От Core i5-2300 до Core i5-11400: как за 10 лет недорогие процессоры Intel стали в 3,5 раза быстрее

⇡#Описание тестовой системы и методики тестирования

Кратко представление об использованных в тестах конфигурациях можно получить из скриншотов диагностической утилиты, которые мы собрали в галерею.

1cpuid-2300_resized.png

Смотреть все изображения (9)

2cpuid-3330_resized.png

3cpuid-4430_resized.png

4cpuid-6400_resized.png

5cpuid-7400_resized.png

6cpuid-8400_resized.png

7cpuid-9400_resized.png

8cpuid-10400_resized.png

9cpuid-11400_resized.png

Смотреть все
изображения (9)

В составе тестовой системы использовались комплектующие из следующего набора:

• Процессоры:
  • Intel Core i5-11400 (Rocket Lake, 6 ядер + HT, 2,9-4,3 ГГц, 12 Мбайт L3);
  • Intel Core i5-10400 (Comet Lake, 6 ядер + HT, 2,6-4,4 ГГц, 12 Мбайт L3);
  • Intel Core i5-9400 (Coffee Lake Refresh, 6 ядер, 2,9-4,1 ГГц, 9 Мбайт L3);
  • Intel Core i5-8400 (Coffee Lake, 6 ядер, 2,8-4 ГГц, 9 Мбайт L3);
  • Intel Core i5-7400 (Kaby Lake, 4 ядра, 3-3,5 ГГц, 6 Мбайт L3);
  • Intel Core i5-6400 (Skylake, 4 ядра, 2,7-3,3 ГГц, 6 Мбайт L3);
  • Intel Core i5-4430 (Haswell, 4 ядра, 3-3,2 ГГц, 6 Мбайт L3);
  • Intel Core i5-3330 (Ivy Bridge, 4 ядра, 3-3,2 ГГц, 6 Мбайт L3);
  • Intel Core i5-2300 (Sandy Bridge, 4 ядра, 2,8-3,1 ГГц, 6 Мбайт L3).
• Процессорный кулер: Noctua NH-U14S.
• Материнские платы:
  • ASUS ROG Maximus XIII Hero (Wi-Fi) (LGA1200, Intel Z590);
  • ASrock Z390 Taichi (LGA1151v2, Intel Z390);
  • ASUS ROG Maximus IX Hero (LGA1151, Intel Z270);
  • ASUS Z97-Pro (LGA1150, Intel Z97);
  • ASUS P8Z77-V Deluxe (LGA1155, Intel Z77).
• Память:
  • 2 × 16 Гбайт DDR4-3600 SDRAM, 16-18-18-38 (Crucial Ballistix RGB BL2K16G36C16U4BL);
  • 4 × 8 Гбайт DDR3-2133 SDRAM, 9-11-11-31 (G.Skill TridentX F3-2133C9D-16GTX).
• Видеокарта: NVIDIA GeForce RTX 3090 Founders Edition (GA102, 1395-1695/19500 МГц, 24 Гбайт GDDR6X 384-бит).
• Дисковая подсистема: Samsung 860 PRO 1 Тбайт (MZ-76P1T0BW).
• Блок питания: Thermaltake Toughpower DPS G RGB 1000W Titanium (80 Plus Titanium, 1000 Вт).

Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 10 Pro (20H2) Build 19042.572 с использованием следующего комплекта драйверов:

• Intel Chipset Driver 10.1.31.2;
• NVIDIA GeForce 466.47 Driver.

Процессоры тестировались в состоянии максимальной производительности, то есть с отключёнными пределами потребления PL1 и PL2. В этом режиме они используют максимально возможные для каждого состояния частоты. Однако нужно понимать, что эксплуатация CPU в таких условиях в ряде случаев требует установки в системе процессорного кулера, превосходящего по эффективности боксовый.

Память со всеми процессорами конфигурировалась в максимальном режиме, заявленном в спецификации. Это значит, что с Core i5-11400 использовался режим DDR4-3200 (16-18-18-38); с Core i5-10400, Core i5-9400 и Core i5-8400 — DDR4-2667 (15-15-15-35); c Core i5-7400 — DDR4-2400 (15-15-15-35); с Core i5-6400 — DDR4-2133 (15-15-15-35); c Core i5-4430 и Core i3-3330 — DDR3-1600 (11-11-11-28); а с Core i5-2300 — DDR3-1333 (9-9-9-24).

Описание использовавшихся для измерения вычислительной производительности инструментов:

Синтетические и комплексные бенчмарки:

• Futuremark PCMark 10 Professional Edition 2.1.2508 – тестирование в сценариях Essentials (обычная работа среднестатистического пользователя: запуск приложений, сёрфинг в интернете, видеоконференции), Productivity (офисная работа с текстовым редактором и электронными таблицами), Digital Content Creation (создание цифрового контента: редактирование фотографий, нелинейный видеомонтаж, рендеринг и визуализация 3D-моделей).
• 3DMark Professional Edition 2.17.7173 — тестирование в сцене Time Spy Extreme 1.0.

Приложения:

• 7-zip 21.02 — тестирование скорости архивации. Измеряется время, затрачиваемое архиватором на сжатие директории с различными файлами общим объёмом 3,1 Гбайт. Используется алгоритм LZMA2 и максимальная степень компрессии.
• Adobe Photoshop Lightroom Classic 10.2 – тестирование производительности при пакетной обработке серии изображений в RAW-формате. Тестовый сценарий включает постобработку и экспорт в JPEG с разрешением 1920 × 1080 и максимальным качеством двухсот 26-мегапиксельных изображений в RAW-формате, сделанных цифровой камерой Fujifilm X-T4.
• Adobe Premiere Pro 2021 15.2.0 — тестирование производительности при нелинейном видеомонтаже. Измеряется время рендеринга в формат YouTube 4K проекта, содержащего HDV 2160p30 видеоряд с наложением различных эффектов.
• Blender 2.91.2 – тестирование скорости финального рендеринга в одном из популярных свободных пакетов для создания трёхмерной графики. Измеряется продолжительность построения финальной модели pavillon_barcelona_v1.2 из Blender Benchmark.
• Microsoft Visual Studio 2017 (15.9.33) – измерение времени компиляции крупного MSVC-проекта – профессионального пакета для создания трёхмерной графики Blender версии 2.79b.
• Stockfish 12 – тестирование скорости работы популярного шахматного движка. Измеряется скорость перебора вариантов в позиции «1q6/1r2k1p1/4pp1p/1P1b1P2/3Q4/7P/4B1P1/2R3K1 w».
• Topaz Video Enhance AI v1.7.1 – тестирование производительности в основанной на ИИ программе для улучшения детализации видео. В тесте используется исходное видео в разрешении 640×360, которое увеличивается в два раза с использованием модели Artemis LQ v7.
• V-Ray 5.00 – тестирование производительности работы популярной системы рендеринга при помощи стандартного приложения V-Ray Benchmark Next.
• x264 r3059 — тестирование скорости транскодирования видео в формат H.264/AVC. Для оценки производительности используется исходный 2160p@24FPS AVC-видеофайл, имеющий битрейт около 42 Мбит/с.
• x265 3.5+8 10bpp — тестирование скорости транскодирования видео в формат H.265/HEVC. Для оценки производительности используется исходный 2160p@24FPS AVC-видеофайл, имеющий битрейт около 42 Мбит/с.

Игры:

• Assassin’s Creed Odyssey. Разрешения 1920 × 1080 и 2560 × 1440, Graphics Quality = Ultra High. Разрешение 3840 × 2160: Graphics Quality = Ultra High.
• Borderlands 3. Разрешения 1920 × 1080 и 2560 × 1440, Graphics API = DirectX 12, Overall Quality = Badass.
• Cyberpunk 2077. Разрешения 1920 × 1080 и 2560 × 1440, Quick Preset = Ray Tracing – Ultra.
• Far Cry New Dawn. Разрешения 1920 × 1080 и 2560 × 1440, Graphics Quality = Ultra, HD Textures = On, Anti-Aliasing = TAA, Motion Blur = On.
• Hitman 3. Разрешения 1920 × 1080 и 2560 × 1440, Super Sampling = 1.0, Level of Detail = Ultra, Texture Quality = High, Texture Filter = Anisotropic 16x, SSAO = Ultra, Shadow Quality = Ultra, Mirrors Reflection Quality = High, SSR Quality = High, Variable Rate Shading = Quality.
• Horizon Zero Dawn. Разрешения 1920 × 1080 и 2560 × 1440, Preset = Ultimate Quality.
• Metro Exodus Enhanced. Разрешения 1920 × 1080 и 2560 × 1440, Shading Quality = Ultra, Ray Tracing = Normal, Nvidia DLSS = Off, Reflections = Raytraced, Variable Rate Shading = 4x, Hairworks = Off, Advanced PhysX = Off, Tesselation = Off.
• Shadow of the Tomb Raider. Разрешения 1920 × 1080 и 2560 × 1440, DirectX12, Preset = Highest, Anti-Aliasing = TAA.
• A Total War Saga: Troy. Разрешения 1920 × 1080 и 2560 × 1440, DirectX 12, Quality = Ultra, Unit Size = Extreme.
• Watch Dogs Legion. Разрешения 1920 × 1080 и 2560 × 1440, DirectX 12, Quality = Ultra, RTX = Off, DLSS = Off.

Во всех игровых тестах в качестве результатов приводится среднее количество кадров в секунду, а также 0,01-квантиль (первая перцентиль) для значений FPS. Использование 0,01-квантиля вместо показателей минимального FPS обусловлено стремлением очистить результаты от случайных всплесков производительности, которые были спровоцированы не связанными напрямую с работой основных компонентов платформы причинами.

⇡#Производительность в комплексных тестах

Бенчмарк PCMark 10 оценивает производительность систем в обычных пользовательских сценариях вроде работы с офисными приложениями, повседневной интернет-активности или создания и обработки цифрового контента. Благодаря его результатам хорошо видно, что в целом за последние десять лет системы на процессорах Intel средней ценовой категории стали примерно вдвое быстрее. Причём, как видно из результатов, на поколение Rocket Lake приходится один из наиболее заметных шагов в увеличении производительности, что наглядно подтверждает тезис о прогрессивности микроархитектуры Cypress Cove.

Заметьте, при переходе от Core i5-10400 к Core i5-11400 не произошло ни заметного роста тактовой частоты, ни увеличения количества вычислительных ядер. Тем не менее новый процессор демонстрирует отрыв от предшественника на уровне 10-15 %. А это значит, что, хотя произошедшая в этом году смена микроархитектуры и воспринимается многими как вынужденный шаг, на который Intel пошла чуть ли не от безысходности, его результативность невозможно подвергнуть сомнению.

Бенчмарк 3DMаrk Time Spy Extreme, оценивающий производительность в играх,выдаёт ещё более яркую картину. Если смотреть на показатели процессорной производительности, то видно, что разрыв между десятилетними и сегодняшними младшими Core i5 может быть кратным. Что, впрочем, вполне закономерно, если учесть, что 3DMаrk Time Spy Extreme активно пользуется многопоточными возможностями CPU. Наиболее сильный прирост производительности в эволюции Core i5 проявляется в 3DMark в двух случаях: при переходе от Core i5-7400 к Core i5-8400, когда число ядер выросло в полтора раза, и при переходе от Core i5-9400 к Core i5-10400, когда в процессорах серии Core i5 включили технологию Hyper-Threading. Тем не менее весьма заметный скачок в быстродействии обеспечивает и представитель семейства Rocket Lake, и в этом случае прирост объясняется не расширением возможностей многопоточности, а в основном микроархитектурными усовершенствованиями.

⇡#Производительность в приложениях

Ресурсоёмкие приложения – отличный полигон для развенчания популярного мифа о том, что производительность процессоров Intel якобы растёт всего на 5 % за поколение. В действительности, когда дело доходит до необходимости решения задач, которые предъявляют повышенные требования к возможностям ПК, оказывается, что производительность массовой платформы Intel выросла за последние 10 лет в среднем в 4,5 раза. И это значит, что на каждую из девяти произошедших за это время смен поколений процессорного дизайна приходится в среднем 20-процентный прирост.

При этом существуют как более, так и менее результативные шаги. Наиболее глубокие перемены в производительности происходили четырежды. В первый раз – с появлением Haswell, когда Intel добавила в процессоры поддержку AVX2-инструкций, необходимых многим творческим приложениям. Во второй раз – во время выпуска Coffee Lake, когда компания решилась на увеличение числа вычислительных ядер в процессорах средней ценовой категории. В третий раз – при переходе от Coffee Lake к Comet Lake, когда в Core i5 была включена поддержка технологии Hyper-Threading. И наконец, в этом году, с выходом Rocket Lake – новой микроархитектуры, которая стала заметно лучше с точки зрения показателя удельной производительности.

К числу приложений, которые больше всего выиграли от прогресса рассматриваемых процессоров, в первую очередь стоит отнести рендеринг и современные инструменты обработки видео. Однако даже в самом неблагоприятном случае производительность современных систем на базе 180-долларовых процессоров оказывается выше производительности аналогичных по бюджету платформ из 2011 года более чем втрое. Причём после 2017 года рост быстродействия процессоров Intel определённо ускорился. Очевидно, что одной из причин стало появление конкурентоспособных предложений AMD, ведь именно начиная с Core i5-8400, который появился вслед за первыми Ryzen, компания Intel стала активно расширять возможности многопоточной обработки, и Core i5 из четырёхъядерников превратились в конечном итоге в шестиядерники с поддержкой Hyper-Threading.

Рендеринг:

Обработка фото:

Работа с видео:

Перекодирование видео:

Компиляция:

Архивация:

Шахматы:

Для удобства восприятия результатов мы составили таблицу, в которой отражена разница в средней производительности CPU различных поколений в ресурсоёмких приложениях. Основываясь на приведённых в ней значениях, нетрудно сопоставить любые два 180-долларовых процессора Intel среднего уровня и понять, какой прирост в быстродействии можно получить при соответствующей модернизации.

⇡#Производительность в играх. Тесты в разрешении 1080p

Системы средней ценовой категории гораздо чаще используются не для работы, а в роли игровых ПК. Именно поэтому посмотреть на то, как росла в последнее десятилетие игровая производительность процессоров с одной и той же ценой $182, особенно интересно.

Главным откровением тут наверняка станет то, что современные игры не слишком сильно отстают от ресурсоёмких приложений, если смотреть на тот прирост, который они получают от использования CPU с более современными процессорными дизайнами. По величине среднего FPS, подсчитанного по десяти играм, новейший Core i5-11400 превосходит Core i5-2300 образца 2011 года на 217 %. Причём, как и в случае приложений, самый заметный прирост приходится на последние варианты Core i5. Так, преимущество Rocket Lake перед каким-нибудь Kaby Lake, который пришёл на рынок в 2017 году, составляет внушительные 97 %, тогда как Kaby Lake быстрее Sandy Bridge всего-навсего на 61 %.

Любопытно, что наиболее заметные рывки в игровой производительности процессоров Core i5 наблюдаются немного не там, где сильно возрастала скорость работы в приложениях. Лучший прирост в играх принесло внедрение дизайнов Skylake и Coffee Lake. Причём если во втором случае наверняка сработало полуторакратное увеличение количества ядер, то в первом случае заслуга в росте FPS принадлежит главным образом микроархитектурным усовершенствованиям.

Далее мы приведём раздельные результаты по всем используемым в сравнении играм, по которым наглядно понятно, что процессоры с ядерной формулой «четыре ядра, четыре потока» в заметном числе современных игр выглядят уже совсем бледно. А в некоторых случаях, например в Hitman 3, «не тянут» даже и шестиядерники, которые не имеют поддержки Hyper-Threading. Таким образом, к переходу на современные варианты Core i5, обладающие 12 потоками, нас очень активно подталкивают разработчики игр.

Для удобства сравнения дополним полученные данные таблицей, в которой показано различие в средней игровой производительности между всеми парами протестированных процессоров.

⇡#Производительность в играх. Тесты в разрешении 1440p

Игровая производительность в разрешении 1440p, если говорить о ней в контексте платформ на младших процессорах Core i5, качественно похожа на производительность в 1080p. Это значит, что мощная видеокарта в данном случае не является узким местом, — показатели FPS определяются в первую очередь мощностью процессоров. Иными словами, Core i5 прошлых поколений для конфигураций с флагманскими видеокартами уже определённо не хватает. Но если в основе систем лежат последние варианты 180-долларовых CPU, такие как Core i5-11400 или Core i5-10400, то FPS оказывается всё-таки ниже, чем в разрешении 1080p. Поэтому шестиядерники с Hyper-Threading всё ещё имеют право на жизнь в конфигурациях с быстрой графикой, особенно если речь идёт не про Full HD, а про более высокие разрешения.

Что же касается выводов о сравнительном быстродействии процессоров, выпущенных в разные годы минувшего десятилетия, то они остаются ровно теми же, что и в разрешении 1080p. Повторять их ещё раз нет никакого смысла, поэтому давайте просто посмотрим на графики.

⇡#Энергопотребление

Тесты энергопотребления – самая печальная для процессоров Rocket Lake часть этого материала. Как показывают полученные результаты, столь прожорливых чипов в серии Core i5 за последние десять лет не было даже близко. Фактически можно констатировать, что энергопотребление современной системы на базе Core i5-11400 будет под нагрузкой в полтора-два раза выше, чем у аналогичной сборки с любым другим процессором класса Core i5.

Мы тестируем процессоры в производительном режиме, с отключёнными ограничениями по потреблению, поэтому не стоит удивляться, что 65-ваттные Core i5-10400 и Core i5-11400 расходуют намного больше электроэнергии по сравнению с 95-ваттным Core i3-2300. Этот факт наглядно демонстрирует, как изменилось отношение производителя к определению теплового пакета. Если раньше данную величину можно было воспринимать как максимум реального тепловыделения, то теперь это искусственно введённая характеристика, под которую при необходимости можно специально загнать процессор ценой потери производительности.

Приведённые ниже диаграммы показывают, что наиболее экономичными 180-долларовыми предложениями Intel были представители поколений Haswell, Skylake и Kаby Lake, то есть первые процессоры, появившиеся после внедрения 14-нм технологии. Общие же тенденции таковы, что, начиная с 2017 года, вместе с производительностью у процессоров Intel заметно растут и энергетические аппетиты. И пока компания не совершит перевод производства настольных CPU на более современный техпроцесс, каких-то перемен здесь можно уже не ждать.

⇡#Выводы

Ретроспективный взгляд на то, как менялись массовые процессоры Intel средней ценовой категории в течение последних десяти лет, позволяет наглядно убедиться, что прогресс не стоит на месте. За это время успели смениться четыре разные микроархитектуры и два техпроцесса, в полтора раза выросли не только тактовые частоты, но и количество предлагаемых пользователю вычислительных ядер.

Совершенно неудивительно, что благодаря всему этому производительность младших представителей серии Core i5, которых мы взяли для сравнения, успела вырасти даже не на десятки процентов, а в разы. Причём такое положение дел наблюдается повсеместно: и в требовательных многопоточных приложениях, и в современных играх. Например, если сравнить свежий Core i5-11400 с аналогичным по цене предложением десятилетней давности, то окажется, что новинка в 4,5 раза быстрее в вычислительных задачах и в 3,2 раза – в играх. Более убедительной иллюстрации результативности стараний инженеров Intel сложно и пожелать – ясно, что производительность в среднем ценовом сегменте растёт очень быстрыми темпами, возможно, даже быстрее, чем среди флагманов.

Более того, изучение результатов тестов представителей девяти поколений Core i5 позволило обнаружить и ещё одну любопытную закономерность: в 2017 году Intel увеличила темпы роста производительности своих предложений. Начиная с Core восьмого поколения, компания не гнушается подбрасывать в процессоры средней ценовой категории дополнительные ядра и потоки, и это вносит ощутимый вклад. В итоге сегодня за $182 можно приобрести шестиядерный Core i5-10400 с поддержкой Hyper-Threading, похожий по характеристикам и быстродействию на процессоры, которые ещё четыре года тому назад относились к серии Core i7 и продавались вдвое дороже.

Что же касается ещё более продвинутого Core i5-11400, то он благодаря микроархитектурым улучшениям стал ещё лучше и быстрее, чем Core i5-10400. Его преимущество перед предшественником описывается двузначным числом процентов, плюс он обладает поддержкой современной скоростной памяти и шины PCIe 4.0. Это делает Core i5-11400 очень привлекательным вариантом по соотношению цены и производительности, убедительно показывающим свою прогрессивность как в творческих приложениях, так и в игровой нагрузке при использовании мощной графической карты.

Правда, к Core i5-11400 есть определённые вопросы по части энергопотребления и тепловыделения. Но, хотя они довольно серьёзны, отпугнуть покупателей, которые хотят иметь лучшую производительность за умеренную цену, они вряд ли способны. Плюсы младшего (на данный момент) Rocket Lake перевешивают необходимость применения более мощного охлаждения и позволяют нам смело рекомендовать его для модернизации старых систем, построенных на чипах предшествующих поколений. В конце концов, при переезде на Core i5-11400 с любых четырёхъядерных Core i5 вы получите как минимум двукратное улучшение быстродействия и двукратное увеличение кадровой частоты в играх (при условии использования достаточно мощной видеокарты).