
некоторых случаях может предложить более высокую производительность в 3D и
более быстрое кодирование видео высокого разрешения в формат H.264 посредством
технологии Quick Sync. Кроме того, процессорный дизайн Ivy Bridge содержит и ряд
улучшений сделанных в «обвязке» - контроллерах памяти и шины PCI Express. В результате, системы, основанные на новых
процессорах Core i5 третьего поколения, могут
полноценно поддерживать видеокарты, использующие графическую шину PCI Express 3.0, а также способны тактовать
DDR3-память на более высоких, чем их предшественники, частотах. С момента своего первого дебюта на
широкой публике до настоящего момента процессорное семейство Core i5 третьего поколения осталось почти неизменным. В нём
добавилась лишь пара промежуточных моделей, в результате чего, если не брать в
рассмотрение экономичные варианты с урезанным тепловым пакетом, оно теперь
состоит из пяти представителей. Если к этой пятёрке добавить пару основанных на
микроархитектуре Ivy Bridge Core i7, мы получим полную
десктопную линейку 22-нм процессоров в LGA
1155-исполнении: По
информации от производителя данная модель обладает достаточно высокими
частотными характеристиками и поддерживает практически весь спектр фирменных
технологий компании Intel.(таблица 1) Таблица
1. Краткая характеристика процессора Intel
Продолжение
Таблицы 1
По данным спецификации мы видим, что «топовая» модель серии обладает более высокими рабочими
частотами, а также имеет в наличии практически полный перечень поддержки
фирменных технологий и наборов инструкций. Как
следствие они помогут раскрыть потенциал данного решения в полной мере и
помогут более эффективно использовать ресурсы при решении «тяжелых» задач.
Фактические характеристики процессор были получены с помощью CPU-Z (Приложении А,
Рисунок А.1.) 2. Процессор AMD FX-8150 Данный ЦП создан
на базе новой микроархитектуры Bulldozer . Само же семейство
получило название Zambezi. Если описывать концепцию Bulldozer одним словом, то это слово "масштабируемость". AMD потратила массу усилий на
разработку строительных блоков, достаточно маленьких, чтобы их можно было
дублировать снова и снова на поверхности кристалла, и способных быстро
справляться как с целочисленными вычислениями, так и с расчётами с плавающей
запятой. Действительно, инженеры компании подтвердили, что работа над проектом
началась с нуля несколько лет назад, когда было решено, что архитектура
следующего поколения будет охватывать все рынки: от массовых покупателей до
высокопроизводительных серверов. На момент начала разработки архитектуры Bulldozer AMD понимала, что дни одноядерных процессоров
сочтены. И сегодня действительно даже настольные компьютеры начального уровня
используют, как минимум, двуядерные CPU. Не случайно оказалось так, что каждый
"модуль" на кристалле Bulldozer способен
выполнять два потока одновременно. Концепция начинается с понимания того, что
будущее за многопоточными вычислениями. Сейчас мы знаем, что существует несколько
способов работы с несколькими потоками. С одной стороны находиться
многопроцессорность на уровне чипа, которая опирается на грубую силу множества
вычислительных ядер на одном кристалле кремния. Воспроизводство этих ресурсов
раскрывает максимальный потенциал производительности в хорошо оптимизированных
под многопоточность приложениях. Однако такой способ
также является самым дорогим с точки зрения ограниченного количества транзисторов.
С другой стороны находиться одновременная многопоточность (Simultaneous multi-threading,
SMT), дублирующая ресурсы, необходимые для выполнения инструкций в несколько
потоков на одном физическом ядре с минимальными расходами по количеству транзисторов.
Если один поток не способен полностью нагрузить все ресурсы ядра, то в работу
включается SMT, выжимающая до капли весь его
потенциал. Это и делает технология Intel Hyper-Threading.
То есть операционная система Windows видит два логических процессора для
каждого физического ядра, однако прирост производительности в реальных
приложениях намного скромнее. AMD была недовольна чипами Intel с
технологией Hyper-Threading, чётко разграничивая
физические и логические ядра. Рассматривая структуру данного
ЦП: Важным отличием является
использование так называемых модулей, которые являются ничем иным как
сдвоенными х86 процессорными ядрами. Именно из этой особенности и появляются те
самые 8 ядер процессора. Сами же процессорные модули помимо двух
х86 ядер оснащены также блоками вещественных вычислений (FPU), «front end» и кэш-памятью второго
уровня (L2). Общей для всех модулей является кэш-память. Важным структурным компонентом новой
архитектуры является блок «Front end»,
который является набором логических устройств, обеспечивающих подготовку
инструкций для исполнения на вычислительных устройствах. Его главными
элементами являются: блоки предсказания переходов, кэш инструкций первого
уровня (L1I) и декодер. Основной задачей, решаемой блоками предсказаний
является оптимизация загрузки процессорных ядер с целью минимизации общего
количества простоев CPU из-за задержек с передачей данных из оперативной памяти
или кэшей. Декодер же отвечает за преобразование х86
команд в «понятный» для других устройств вид. Фактически вычислительные
возможности FPU разделяются на два ядра, но за счет большей универсальности
составляющих компонентов в определённых случаях такой подход может обеспечивать
близкую или потенциально более высокую производительность в сравнении с другими
решениями (Приложение В). Характеристики процессора
(Таблица 2) Таблица
2. Краткая характеристика процессора AMD FX-8150
Продолжение
Таблицы 2
Восьми ядерный процессор AMD FX-8150
принадлежит семейству Zambezi и изготовлен согласно
32 нм технологического процесса. Тактовая частота процессора составляет 3,6
ГГц, при этом напряжение питания ядра 1,2 В. Отличительной особенностью новой
архитектуры является поддержка более широкого набора инструкций: AVX в
реализации Intel с дополнением XOP, а также FMA4 (одновременная работа с 4-мя
операндами), которые «перекочевали» из набора инструкций SSE5. Фактические характеристики процессор были получены с
помощью CPU-Z (Приложение А,
Рисунок А.2, А.3, А.4) 3. Сравнение характеристик Тестовое ПО: SiSoft Sandra
2012, Prime95, FutureMark PC Mark
7 Basic Edition, 64-битная версия CPU-Z 1.52.2, FutureMark 3DMark,
WinRar
4.20, True Crypt
Перейдём непосредственно к тестам, результаты которых представлены ниже. Первый тест проведём с помощю Futuremark (финская разработка) обеспечивает комплексное тестирование
компьютеров под управлением Windows 7. PCMark 7 предоставляет возможность сравнить результаты
своего компьютера, ноутбука или Wintel-планшета с тысячами других систем,
определить его слабые места и оценить прирост производительности после
обновления процессора, видеокарты, памяти или жёсткого диска, позволяет
получить взвешенную оценку производительности компьютера на широком спектре
оборудования и в различных сценариях использования, отражая преимущества новых
технологий. 3DMark 11 – Последняя версия всемирно
известного пакета 3D тестов. Тестовые сцены в 3DMark 11 написаны специально для
нового бенчмарка, в них используются техники тесселяции, объёмного освещения, продвинутой постобработки.
Тест физики имитирует поведение множества твёрдых объектов и выполняется на
CPU, а комбинированный включает вычислительную нагрузку и на CPU и на GPU. SiSoftware Sandra - это системный анализатор для
32-х и 64-битных версий Windows, включающий в себя тестовые и информационный
модули. Sandra позволяет получить сведения о
процессоре, чипсете, видеоадаптере, портах,
принтерах, звуковой карте, памяти, сети, Windows, AGP, соединениях ODBC, USB2, Firewire, и других.
Результаты тестов представлены в (Приложении Диаграммы 1 – 7). После
вышеприведённых тестов можно подытожить следующее Первое
необходимо отметить неплохой прирост
производительности в результате использования технологии Intel Turbo Boost 2.0. (чуть больше 5%) среднего прироста
производительности, что даёт возможность системе справляться с ресурсоемкими
задачами за меньший промежуток времени. По цене Intel Core
i5-3470 занимает позицию практически «золотой середины» если сравнивать его с
Intel Core i5-3570К и Intel Core
i5-3330, однако различия в уровне производительности разительны. Что же
касается компании AMD, то AMD FX-8150 обеспечивает на 7% выше уровень
производительности, однако в некоторых тестах все-таки уступает оппоненту.
Основное различие состоит в уровне
производительности каждого ядра, которое определяется при рендеринге
изображения, но этот недостаток компенсируется их количеством, поэтому если собирать производительную и экономичную систему, то однозначно стоит обратить внимание
на продукцию компании Intel. В отношении встроенного графического ядра
Intel HD Graphics 2500 оно обеспечит базовый уровень
производительности и и
прекрасно решит офисные и мультимедийными задачи Энергопотребление Одним из основных плюсов 22-нм
техпроцесса, применяемого для выпуска процессоров поколения Ivy
Bridge, Intel называет уменьшившееся тепловыделение и
энергопотребление полупроводниковых кристаллов. (Приложение Б. Диаграмма 7) Это
нашло отражение и в официальных спецификациях Core i5
третьего поколения: для них установлен не 95-ваттный, как раньше, а 77-ваттный
тепловой пакет. Однопоточная нагрузка, при которой у процессоров с турбо-режимом частота повышается до максимальных значений,
приводит к заметным различиям в потреблении. В первую очередь в глаза бросаются
совершенно нескромные аппетиты AMD FX-8150. После проведения замеров
энергопотребления было установлено, что в режиме простоя система на базе AMD
FX-8150 потребляет 80 Вт, и это довольно много. В случае же загрузки системы
энергопотребление превышает 200 Вт. Довольно высокие показатели энергопотребления
были выявлены также после выполнения разгона и составили 178 Вт в простое, в
случае же подачи нагрузки колебались в диапазоне 350-400 Вт. Таким образом, AMD
FX-8150 очень сложно назвать экономичным с точки зрения потребления энергии ЦП.
4. Оценка раз гоночного потенциала
процессоров Разгон
Intel Core i5-3470. Неотъемлемым элементом оценки
производительности процессора является его разгон. За счет «тонкой» настройки
режима Turbo Boost 2.0 и небольшого увеличения
опорной шины удалось разогнать процессор до отметки в 3884 МГц. Для
стабилизации системы напряжение было увеличено до 1,12 В. Это
достигнут за счет фиксации множителя в настройках Turbo Boost 2.0 на отметке х37 и поднятия частоты системной шины
до 105 МГц. Параллельно с увеличением тактовой
частоты ЦП удалось выполнить разгон ОЗУ. По итогу всех манипуляций память стала
работать на уровне 1888 МГц. Результаты можно увидеть в
(Таблица 3). Таблица
3 - Данные после разгона ЦП от Intel.
Средний прирост производительности в
результате разгона составил 13 %. Разгон
AMD FX-8150 с архитектурой Bulldozer В результате теста система стабильно
работала при увеличении частоты 4615 МГц, при этом напряжение на ядре пришлось
поднять до 1,452 В. Частота работы памяти после разгона
процессора составила 1872 МГц. Результаты можно увидеть в
(Таблица 4). Таблица 4 - Данные после разгона ЦП от AMD.
Средний прирост производительности
процессора, в результате разгона составил 14,15%. Самым чувствительным к разгону ПО оказались
вычислительные задачи, для которых подобные действия закончилось более чем 20%
прибавкой производительности AMD FX-8150, Из этого делаем вывод, что данный процессор является лидером среди процессоров в
разгонном потенциале и достаточно низкой стоимости в сравнении с подобными решениями компании Intel. Однако для
выполнения рядовых задач приобретение данного процессора будет не самой
оптимальной покупкой. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||