Производительность мобильных Ivy Bridge, часть 3: насколько отличается производительность процессоров Intel Core второго и третьего поколения на одинаковых тактовых частотах?
Насколько отличается производительность процессоров Intel Core второго и третьего поколения на одинаковых тактовых частотах? Исследуем на примере Core i5-3317U и Core i5-2557M
Этот материал носит во многом вспомогательный характер и логично смотрелся бы в структуре нашего исследования производительности Ivy Bridge, однако это еще больше задержало бы ту публикацию. К тому же при добавлении еще двух колонок в таблицы (результаты ультрабука и процентное соотношение) они оказались бы совершенно перегружены, что помешало бы нам сделать полноценные выводы. Поэтому было решено вынести данное исследование в отдельный материал, тем более что вопрос, на который мы отвечаем, не так уж прост.
С одной стороны, нам, как исследователям, интересно докопаться до конкретных характеристик, которые и определяют уровень производительности процессора. Другое дело, что с современными процессорами это часто не работает, потому что они обвешаны целым клубком современных технологий, тянущих процессор в разные стороны, и вовсе не редкость, когда Turbo Boost его разгоняет, а троттлинг в то же время его же и тормозит. Поскольку это все завязано на температуру, энергопотребление и прочие мелочи, то картина получается своя для каждого процессора в каждом ноутбуке, что не дает возможности сделать определенный вывод о производительности платформы.
С другой стороны, все эти мелочи не сильно волнуют покупателей ноутбуков. Если ноутбук устраивает их по скорости (а это субъективная характеристика, ибо кому-то хватает Core i3, а кому-то не хватает Core i7), долго работает от батарей и корпус его не греется — то какая разница, что там у него внутри? Собственно, именно для этого и введены функции наподобие Turbo Boost, т. к. они позволяют добиться заметного субъективного прироста в производительности там, где он и нужен, т. е. при коротких, но интенсивных нагрузках, когда пользователь ждет результата перед экраном. Кодировать фильм ставят на ночь или уходят пить чай, так что в этом случае ускорение на пять секунд роли не играет.
При тестировании приходится учитывать все эти соображения, ибо материал в стиле "круто, работает" будет обвинен в недостаточной научности, а сугубо теоретическое исследование особенностей работы процессора, очень точно отражающее все мелочи, но не совпадающее с реальностью, потому что на процессор конкретного ноутбука капнули слишком мало термопасты, оставляет в недоумении значительную часть читателей: "Так стоит это покупать или нет?!"
Постараемся учитывать потребности обеих групп наших читателей.
Особенности тестирования
В этом материале также приходится говорить об условиях тестирования, которые могли оказать влияние на его результаты.
Во-первых, результаты ультрамобильных процессоров Intel Ivy Bridge, которые мы протестировали на момент выхода статьи, сильно различаются между собой. Поэтому пока мы не можем гарантировать, что приведенные цифры точно отражают уровень производительности новой платформы, тем более что поведение процессоров под нагрузкой не очень объясняет результаты тестов.
Во-вторых, сейчас частота процессора динамически меняется и может скакать чуть ли не на гигагерц (от 1,7 до 2,7 ГГц, например), причем возможность этих скачков зависит от температуры процессора, а она зависит от конструкции ноутбука и окружающих условий. В связи с этим теряет смысл понятие "производительность процессора", ибо она слишком сильно зависит от внешних условий. Теперь даже время тестирования (холодная зима с +19 °С в комнате или жаркое лето с +27 °С) могут оказывать серьезное влияние на тестирование.
Наконец, в-третьих, в этот раз мы столкнулись и с ограничениями по оборудованию. Тестирование процессора Core i5-2557M проводилось на сэмпле ультрабука Toshiba Z830, в котором установлен SSD емкостью всего лишь 64 ГБ. Из-за этого мы не смогли протестировать его в полной версии современной методики тестирования, включающей в себя много объемных приложений и игр. Для старой версии методики места тоже не хватило. Пришлось довольствоваться сокращенным вариантом новой методики.
Процессоры, участвующие в тестировании
Прежде всего, стоит кратко сказать о параметрах работы процессоров, которые участвуют в сегодняшнем исследовании:
: имеет два ядра и четыре потока; номинальная частота работы — 1,7 ГГц, максимальная разгонная — 2,7 ГГц; теплопакет составляет 17 Вт (при техпроцессе 32 нм); интегрированное ядро — Intel HD Graphics 3000 с частотами 320/1200 МГц.
: также имеет два ядра и четыре потока; частоты работы очень близки к первому — 1,7 ГГц номинальная и 2,6 ГГц максимальная разгонная; теплопакет — те же 17 Вт, но уже при 22 нм; интегрированное ядро — Intel HD Graphics 4000, 350/1050 МГц.
Других значимых отличий между двумя процессорами нет. Подробную сравнительную таблицу можно .
Работа под нагрузкой процессоров, участвующих в тесте
Прежде чем переходить к тестам, определимся с тем, как участвующие в тесте процессоры ведут себя под нагрузкой. Впрочем, оба ультрабука уже были у нас на тесте, и для обоих проводились тесты на поведение под нагрузкой. Интересующие могут посмотреть подробности в обзорах и .
Память у Toshiba Z830 работает в двухканальном режиме, поэтому результаты заметно быстрее, чем у Lenovo U410, у которого она стоит в одноканальном режиме, зато сама память у U410 работает в режиме DDR3-1600 (против DDR3-1333 у Z830).
Что касается скорости процессора при нагрузочном тестировании, то в Toshiba он разгоняется до 2,4 ГГц, а вот в Lenovo — аж до 2,6 ГГц, хотя почему — непонятно. В других ситуациях процессор в Lenovo работал на тех же 2,4 ГГц. Исходя из этого, актуальная частота процессора в этом ультрабуке остается под вопросом, но я склонен считать, что это 2,4 ГГц.
Под максимальной синтетической нагрузкой Core i5-2557M разгоняется до 2,4 ГГц при напряжении питания 1,076 В. Температура растет довольно плавно и начинает стабилизироваться на уровне ниже 80 градусов. Примерно через полторы минуты после начала теста система немного снижает частоту, до 2,3 ГГц. Вольтаж тоже понижается на 0,015 В. Далее система стабильно работает на этой частоте, температура держится на уровне 81 градуса. Через 19 минут после начала теста система зачем-то опускает частоту еще на 100 МГц, до уровня 2,2 ГГц. Вольтаж опускается еще на 0,015 В. С этими параметрами ультрабук работал уже до конца теста.
При перепроверке теста на том же экземпляре (но уже на другой операционной системе с установленными приложениями и пр.) тот же процессор, не сбрасывая разгон, нагрелся до 96 градусов, когда уже начал включаться троттлинг. На этом тест был остановлен.
Что касается Core i5-3317U, то во всех трех ультрабуках, которые завершили тест, он вел себя примерно одинаково. При включении нагрузки частота повышается до 2,4 ГГц, а напряжение питания — до 0,981 В. Однако в таком режиме процессор работает относительно недолго и сдается уже через 20 секунд, опуская частоту до номинальных 1,7 ГГц, а вольтаж — до 0,85, а иногда даже до 0,83 В. В дальнейшем температура процессора стабилизируется примерно на том же уровне в 80-81 градус, но при заметно более низкой частоте работы. В ультрабуке Toshiba U840 процессор весь тест работал на 2,4 ГГц, но его производительность не удалось протестировать, и что там в действительности происходит — мы пока не знаем.
Уже здесь сторонники теории "чистой объективной производительности" могут начать нервничать, ибо ни один из ультрабуков не может выдержать "чистый" режим работы и стабильно поддерживать заданную частоту. А как будет переключаться частота процессора в динамике, да еще и при наборе совершенно разных реальных тестов, не может сказать никто.
Таким образом, мы приходим к невеселому выводу: результаты этого тестирования, конечно, дадут нам какую-то примерную информацию о производительности ультрабуков, но верна она только для наших моделей, а возможно, и только для наших экземпляров. При сравнении других систем результаты могут заметно (до 10%) меняться.
Сравнение производительности: облегченный вариант новой методики
Это первый материал, в котором мы публикуем результаты ноутбуков в новой методике определения производительности, ее облегченной версии. Те, кто хочет узнать о ней поподробнее, могут обратиться к , в которой дается общая информация о методике и приводится ссылка на ее описание. Ну а мы переходим к тестированию.
Первая группа приложений — растровая графика.
Работа с растровой графикой
Toshiba Z830
Lenovo U410
%%
ACDSee
0:29:11
0:27:46
105%
GIMP
0:18:24
0:17:54
103%
ImageMagick
0:03:46
0:03:41
102%
Paintshop Pro
0:08:46
0:08:37
102%
Общее соотношение по группе — +3% (здесь и далее мы приводим процентное соотношение результатов нового и старого Core i5: цифра более 100% в таблице означает, что процессор на ядре Ivy Bridge оказался быстрее).
Как мы видим, в работе с графикой новый процессор немного, но быстрее. В длительных тестах разрыв больше, чем в коротких. Это может объясняться как некими улучшениями ядра, так и работой системы Turbo Boost, которая где-то скинула частоту больше, где-то меньше. Например, если предположить, что модель Toshiba работала бо льшую часть теста на 2,2 ГГц, а Lenovo — на 2,4 ГГц, то именно такая ситуация и получится.
Кодирование аудиофайлов
Toshiba Z830
Lenovo U410
%%
Apple Lossless
121
116
96%
FLAC
168
170
101%
Monkeys Audio
117
121
103%
MP3 (LAME)
75
78
104%
Nero AAC
68
73
107%
Ogg Vorbis
49
52
106%
В среднем по группе — +3%. Опять напомню, что результаты кодирования в формат Apple Lossless иметь очень большой разброс.
Тесты другие, а средний отрыв примерно такой же.
Следующая группа — работа с видео.
Кодирование видео
Toshiba Z830
Lenovo U410
%%
Expression Encoder
0:05:13
0:04:38
113%
x264
0:16:03
0:12:48
125%
XviD
0:14:23
0:11:30
125%
В среднем по группе — +21%.
А вот в видеокодировании процессор Ivy Bridge уходит вперед уже очень заметно, на те же 20%, на которые он обгонял Core i5-2467М. Однако, как мы видим, разница больше для тех тестов, которые длятся долго.
Java
К сожалению, только один из участвующих в тестировании ультрабуков смог завершить тест, так что публикация результатов становится бессмысленной.
Архивирование и разархивирование
Toshiba Z830
Lenovo U410
%%
7-Zip pack
0:02:36
0:02:29
105%
7-Zip unpack
0:00:19
0:00:20
95%
RAR pack
0:01:43
0:01:41
102%
RAR unpack
0:00:57
0:00:57
100%
Общий результат по группе — +1%.
А вот в коротких тестах разница между двумя процессорами практически незаметна. Можно сказать, что Ivy Bridge имеет некоторое незначительное преимущество в тех задачах, которые лучше используют все ядра, но оно именно что незначительное.
Офисные приложения
Toshiba Z830
Lenovo U410
%%
Excel
0:20:41
0:20:45
100%
FineReader
0:30:11
0:26:14
115%
Firefox
4497
4475
100%
Internet Explorer
567
580
102%
Opera
4276
4483
105%
PowerPoint
0:01:13
0:01:12
101%
Word
0:02:00
0:01:55
104%
В среднем по группе — +4%.
В различных офисных приложениях Ivy Bridge не намного, но устойчиво быстрее. Особняком стоят результаты Finereader — это длинный и относительно ресурсоемкий тест, и вот в нем как раз разница между двумя процессорами весьма серьезная, хотя прочие тесты в группе сглаживают результирующее превосходство Ivy Bridge.
Выводы
Итак, какие выводы мы можем сделать? Первый вывод: не стоит анализировать возможную оптимизацию архитектуры и прочие "низкоуровневые" параметры, исходя из данных тестов в условиях, когда частота работы процессора может произвольно прыгать на 100-500 МГц вверх-вниз.
И все же, какие выводы мы можем сделать?
Прежде всего, стоит отметить, что тот факт, что память у Lenovo U410 работала в одноканальном режиме, а в Toshiba Z830 — в двухканальном, не оказал настолько заметного негативного влияния на результаты тестов, чтобы опустить Ivy Bridge ниже Sandy Bridge.
Далее, результаты тестов опять заставляют предположить, что Lenovo Ideapad U410 проходил тесты с частотой 2,4 ГГц, а не 1,7 ГГц, что дает нам право усомниться в объективности нагрузочного теста (и наблюдаемых в нем характеристик работы процессора). Это предположение подтверждается тем фактом, что под нагрузкой два ультрабука (Aspire S3 и Ideapad U410) работали в одинаковом режиме, а результаты тестов у них очень сильно различаются. Ну и совпадение 20%-ного роста разгонной частоты между Core i5-2467M и Core i5-3317U с 20%-ным ростом производительности также наталкивает на эту мысль.
С учетом этого тезиса мы приходим к выводу, что оба процессора по большей части работали на частотах 2,4 ГГц, а при длительной нагрузке, возможно, система Turbo Boost незначительно снижала частоту на одном из процессоров. При этом разница в производительности в самых разных группах приложений между двумя процессорами, формально работающими на одних частотах, невелика и составляет 2-5% в пользу Ivy Bridge. Этого явно недостаточно, чтобы задумываться об апгрейде с одной платформы на другую, но в целом рост эффективности есть.
Особняком стоят только результаты по кодированию видео, в которых новая платформа показывает серьезное превосходство на предыдущим поколением. Этому может быть два объяснения. Во-первых, архитектурное: возможно, кодировщики используют оптимизации ядра Ivy Bridge (а оно представляет собой все-таки не чистый перевод Sandy Bridge на более тонкий техпроцесс). Впрочем, это маловероятно, так как приложения в методике — достаточно старые, и уж прямой оптимизации в коде под Ivy Bridge у них точно нет.
Второй вариант — опять работа TurboBoost: под серьезной нагрузкой при кодировании видео ультрабук Toshiba Z830 мог сбросить тактовую частоту из-за перегрева, и соответственно, его результаты хуже, чем могли бы быть (и поэтому разница между i5-2557M в нем и i5-2467M меньше, чем в других тестах), а i5-3317U отработал весь тест на максимально доступной частоте и в свою полную силу.
Ну и наконец, мы можем предположить, что результат объясняется комбинацией обоих факторов. Это предположение, пожалуй, ближе всего к истине.
Таким образом, если взять процессоры двух поколений, работающие на одинаковых частотах, то… возможно, разница между ними есть; возможно, разница есть между системами охлаждения; возможно, разница есть между алгоритмами работы Turbo Boost в каждом конкретном случае… В любом случае, делать выводы о сравнительной производительности двух плаформ "до грамма" — неблагодарное занятие. Хорошо коллегам с десктопами: навесил мощное охлаждение, чтобы процессор наверняка молотил на максимуме возможностей, — и вперед. С ноутбуками так не получится, да и смысла нет, ибо даже если удастся создать идеальные условия в тестовой лаборатории, на практике-то их не будет. Результаты тестов повиснут в воздухе и будут только вводить в заблуждение. В общем, вывод таков: Ivy Bridge при работе на тех же частотах, что и Sandy Bridge, показывает ту же либо чуть большую (с разницей до 5%) производительность, за исключением случаев кодирования видео, где новое ядро позволяет добиться существенного преимущества.
Что касается выбора ноутбука для покупки, то выбирать именно модель на Ivy Bridge, а не на предшествующем ядре (при условии, что частоты работы процессоров одинаковы) стоит только в том случае, если вы занимаетесь видеокодированием — в этой области вы сумеете оценить преимущества новой платформы. При равных частотах работы разницы между процессорами двух поколений практически нет, однако следует помнить, что частоты базовых (используемых в ультрабуках повсеместно) моделей Core i5-2467M и Core i5-3317U различаются, так что более современные ультрабуки при прочих равных будут быстрее. С точки зрения других потребительских характеристик (нагрева, автономности или акустического комфорта) не стоит ждать никаких изменений, ситуация практически не поменялась (либо стала чуть хуже у Ivy Bridge, но там и частоты работы другие…). Исходя из этого, даже сейчас Sandy Bridge выглядит достойным кандидатом на покупку.
P. S. В заключение хочу сказать, что все выводы относительно ультрамобильной платформы Intel относятся только к сравнению процессоров Core i5 ULV. Результаты и выводы для процессоров Core i7 совершенно другие, они почти всегда перегреваются под нагрузкой, иногда с очень неприятными последствиями. Но об этом мы поговорим в следующий раз.