Журнал о разной технике

Мeтoдикa тeстирoвaния кoмпьютeрныx систeм oбрaзцa 2017 гoдa

Пeрвыe кoмпьютeры были бoльшими и oчeнь бoльшими, нo пo мeрe сoвeршeнствoвaния тexнoлoгий быстрo нaчaли умeньшaться и дeшeвeть зaoднo. Oкoлo 40 лeт нaзaд в итoгe пoявился и тaкoй клaсс вычислитeльныx систeм, кaк пeрсoнaльныe кoмпьютeры — бoлee рaнниe были и слишкoм дoрoги для тoгo, чтoбы пoпaсть в «чaстнoe пoльзoвaниe», и слишкoм грoмoздки, дaбы нoрмaльнo пoмeститься в «чaстнoe дoмoxoзяйствo». Причeм рaзмeры нaстoльныx пeрсoнaлoк дoлгoe врeмя лимитирoвaлись вoвсe нe цeнтрaльными прoцeссoрaми, a другими кoмпoнeнтaми, тaк чтo пo мeрe миниaтюризaции пoслeдниx oстaвляли сoлидный зaпaс для увeличeния прoизвoдитeльнoсти и функциoнaльнoсти экстeнсивными мeтoдaми.

Сoбствeннo, бурный прoгрeсс x86-прoцeссoрoв в тeчeниe пoслeднeгo дeсятилeтия прoшлoгo вeкa и пeрвoгo дeсятилeтия тeкущeгo вo мнoгoм пoддeрживaлся и вoзмoжнoстью пoстoяннo нaрaщивaть энeргoпoтрeблeниe и тeплoвыдeлeниe цeнтрaльныx и грaфичeскиx прoцeссoрoв. Oт eдиниц Вaтт и пaссивныx систeм oxлaждeния в итоге мы быстро перешли к десяткам и даже сотням Ватт, что уже не всякая «воздушная» система охлаждения вообще могла рассеять. Но этот некогда малозначимый фактор не только ограничил возможности роста десктопов, а еще и вызвал противоречие со стремлением многих к дальнейшей миниатюризации. Собственно, портативные компьютеры давно уже продаются в больших количествах, нежели десктопы —, но при этом первые модели ноутбуков 80-х (да даже и 90-х) хорошо годятся только детей, родившихся в те годы пугать 🙂 На самом деле, нужно меньше, легче, автономнее. И производительнее, конечно. А некоторым покупателям нужно только последнее — пусть даже ценой отказа от автономности.

В итоге некогда монолитный сегмент х86-процессоров (когда один и тот же i386SX мог использоваться и в десктопах, и в ноутбуках) быстро разделился на множество линеек. Настольные так и «топчутся» в районе 60–100 Вт — просто постепенно наращивают производительность интенсивными методами. Но есть и сегмент ноутбучных решений. А есть еще более экономичные процессоры, в плане тепловыделения возвращающие нас во времена Pentium 66 (TDP 16 Вт), а то и более ранние. Причем сравнение со старыми решениями оказывается еще более интересным, если учесть, что к тому же Pentium 66 для создания законченной системы нужно было в обязательном порядке добавить еще несколько десятков микросхем (со своими аппетитами), а современный CULV-процессор Intel обычно содержит и графический контроллер, и весь чипсет, и несколько мегабайт быстрой памяти.

С другой стороны, необходимость в таких условиях укладываться в 35, 15 или, тем более, 6 Вт заметно ограничивает производительность: при прочих равных она оказывается в разы меньше, чем у настольных решений. Если же и удается добиться паритета по скорости, за это приходится дорого платить в общечеловеческих ценностях: низкопотребляющие чипы всегда обходятся дороже. Иногда и вовсе возникает необходимость использования специальных микроархитектур со своими особенностями и недостатками. Все это приводит к тому, что многие поборники чистой производительности (особенно теоретической) вовсе не склонны серьезно рассматривать мобильные решения, занося их оптом в «неинтересные». Правда, в реальности по вполне объективным причинам они пользуются куда большей популярностью, нежели настольные системы. Поэтому вопрос, «с какой скоростью оно работает?» для массового потребителя вовсе не праздный. Понятно, впрочем, что для реализации простых массовых задач в современном мире связка «х86+Windows» вообще избыточна — справится, но зачастую можно обойтись и более простыми решениями. А как это будет работать с «тяжелым» настольным софтом — уже интереснее.

Проверить это несложно, благо в нашей тестовой методике такие программы в основном и используются. А еще в нашем распоряжении оказалось пять компактных систем двух разных семейств, произведенных Intel. Впрочем, фактический производитель особого значения не имеет — компоненты Intel широко используются многими и в самых разных системах. Тут самым важным был факт самого наличия, причем для части компьютеров — в виде, допускающем гибкое конфигурирование. А еще их все равно нужно тестировать. А для более удобного последующего анализа результатов, их имеет смысл собрать в одну статью, которую вы сейчас и читаете.

Конфигурация тестовых стендов
Процессор
Intel Core i3–7100U
Intel Core i5–7260U
Intel Core i7–7567U
Название ядра
Kaby Lake
Kaby Lake
Kaby Lake
Технология производства
14 нм
14 нм
14 нм
Частота ядра, ГГц
2,4
2,2/3,7
3,5/4,0
Количество ядер/потоков
2/4
2/4
2/4
Кэш L1 (сумм.), I/D, КБ
64/64
64/64
64/64
Кэш L2, КБ
2×256
2×256
2×256
Кэш L3 (L4), МиБ
3
4 (64)
4 (64)
Оперативная память
2×DDR4–2133
2×DDR4–2133
2×DDR4–2133
TDP, Вт
15
15
28
GPU
HD Graphics 620
Iris Plus Graphics 640
Iris Plus Graphics 650

Первая тройка процессоров используется компанией в «седьмом» поколении Intel NUC, которое, по-видимому, будет последним радикально двухъядерным. Впрочем, о самих NUC (и этих, и других) мы подробно расскажем в отдельных статьях, пока же просто отметим, что старший Core i7–7567U и средний Core i5–7260U в любом случае являются «лебединой песней» двухъядерных мобильных процессоров: в TDP 15 Вт компания уже умеет помещать и четыре ядра, а ведь тестируемый Core i7 имеет более «широкий» теплопакет. Правда пока в рамках «восьмого» поколения Core компания не представила моделей с графикой Iris — только банальная UHD, либо Radeon Vega, но последнее помещается в изначально более серьезные сборки с TDP 65+ Вт. Поэтому и эти двухъядерники вполне еще актуальны. А Core i3–7100U вообще можно отнести к очень массовым процессорам — компьютеров на нем продается чуть ли не больше, чем разнообразных десктопов вообще:)

Поскольку все эти платформы нам попали в виде NUC, проблем с конфигурированием не возникло — стандартно используемый SSD Corsair Force LE 960 ГБ, да 8 ГБ памяти в двухканальном режиме.

Процессор
Intel Pentium N4200
Intel Core m3–7Y30
Название ядра
Apollo Lake
Kaby Lake
Технология производства
14 нм
14 нм
Частота ядра, ГГц
1,½,5
1,0/2,6
Количество ядер/потоков
4/4
2/4
Кэш L1 (сумм.), I/D, КБ
128/96
64/64
Кэш L2, КБ
2048
2×256
Кэш L3, МиБ
—
4
Оперативная память
2×LPDDR3L-1866
2×LPDDR3L-1866
TDP, Вт
6
4,5
GPU
HD Graphics 620
HD Graphics 615

Эти же два решения попали в руки в виде Compute Card, так что пришлось тестировать «как есть» — с 4 ГБ памяти. И накопители разные — в карте на Core m3 установлен SSD Intel 600p 128 ГБ, а младшая модель обходится eMMC-накопителем SanDisk DF4064 64 ГБ. Впрочем, для систем c Pentium/Celeron на «атомных» ядрах это вообще частый случай. И проходят обе «карты» в нашем случае в какой-то степени вне конкурса — очевидно, что приобретать систему такого уровня для 3D-рендеринга (например) не слишком оправданно априори. Но оценить, как она вообще может справиться с данной нагрузкой, повторимся, интересно. Раз уж технически вообще возможно — все-таки совместимость по ПО с десктопами полная, чем иногда при необходимости можно и пользоваться как угодно.

Процессор
AMD A12–9800E
Intel Pentium G4620
AMD Ryzen 3 2200G
Название ядра
Bristol Ridge
Kaby Lake
Raven Ridge
Технология производства
28 нм
14 нм
14 нм
Частота ядра, ГГц
3,⅓,8
3,7
3,5/3,7
Количество ядер/потоков
2/4
2/4
4/4
Кэш L1 (сумм.), I/D, КБ
192/64
64/64
256/128
Кэш L2, КБ
2×1024
2×256
4×512
Кэш L3, МиБ
—
3
4
Оперативная память
2×DDR4–2400
2×DDR4–2400
2×DDR4–2933
TDP, Вт
35
51
65
GPU
Radeon R7
HD Graphics 630
Vega 8

Для ориентира мы возьмем три в полном смысле слова настольных системы. Но несмотря на это, Pentium G4620 и A12–9800E можно считать решениями лишь базового уровня — зато в целом понятными, хорошо изученными и недорогими. А Ryzen 3 2200G тоже недорог, однако изначально является гостем из другого мира — более серьезного. И все же в компактной системе его использовать можно, пусть и не настолько компактной, как NUC. Тем более интересно его взять и как эталон современной «интегрированной» игровой производительности — на каковое применение в какой-то степени претендуют и CULV-процессоры с Iris.

Методика тестирования

Методика подробно описана в отдельной статье. Здесь же вкратце напомним, что базируется она на следующих четырех китах:

Подробные результаты всех тестов доступны в виде полной таблицы с результатами (в формате Microsoft Excel 97—2003). Непосредственно же в статьях мы используем уже обработанные данные. В особенности это относится к тестам приложений, где все нормируется относительно референсной системы (AMD FX-8350 с 16 ГБ памяти, видеокартой GeForce GTX 1070 и SSD Corsair Force LE 960 ГБ) и группируется по сферам применения компьютера.

iXBT Application Benchmark 2017

Результаты Ryzen 3 здесь и далее в отдельных комментариях нуждаться будут редко — все-таки четыре полноценных ядра и теплопакет «без ограничений» позволяют многое. Более интересно то, что настольный Pentium в общем-то не превосходит «ультрабучные» Core i5/i7 (разве что стоит дешевле), а «зажатые» в формальные 35 Вт «старые» APU и вовсе медленнее — им удается обогнать разве что Core i3–7100U. И что интересно — Core m3–7Y30 тоже не сказать, чтоб радикально медленнее. Т. е. и в рамках примерно 6 Вт «на все» можно получить не такую уж низкую производительность. Но почти вдвое ниже, чем обеспечивает «хороший» настольный Pentium. И заметно дороже. Другой вопрос, что попытка сэкономить сменив архитектуру… Вообще плачевна, хотя у Pentium N4200 целых четыре физических ядра. В точности, как у Ryzen 3 — просто ядра очень разные:)

Еще одна нецелевая для низкопотребляющих систем группа, в которой, тем не менее, старшие ультрабучные процессоры выглядят неплохо. А младшие просто специально урезали сравнительно с ними, лишив поддержки Turbo Boost: Core i3–7100U в итоге «молотит» на постоянной частоте, даже в случаях, когда ее можно было бы и увеличить. Core m3 с его ограничениями на потребление такие случаи выпадают реже —, но вот он ими сполна распоряжается.

В общем и целом расположение испытуемых в табели о рангах сохраняется. С небольшими отличиями в деталях — на сколько A12 сумеет обогнать Core i3, если первый настольный, но «энергоэффективный», а второй вообще CULV.

Вот тут Ryzen 3 «не повезло» с Photoshop, но это уже привычное дело для процессоров без SMT. Более интересно то, что в данном случае и Core i5–7260U обогнал Pentium G4260, хотя обычно отставал — сработала чуть более мощная графика и кэш-память четвертого уровня. А еще интересно то, что во всех трех программах обработки фотографий Core i3–7100U с легкостью обгоняет «старые» APU AMD — не только Е-серии, которая оказывается даже медленнее, чем Core m. Вот вам и «пятиваттный процессор»! Понятно, что для серьезной работы лучше купить что-то более серьезное, но «в поле» безвентиляторный ноутбук или планшет на таком процессоре будет очень неплох. Некоторые и более медленными десктопами как-то пользуются.

Опять возвращаемся к привычным раскладам. Также отмечаем, что в ряде случаев ультрабучные Core i5/i7 (даже уже «устаревшие» двухъядерные) не так уж и плохо смотрятся на фоне настольных Ryzen 3. Безусловно, они дороже —, но последний в ультрабук и «не лезет». И как в итоге будет выглядеть состязание тех Ryzen, что «лезут» с далеко не новыми Core — по-видимому, вопрос не всегда однозначный.

С научными же расчетами возвращаемся в «штатное положение».

И закономерный итог. Старшие модели двухъядерных CULV-процессоров вполне сопоставимы по производительности с современными настольными Pentium или чуть менее современными Core i3. Младшие находятся приблизительно на уровне APU AMD для FM2+ или «первой итерации» AM4. Разумеется, это базовый уровень настольной производительности —, но настольной. Получить больше «на столе» можно — причем недорого. Перенести это «больше» в очень компактную систему — нет. В таковых иногда приходится идти на еще большее снижение производительности. Впрочем, Core m еще можно считать аналогом каких-то настольных процессоров (к примеру, Celeron G3900 немного медленнее, чем m3–7Y30), а вот представители «атомной» архитектуры еще в полтора-два раза медленнее.

Энергопотребление и энергоэффективность

При этом их энергопотребление находится на том же уровне, что и Core m — со всеми вытекающими. Компании действительно удалось за прошедшие годы настолько хорошо «вылизать» Core (несложно заметить, что Pentium G4260 сам по себе можно и в ультрабук поставить, хотя ему это и не требуется), что скрипач не нужен. С другой стороны, «атомные» решения банально дешевле в производстве, чем и живы — их можно дешевле продавать и в более дешевых системах же использовать. А вот покупать их стоит только в тех случаях, когда вопрос производительности не стоит. Т. е. все, как и раньше — рано или поздно «прожуют» любой х86-код, однако пользователю может и надоесть ждать окончания процесса.

Как и было сказано выше, ультрабучные Core i3 «не выбирают» свой теплопакет, но работают все равно достаточно быстро — так что по эффективности с ними могут конкурировать только Core m, а «атомы» с технической точки зрения не интересны. Старшие же процессоры U-серии выходят на уровень настольных процессоров не только по производительности, но и по энергопотреблению — так что не слишком уж энергоэффективны. А если взять четырех- или шестиядерный Core i5 — так он еще и победит ультрамобильные решения. По эффективности, разумеется, а не по абсолютному значению энергопотребления — оно в компактной системе обычно важнее. Что пока еще оправдывает существование Pentium N4200 и его родственников, однако очень хочется надеяться на то, что новые «атомы» начнут выглядеть менее блекло на фоне Core.

iXBT Game Benchmark 2017

Любоваться на результаты Intel HD Graphics не слишком интересно во всех ее проявлениях — тем более «атомном», а Ryzen 3 заведомо превосходит всех на голову. Поэтому мы решили оставить результаты только четырех процессоров, и только в тех играх, где хотя бы Core i7–7567U выдает приемлемую частоту кадров.

Впрочем, со старыми «танками» (новые появились совсем недавно и нуждаются в отдельном изучении) все просто и понятно — тут, возможно, что-то удобоваримое и «атомы» смогут выдать хотя бы в низком разрешении.

Более интересно то, что можно попробовать поиграть и в Battlefield.

И с некоторой натяжкой в RotTR или Hitman.

В Skyrim же производительность оказывается даже немного более высокой, чем у APU AMD. Даже если бы мы взяли «безоговорочно настольный» A10–9700 — он не сильно лучше.

В целом же ничего неожиданного — еще пару лет назад первые двухъядерные CULV-процессоры с GPU Iris вышли на уровень настольных APU AMD по игровой производительности. Последние с тех пор не слишком менялись (до совсем недавнего времени), наследники первых — хуже точно не стали. Правда для современных игр, и того и другого маловато — не говоря уже о HD Graphics. Разумным минимумом является Vega в процессорах AMD Ryzen, а еще лучше — она же в комплекте с собственной памятью и четырехъядерным Core. Последнее, впрочем, сильно выбивается за сегмент недорогих компактных решений, а вот первое в исполнении для него может быть очень интересным. Но если подходит система типа Mini-ITX — можно уже ничего и не ждать, а просто покупать. А вот если хотя бы аналог NUC…

Итого

Итак, можно ли использовать низкопотребляющие процессоры для решения тяжелых задач? Как видим, вполне. По крайней мере, если это хотя бы Core m — некоторые «настольные» не лучше. Другой вопрос, что в настольную систему можно легко установить и то, что «лучше». Компактная же таких вольностей не позволяет. Соответственно, если компактность не требуется, то за ней гоняться не стоит. Если требуется, то уровень Celeron/Pentium/A-серии AMD — в целом не такой уж и плохой уровень. Тем более, что за пределами наиболее ресурсоемких задач разницу между процессорами невооруженным глазом нужно еще суметь заметить, так что с ними вообще все просто.

Единственный камень преткновения — игры. Но эта проблема существует уже очень давно и вряд ли будет решена в обозримой перспективе: энергопотребление мощных GPU в разы выше, чем даже у мощных же процессоров, так что встроить нечто подобное в низкопотребляющее решение в принципе невозможно. Впрочем, «игровой» является далеко не каждая продаваемая настольная система (и даже не каждая вторая), так что на практике данная проблема является значимой лишь для меньшинства потребителей.