Платформа Intel LGA: Имеет ли смысл менять Haswell на Skylake?

Серьезного обновления в ряду настольных процессоров Intel не было уже давно, с 2013 г. Да, в 2014 г. вышел Haswell-E с поддержкой DDR4, но, по сути, кроме увеличенного числа ядер и слегка обновленной платформы, ничего нового в нем не было. Вообще, LGA 2011 в любых своих проявлениях — удел мощных рабочих станций, где, в первую очередь, обращают внимание на производительность в ограниченном кругу приложений, а о тепловыделении, энергопотреблении и стоимости думают во вторую-третью. Для рядового пользователя начинка ПК одинаково важна со всех сторон, и платформа LGA 1150 в течение последних трех лет была оптимальным выбором: богатый ассортимент процессоров и системных плат, умеренная цена, скромное энергопотребление. Фактически, золотая середина. Но нужно двигаться вперед.

Под «движением вперед» подразумевался переход на 14-нм техпроцесс со всеми его приятными последствиями: меньше площадь кристалла, ниже энергопотребление (и тепловыделение), выше тактовые частоты. Однако с самого начала дело не заладилось. То возникали проблемы с транзисторами, то появлялся большой процент брака. На протяжении года в новостных лентах проскакивали обрывочные сведения, но не было никакой точной и достоверной информации. Даже те, кто не собирались менять начинку ПК сразу после выхода очередного семейства процессоров, с интересом ожидали появления новинок. Исключительно из интереса к результату столь продолжительных стараний.

В обязательном порядке стоит упомянуть десктопные модели на базе ядря Broadwell, которые как-то быстро промелькнули в новостных лентах в июле 2015 г. и пропали. Сам я на первых порах чуть было не принял эти процессоры за долгожданную обновку, изрядно удивившись сохранению процессорного разъема (и типа оперативной памяти заодно) при 14-нм техпроцессе и нестандартном ядре. Ведь Intel хлебом не корми, дай только новой платформой пользователя озаботить, а поди же ты, третье поколение — и все 1150. Но нет, Broadwell (или, говоря точнее, Broadwell-DT) были скоротечным промежуточным звеном между двумя поколениями, больше ориентированным на мобильный сегмент, нежели на настольный. Как следствие, повышенный интерес к ним испытывают желающие получить преимущества мобильных решений, сохранив десктопный формат компьютера.

Долгожданный выход на рынок новинки на ядре Skylake состоялся в конце лета 2015 г. Здесь необходимо заметить, что тот Skylake, что сокетирован, правильнее называть Skylake-S, потому что есть и другие версии Skylake — U, Y и H, рассчитанные на установку в мобильных системах и выпускаемые в BGA упаковке.

Всего в сокетированное семейство Skylake-S входит 20 моделей процессоров с TDP от 35 до 91 Вт. Узнать их в прайс-листах очень просто — в маркировке первая цифра будет 6. Количественные характеристики изменились незначительно: количество ядер — от двух до четырех, частота — от 2,2 до 4 ГГц, кеш L3 — от 3 до 8 Мбайт. Компания Intel по-прежнему оставляет решения с шестью и более ядрами для высокопроизводительной платформы LGA 2011, что является оправданным решением. В повседневной работе толку от высоких тактовых частот больше, чем от увеличения числа потоков (которое напрямую зависит от количества ядер). Так что четыре ядра, раскачанные технологией Hyper-threading до восьми потоков, в настоящее время можно считать оптимальным значением для «бытовых нужд».

Skylake-S выпускается под платформу LGA 1151, выполненную на базе системной логики 100-й серии: Z170, H170, H110, B150, Q170 и Q150. Обилие чипсетов обусловлено разным набором функций, используемых в разных областях. Энтузиастов, оверклокеров и стремящихся к самому-самому совершенному, заинтересует Z170, а Q170 и H170 лишены некоторых возможностей Z170, их удел — «простые» высокопроизводительные компьютеры. Чипсеты B150 и H110 рассчитаны на системы начального уровня, из-за чего часть линий PCI-E отсутствует. Общие для 100-го семейства нововведения: шина DMI третьей версии для общения процессора с PCH, PCI Express за номером 3.0, десять USB 3.0 вместо прежних восьми, десять линий PCI Express (в топовых версиях чипсета).

Ситуация с оперативной памятью интересная: решения Skylake-S поддерживают как DDR3, так и DDR4, но пока о DDR3 в отношении LGA 1151 как-то забыли. Полагаю, дело в маркетинговой составляющей и малой распространенности бюджетных решений под новый процессорный разъем. Однако фактически DDR3-2400 ничем не уступает DDR4-2400, а стоит дешевле при том же объеме. Некоторые аналитики предрекают массовый переход на DDR4 в течение 2016–2017 гг., но мы-то знаем, что реальная картина совсем иная. Учитывая распространенность платформ с DDR3 памятью и отсутствие скачкообразного роста производительности в настольном сегменте, еще в течение четырех-пяти лет третья версия будет активно использоваться.

Больше всего нововведений в самом процессоре. Как явствует из предыдущего абзаца, по соседству с контроллером DDR3 установлен DDR4. Выросло число операций, исполняемых за такт, повысилась пропускная способность кольцевой шины данных и кеша L3, увеличились внутренние буферы. Все это, по заверениям Intel, обеспечивает рост производительности по сравнению с Haswell при прочих равных условиях, но нужна хорошая оптимизация програмного обеспечения, чтобы раскрытить все преимущества. Проще говоря, сразу Skylake-S не выстрелит, надобно подождать адаптации кода ПО.

Важное нововведение для оверклокеров: контроллер питания выведен из ядра процессора и больше не ставит палки в колеса при разгоне. Минус решения — удорожание системных плат вследствие необходимости организовывать систему питания. Здесь палка о двух концах: на бюджетных решениях не к чему городить мощный конвертер, и тогда наценка будет незаметна. А для оверлокерских моделей можно не скупиться и поставить на них ставить сложные преобразователи с большим запасом по мощности, за что можно просить серьезные деньги.

Видеоядро, теперь называющееся Intel HD 530, состоит из 24 блоков. Полностью аналогичное по архитектуре GT2 в Haswell — которое HD Graphics 4600 — насчитывало 20 блоков. В распоряжении Intel есть куда более производительное и совершенное с технологической точки зрения GT3e, применяемое в Broadwell. Но чтобы исключить взаимную конкуренцию процессоров в системах без дискретной видеокарты, решено было установить в Skylake-S чуть более раскачанное GT2.

Исследование производительности процессоров Core i5-6600K и i7-6700K, предоставленных компанией Intel, производилось на системной плате ASUS Z170 Pro Gaming, основанной на топовой версии системной логики. Для сравнения были взяты четыре процессора: Core i5-4770K, один из топовых для платформы LGA1150 на архитектуре Haswell, Core i5-5775C, один из немногих сокетированных Broadwell, и Core i7-5930K, устанавливаемый на платформу LGA 2011v3. Такой набор из практически топовых решений на Haswell, Haswell-E, Broadwell-DT и Skylake-S позволит оценить производительность платформ в повседневных приложениях. Особенно стоит отметить, что данное сравнение показателей носит общий характер и не отвечает на вопросы вроде «насколько быстрее HD 530 относительно HD 4600?» и «сколь велик разгонный потенциал i7-6600K относительно i7-4770K?». Без сомнения, ответы на них интересны, и с вышеназванной четверкой можно провести множество других тестов, позволяющих понять нюансы работы того или иного процессора в разных условиях. Сваливать все в один материал — не лучшее решение; гораздо разумнее идти от общего к частному, а не пытаться объять все на десятке страниц печатного текста.

На роль тестовых приложений максимально привлекались реальные программы, а минимально — синтетические бенчмарки, а именно, PCMark 8 и LuxMark 2.0. Остальные шесть — часто используемые в работе приложения и бенчмарки на их движке. В Adobe After Effects CC 2015 измерялось время наложения спецэффектов на отрезок видео, в Adobe Photoshop CS6 — время наложения фильтров на снимок высокого разрешения. В Autodesk 3ds Max 2016 вычислялось количество отрисованных кадров при использовании рендера V-Ray, в MediaCoder x64 0.8.36 — время сжатия кодеком x264 MPEG2 видеоролика. В 7-Zip и Cinebench R15 использовались встроенные тесты замера производительности.

Уже с первого же взгляда на баллы в тесте PC Mark 8 становится понятно, что никакой конкретики по процессорам он не дает, вся четверка на одном уровне, разница лишь в пределах погрешности. На других графиках ситуация понятнее. Так, After Effects очень положительно относится к многоядерным процессорам с высокой тактовой частотой. Та же зависимость прослеживается в LuxMark. Всю пользу от платформы LGA 2011v3 иллюстрируют Cinebench, 3ds Max, 7-Zip, Photoshop, MediaCoder x64. Добавление двух ядер при сравнительно невысокой для данного класса процессоров частоте — 3,5 ГГц — приводит четырехядерные модели к опережению по результатам на треть и более. Наглядный ответ на вопрос о предназначении 2011-й платформы в целом. Четыре канала памяти дают некоторый плюс, но по сравнению с двухканальным режимом он малозаметен, 1–3% в зависимости от приложения.

Результаты, продемонстрированные Core i5-6600K, неоднозначны: в Photoshop, MediaCoder x64, 3ds Max он идет практически вровень с i7-4770K, а в After Effects, 7-Zip и Cinebench значительно отстает от него. Причина такого поведения заключения в непонятном мне решении Intel оставить 6600K без технологии Hyper-threading, хотя это один из двух топовых процессоров в линейке Skylake-S. Производительнее только i7-6700K, у которого и частота выше на 400 МГц, и Hyper-threading наличествует. Плюсы от высокой тактовой частоты и обновленного ядра хорошо видны на графиках: среди четырехъядерников 6700K везде первый, уступает только плотнее укомплектованному ядрами 5930K.

Результаты i5-5775C представляются странными: то чуть ли не последний (After Effects, MediaCoder), то идет на уровне с 4770K, несмотря на 3,3 ГГц тактовой частоты (7-Zip, Photoshop), а кое-где даже обгоняет его (Cinebench R15, 3ds Max)! Дело в том, что при схожей с Haswell архитектуре были увеличены внутренние буферы, улучшен алгоритм предсказания ветвлений, добавлены ускоренные операции умножения и деления, появился дополнительный кеш L4 объемом 128 Мбайт (так называемая eDRAM), используемый встроенным видеоядром как видеопамять при отсутствии дискретной видеокарты. Распространенное в мобильном сегменте решение, ничего кардинально нового. И да, Hyper-threading не отключен. Фактически, это те результаты, которые должен показывать Skylake-S на 3,3 ГГц. Поэтому на 6ххх и не поставили новое ядро Iris Pro 6200: при текущих раскладах заинтересованная в 5775C и 6600K аудитория не так сильно пересекается.

Последний график демонстрирует энергопотребление процессора в трех режимах: простой, кодирование видео кодеком x264 и стресс-тест программой LinX. Замерялось потребление только процессора, без влияния видеокарты, накопителей и потерь в блоке питания. На графике хорошо видны плюсы от перехода на 14-нм технологию: энергопотребление при сильной загрузке уменьшилось на 24 Вт и при слабой — на 2 Вт. Шестиядерный процессор прожорлив соответственно своим вычислительным способностям даже в режиме покоя.

Итог таков: обе 14-нм новинки, выпущенные Intel в 2015 г., интересны каждая по-своему. Broadwell-DT в целом и Core i7-5775C в частности могут приглянуться тем, кому нужна шустрая и экономичная платформа без особых графических мощностей. А Skylake-S в данный момент выглядит хорошим преемником Haswell: снижено энергопотребление, множество полезных (пусть и не фундаментальных) доработок в ядре, сохранены тактовые частоты. Все приведенные графики красноречиво свидетельствуют в пользу новинки. Не стоит забывать, что платформа LGA 1151 еще находится на старте, а потому выглядит непривлекательно рядом с LGA 1150: комплектующих мало и они дороги (системные платы с памятью типа DDR4, в первую очередь), а также не введены оптимизации в программный код приложений для использования всех новшеств Skylake. Следовательно, практически нет никакого смысла переходить с сопоставимых по классу процессоров Haswell на Skylake, разве что очень хочется побыстрее заполучить новинку, да и денег не жалко. В будущем же смена LGA 1150 на LGA 1151 начнет приобретать смысл.