Haswell в холодном виде: обзор энергоэффективных процессоров Core i5-4670S и Core i5-4670T

Введение

В последнее время часто приходится слышать о том, что рынок традиционных персональных компьютеров под давлением мобильных устройств сжимается или, по меньшей мере, стагнирует. Прогнозы аналитиков рисуют жуткие картины, согласно которым парк персональных компьютеров продолжит планомерно сокращаться и в перспективе, в то время как всё большее число пользователей будет отдавать своё предпочтение планшетам, смартфонам и прочим гаджетам. Однако на самом деле ситуация не столь безнадёжна, как кажется на первый взгляд. Дело в том, что падение продаж персональных компьютеров в первую очередь происходит за счёт снижения покупательского интереса к ноутбукам и бюджетным настольным системам. Объёмы же реализации производительных десктопов не демонстрируют никакой явной отрицательной динамики, а игровые системы для энтузиастов и вовсе в течение последних лет только наращивают свою популярность.

Помимо этого, веру в светлое будущее десктопов подкрепляет и начавшееся распространение систем новых форм-факторов: моноблоков – компьютеров класса всё-в-одном, а также компактных и экономичных систем. Расцвет таких платформ подогревается не только заинтересованностью покупателей в десктопах, которые не занимают много места и имеют дизайн, вписывающийся в жилую среду, но и опирается на произошедшую смену приоритетов у производителей аппаратного обеспечения. Лучше всего это заметно по изменениям, произошедшим с центральными процессорами, у разработчиков которых в течение последних лет на первый план вышло быстродействие встроенного графического ядра, а также такие параметры как низкое энергопотребление и тепловыделение. В результате, актуальные на сегодняшний день процессоры, в частности, семейства Haswell, стали хорошо подходить для систем новых форм-факторов. Они без каких-либо сложностей и технических ухищрений могут устанавливаться в компактные системы, подобные Intel NUC, или в моноблочные ПК, в которых вся аппаратная начинка умещается в едином с монитором корпусе.

Надо сказать, что производители готовых компактных систем часто используют в своих продуктах процессоры, которые изначально ориентированы на ноутбуки или субноутбуки. Однако явной необходимости в этом нет. Поэтому существует и альтернативное течение – приближение начинки компьютеров новых компактных форм-факторов к классическим десктопам. Например, многие производительные моноблоки базируются на процессорах, устанавливаемых в привычные процессорные гнёзда. А про широкие возможности по сборке миниатюрных Mini-ITX десктопов из традиционных комплектующих можно даже и не упоминать. Фактически, сегодняшний уровень интеграции позволяет собирать очень небольшие по размеру системы без каких-либо проблем, ведь в современной платформе большинство функций ввода-вывода реализуется в единой микросхеме – наборе системной логики, графическая карта встраивается в процессор, преобразователь питания находится внутри CPU, а память и накопители становятся по своему размеру всё меньше и меньше. Единственный вопрос, который остаётся решить в этом случае, касается отвода тепла от греющихся компонентов, в первую очередь от центрального процессора. Но здесь свою поддержку готовы предложить сами производители CPU, которые достаточно давно предлагают аналогичные десктопным решения с урезанным тепловым пакетом, специально предназначенные для встраивания в компактные и тихие системы.

Например, в модельном ряду «настольных» процессоров Haswell помимо четырёхъядерников с расчётным тепловыделением 84 Вт и двухъядерников с тепловыделением 54 Вт представлены и энергоэффективные модели, имеющие тепловые пакеты 65, 45 и 35 Вт. Также как и обычные CPU они устанавливаются в гнездо LGA 1150, но имеют более низкое напряжение питания и уменьшенные тактовые частоты. Согласно Intel, именно на такие процессоры следует обращать внимание в первую очередь, если речь идёт о построении компактной системы нового форм-фактора. И, прислушиваясь к мнению этого производителя, мы решили рассмотреть такие энергоэффективные предложения отдельно, для чего протестировали две модели Haswell с 65- и 45-ваттным расчётным тепловыделением, Core i5-4670S и Core i5-4670T, и сравнили их с обычным и привычным Core i5-4670.

Подробнее о Core i5-4670S

S-серия включает в себя устанавливаемые в разъём LGA 1150 процессоры с тепловым пакетом 65 Вт и по понятным причинам состоит исключительно из четырёхъядерников. В неё входят как процессоры класса Core i7, так и представители линейки Core i5. Core i5-4670S – это средняя модель в серии S, по всем признакам принадлежащая к линейке Core i5 и занимающая в ней одну из верхних позиций. Конкретнее это означает, что Core i5-4670S – это построенный на микроархитектуре Haswell процессор с четырьмя вычислительными ядрами и кэш-памятью третьего уровня объёмом 6 Мбайт, но лишённый поддержки технологии Hyper-Threading. В этот процессор встроено привычное для пользователей настольных систем графическое ядро HD Graphics 4600 (GT2) с двадцатью исполнительными устройствами, двухканальный контроллер DDR3 SDRAM с поддержкой памяти с частотой до 1600 МГц и контроллер PCI Express 3.0 на 16 линий.

Иными словами, отличия процессоров серии S от «полноценных» моделей кроются лишь в тактовых частотах. Для энергоэффективных процессоров Intel устанавливает более низкую частоту, что в свою очередь позволяет снизить питающее напряжение, а всё это в сумме приводит к снижению как энергетических аппетитов, так и тепловыделения. В то время как штатная частота обычного Core i5-4670 установлена в 3,4 ГГц, у модели Core i5-4670S она на 300 МГц меньше и составляет 3,1 ГГц. С этой точки зрения Core i5-4670S похож на Core i5-4440, у которого такая же паспортная частота, однако на самом деле эти процессоры совсем не одинаковы.

Принципиальные отличия обеспечивает технология Turbo Boost 2.0. В то время как у обычных 84-ваттных четрёхъядерников прирост частоты в турбо режиме составляет не более 400 МГц (а конкретно у Core i5-4440 – 200 МГц), у энергоэффективных процессоров S-серии эта технология работает не в пример агрессивнее. Например, Core i5-4670S при однопоточной нагрузке может разгоняться на целых 700 МГц – до 3,8 ГГц, сравниваясь на своей максимальной частоте с процессором Core i5-4670.

Всё это можно проследить на скриншотах диагностической утилиты CPU-Z. При максимальной многопоточной нагрузке частота Core i5-4670S с активированной технологией Turbo Boost 2.0 устанавливается на отметке 3,4 ГГц. Напряжение питания нашего экземпляра Core i5-4670S в таком состоянии составляло 1,06 В, что примерно на 0,1 В меньше напряжения, используемого старшими 84-ваттными Core i5.

В однопоточном режиме процессор разгонялся до 3,8 ГГц, а напряжение возрастало до 1,17 В.

Полную картину частот Core i5-4670S при различной нагрузке можно получить из следующей таблицы, в которую для сравнения мы добавили и графу про обычный Core i5-4670:

Нетрудно заметить, что наибольшая разница в скорости работы полноценного и энергоэффективного процессора с индексом S проявляется при нагрузке на 3 или 4 ядра. В случае же малопоточной нагрузки их частоты сближаются. При этом графическое ядро HD Graphics 4600, встроенное в Core i5-4670S, работает ровно так же, как и у обычных процессоров.

Его частота в активном состоянии составляет 1,2 ГГц и при отсутствии нагрузки – 350 МГц.

Подробнее о Core i5-4670T

Серия T – это ещё один вариант энергоэффективных процессоров для LGA 1150 систем. Отличие этой серии от процессоров с суффиксом S состоит в ещё более урезанных тепловых пакетах. Типичное тепловыделение представителей T-серии составляет 45 или 35 Вт. Соответственно, в этой серии уже нет модификаций, относящихся к семейству Core i7: в неё входят лишь Core i5, Core i3, Pentium и Celeron. При этом четырёхъядерные процессоры T-серии обладают 45-ваттным расчётным тепловыделением, в то время как TDP двухъядерников ниже и составляет 35 Вт.

Полученный нами для тестирования процессор Core i5-4670T – это один из немногих четырёхъядерных процессоров с 45-ваттным тепловым пакетом. Он, как и его собратья с вдвое более высоким TDP, имеет 6-мегабайтный кэш, графическое ядро класса GT2, контроллер памяти с поддержкой двухканальной DDR3-1600 SDRAM и встроенный контроллер PCI Express 3.0 на 16 линий. Экономичность же, как и в предыдущем случае, обеспечивается пониженными тактовыми частотами и симметрично сниженным напряжением питания вычислительных ядер. С этой точки зрения Core i5-4670T можно назвать одним из самых медленных десктопных четырёхъядерников с микроархитектурой Haswell: его паспортная тактовая частота – всего лишь 2,3 ГГц.

Правда, не стоит забывать про технологию Turbo Boost 2.0. В серии S она была важна, а для процессоров T-серии она вообще играет ключевую роль. Дело в том, что у Core i5-4670T она может поднимать тактовую частоту на целый гигагерц, доводя её при незначительной нагрузке до вполне солидных 3,3 ГГц. Впрочем, даже несмотря на всю агрессивность турбо-режимов, Core i5-4670T в любом случае работает явно медленнее, чем самые младшие 84-ваттные Core i5. Иными словами, делая ставку на экономичный четырёхъядерный процессор с суффиксом T в названии, следует отдавать себе отчёт в том, что в таком CPU в жертву энергоэффективности принесена производительность.

И это прекрасно видно по рабочим частотам. Так, при максимальной многопоточной нагрузке рабочая частота Core i5-4670T устанавливается на отметке в 2,9 ГГц. Напряжение нашего экземпляра CPU при этом составляло достаточно низкие для четырёхъядерных Haswell 1,04 В.

Максимальная частота Core i5-4670T, которая достигается при однопоточной нагрузке, как и положено по спецификациям, на практике доходила до 3,3 ГГц. Напряжение в таком состоянии повышалось до 1,15 В.

В целом же максимальные частоты, разрешённые для Core i5-4670T технологией Turbo Boost при нагрузке на разное количество вычислительных ядер, приведены в следующей таблице:

Как нетрудно заключить из приведённых чисел, Core i5-4670T медленнее полноценного Core i5-4670 в зависимости от нагрузки на величину от 15 до 20 процентов. Однако эта оценка справедлива лишь для вычислительных задач – графическое ядро Core i5-4670T относится к классу HD Graphics 4600, обладает 20 исполнительными устройствами и в 3D-режиме работает при частоте 1,2 ГГц, как и у обычных Haswell.

Следует отметить, что в теории, при выходе параметров тепловыделения и энергопотребления за установленные для энергоэффективных процессоров рамки, их частота может снижаться относительно максимальных значений, запрограммированных в турбо-режимах. Такой эффект, например, нередко приходится наблюдать у платформ, которые основываются на мобильных процессорах серий U и Y. Но с LGA 1150 процессорами серий S и T ничего такого нам наблюдать не довелось. Даже при самой высокой вычислительной и графической нагрузке частота Core i5-4670T стабильно держалась на 3,3 ГГц, а графическое ядро функционировало при 1,2 ГГц. Тем не менее, упомянем, что температуры, при которых включается троттлинг у процессоров серий S и T понижены с привычных 100 градусов до 92 и 85 градусов соответственно.

Core i5-4670, Core i5-4670S и Core i5-4670T: сравнительные характеристики

Любые энергоэффективные процессоры Intel получает очень простым способом. В технологическом процессе между стандартными полупроводниковыми кристаллами Haswell и кристаллами для процессоров с пониженным энергопотреблением и тепловыделением не делается никаких различий. Лишь на завершающем этапе производства процессорам, которые впоследствии должны отличаться пониженным тепловыделением и энергопотреблением, присваиваются более низкие тактовые частоты, и программируется иной диапазон рабочих температур. Этих двух элементарных действий оказывается вполне достаточно для того, чтобы развести их по разным сериям, типичное тепловыделение в которых отличается более чем заметно.

Хотя описанный подход к созданию энергоэффективных CPU и кажется примитивным, с полупроводниковыми кристаллами Haswell он не только прекрасно работает, но и позволяет сохранить их низкую себестоимость. Именно благодаря этому на десктопные процессоры энергоэффективных серий производитель устанавливает такие же цены, как и на обычные модели. Иными словами, Intel не ставит на пути распространения Haswell серии S и T никаких препон экономического характера, что, по идее, должно подстёгивать их широкое распространение.

Энергоэффективные процессоры против даунклокинга

Строго говоря, основывать компактные производительные системы с низким энергопотреблением именно на энергоэффективных процессорах серий S или T совсем не обязательно. Некоторые энтузиасты придерживаются иного подхода, предпочитая даунклокинг, то есть искусственное снижение частоты процессоров обычных серий. Такой приём вполне имеет право на жизнь, ведь энергопотребление и тепловыделение напрямую зависит от частоты процессора и его напряжения питания. Уменьшение же частоты ниже номинальных значений позволяет понизить и напряжение, а всё это вместе приводит к заметному улучшению экономичности.

Более того, интеловские энергоэффективные процессоры – суть фабричный даунклокинг обычных моделей, поэтому в действенности ручного снижения частоты и напряжения можно не сомневаться. Другой же вопрос заключается в том, какой подход даёт лучший результат – использование процессоров серий S и T или же даунклокинг. Сразу ответить на него невозможно. С одной стороны специализированные процессоры сразу имеют все нужные настройки и обладают агрессивно работающим турбо-режимом, увеличивающим производительность. С другой же – обычные процессоры со сниженной частотой лишены дополнительных и, в общем-то, ненужных ограничений в рабочей температуре, а, кроме того, предоставляют значительную гибкость в конфигурировании, так как их паспортный коэффициент умножения заметно выше и не заблокирован в сторону понижения.

Говоря о даунклокинге, нельзя не отметить и тот немаловажный аргумент, что этот трюк в процессорах поколения Haswell стало выполнять заметно проще, потому что они получили интегрированный интеллектуальный преобразователь напряжения. Дело в том, что напряжение вычислительных ядер в любых моделях Haswell не является жёстко зафиксированной величиной, а представляет собой функцию частоты. То есть, номинальный уровень напряжения для каждого экземпляра процессора динамически зависит, в том числе, и от той частоты, на которой он работает в каждый конкретный момент времени. С ростом частоты преобразователь автоматически повышает номинальное напряжение, а при её снижении – уменьшает. Именно отсюда, кстати, проистекает самопроизвольное завышение питающего напряжения Haswell при разгоне, этим же объясняется и отмечаемый нами во всех тестах рост напряжения при включении турбо-режимов. Очевидно, что благодаря этому свойству при снижении частоты обычного Haswell ниже номинала мы сразу же получим заметное падение энергопотребления без необходимости как-то специально влиять на напряжение настройками в BIOS материнской платы. Оно понизится автоматически.

В качестве иллюстрации на следующем графике мы отобразили зависимость напряжения процессорных ядер от частоты для участвующего в этом исследовании экземпляра Core i5-4670.

Напряжение варьируется весьма заметно. Так, при изменении частоты процессора от 2,8 до 3,6 ГГц разница в номинальном напряжении, устанавливаемом встроенным в Haswell преобразователем питания, доходит до 0,15 В. Но ещё интереснее то, что если на приведённый график напряжения Core i5-4670 спроецировать точки, соответствующие Core i5-4670T и Core i5-4670S (для первого процессора это: частота – 2,9 ГГц, напряжение – 1,04 В; для второго: частота – 3,4 ГГц, напряжение – 1,06 В), то окажется, что энергоэффективные процессоры не обладают никакими особенными электрическими характеристиками. Снижение частоты у обычного Core i5-4670 приводит примерно к таким же напряжениям на процессорных ядрах, что мы и наблюдаем у специализированных моделей Core i5-4670T и Core i5-4670S. Другими словами, можно считать, что Core i5-4670T, Core i5-4670S и Core i5-4670 различаются лишь частотами и параметрами технологии Turbo Boost 2.0. Встроенный же преобразователь напряжения в этих процессорах настроен совершенно одинаково. Поэтому, снижая частоту Core i5-4670 до частоты энергоэффективных процессоров, мы автоматически получим аналогичный Core i5-4670T и Core i5-4670S уровень энергопотребления и тепловыделения.

В подтверждение сказанного хочется привести ещё один график, на котором показана зависимость предельного процессорного энергопотребления Core i5-4670 (измеренного в LinX 0.6.5), от выбора тактовой частоты. Напряжение питания при измерениях оставалось на номинальном, задаваемом встроенным преобразователем, уровне, то есть изменялось по приведённому на предыдущем графике закону. Вместе с этим на график нанесены и маркеры, соответствующие потреблению энергоэффективных процессоров Core i5-4670T и Core i5-4670S под аналогичной нагрузкой.

Нетрудно заметить, что обычный Core i5-4670 со сниженной относительно паспортного значения тактовой частотой можно использовать в роли энергоэффективного процессора без каких либо дополнительных ухищрений. При уменьшении его коэффициента умножения мы легко можем получить тот же уровень энергопотребления и тепловыделения, что обеспечивается специальными моделями Core i5-4670T и Core i5-4670S. А это означает, что на уровне дизайна полупроводникового кристалла процессоры Core i5-4670T, Core i5-4670S и Core i5-4670 неразличимы.

Однако говорить о том, что обычный LGA 1150 процессор в умелых руках может полностью заменить энергоэффективный, мы бы всё-таки не стали. Ручное снижение множителя, безусловно, уменьшает энергопотребление до любого необходимого уровня, но, к сожалению, при этом блокируется работа технологии Turbo Boost. То есть, при неполной нагрузке на процессор с искусственно заниженным коэффициентом умножения всякий авторазгон исключается. А это означает, что при малопоточной нагрузке даунклокинг не позволит получить тот же уровень производительности, который могут выдать процессоры серий S и T, турбо-режим в которых способен очень агрессивно наращивать частоту.

Поэтому, учитывая, что процессоры серий S и T стоят не дороже обычных, отказываться от них в пользу «полноценных» моделей при сборке компактных, экономичных и тихих систем, на первый взгляд, смысла нет. Модификации с обычным уровнем TDP в этом случае могут привлечь лишь только своей более высокой гибкостью в части подстройки частоты и тепловыделения под конкретные условия эксплуатации. Однако вряд ли это можно считать их заметным преимуществом. Впрочем, не стоит упускать из вида и вопрос производительности, к подробному рассмотрению которого мы и перейдём.

Описание тестовой системы

В тестировании мы решили сопоставить производительность энергоэффективных процессоров Core i5-4670T и Core i5-4670S со скоростью работы обычных четырёхъядерных CPU того же класса. Это должно позволить понять, сильно ли теряют в быстродействии процессоры с урезанными до 65 и 45 Вт тепловыми пакетами по сравнению с их обычными 84-ваттными собратьями. Поэтому для участия в тестах вместе с Core i5-4670T и Core i5-4670S мы выбрали несколько обычных четырёхъядерников: Core i5-4670, Core i5-4590 и Core i5-4460. Кроме того, для полноты картины попутно мы протестировали и двухъядерный Core i3-4360, тепловой пакет которого установлен в 54 Вт.

Отдельно необходимо отметить, что при тестировании энергоэффективных процессоров Haswell мы старались воссоздать типичную для них «среду обитания», а потому отказались от использования внешней производительной видеокарты, предпочтя ей встроенное в процессор графическое ядро.

В результате, состав тестовых систем включал следующие аппаратные и программные компоненты:

Процессоры:

Intel Core i5-4670 (Haswell, 4 ядра, 3,4-3,8 ГГц, 4x256 Кбайт L2, 6 Мбайт L3, HD Graphics 4600);
Intel Core i5-4670S (Haswell, 4 ядра, 3,1-3,8 ГГц, 4x256 Кбайт L2, 6 Мбайт L3, HD Graphics 4600);
Intel Core i5-4670T (Haswell, 4 ядра, 2,3-3,3 ГГц, 4x256 Кбайт L2, 6 Мбайт L3, HD Graphics 4600);
Intel Core i5-4590 (Haswell, 4 ядра, 3,3-3,7 ГГц, 4x256 Кбайт L2, 6 Мбайт L3, HD Graphics 4600);
Intel Core i5-4460 (Haswell, 4 ядра, 3,2-3,4 ГГц, 4x256 Кбайт L2, 6 Мбайт L3, HD Graphics 4600);
Intel Core i3-4360 (Haswell, 2 ядра + HT, 3,7 ГГц, 2x256 Кбайт L2, 4 Мбайт L3, HD Graphics 4600).

Процессорный кулер: Noctua NH-U14S.
Материнская плата: ASUS Z97-Pro (LGA 1150, Intel Z97).
Память: 2x8 Гбайт DDR3-2133 SDRAM, 9-11-11-31 (G.Skill [TridentX] F3-2133C9D-16GTX).
Дисковая подсистема: Intel SSD 520 240 GB (SSDSC2CW240A3K5).
Блок питания: Corsair AX760i (80 Plus Platinum, 760 Вт).

Тестирование выполнялось в операционной системе Windows 8.1 with Update Professional x64 с использованием следующего комплекта драйверов:

Intel Chipset Device Software 10.0.14;
Intel Management Engine Driver 10.0.0.1204;
Intel Rapid Storage Technology 13.1.0.1058;
Intel HD Graphics Driver 15.36.64.3652.

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. Недавно этот бенчмарк в очередной раз обновился, и теперь мы задействуем самую последнюю версию – SYSmark 2014.

Как и следовало ожидать, энергоэффективные процессоры Core i5-4670S и Core i5-4670T работают медленнее «полноценного» 84-ваттного Core i5-4670. Это никакое не откровение, такая их производительность естественно следует из того, что их тактовые частоты несколько снижены. Интересно же другое: в то время как Core i5-4670S близок по реальной производительности к Core i5-4590, что можно считать очень неплохим показателем, Core i5-4670T уступает даже одному из самых младших 84-ваттных четырёхъядерников, Core i5-4460. Фактически, 45-ваттный Core i5-4670T по своей общеупотребительной производительности оказывается больше похож на процессор класса Core i3.

Более глубокое понимание результатов SYSmark 2014 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.

Надо заметить, что при нагрузке различного типа энергоэффективные процессоры могут демонстрировать заметно отличающуюся относительную производительность. Показываемые ими результаты сильно зависят от того, насколько сильно сможет поднять частоту технология Turbo Boost. Поэтому в офисных задачах Core i5-4670S и Core i5-4670T на фоне других четырёхъядерников смотрятся лучше, чем в задачах, связанных с обработкой финансовых данных, или при работе с мультимедийным контентом. Впрочем, для офисных задач четыре ядра не нужно вообще, и в этом случае отличным выбором может стать процессор класса Core i3, энергопотребление которого находится на одном уровне с энергоэффективными Core i5.

Впрочем, мы не будем полагаться в выводах на один лишь только комплексный тестовый пакет и дополнительно посмотрим на скорость работы в популярных приложениях.

Тесты в приложениях

Для оценки скорости финального фотореалистичного рендеринга в Autodesk 3ds max 2015 мы измеряем скорость обсчёта в mental ray специально подготовленной сложной сцены, состоящей из примерно 2200 объектов и включающей 13 источников света.

Финальный рендеринг относится к числу хорошо распараллеливаемых задач. Соответственно, технология Turbo Boost тут оказывается малозначительна, и энергоэффективные процессоры большинство времени проводят на своей минимальной частоте. Результат хорошо виден на диаграмме. Производительность Core i5-4670S находится между Core i5-4590 и Core i5-4460, а Core i5-4670T оказывается самым медленным четырёхъядерником в этом тестировании, проигрывая Core i5-4460 более 10 процентов.

Измерение производительности в Adobe Photoshop CC мы проводим с использованием собственного теста, представляющего собой творчески переработанный Retouch Artists Photoshop Speed Test, включающий типичную обработку четырёх 24-мегапиксельных изображений, сделанных цифровой камерой.

В Photoshop ситуация несколько отличается, тут нагрузка носит многопоточный характер далеко не всегда, поэтому относительное положение энергоэффективных четырёхъядерников немного лучше. Однако этого всё равно не хватает, чтобы Core i5-4670S и Core i5-4670T смогли расположиться на диаграмме по соседству с полноценным процессором равной стоимости, Core i5-4670. Core i5-4670S отстаёт от 84-ваттной версии на 3,5 процента, а Core i5-4670T – на внушительные 15 процентов.

Производительность в интернет-приложениях, построенных с применением современных технологий измеряется нами в Internet Explorer 11 с применением специализированного бенчмарка WebXPRT 2013, реализующего на HTML5 и JavaScript реально использующиеся и распространённые алгоритмы.

Интернет-браузеры продолжают оставаться приложениями, создающими преимущественно однопоточную нагрузку. Поэтому наличие эффективно работающей технологии Turbo Boost здесь приветствуется. Совершенно неудивительно, что производительность 65-ваттного Core i5-4670S оказывается близка к скорости 84-ваттного Core i5-4670, а Core i5-4670T обгоняет Core i5-4460. Впрочем, тут, как и в офисных приложениях, очень неплохо выглядит результат двухъядерного Core i3-4360, который работает на достаточно высокой тактовой частоте безо всяких технологий авторазгона.

Для измерения быстродействия процессоров при компрессии информации мы пользуемся архиватором WinRAR 5.0, при помощи которого с максимальной степенью сжатия архивируем папку с различными файлами общим объёмом 1,7 Гбайт.

При работе над сжатием информации в WinRAR 65-ваттный процессор Core i5-4670S отстаёт от Core i5-4670 на 5 процентов, а 45-ваттный Core i5-4670T проигрывает ему 13 процентов. Энергоэффективность – удовольствие отнюдь не бесплатное, и не стоит забывать о том, что её обратной стороной выступает более низкая производительность. Особенно сильно это проявляется в ресурсоёмких задачах, которые хорошо распараллеливают создаваемую ими нагрузку по всем вычислительным ядрам.

Для оценки скорости перекодирования видео в формат H.264 использовался 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 r2431, в которой реализована поддержка всех современных наборов инструкций, включая и AVX2.

При транскодировании видео ситуация довольно-таки типичная. Производительность Core i5-4670S находится между Core i5-4590 и Core i5-4460, а Core i5-4670T по своему быстродействию проигрывает любым четырёхъядерным процессорам с 84-ваттным тепловым пакетом.

Производительность графического ядра

При обычной вычислительной нагрузке скорость работы энергоэффективных процессоров ниже, чем у их «полноценных» собратьев. Это легко объясняется сниженными тактовыми частотами, скомпенсировать которые агрессивно работающая технология Turbo Boost не в состоянии.

Однако существует и другой аспект быстродействия – скорость встроенной графики. Совершенно очевидно, что процессоры с урезанными показателями тепловыделения и энергопотребления, скорее всего, будут использоваться в системах без внешней графической карты. Поэтому быстродействие встроенного GPU в процессорах серий S и T имеет не менее важное значение. И вот тут-то они должны проявить свою сильную сторону. В эти CPU встраивается типичное для настольных Haswell графическое ядро Intel HD Graphics 4600, а его частота по сравнению с 84-ваттными процессорами не урезается. Это значит, что с точки зрения графической производительности энергоэффективные процессоры не должны отличаться от обычных. Проверим.

Для предварительной оценки относительного быстродействия графического ядра энергоэффективных Haswell мы прибегли к синтетическому бенчмарку Futuremark 3DMark. Из состава пакета использовалось два подтеста: Sky Driver, предназначенный для определения 3D-производительности типовых домашних компьютеров среднего уровня, и более ресурсоёмкий Fire Strike, нацеленный на специализированные игровые системы.

Все принимающие в тестировании процессоры поколения оснащены встроенным графическим ядром класса GT2, располагающим 20 исполнительными устройствами. Однако чтобы лучше понимать полученные в 3DMark результаты, необходимо иметь в виду, что частота этого ядра у разных процессоров хоть и незначительно, но различается. Графический ускоритель Intel HD Graphics 4600 в процессорах Core i5-4670, Core i5-4670S и Core i5-4670T имеет максимальную частоту 1,2 ГГц, в процессорах Core i5-4590 и Core i3-4360 – 1,15 ГГц, а у процессора Core i5-4460 – 1.1 ГГц. Принимая во внимание этот факт, становится понятно, что показатели игровой 3D-производительности в первую очередь зависят от скорости графического ядра, которое в энергоэффективных процессорах работает не хуже, чем в 84-ваттных. И, более того, здесь быстродействие Core i5-4670S и Core i5-4670T находится между Core i5-4670 и Core i5-4590, чего в вычислительных тестах не наблюдалось и близко.

Впрочем, 3DMark – это сугубо синтетический тест, и делать какие-то общие выводы, опираясь лишь на его показатели, было бы не совсем верным. Потому давайте посмотрим, как проявляют себя встроенные графические ядра в реальных играх. Тесты в них запускались при полноценном FullHD-разрешении 1920x1080 с низкими настройками качества. Полноэкранное сглаживание, естественно, не применялось.

В играх некоторое влияние на среднюю частоту кадров оказывает и вычислительная производительность процессоров, хотя, естественно, доминирующее влияние исходит от потенциала графического ядра. Вследствие этого результаты Core i5-4670S и Core i5-4670T находятся на вполне достойном уровне и обычно находятся где-то между Core i5-4670 и Core i5-4590. Единственная же игра, где это не совсем так – достаточно процессорозависимая многопользовательская сетевая танковая аркада World of Tanks. Однако даже в ней энергоэффективный процессор Core i5-4670S смотрится вполне на уровне 84-ваттных. Отстаёт от собратьев лишь Core i5-4670T, максимальная частота которого далека от частот «полноценных» Haswell даже при активном турбо-режиме. Впрочем, речь тут идёт о единицах fps разницы, что в реальной жизни вряд ли будет как-то заметно.

А это означает, что в игровых приложениях видимой разницы в производительности 84-ваттных и энергоэффективных процессоров нет.

Энергопотребление

Как показало тестирование, процессоры серий S и T уступают «обычным» модификациям по вычислительной производительности. Это — побочный эффект снижения энергопотребления, которое достигается уменьшением таковых частот. Однако до сих пор про низкий уровень потребления мы говорили лишь в теоретическом ключе, основываясь на официальных спецификациях. Теперь же настало время оценить практическую энергоэффективность.

На следующих ниже графиках, если иное не оговаривается отдельно, приводится полное потребление систем (без монитора), измеренное на выходе из розетки, в которую подключен блок питания тестовой системы, и представляющее собой сумму энергопотребления всех задействованных в системе компонентов. В суммарный показатель автоматически включается и КПД самого блока питания, однако учитывая, что используемая нами модель БП, Corsair AX760i, имеет сертификат 80 Plus Platinum, его влияние должно быть минимально. Для правильной оценки энергопотребления мы активировали турбо-режим и все имеющиеся энергосберегающие технологии: C1E, C6 и Enhanced Intel SpeedStep.

В первую очередь измерению подверглось потребление систем в состоянии простоя.

Здесь все процессоры проявили редкостное единодушие. Оно и понятно: в простое Haswell с любым тепловым пакетом переходят в энергосберегающие состояния и снижают своё энергопотребление практически до нулевых величин. Поэтому те числа, которые приведены на диаграмме, больше характеризуют потребление остальной части тестовой платформы.

Затем мы измерили максимальное потребление при нагрузке, создаваемой 64-битной версией утилиты LinX 0.6.5 с поддержкой набора инструкций AVX2, базирующейся на пакете Linpack.

И вот тут-то мы получаем возможность оценить реальную цену интеловским значениям теплового пакета. Как следует из полученных результатов, 65-ваттный Core i5-4670S на самом деле потребляет не намного меньше обычного Core i5-4670. Более того, с позиции реального потребления он даже хуже Core i5-4460, формально обладающего 84-ваттным тепловым пакетом. Что же касается 45-ваттной модели Core i5-4670T, то она более экономична любого другого четырёхъядерника. Однако при этом она потребляет больше, чем двухъядерный Core i3-4360, расчётное потребление которого по интеловским данным составляет 54 Вт.

Учитывая, что энергопотребление, инициируемое базирующейся на пакете Linpack утилитой LinX, сильно превышает средний реалистичный уровень, мы измерили потребление и при более «приземлённой» нагрузке – перекодировании видеоролика при помощи 64-битной версии кодека x264 версии r2431.

Здесь мы видим примерно такое же соотношение энергоэффективности систем, как и в LinX, с одним лишь отличием: 54-ваттный двухъядерник Core i3-4360 потребляет больше, чем 45-ваттный четырёхъядерник Core i5-4670T. Иными словами, при реалистичной нагрузке процессоры ранжируются на практике ровно так, как и должны в соответствии с их паспортными тепловыми характеристиками.

Давайте взглянем теперь на то, какое энергопотребление продемонстрируют системы при графической нагрузке. Для создания нагрузки на графические ядра применялась утилита Furmark 1.13.0.

Учитывая схожесть в параметрах графических ядер всех принимающих в тестировании процессоров, похожее энергопотребление основанных на них систем при 3D-нагрузке удивлять совсем не должно. Что же касается энергоэффективности моделей Core i5-4670S и Core i5-4670T, то тут она никоим образом не проявляется.

Впрочем, следует понимать, что на предыдущем графике мы видим энергопотребление лишь в том случае, когда нагрузка лежит исключительно на графическом ядре. В реальных же условиях она будет распределяться между GPU и CPU частями процессора. И для получения картины энергопотребления в такой ситуации мы дополнительно провели измерения в игре World of Tanks.

Как это ни удивительно, но в игровых задачах разница в энергопотреблении различных процессоров не слишком заметна. Основная часть нагрузки всё-таки ложится на графическое ядро, а у энергоэффективных процессоров оно точно такое же, как и у обычных. Поэтому, например, разница в потреблении Core i5-4670 и Core i5-4670T составляет всего лишь 10 Вт, а 84-ваттный процессор Core i5-4460 с более медленной версией графики требует меньше электроэнергии, чем 45-ваттный представитель T-серии. Иными словами, вся экономичность специализированных энергоэффективных процессоров Intel проявляется лишь при вычислительной нагрузке – эту особенность очень важно иметь в виду, чтобы не возлагать на Core i5-4670S и Core i5-4670T и им подобные модели завышенных ожиданий.

Выводы

Начать подведение итогов хотелось бы с констатации того факта, что существование в модельном ряду Haswell энергоэффективных процессоров – результат чрезвычайной гибкости этой микроархитектуры, позволяющей создание решений с кардинально различающимися показателями производительности и энергопотребления. Как выяснилось, технически одни и те же процессоры, основанные на полупроводниковых кристаллах с абсолютно идентичным дизайном, могут выступать как в роли производительных, так и экономичных. Всё зависит исключительно от настроек тактовой частоты и, в частности, турбо-режима. Встроенный же в Haswell преобразователь питания изначально обладает необходимой универсальностью и самостоятельно подстраивает напряжение процессоров под выбранные условия эксплуатации.

Учитывая всё это, ожидать от процессоров, имеющих урезанные тепловые пакеты, каких-то особенных свойств было бы странным. Энергоэффективные CPU отличаются меньшим потреблением и тепловыделением, если сравнивать их с обычными модификациями аналогичной стоимости, однако на самом деле такие процессоры, имеющие в названии литеры T и S, совершенно не обязательно будут потреблять меньше, чем более дешёвые модели со стандартными значениями TDP. Применительно к протестированным нами моделям процессоров это означает, что Core i5-4670S по своему энергопотреблению и тепловыделению находится между Core i5-4590 и Core i5-4460, а Core i5-4670T немного экономичнее Core i5-4460 и Core i3-4360.

Всё это самым непосредственным образом соотносится и с уровнем производительности энергоэффективных моделей. Снижение потребления и тепловыделения основывается на примитивном уменьшении тактовой частоты, поэтому совершенно неудивительно, что скорость работы Core i5-4670S сопоставима с быстродействием младших четырёхъядерников с обычным TDP, а Core i5-4670T – это просто один из самых медленных четырёхъядерных Haswell для настольных систем. Иными словами, модификации Haswell с четырьмя вычислительными ядрами, обладающие урезанными до 65 и 45 Вт тепловыми пакетами, на самом деле не выделяются улучшенной производительностью в пересчёте на каждый ватт затраченной электроэнергии. С этой точки зрения они – точно такие же. Более того, по скорости и строению встроенных графических ядер энергоэффективные CPU вообще нисколько не отличаются от обычных: они обладают стандартным видеоядром класса GT2.

Получается, что представителей серий S и T можно рассматривать как ординарное дополнение линейки обычных десктопных Haswell, выпускаемых для процессорного гнезда LGA 1150. Ориентироваться при оценке их позиционирования, естественно, следует не на модельные номера, а на их частоты. И вот тогда вполне очевидной становится завышенность цен на процессоры с урезанными тепловыми пакетами. В особенности это касается процессоров серии S, которые от обычных моделей отличаются совсем незначительно. Более же экономичные модели серии T, вполне возможно, всё же способны найти своих приверженцев, так как близкие аналоги в обычном модельном ряду для них отсутствуют.

Учитывая сказанное, наши рекомендации по выбору CPU для экономичных, но производительных систем новых компактных форм-факторов будут простыми. В 65-ваттные рамки вполне могут вписаться 4-ядерные процессоры Haswell с частотами примерно до 3,4 ГГц. А это значит, в таких случаях наиболее рациональным вариантом с точки зрения соотношения цены и производительности должны стать процессоры Core i5-4570 или Core i5-4460, а не модели вроде рассмотренного сегодня Core i5-4670S. Но если речь идёт о поиске четырёхъядерного процессора с типичным тепловыделением на уровне 45 Вт, то выбирать нужно исключительно из представителей серии T, так как любые стандартные Core i5 потребляют больше. Конечно, в этом случае можно взять недорогой Core i5-4430 и искусственно ограничить его тактовую частоту настройками BIOS материнской платы, но тогда придётся лишиться технологии Turbo Boost, которая у процессоров серии T очень агрессивна и способна значительно увеличить производительность в задачах, не загружающих ресурсы процессора на все сто процентов.