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

Отчасти эта статья – дань юбилею, который мы чуть было не проморгали. В этом году исполнилось 10 лет с момента появления процессоров Sandy Bridge, перевернувших в своё время мир персональных компьютеров. Многие до сих пор вспоминают о них как о наиболее ярком примере того, как Intel® смогла одним махом улучшить архитектуру CPU, перестроить структуру платформы и добиться принципиального роста производительности. И хотя бы по этой причине они заслуживают того, чтобы помянуть их добрым словом.

Однако сегодня мы не будем петь дифирамбы Sandy Bridge и рассказывать о том, что «нонеча уже не то, что давеча». Дело в том, что недавно на рынок пришли процессоры Rocket Lake, которые в какой-то мере можно посчитать продолжателями традиций легендарных Sandy Bridge. Они, безусловно, не лишены заметных недостатков, связанных с использованием для их производства далеко не самого прогрессивного 14-нм техпроцесса, который Intel поставила на вооружение ещё в 2014 году. Но зато с точки зрения прироста быстродействия к ним сложно предъявлять какие-то претензии, поскольку удельная производительность применённых в Rocket Lake ядер Cypress Cove выросла сразу на 15-20 %, чем они и как раз и напоминают Sandy Bridge.

Прирост производительности, который смогли обеспечить процессоры Rocket Lake, нагляднее всего видно на примере не флагманских модификаций, а устройств среднего ценового сегмента. Дело в том, что старшие представители семейства оказались серьёзно ограничены в характеристиках из-за своего запредельного тепловыделения, что было хорошо видно при тестировании восьмиядерников Core™ i9-11900K и Core™ i7-11700K. А вот у представителей серии Core i5 такой проблемы нет – эти процессоры в целом попроще, и прогресс в их производительности оказывается действительно очень заметным.

Чтобы показать, насколько серьёзный шаг вперёд сделали процессоры Rocket Lake на фоне предшественников, мы в рамках партнёрского проекта с компанией Intel решили провести большое ретроспективное сравнение и показать, как видоизменялись массовые предложения в средней ценовой категории за последние десять лет, в течение которых последовательно прошли друг за другом десять поколений процессоров Core. Сравнение величин прироста производительности при переходе от поколения к поколению должно позволить сделать обоснованный вывод о том, действительно ли Rocket Lake можно считать одним из самых результативных обновлений микроархитектуры и дизайна потребительских процессоров Intel.

В качестве объектов для сравнения мы отобрали девять младших процессоров серии Core i5, которые были выпущены за последние десять с небольшим лет, начиная с Core i5-2300 и заканчивая новейшим Core i5-11400. Что характерно, все они отличаются стабильной ценой, которая вот уже десять лет держится в районе $180. Благодаря этому такие процессоры в последние годы оказываются ко всему прочему и наиболее популярными решениями по статистике продаж за счёт привлекательного сочетания цены и производительности. Это делает сегодняшнее тестирование ещё интереснее – в нём мы наглядно увидим, как с 2011 года росла производительность наиболее массовых платформ ПК среднего уровня.

⇡#Десять лет прогресса Core i5: от Sandy Bridge до Rocket Lake

В разговоре о том, как развиваются в последние годы процессоры Intel среднего ценового диапазона, начинать с Sandу Bridge удобно не только по причине юбилея данного процессорного дизайна. В действительности именно с выходом этого семейства процессоров Intel смогла чётко определиться с характеристиками моделей, которые она собирается предлагать массовому пользователю. Именно с появлением Sandу Bridge настольные процессоры семейства Core i5 стали всегда обладать как минимум четырьмя вычислительными ядрами, а младшее решение такого рода получило закрепившуюся на многие годы цену в районе $180.

К тому же появление в 2011 году семейства Sandy Bridge оказалось одним из самых запоминающихся эпизодов в истории компании Intel как благодаря заложенным в него преобразованиям, так и за счёт серьёзного роста производительности, сразу отодвинувшего все прошлые решения на задний план. Поэтому нет ничего удивительного в том, что эта микроархитектура теперь считается отправной точкой в ветке развития современных процессоров Intel.

Хотя первые процессоры под маркой Core были выпущены ещё в 2008 году на базе микроархитектуры Nehalem, все основные черты, которые присущи современным потребительским CPU компании Intel, проявились именно в Sandy Bridge. Представители этого семейства в первую очередь выделялись тем, что проектировались как система-на-чипе, где в единый полупроводниковый кристалл были помещены и традиционные процессорные, и графические ядра, а также контроллеры памяти и шины PCIe. Кроме того, в Sandy Bridge компания Intel перешла на использование общего дизайна полупроводникового чипа для разных применений: мобильных, настольных и серверных. Иными словами, в Sandy Bridge было заложено многое из того, что впоследствии на долгие годы стало характерными особенностями потребительских процессоров Intel.

Не менее серьёзные преобразования затронули и внутреннюю микроархитектуру. В Sandy Bridge разработчики примерно на четверть сократили длину исполнительного конвейера и добавили ключевой элемент, который впоследствии стал прерогативой всех современных CPU, — кеш декодированных микроопераций. В Sandy Bridge он был рассчитан на 1500 записей и позволял процессору не декодировать по второму разу закешированные x86-инструкции, что существенно сокращало число этапов, необходимых для их исполнения.

Кроме того, в процессорах Sandy Bridge появилась поддержка набора команд AVX, позволяющего проводить операции с 256-битными векторами. Это нововведение повлекло за собой расширение исполнительного домена в процессорном ядре, увеличение количества исполнительных устройств и реализацию более быстрых алгоритмов работы с данными, хранящимися в кеш-памяти.

В дополнение к перечисленному в процессорах Sandy Bridge впервые появилась высокоэффективная кольцевая шина, которая по сей день применяется для связи вычислительных ядер, блоков кеша, графического ядра и внеядерных элементов. Также в Sandy Bridge была реализована поддержка более скоростных, чем раньше, модулей памяти DDR3 SDRAM.

Верхняя часть семейства процессоров Sandy Bridge была сформирована из четырёхъядерных моделей, а представители средней серии Core i5 отличались тем, что были лишены поддержки технологии Hyper-Threading и обладали уменьшенным на четверть L3-кешем. Самый младший из таких четырёхъядерников, Core i5-2300, был оценён производителем в $177 и получил частоту 2,8 ГГц, которая была на 600 МГц ниже, чем у флагмана.

Core i5-2300

Через полтора года после появления Sandy Bridge на рынок пришли процессоры Ivy Bridge, которые сама Intel отнесла к эволюционному этапу «тик+», то есть к такому, где наряду с применением более совершенных норм техпроцесса нашли место и некие микроархитектурные улучшения. Впрочем, нельзя сказать, что микроархитектура Ivy Bridge смогла как-то существенно улучшить удельную производительность. Преимущества процессоров этого семейства лежали в несколько иной плоскости. Эта плоскость – энергоэффективность.

Переход с 32 нм на более новый техпроцесс с 22-нм нормами и трёхмерными FinFET-транзисторами позволил Intel оптимизировать тепловыделение и энергопотребление. В то время как типичные четырёхъядерные Sandy Bridge имели расчётное тепловыделение 95 Вт, тепловой пакет Ivy Bridge был ограничен более приемлемой планкой 77 Вт, соответствие которой не потребовало снижать тактовые частоты. Впрочем, в первую очередь это сыграло положительную роль в мобильном сегменте.

Что же касается десктопных версий Ivy Bridge, то у них появилась поддержка шины PCIe 3.0 и более скоростных типов DDR3-памяти. При этом младшая четырёхъядерная модификация в семействе, Core i5-3330 получила по сравнению с Core i3-2300 немного более высокую частоту на уровне 3 ГГц и чуть более высокую цену $182, которая с этого момента стала стандартной для младших моделей Core i5 на многие годы.

Core i5-3330

В следующем за Ivy Bridge поколении процессоров с кодовым именем Haswell разработчики по логике должны были сделать новый революционный шаг «так». Однако на практике очередной процессорный дизайн оказался скорее эволюцией, чем революцией. Во времена Haswell компания Intel не испытывала никакого давления со стороны конкурента, поэтому усовершенствованная микроархитектура принесла в лучшем случае 10-процентный прирост производительности по сравнению с Ivy Bridge.

Наиболее интересным изменением в Haswell стало появление поддержки инструкций из набора AVX2, реализация которой потребовало провести ребалансировку исполнительного домена, добавить дополнительные порты и устройства для исполнения инструкций.

Кроме того, в Haswell разработчики провели интересный эксперимент – перенесли схему питания процессора с материнской платы внутрь CPU. С одной стороны, это улучшило возможности по управлению питанием, но с другой привело к росту тепловыделения процессоров, что в конечном итоге вылилось в отсутствие у Haswell какого-либо прогресса в тактовых частотах по сравнению с прошлым поколением. Всё это отлично видно по младшему четырёхъядернику – Core i5-4430. Расчётное тепловыделение этого чипа возросло до 84 Вт, но базовая частота так и осталась на отметке 4 ГГц.

Core i5-4430

Процессоры поколения Broadwell, при производстве которых впервые были использованы 14-нм нормы, не получили широкого применения, и по-настоящему массовых решений на основе этой микроархитектуры не выпускалось. А вот следующий шаг в развитии дизайнов, Skylake, стал для Intel знаменательной вехой, главным образом по той причине, что эта микроархитектура без каких-либо изменений эксплуатировалась с 2015 года пять лет подряд, а 14-нм технология производства продолжает оставаться актуальной до сих пор.

Хотя Skylake тоже считается «таком» в цикле разработки «тик-так», изменений в микроархитектуре этих процессоров было сделано не так много. Но зато была проведена давно напрашивавшаяся оптимизация входной части исполнительного конвейера, за счёт чего Skylake получили способность декодировать по пять, а не по четыре инструкции одновременно. Впрочем, в конечном итоге это принесло не слишком значительный прирост удельной производительности – вновь порядка 10 %, как и в поколении Haswell.

В то же время вокруг вычислительных ядер Skylake произошло довольно много больших перемен. Начала использоваться новая версия кольцевой шины с удвоенной полосой пропускания. Контроллер памяти получил совместимость с DDR4, а в довершение выросла и пропускная способность шины DMI, который процессор соединяется с набором системной логики.

В сумме все эти изменения сделали младший четырёхъядерник семейства Skylake, Core i5-6400, довольно востребованным предложением. При стандартной цене в $182 он мог похвастать не только улучшенной по сравнению с предшественниками микроархитектурой, но и сниженным до 65 Вт типичным тепловыделением, повышенной до 3,1 ГГц частотой при полной нагрузке и работой в составе платформы LGA1151 с поддержкой DDR4-2133.

Core i5-6400

Произошедший в начале 2017 года переход от Skylake к Kaby Lake ознаменовал конец работы принципа «тик-так» в его первоначальном виде: очередной процессорный дизайн был отнесён к этапу «оптимизация». Применительно к Kaby Lake это означало отсутствие изменений в микроархитектуре, но некоторое улучшение параметров 14-нм технологического процесса, что в конечном итоге вылилось в некоторый прирост тактовых частот.

Процессор стоимостью $182 в семействе Kaby Lake получил название Core i5-7400. Его тактовая частота относительно Core i5-6400 выросла на 200 МГц и при полной нагрузке на все четыре ядра он был способен работать при 3,3 ГГц. Кроме того, в Kaby Lake добавилась совместимость с более скоростной DDR4-2400 SDRAM, но в остальном это был довольно близкий родственник Core i5-6400.

Core i5-7400

На смену поколению Kaby Lake довольно быстро пришли процессоры Comet Lake – первые представители серии были анонсированы даже в том же 2017 году. Столь стремительная смена поколений во многом была обусловлена успехом процессоров Ryzen – Intel хотела ответить на них как можно скорее. Но так как в 2017 году ни о какой смене микроархитектуры или техпроцесса говорить не было возможно, Comet Lake продолжили опираться на «улучшенную» 14-нм производственную технологию и на ядра Skylake. Зато увеличилось число этих ядер: представители серий Core i7 и Core i5 стали сначала шестиядерниками, а немного позднее — ещё через год — в сериях Core i7 и Core i9 появились массовые процессоры и с восемью вычислительными ядрами.

Стоит заметить, что Comet Lake привнесли улучшения и по другим направлениям. Во-первых, оптимизации техпроцесса позволила довольно заметно увеличить тактовые частоты. Во-вторых, улучшились возможности встроенного контроллера памяти: у него появилась поддержка более скоростной DDR4-2666 SDRAM.

В результате младший представитель серии Core i5 конца 2017 года — Core i5-8400 — был уже шестиядерным процессором с L3-кешем объёмом 9 Мбайт, правда по традиции лишённым поддержки технологии Hyper-Threading. Но зато при нагрузке на все ядра этот CPU мог удерживать достаточно высокую тактовую частоту 3,8 ГГц, оставаясь (при удачном стечении обстоятельств) в рамках 65-ваттного теплового пакета.

Core i5-8400

Через год процессоры Core подросли на поколение, увеличив модельные номера, и на смену Core i5-8400 пришёл Core i5-9400, который был по сутипочти таким же чипом с единственным отличием – увеличенной на 100 МГц тактовой частотой.

Core i5-9400

А ещё через год, в августе 2019-го, вышло ещё одно поколение процессоров, родственных Skylake, — Comet Lake. Благодаря очередной оптимизации 14-нм техпроцесса Intel смогла втиснуть на полупроводниковый кристалл ещё пару ядер, и старшие предложения компании в серии Core i9 стали десятиядерниками. Что же касается серий Core i7 и Core i5, то им, как и ранее, досталось по восемь и шесть ядер, а заодно — поддержка Hyper-Threading, которая в серии Core i7 была утрачена в прошлом поколении, а в серии Core i5 вообще никогда до этого не появлялась.

Таким образом младший процессор среднего уровня, который можно было купить за $182, стал ещё привлекательнее – в нём к шести вычислительным ядрам добавилась поддержка 12 потоков, а объём кеш-памяти третьего уровня вырос до 12 Мбайт. Причём это не привело к снижению тактовой частоты: Core i5-10400 при полной нагрузке мог работать на 4 ГГц, но, правда, при условии отмены пределов потребления, которые поколение за поколением продолжали держаться на отметке в 65 Вт.

Core i5-10400

Наконец, в этом году на смену Core i5-10400 пришёл ещё более новый процессор – Core i5-11400. И в нём снова сделан большой шаг вперёд, и на этот раз в направлении совершенствования микроархитектуры. Всё семейство настольных процессоров Core 11-го поколения основываются на дизайне Rocket Lake. И хотя такие CPU по-прежнему производятся по 14-нм техпроцессу, их удельная производительность стала выше на 15-20 %, что сравнимо с тем рывком, который был сделан 10 лет тому назад в процессорах Sandy Bridge.

Для выпуска Rocket Lake компания Intel портировала на 14-нм техпроцесс 10-нм ядра Sunny Cove, которые уже почти два года используются в мобильных процессорах Ice Lake. Наиболее заметные микроархитектурные улучшения этих ядер заключаются в увеличении объёмов кеш-памяти на первом и втором уровне, в расширении размера кеша микроопераций, плюс в очередном усилении исполнительного домена за счёт дополнительных портов и исполнительных устройств. Кроме того, в Rocket Lake появилась поддержка 512-битных инструкций набора AVX512.

Вместе с более эффективной микроархитектурой процессоры Rocket Lake получили поддержку скоростной памяти DDR4-3200 и современной шины PCIe 4.0. Кроме того, увеличилось количество линий в процессорном контроллере PCIe и теперь он позволяет подключать не только графическую карту, но и высокоскоростной твердотельный накопитель.

В результате всех этих преобразований шестиядерный и двенадцатипоточный Core i5-11400 стал выглядеть очень привлекательно. Улучшений в нём много, а цена осталась на прежнем уровне — $182. Более того, не стала ниже и частота: при полной нагрузке на все ядра Core i5-11400 способен работать на 4,2 ГГц.

Core i5-11400

Единственное «но»: существенное усложнение ядер без внедрения новых производственных норм обернулось ожидаемым и довольно сильным ростом энергопотребления, что сделало Rocket Lake куда горячее предшественников. В заявленные 65-ваттные рамки Core i5-11400 явно не вписывается, поэтому для того, чтобы он был способен полностью раскрыть свой потенциал, с ним необходимо использовать мощную систему охлаждения. В противном случае реальная рабочая частота рискует оказаться заметно ниже частот предшественников, что в конечном итоге не даст реализовать выигрыш от более прогрессивной микроархитектуры.

⇡#Девять младших Core i5 в одной таблице

За десять лет с 2011 по 2021 год процессоры Intel среднего уровня, цена которых держится на уровне $180, претерпели серьёзные изменения. Даже если не обращать внимания на усовершенствования в микроархитектуре, улучшения видны и по чисто численным параметрам. Количество ядер у представителей серии Core i5 выросло с четырёх до шести, а число поддерживаемых потоков – с четырёх до двенадцати. Кеш-память третьего уровня стала вместительнее вдвое. А тактовая частота выросла в полтора раза. В процессе развития процессоры приобрели поддержку векторных инструкций AVX2 и AVX512. Частота поддерживаемой ими памяти выросла в 2,4 раза, а пропускная способность шины PCI Express увеличилась вчетверо.

Core i5-11400	Core i5-10400	Core i5-9400	Core i5-8400	Core i5-7400	Core i5-6400	Core i5-4430	Core i3-3330	Core i5-2300
Семейство процессоров	Rocket Lake	Comet Lake	Coffee Lake	Coffee Lake	Kaby Lake	Skylake	Haswell	Ivy Bridge	Sandy Bridge
Платформа	LGA 1200	LGA 1200	LGA 1151v2	LGA 1151v2	LGA 1151	LGA 1151	LGA 1150	LGA 1155	LGA 1155
Микроархитектура	Cypress Cove	Skylake	Skylake	Skylake	Skylake	Skylake	Haswell	Ivy Bridge	Sandy Bridge
Техпроцесс, мм	14	14	14	14	14	14	22	22	32
Ядра/потоки	6/12	6/12	6/6	6/6	4/4	4/4	4/4	4/4	4/4
Частота (номинал/турбо), ГГц	2,6-4,4	2,9-4,3	2,9-4,1	2,8-4	3-3,5	2,7-3,3	3-3,2	3-3,2	2,8-3,1
Частота с полной нагрузкой, ГГц	4,2	4	3,9	3,8	3,3	3,1	3	3	2,8
L2-кеш, Кбайт	6 × 512	6 × 256	6 × 256	6 × 256	4 × 256	4 × 256	4 × 256	4 × 256	4 × 256
L3-кеш, Мбайт	12	12	9	9	6	6	6	6	6
AVX2	Есть	Есть	Есть	Есть	Есть	Есть	Есть	Нет	Нет
AVX-512	Есть	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет
TDP, Вт	65	65	65	65	65	65	84	77	95
Память	DDR4-3200	DDR4-2666	DDR4-2666	DDR4-2666	DDR4-2400	DDR4-2133	DDR3-1600	DDR3-1600	DDR3-1333
Линии PCIe	20 × Gen 4	16 × Gen 3	16 × Gen 3	16 × Gen 3	16 × Gen 3	16 × Gen 3	16 × Gen 3	16 × Gen 3	16 × Gen 2
Встроенная графика	UHD 730	UHD 630	UHD 630	UHD 630	HD 630	HD 530	HD 4600	HD 2500	HD 2000
Цена	$182	$182	$182	$182	$182	$182	$182	$182	$177
Дата анонса	Март 2021	Август 2019	Октябрь 2018	Октябрь 2017	Январь 2017	Сентябрь 2015	Июнь 2013	Сентябрь 2012	Январь 2011

Однако в темпах развития младшие Core i5 несколько разошлись с флагманами. За те же 10 лет флагманские процессоры стали из четырёхъядерников восьми- или даже десятиядерниками, а их L3-кеш увеличился в два с половиной раза. Но вот тактовые частоты выросли лишь на 37 %. А это значит, что эволюция производительности в мире Core i5 протекала несколько иными путями, и проследить за ней особенно интересно. Чем мы и займёмся далее.

⇡#Описание тестовой системы и методики тестирования

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

Скриншоты

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 состояниях 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, разрешение которого 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 [email protected] 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 [email protected] 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 обработке 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, учитывая, 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 отражено различие 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 над 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 лежит главным образом на микроархитектурных усовершенствованиях.

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 менялась массовые процессоры Intel средней ценовой категории в течении 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).

Источник