Десктопный Broadwell: предварительный обзор и тестирование

⇡#Описание тестовых систем и методики тестирования

Как видите, аргументов за и против использования процессоров Broadwell в настольных системах набралось одинаковое количество. Поэтому окончательно все точки над «ё» может расставить только практическое тестирование. К счастью, для проведения испытаний десктопных Broadwell нам удалось заполучить процессор Xeon E3-1285 v4 – самый быстрый четырёхъядерник из числа устанавливаемых в LGA1150 новинок. И пусть вас не смущает принадлежность этого CPU к серверной линейке: на самом деле он ничем не хуже Core i7-5775C, разве только разгон не поддерживает.

Характеристики этого процессора можно посмотреть на скриншоте диагностической утилиты CPU-Z.

Дополнительно мы приводим и страницу CPU-Z с характеристиками кеш-памяти, по которой можно убедиться в наличии у нашей тестовой модели eDRAM-памяти, работающей в роли L4-кеша.

Частота у Xeon E3-1285 v4 действительно чуть выше, чем у Core i7-5775C: при нагрузке на все ядра он функционирует на 3,5 ГГц. Напряжение питания процессорного кристалла в этом случае составляет 1,17 В.

Производительность нового CPU мы решили сравнить со скоростью его предшественников, старших Haswell. В качестве платформы для тестов всех LGA1150-процессоров использовалась материнская плата ASUS Z97-Pro, которая со свежей версией BIOS 2401 стала совместимой с любыми десктопными Broadwell, включая и формально относящиеся к серии Xeon модели. Кроме того, в тестах приняла участие и платформа LGA2011, укомплектованная шестиядерным процессором Core i7-5820K, который всего лишь на $23 дороже Core i7-5775C.

В итоге список принявших участие в тестировании комплектующих, обрёл следующий вид:

• Процессоры:
  • Intel Core i7-5820K (Haswell-E, 6 ядер + HT, 3,3-3,6 ГГц, 15 Мбайт L3);
  • Intel Core i7-4790K (Haswell Refresh, 4 ядра + HT, 4,0-4,4 ГГц, 8 Мбайт L3);
  • Intel Core i7-4770K (Haswell, 4 ядра + HT, 3,5-3,9 ГГц, 8 Мбайт L3);
  • Intel Xeon E3-1285 v4 (Broadwell, 4 ядра + HT, 3,5-3,8 ГГц, 6 Мбайт L3).
• Процессорный кулер: Noctua NH-D15.
• Материнские платы:
  • ASUS X99-Deluxe (LGA 2011-v3, Intel X99);
  • ASUS Z97-Pro (LGA1150, Intel Z97).
• Память:
  • 2 × 8 Гбайт DDR3-1866 SDRAM, 9-10-9-27 (G.Skill [TridentX] F3-1866C9D-16GTX).
  • 4 × 4 Гбайт DDR4-2666 SDRAM, 15-17-17-35 (G.Skill [Ripjaws 4] F4-2666C15Q-16GRR).
• Видеокарта: NVIDIA GeForce GTX 980 (4 Гбайт/256-бит GDDR5, 1127-1216/7012 МГц).
• Дисковая подсистема: Crucial M550 512 GB (CT512M550SSD1).
• Блок питания: Seasonic Platinum SS-760XP2 (80 Plus Platinum, 760 Вт).

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

• Intel Chipset Driver 10.0.24;
• Intel Management Engine Driver 10.0.0.1204;
• Intel Rapid Storage Technology 13.6.0.1002;
• NVIDIA GeForce 353.06 Driver.

Описание использовавшихся для измерения производительности инструментов:

• Бенчмарки:
  • Futuremark PCMark 8 Professional Edition 2.3.293 — 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 1.4.828 — тестирование в сценах Sky Diver, Cloud Gate и Fire Strike.
• Приложения:
  • Adobe Photoshop CC 2014 — тестирование производительности при обработке графических изображений. Измеряется среднее время выполнения тестового скрипта, представляющего собой творчески переработанный Retouch Artists Photoshop Speed Test, который включает типичную обработку четырёх 24-мегапиксельных изображений, сделанных цифровой камерой.
  • Adobe Photoshop Lightroom 5.7.1 – тестирование производительности при пакетной обработки серии изображений в RAW-формате. Тестовый сценарий включает постобработку и экспорт в JPEG с разрешением 1920 × 1080 и максимальным качеством двухсот 12-мегапиксельных изображений в RAW-формате, сделанных цифровой камерой Nikon D300.
  • Adobe Premiere Pro CC 2014 — тестирование производительности при нелинейном видеомонтаже. Измеряется время рендеринга в формат H.264 Blu-Ray проекта, содержащего HDV 1080p25 видеоряд с наложением различных эффектов.
  • Autodesk 3ds max 2016 — тестирование скорости финального рендеринга. Измеряется время, затрачиваемое на рендеринг в разрешении 1920 × 1080 с применением рендерера mental ray одного кадра стандартной сцены Space_Flyby из тестового пакета SPEC.
  • WinRAR 5.1 — тестирование скорости архивации. Измеряется время, затрачиваемое архиватором на сжатие директории с различными файлами общим объёмом 1,7 Гбайт. Используется максимальная степень компрессии.
  • x264 r2525 — тестирование скорости транскодирования видео в формат H.264/AVC. Для оценки производительности используется исходный 1080p@50FPS AVC-видеофайл, имеющий битрейт около 30 Мбит/с.
  • X265 1.5+448 8bpp — тестирование скорости транскодирования видео в перспективный формат H.265/HEVC. Для оценки производительности используется тот же видеофайл, что и в тесте скорости транскодирования кодером x264.
• Игры:
  • Battlefield 4. Настройки для разрешения 1280 × 800: Graphics Quality = Custom, Texture Quality = Ultra, Texture Filtering = Ultra, Lighting Quality = Ultra, Effects Quality = Ultra, Post Process Quality = Ultra, Mesh Quality = Ultra, Terrain Quality = Ultra, Terrain Decoration = Ultra, Antialiasing Deferred = Off, Antialiasing Post = High, Ambient Occlusion = HBAO. Настройки для разрешения 1920 × 1080: Graphics Quality = Ultra.
  • Civilization: Beyond Earth. Настройки для разрешения 1280 × 800: DirectX11, Ultra Quality, Anti-aliasing = Off, Multithreaded rendering = On. Настройки для разрешения 1920 × 1080: DirectX11, Ultra Quality, 8x MSAA, Multithreaded rendering = On.
  • Company of Heroes 2. Настройки для разрешения 1280 × 800: Maximum Image Quality, Anti-Aliasing = Off, Higher Texture Detail, High Snow Detail, Physics = Off. Настройки для разрешения 1920 × 1080: Maximum Image Quality, High Anti-Aliasing, Higher Texture Detail, High Snow Detail, Physics = High.
  • Grand Theft Auto V. Настройки для разрешения 1280 × 800: DirectX Version = DirectX 11, FXAA = Off, MSAA = Off, NVIDIA TXAA = Off, Population Density = Maximum, Population Variety = Maximum, Distance Scaling = Maximum, Texture Quality = Very High, Shader Quality = Very High, Shadow Quality = Very High, Reflection Quality = Ultra, Reflection MSAA = Off, Water Quality = Very High, Particles Quality = Very High, Grass Quality = Ultra, Soft Shadow = Softest, Post FX = Ultra, In-Game Depth Of Field Effects = On, Anisotropic Filtering = x16, Ambient Occlusion = High, Tessellation = Very High, Long Shadows = On, High Resolution Shadows = On, High Detail Streaming While Flying = On, Extended Distance Scaling = Maximum, Extended Shadows Distance = Maximum. Настройки для разрешения 1920 × 1080: DirectX Version = DirectX 11, FXAA = Off, MSAA = x4, NVIDIA TXAA = Off, Population Density = Maximum, Population Variety = Maximum, Distance Scaling = Maximum, Texture Quality = Very High, Shader Quality = Very High, Shadow Quality = Very High, Reflection Quality = Ultra, Reflection MSAA = x4, Water Quality = Very High, Particles Quality = Very High, Grass Quality = Ultra, Soft Shadow = Softest, Post FX = Ultra, In-Game Depth Of Field Effects = On, Anisotropic Filtering = x16, Ambient Occlusion = High, Tessellation = Very High, Long Shadows = On, High Resolution Shadows = On, High Detail Streaming While Flying = On, Extended Distance Scaling = Maximum, Extended Shadows Distance = Maximum.
  • GRID Autosport. Настройки для разрешения 1280 × 800: Ultra Quality, 0xAA, DirectX11. Настройки для разрешения 1920 × 1080: Ultra Quality, 8xAA, DirectX11. Используется трасса Texas и версия игры с поддержкой AVX-инструкций.
  • Metro: Last Light Redux. Настройки для разрешения 1280 × 800: DirectX 11, High Quality, Texture Filtering = AF 16X, Motion Blur = Normal, SSAA = Off, Tessellation = High, Advanced PhysX = Off. Настройки для разрешения 1920 × 1080: DirectX 11, Very High Quality, Texture Filtering = AF 16X, Motion Blur = Normal, SSAA = On, Tessellation = High, Advanced PhysX = Off. При тестировании используется сцена Scene 1.
  • Thief. Настройки для разрешения 1280 × 800: Texture Quality = Very High, Shadow Quality = Very High, Depth-of-field Quality = High, Texture Filtering Quality = 8x Anisotropic, SSAA = Off, Screenspace Reflections = On, Parallax Occlusion Mapping = On, FXAA = Off, Contact Hardening Shadows = On, Tessellation = On, Image-based Reflection = On. Настройки для разрешения 1920 × 1080: Texture Quality = Very High, Shadow Quality = Very High, Depth-of-field Quality = High, Texture Filtering Quality = 8x Anisotropic, SSAA = High, Screenspace Reflections = On, Parallax Occlusion Mapping = On, FXAA = On, Contact Hardening Shadows = On, Tessellation = On, Image-based Reflection = On.

⇡#Производительность в комплексных тестах

PCMark 8 2.0 моделирует действия пользователя в общеупотребительных приложениях для дома, офиса или для создания контента. И по его заключению, основанный на дизайне Broadwell процессор Xeon E3-1285 v4 выдаёт почти такую же производительность, как старший Haswell двухгодичной давности, Core i7-4770K. Более новый же флагманский Haswell образца прошлого года, Core i7-4790K, обходит Xeon E3-1285 v4 примерно на 6-7 процентов. А это значит, что низкая тактовая частота десктопных Broadwell вместе с урезанным L3-кешем не компенсируется появлением дополнительного 128-мегабайтного eDRAM-кеша и архитектурными усовершенствованиями.

В PCMark 8 старший Haswell быстрее старшего Broadwell, а процессор Core i7-5775C имеет более низкую тактовую частоту по сравнению с Xeon E3-1285 v4. Из этого следует печальный вывод, что флагманский Core i7 нового поколения для платформы LGA1150 будет медленнее, чем широко распространённые 22-нм процессоры серии Core i7.

В популярном тесте 3DMark, который оценивает игровую производительность систем, соотношение результатов оказывается несколько иным. Процессор с микроархитектурой Broadwell демонстрирует явное преимущество перед Core i7-4770K и выдаёт результат на уровне Core i7-4790K. Похоже, что при игровой нагрузке L4-кеш оказывается более полезным, чем в общеупотребительных приложениях, и вкупе с микроархитектурными улучшениями ему удаётся успешно компенсировать полугигагерцевое отставание Xeon E3-1285 v4 в тактовой частоте от старшего Devil’s Canyon.

⇡#Производительность в приложениях

В целом картина с производительностью десктопного Broadwell в ресурсоёмких приложениях складывается немного лучше, чем в PCMark 8 2.0. Xeon E3-1285 v4 может похвастать более высокой, чем Core i7-4770K, скоростью в целом ряде задач, связанных с созданием контента, например в Photoshop, Lightroom и Premiere Pro. Однако даже в этих благоприятных случаях уровень превосходства нельзя назвать существенным, и от Core i7-4790K основанный на микроархитектуре Broadwell процессор Xeon E3-1285 v4 заметно отстаёт. Есть лишь одно исключение – WinRAR. Архиватор очень критично относится к производительности подсистемы памяти, и наличие у Xeon E3-1285 v4 кеша четвёртого уровня, очевидно, помогает ему победить любые воплощения Haswell для платформы LGA1150.

⇡#Производительность в играх

Тестирование в реальных играх редко когда позволяет выявить принципиальные различия между высокопроизводительными процессорами. При современной игровой нагрузке узким местом становятся не вычислительные ресурсы платформы, а её графическая подсистема. Именно поэтому в большинстве случаев совершенно безразлично, какой из 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 1920 × 1080 с включённым полноэкранным сглаживанием мы делаем замеры и в разрешении 1280 × 800. 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.

Тесты в Full HD-разрешении

Как это ни прискорбно, в играх система с дискретной видеокартой Broadwell выдаёт более низкую частоту кадров, чем его предшественники. Конечно, различие в производительности по понятным причинам оказывается почти незаметным, но факт остаётся фактом – для геймерских систем лучше выбирать процессоры Haswell, и в особенности их последние варианты Devil’s Canyon. Микроархитектурные улучшения, сделанные в Broadwell, слишком незначительны для того, чтобы компенсировать произошедший 15-процентный откат в тактовой частоте. Кеш же четвёртого уровня объёмом 128 Мбайт, как показывают результаты, для игр не очень-то и нужен.

⇡#Тесты в уменьшенном разрешении

Любопытно, но при снижении разрешений относительные результаты Xeon E3-1285 v4 становятся лучше. Очевидно, что в этом случае уменьшается потребность в быстрой кеш-памяти, и недостаток объёма L3-кеша у Broadwell теряет своё влияние. В итоге примерно в половине игр Xeon E3-1285 v4 начинает превосходить не только Core i7-4770K, но и даже Core i7-4790K. Заслуга в этом, очевидно, принадлежит чипу Cristalwell, которому удаётся полноценно компенсировать сокращение объёма L3-кеша лишь в таких искусственно созданных ситуациях. Однако полученные нами результаты игрового тестирования при уменьшенном экранном разрешении вселяют некоторую надежду на то, что реальные задачи, где Broadwell по своему вычислительному быстродействию может оказаться однозначно лучше своих предшественников, всё-таки существуют. Пока мы их не обнаружили, но не забывайте, что это тестирование носит характер лишь предварительного знакомства с новинкой.

⇡#Энергопотребление

Тестировавшийся нами процессор Xeon E3-1285 v4 имеет самое большое расчётное тепловыделение среди всех десктопных Broadwell – целых 95 Вт. Более медленные модификации, включая и Core i7-5775C, получили более консервативный тепловой пакет 65 Вт. Тем не менее практическое измерение энергопотребления Xeon E3-1285 v4 всё равно интересно. По тактовой частоте он мало отличается от Core i7-5775C, и потому вполне может быть экономичнее верхних моделей Haswell, расчётное тепловыделение которых составляет 84 или 88 Вт.

На следующих ниже графиках 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 с учётом того, что используемая нами модель БП, Seasonic Platinum SS-760XP2, имеет сертификат 80 Plus Platinum, его влияние должно быть минимальным. Для правильной оценки энергопотребления мы активировали турборежим и все имеющиеся энергосберегающие технологии.

В состоянии простоя LGA1150-система с процессором Broadwell мало отличается по потреблению от аналогичных систем на базе Haswell. Это вполне закономерно: все современные процессоры обладают продвинутым арсеналом энергосберегающих технологий, которые приводят потребление CPU при их бездействии к близким к нулю значениям. Иными словами, те числа, которые отображены на диаграмме, скорее относятся не к процессорам, а к потреблению материнской платы, видеокарты и прочих компонентов.

При решении распространённой многопоточной задачи по перекодированию видео кодером x265 новейший процессор Xeon E3-1285 v4, основанный на микроархитектуре Broadwell, весьма рельефно проявляет свою экономичность. Если учесть, что по производительности он почти эквивалентен Core i7-4770K, отличие в потреблении от него на 6 Вт – убедительная иллюстрация энергоэффективности нового процессорного дизайна по сравнению с Haswell. При этом, заметьте, мы говорим о 95-ваттном Broadwell, а Core i7-5775C с TDP, установленным в 65 Вт, очевидно, окажется ещё экономичнее.

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

Энергетическая эффективность Broadwell подтверждается и здесь. Совершенно очевидно, что любые такие процессоры, произведённые по 14-нм технологии, окажутся экономичнее Haswell с похожим уровнем производительности. Чего, собственно, и следовало ожидать с учётом всех вводных, с которыми Intel разрабатывала новый процессорный дизайн.

⇡#Производительность встроенного графического ядра

Графическое ядро процессоров Broadwell для настольных систем – это отдельная и очень интересная история. Дело в том, что Iris Pro 6200 – самая мощная версия графики, которой сегодня располагает компания Intel, причём, если исходить из формальных признаков, эта версия должна по своей мощности приближаться к дискретным видеокартам начального уровня. Чтобы проверить её реальные возможности, мы провели несколько игровых тестов, используя в качестве 3D-ускорителя интегрированное видеоядро нашего тестового процессора Xeon E3-1285 v4. Стоит отметить, что формально оно носит название Iris Pro P6300, но единственное отличие этого GPU от устанавливаемой в Core i7-5775C и Core i5-5675С графики Iris Pro 6200 заключается в возможности выделения под видеопамять большей области системной памяти. В Xeon E3 v4 такая функция реализована с прицелом на профессиональные графические приложения, а в играх Iris Pro P6300 и Iris Pro 6200 ведут себя совершенно одинаково.

Сравнение графического ядра процессора Broadwell выполнялось со встроенным графическим ядром Intel HD Graphics 4600 (GT2) процессора Core i7-4790K семейства Haswell, а также с ядром Radeon R7, имеющимся в недавно анонсированном процессоре Godavari для платформы AMD FM2+, A10-7870K.

Даже в полусинтетическом 3DMark результаты выглядят очень интригующе. В наиболее сложном в графическом плане тесте Fire Strike преимущество ускорителя Iris Pro из процессора Broadwell перед HD Graphics 4600 превосходит двукратный размер. И это значит, что настольные LGA1150-процессоры нового поколения действительно предлагают встроенное графическое ядро совершенно иного уровня. Оно не только оказывается способным конкурировать с графикой процессоров Kaveri и Godavari, но и даже превосходит их. Иными словами, ускоритель Iris Pro 6200 вполне может претендовать на звание самого быстрого интегрированного GPU. Что, впрочем, неудивительно, с учётом наличия у него 48 исполнительных устройств и дополнительного усиления в виде 128-мегабайтной eDRAM.

Результаты, полученные нами в реальных играх, ещё нагляднее. Встроенное в Broadwell графическое ядро — действительно лучший GPU такого типа. Оно заметно превосходит не только Intel HD Graphics 4600, но и графику из процессора Godavari. Причём преимущество Xeon E3-1285 v4 перед A10-7870K очень убедительно и составляет от 20 до 50 процентов. Конечно, определённый вклад в такое превосходство вносит и процессорная составляющая, но основная заслуга, безусловно, принадлежит Iris Pro 6200. Фактически можно говорить о том, что Intel своим новым встроенным GPU удалось достичь уровня производительности дискретных видеокарт вроде Radeon R7 250 или GeForce GT 740, благодаря чему процессоры Broadwell одними только своими внутренними ресурсами могут обеспечить достаточную частоту кадров в современных играх при установке Full HD-разрешения с низким или даже средним качеством изображения.

⇡#Выводы

Первым делом хочется сказать о том, что LGA1150-процессоры Broadwell оказались категорически непохожими на то, что мы обычно получаем от Intel в качестве чипов для настольных систем. Из-за того, что 14-нм техпроцесс своей капризностью сильно подвёл микропроцессорного гиганта, приоритеты в разработке и сроки выхода конечных продуктов сильно изменились. В результате из Broadwell получился не универсальный процессорный дизайн, а энергоэффективное мобильное решение, которое в конце концов под давлением пользователей кое-как приспособили для настольных компьютеров. В итоге на базе Broadwell реализована целая масса вполне удачных CPU для мобильных систем и всего лишь пять моделей процессоров, которые могут быть установлены в разъём LGA1150. Причём те две модели, которые целенаправленно ориентированы на десктопы, а именно Core i7-5775C и Core i5-5675С, отнесены к тепловому пакету 65 Вт, то есть фактически позиционируются в роли экономичных, а не высокопроизводительных решений.

Так как старшие Haswell для LGA1150 имеют расчётное тепловыделение 84 и 88 Вт, новые десктопные Broadwell не дотянули до них по частоте несколько сотен мегагерц. И это сильно испортило новинки: усовершенствования, сделанные в глубинах микроархитектуры Broadwell, не столь значительны, чтобы компенсировать такую разницу в частоте. В результате предлагаемый ими уровень производительности оказался ниже, чем у старших процессоров Haswell для настольных систем. По итогам тестов самая скоростная из десктопных новинок, Xeon E3-1285 v4, смогла предложить быстродействие лишь на уровне Core i7-4770K, но не Core i7-4790K. И это значит, что считать Broadwell шагом вперёд можно лишь в том случае, если рассуждать о них, принимая в рассмотрение только CPU с 65-ваттным тепловым пакетом. На роль же безусловного флагмана для платформы LGA1150 новые процессоры претендовать совершенно неспособны.

Впрочем, есть и другая сторона: десктопные Broadwell могут быть интересны для систем без внешней графической карты. Встроенное в них графическое ядро Iris Pro 6200 имеет впечатляющую теоретическую мощность, а недостаток пропускной способности оперативной памяти для графических нужд компенсируется наличием в процессорной сборке дополнительного 128-мегабайтного кристалла eDRAM. Как показало проведённое тестирование, такое сочетание позволяет десктопному Broadwell получить звание процессора для настольных систем с самой производительной на рынке интегрированной графикой. Шутка ли, Intel со своей новинкой удалось превзойти даже новейший AMD A10-7870K. И если в модельном ряду десктопных Broadwell существовали бы предложения с ценой в районе 100-150 долларов, они наверняка бы сумели склонить на свою сторону немалую армию пользователей, желающих сэкономить на дискретной видеокарте.

Но даже несмотря на это, с тем сочетанием потребительских характеристик, что есть у Broadwell, назвать их свежей заменой для Haswell невозможно. Хотя для производства новинок и используется более современный техпроцесс с 14-нм нормами, стать альтернативой ни для старших процессоров Devil’s Canyon, ни для средних или младших моделей Haswell Refresh они не могут. Десктопные Broadwell способны играть только в собственной, изобретённой Intel специально для них нише – в нише дорогих производительных CPU с мощным интегрированным графическим ядром. Конечно, о размерах такой ниши можно вести споры, однако и без того абсолютно понятно, что хитом продаж Broadwell не станут. Особенно если вспомнить о том, что стоят они даже больше, чем старшие LGA1150-процессоры с дизайном Haswell.