AMD FX: эффективность относительно 8 других CPU – THG.RU

Тестирование эффективности AMD Bulldozer

Снижение энергопотребления – отнюдь не второстепенный показатель, затрагивающий немногочисленных пользователей, которых волнуют вопросы экологии. В настоящее время это более распространённая проблема и она касается многих владельцев ПК, стремящихся отказаться от громоздких и шумных систем охлаждения, отводящих тепло от видеокарт с TDP 300 Вт и столь же “горячих” CPU. И AMD, и Intel проповедуют снижение расхода энергии для новых процессоров, по крайней мере, когда это возможно и уместно.

И это, несомненно, правильно. Если сложить миллионы платформ по всему миру, то даже несколько ватт, которые сохраняет каждая из них, окажет существенное влияние на глобальное потребление энергии. Это, скорее, требование здравого смысла: потратить столько энергии, сколько нужно для выполнения поставленной задачи, или как можно меньше, если высокая производительность (и соответствующий расход энергии) не требуется.

В этом смысле интересно выяснить, какой вклад в снижение глобального потребления энергии внесла компания AMD, когда представила свою последнюю линейку процессоров FX.

До официального анонса серии FX новейшее поколение топовых процессоров AMD называли по кодовому названию линейки – Zambezi. Как мы выяснили в нашем обзоре “AMD FX-8150: от Bulldozer к Zambezi и FX”, данные CPU не в состоянии полностью преодолеть отставание в производительности от процессоров Intel на архитектуре Sandy Bridge, представленных уже почти год назад.

На момент начала продаж, стоимость новых чипов FX оказалась выше, чем на процессоры Intel аналогичного класса, хотя последние почти во всех тестах превосходят новинки AMD. Что ещё хуже, существующий на данный момент в магазинах дефицит и ограниченный выбор новых процессоров AMD приводит к завышению цен на эти CPU. Стоимость старшей модели FX-8150 – около $280, младший представитель линейки FX-4100 обойдётся в $130.

Что следует понимать под эффективностью?

Нельзя сказать, что в первом поколении архитектуры Bulldozer компании AMD оказалось нечего противопоставить Intel. Инженеры AMD затратили достаточно много усилий для повышения эффективности новых CPU.

Под эффективность понимается производительность в расчёте на ватт потребляемой энергии. Цель состояла в том, чтобы заставить вычислительные ресурсы переходить в “спящий режим”, когда они не используются, и максимально эффективно расходовать энергию под нагрузкой: процессор не должен работать в качестве обогревателя в холодный зимний день. По тестовым пакетам, предназначенным для измерения сугубо производительности CPU, сложно судить об эффективности. Но если она действительно была значительно улучшена относительно предыдущего поколения Phenom II, то это было бы шагом вперёд для AMD.

Если провести аналогию с автомобилями, то нас в данном случае волнует количество литров на 100 км пробега, израсходованных на заданной скорости. Низкое потребление энергии само по себе ничего не говорит об эффективности, особенно в нынешней ситуации существования приложений с поддержкой многопоточности и без неё, когда нужно учитывать различные сценарии загрузки CPU. Значение имеет не только гибкое использование вычислительных ресурсов процессора в зависимости от специфики нагрузки, но и потребление энергии в режиме ожидания. Высокое потребление энергии при полной загрузке CPU приемлемо, если система способна завершить ту или иную задачу быстрее и сразу перейдёт в режим ожидания, резко снизив потребление энергии.

Процессоры Intel Sandy Bridge

Мы должны отдать должное Intel за высокую эффективность процессоров, появившихся в последние несколько лет – особенно это касается новых процессоров на архитектуре Sandy Bridge. Компьютеры на втором поколении Core не только потребляют мало энергии в режиме ожидания, но и экономно расходуют энергию под нагрузкой.

Мы видели результаты тестов на производительность, и в этом смысле расклад сил AMD и Intel известен. Но насколько удачен новый флагманский CPU AMD в плане эффективности?

Итак, сегодня мы сравним процессор Zambezi с предшественниками – Phenom II X4 и X6, а также CPU Intel соответствующего класса. Может ли флагманский процессор AMD FX-8150, имеющий TDP 125 Вт, выстоять против Intel Core i5-2500K (TDP 95 Вт), если речь идёт именно об эффективности расхода энергии?

Процессоры AMD: Phenom II X4 980 BE и X6 1100T

Привлекательность AMD Phenom II X6 состоит в том, что данный CPU имеет целых 6 физических ядер (!), но при этом более чем доступен по цене. Именно по этой причине Phenom II X6 и его младший 4х-ядерный родственник Phenom II X4 до сих пор популярны у компьютерных энтузиастов.

В статье “AMD Phenom II X6 1090T и платформа 890FX: встречаем Leo” мы представили исчерпывающую информацию об архитектуре и производительности Phenom X6.

AMD оснастила данные процессоры кэш-памятью L2 объёмом 256 кбайт на каждое ядро и общим кэшем L3 объёмом 6 Мбайт. Процессоры имеют TDP 125 Вт, что вряд ли может вызвать удивление, учитывая высокую тактовую частоту и старый техпроцесс 45 нм.

Что касается архитектуры Bulldozer, то она реализована на базе современного техпроцесса 32 нм и, во всяком случае на бумаге, имеет ряд оптимизаций для снижения расхода энергии.

Наличие оптимизаций подтверждает и тот факт, что специально для любителей оверклокинга AMD планирует выпуск процессоров FX, имеющих TDP 95 Вт (FX-8120, FX-8100, FX-6100, FX-4100).

Процессоры Intel: Core i5-750 и Core i5-2500K

Мы также включили в обзор пару процессоров Core i5, пользующихся популярностью при сборке ПК на основе CPU Intel. Первый – Core i5-750, имеет ядро Lynnfield (техпроцесс 45 нм) и упаковку LGA 1156. Второй участник теста – Core i5-2500K, изготовленный по техпроцессу 32 нм на базе архитектуры Sandy Bridge.

Новый техпроцесс и ряд оптимизаций архитектуры CPU определяют разницу процессоров Lynnfield и Sandy Bridge: Core i5-2500K может работать на значительно более высоких тактовых частотах. Базовая частота i5-2500K достигает 3,3 ГГц, тогда как предшественник работает на частоте 2,66 ГГц. В режиме Turbo Boost новый процессор “разгоняется” до 3,7 ГГц – это на 500 МГц больше, чем может обеспечить i5-750.

Core i5-2500K включает целый набор полезных функций: поддержка инструкций AVX, аппаратное ускорение шифрования/дешифровки AES, мониторинг температур, второе поколение технологии Turbo Boost, встроенная графика HD Graphics 3000 с поддержкой Quick Sync. С другой стороны, мы видим меньшей объём кэш-памяти L3 (6 Мбайт вместо 8) и отсутствие поддержки технологии Hyper-Threading

Более подробно об особенностях процессоров Sandy Bridge можно узнать из нашего обзора “Sandy Bridge: Intel Core второго поколения”.

Обратите внимание, что процессоры Sandy Bridge с индексом K имеют разблокированный множитель. AMD очень гордится тем фактом, что все процессоры FX имеют разблокированный множитель. Между тем, преимущество в потенциале разгона лишь до тех пор можно рассматривать всерьёз, пока конкурент не начал предлагать такие же возможности.

Процессоры Intel: Core i7-870, Core i7-975 Extreme, Core i7-980X Extreme и Core i7-2600K

Под маркой Core i7, на самом деле, скрывается сразу несколько разных линеек CPU. В частности, “мобильные” 2х-ядерные версии Core i7 с точки зрения архитектуры имеют мало общего с линейкой настольных Core i7, включающей 4х- и 6-ядерные модели.

Core i7-870 реализован на архитектуры Lynnfield и изготовлен по техпроцессу 45 нм. Этот CPU имеет четыре физических ядра, но поддерживает технологию Hyper-Threading и может исполнять восемь отдельных рабочих потоков. На уровне архитектуры он почти не отличается от Core i5-750, но у него выше базовая частота и потенциал разгона в режиме Turbo Boost, имеется поддержка Hyper-Threading. Также стоит отметить, что ядро Lynnfield ни в одном из вариантов не поддерживает аппаратное шифрование AES-NI.

Core i7-975 Extreme Edition реализован на 45-нм ядре Bloomfield. Заметим, что перед нами – самый первый представитель архитектуры Nehalem, анонсированной в конце 2008 года. Сам процессор продаётся с 2009 года. Он имеет 4 физических ядра, 8 Мбайт общего кэша L3, базовая частота достигает 3,3 ГГц, в режиме Turbo Boost – до 3,6 ГГц. Так как это довольно старый процессор, отсутствует поддержка многих новых функций (Trusted Execution, VT-d и AES-NI).

Более подробно о Core i7-975 можно узнать из нашего обзора “Intel Core i7-975 Extreme и i7-950: поднимаем планку производительности”.

Core i7-980X Extreme Edition реализован на базе ядра Gulftown. На сегодняшний момент, это второй по производительности представитель линейки настольных CPU Intel – уступает лишь модели Core i7-990X. Он выполнен на основе 32-нм техпроцесса, имеет шесть физических ядер, общий кэш L3 объёмом 12 Мбайт.

В скором будущем на смену всей линейке Gulftown должны прийти процессоры Sandy Bridge-E, которые имеют шесть физических ядер, встроенный контроллер памяти DDR3 на четыре канала и 15 Мбайт кэш-памяти L3.

В статье “Intel Core i7-980X Extreme: новый шестиядерный лидер по производительности” вы можете подробнее ознакомиться с техническими особенностями данного процессора на ядре Gulftown.

Наконец, самый новый, но не менее важный в данном сравнении – Core i7-2600K. Это ещё один CPU, основанный на передовой архитектуре Sandy Bridge. В отличие от Core i5-2500K, данный процессор поддерживает Hyper-Threading (8 рабочих потоков). Базовая частота i7-2600K составляет 3,4 ГГц, в режиме Turbo Boost – до 3,8 ГГц.

Подробно о i7-2600K можно узнать из обзора “Sandy Bridge: Intel Core второго поколения”.

FX-8150 – претендент от AMD

FX-8150 представляет новейшую архитектуру Bulldozer. На сегодня это флагманская модель AMD для настольных ПК. Базовая частота данного CPU составляет 3,6 ГГц, но предусмотрен двухступенчатый режим автоматического разгона Turbo Core при пиковой загрузке системы – до 3,9 и 4,2 ГГц.

Несмотря на новизну, высокие тактовые частоты и наличие 8 физических ядер, FX-8150 – далеко не однозначная модель. Только в приложениях, поддерживающих многопоточность, архитектура Bulldozer оправдывает себя. В остальных случаях данный CPU ничем не лучше Phenom II X6, который обойдётся раза в три дешевле модели FX.

Подробно об особенностях архитектуры Bulldozer и конкретно флагманской модели AMD можно узнать в статье “AMD FX-8150: от Bulldozer к Zambezi и FX”.

Согласно результатам тестирования в PCMark 7, расход энергии близок к Phenom II X6 (во всяком случае, если речь идёт о средних значениях). Но в данном обзоре наша цель заключается в более глубоком погружении в тему эффективности, чётко различая результаты замеров производительности в однопоточных и многопоточных приложениях относительно уровня потребления энергии.

Итак, перейдём к результатам тестов.

Конфигурация тестового стенда

Платформа Socket AM3, AM3+

Платформа LGA 1366

Платформа LGA 1155

Платформа LGA 1156

В тесте на эффективность мы запускали приложения в следующем порядке:

Однопоточные приложения:

• Adobe Acrobat;
• Winzip;
• iTunes;
• Lame;
• 3ds Max.

Приложения с поддержкой многопоточности:

• Blender;
• HandBrake;
• MainConcept;
• After Effects;
• Photoshop;
• Premiere;
• Matlab;
• 7-Zip.

Результаты тестирования

Audio/Video

Прогнав тесты в Lame и iTunes – программы, не оптимизированные для многопоточных операций – мы видим, что они не могут оптимальным образом использовать возможности процессора FX, и здесь новая архитектура Zambezi явно проигрывает процессорам Intel.

В MainConcept и HandBrake результаты лучше. Оба приложения полностью задействуют доступные ядра, что позволяет FX-8150 показать более-менее приличный результат.

Офисные приложения и архивация

Создание документов в формате PDF – это ещё один вид работы, не оптимизированный для процессоров с несколькими ядрами/потоками. Поэтому и здесь новый процессор AMD не блещет производительностью. То же самое можно сказать и об архивировании в WinZip. Только WinRar может использовать потенциал многоядерной архитектуры, что обеспечивает неплохой результат для FX-8150. Тем не менее, Intel Core i5-2500K, который имеет всего четыре ядра, ещё быстрее.

Профессиональные приложения

3D Max основательно оптимизирован для многоядерных CPU. Но результат, показанный FX, нельзя назвать выдающимся – новый процессор AMD затерялся в середине тестовой таблицы.

И вот, наконец, перед нами приложение, где флагман AMD смотрится более чем неплохо – Adobe Photoshop CS 5.1. Немного неожиданно, ведь данный графический пакет издавна симпатизировал архитектуре Intel. В Photoshop FX-8150 вплотную приближается к весьма недешёвому Core i7-980X (6 ядер, 12 рабочих потоков).

Здесь AMD могла бы с гордостью заявить, что её флагман близок по производительности к значительно более дорогому процессору Intel.

В свою очередь, Intel может попросту заострить внимание на том факте, что i7-980X занял первое место в данном тесте, а другой процессор – Core i7-2600K – не сильно уступил AMD, подчеркнув, что важно не только количестве ядер, но и их “качество”.

Тем не менее, если вы выбираете CPU именно для работы с графикой, то выбор FX-8150 вполне себя оправдывает, тем более что в комплекте с материнской платой Core i7-2600K обойдётся дороже, чем аналогичная по производительности платформа AMD.

Тестирование в Blender показало результат, аналогичный Photoshop, в то время как Adobe After Effects отдаёт предпочтение архитектуре Intel.

Matlab

Matlab – весьма показательное приложение с точки зрения оценки вычислительных ресурсов, так как используется для решения математических задач и графического представления данных. Именно здесь восемь физических модулей Bulldozer могли проявить себя во всей красе, но по определённым причинам этого не произошло. В большинстве сценариев Matlab FX-8150 занял последнее место, уступив даже своим предшественникам из линейки Phenom II.

Потребление энергии в режиме ожидания/под нагрузкой

Складывается впечатление, как будто две первые системы в тестовой таблице работают на основе встроенной графики, настолько низко потребление энергии. Но это не тот случай. Во всех тестовых системах используется одна и та же дискретная графика AMD Radeon HD 6850, что делает экономичность платформы Sandy Bridge в режиме ожидания ещё более впечатляющей. FX-8150 уступил процессорам Intel Core второго поколения почти в два раза! При этом новый процессор AMD весьма незначительно опередил Phenom II X6 1100T.

При пиковой нагрузке оба процессора Sandy Bridge снова лидируют, а новый FX-8150 скатывается на последнее место.

Теперь было бы интересно выяснить, как повлияет относительно высокое потребление энергии и средние результаты бенчмарков на эффективность FX-8150.

Эффективность в однопоточных приложениях

По скорости выполнения тестового сценария в программах без поддержки многопоточности новый флагман AMD показал себя не лучшим образом. Из-за меньшей производительности в расчёте на ГГц, FX-8150 занял здесь последнее место.

Тест на средний расход энергии не добавил ничего нового к нашим наблюдениям.

Наконец, мы измерили общее количество энергии, потраченной за время прохождения тестов во всех приложениях, не поддерживающих многопоточность. AMD расходует примерно на 40% больше ватт-часов энергии, чем сравнимая система Core i7-870 с дискретной видеокартой. В однопоточных приложениях отставание FX-8150 от i5-2500K достигает 70%.

Эффективность в многопоточных приложениях

Скорость прохождения сценария в программах с поддержкой многопоточности не столь разочаровывает, как в случае однопоточных приложений. FX-8150 уступил только трём процессорам Core i7 – 980X, 2600K и 975. Однако он опередил остальные процессоры Intel и AMD, в том числе Core i5-2500K.

В тесте на средний расход энергии FX-8150 финишировал на последнем месте. Отметим, что Phenom II X6 расходует меньше энергии под нагрузкой.

В данном случае приложения более-менее оптимизированы для 8-ядерного CPU AMD, но мы по-прежнему не видим, чтобы архитектура Bulldozer наилучшим образом проявила все свои преимущества.

Тем не менее, в приложениях с поддержкой многопоточности FX-8150 проявил себя неплохо. Да, в тесте на среднее энергопотребление он занял последнее место, но 8 физических ядер в некоторых приложениях позволяют быстрее справиться с задачей и перейти в режим ожидания. Таким образом, общее потребление энергии в ватт-часах остаётся сравнительно низким. Процессоры Intel обеспечивают лучшую эффективность, независимо от конкретной модели CPU.

Общая эффективность

Теперь мы сложили данные, зафиксированные во всех приложениях – как с поддержкой многопоточности, так и без. Общее время выполнения тестов 8-ядерного флагманского процессора AMD по-прежнему не впечатляет.

В тесте на среднее потребление энергии FX-8150 прочно занимает последнее место.

Общий результат эффективности FX-8150 в ватт-часах весьма близок к Phenom II X6 – ближайшему предшественнику. Мы рассчитали баллы эффективности и представили их на следующем графике.

Расстановка сил, естественно, не поменялась: все три процессора AMD находятся внизу тестовой таблицы. FX-8150 немного опережает Phenom II X6, несмотря на то, что работает на более высокой тактовой частоте. Но с точки зрения соотношения производительности и потребления энергии мы не видим большой разницы. Иными словами, эффективность (производительность на ватт) архитектуры AMD Bulldozer принципиально не изменилась.

Сводный график эффективности показывает суммарный результат для эффективности, потребления энергии на каждом временном отрезке и общее время выполнения теста для каждого CPU. Процессоры Core i5 и i7 на архитектуре Sandy Bridge недосягаемы для платформы AMD, независимо от того, пользуетесь вы дискретной графикой или нет. Новый процессор FX обеспечивает примерно такую же эффективность, что и процессоры предыдущего поколения.

Bulldozer: улучшения требуются срочно!

В статье “AMD FX-8150: от Bulldozer к Zambezi и FX” мы тщательным образом рассмотрели технические особенности новой архитектуры AMD и процессоров, созданных на её основе.

Данный материал проливает свет на архитектуру процессора, производительность каждого ядра, систему управления питанием, технологию Turbo Core второго поколения и потенциальные оптимизации Windows 8 для такой архитектуры.

Тем не менее, вывод совершенно очевиден: пока есть очень мало аргументов в пользу процессора FX. Улучшения производительности по сравнению с Phenom II X6 касаются только программ, тщательно оптимизированных для многоядерных CPU. Что касается современных приложений без поддержки многопоточности, то здесь Bulldozer выглядит откровенно слабо по сравнению с процессорами Intel Sandy Bridge.

Единственный разумный довод в пользу покупки FX-8150 в данный момент – постоянное использование приложений, которые могут извлечь пользу из восьми ядер (в частности, Adobe Photoshop CS5).

Но в данной статье речь идёт об эффективности, измеряемой в производительности на ватт потраченной энергии. Здесь у AMD оставался реальный шанс вырваться вперёд – достаточно было воспользоваться преимуществами 32-нм техпроцесса, чтобы обогнать хотя бы предыдущее поколение CPU Intel.

AMD приложила немало усилий, чтобы снизить расход энергии при более высоких тактовых частотах, усовершенствовала технологию Turbo Core. По сравнению с ближайшим родственником предыдущего поколения – Phenom II X6 – новый FX-8150 имеет явно более “оптимизированную” архитектуру.

Тем не менее, этого не достаточно, чтобы преимущества, которые мы видим “на бумаге”, обрели практическое измерение.

Во-первых, FX-8150 “тяжелее” предшественника: производительность повышается за счёт количества ядер и тактовой частоты. Именно это принципиально отличает Bulldozer от Sandy Bridge, где акцент сделан на повышении производительности на ГГц. Напротив, мы видим, что эффективная производительность на ГГц процессора FX-8150 ниже, чем у предшествующей модели Phenom II X6. Что наглядно показали результаты наших тестов. Конечно, это может разочаровать тех пользователей, кто надеялся на существенный прорыв новой архитектуры Bulldozer.

Во-вторых, несмотря на потенциальные преимущества техпроцесса 32 нм и оптимизации, направленные на повышение эффективности процессора (в частности, второе поколение технологии Turbo Core), FX-8150 не сильно превосходит своего предшественника. Более того, эти новшества оправдывают себя, лишь когда речь идёт о программах с поддержкой многопоточности.

Так что AMD явно топчется на месте, несмотря на все разговоры об улучшении эффективности. И мы, конечно, не будем ругать поклонников марки AMD, если они продолжат покупать процессоры Phenom II, так как это хотя бы позволяет сэкономить деньги.

Для настольного ПК эффективность, возможно, не столь важна, как для корпоративных серверов. Процессор FX, судя по всему, не “горячее” какого-либо из ныне существующих процессоров AMD, а его производительности более чем достаточно даже для мощных рабочих станций. Но если есть возможность отложить выбор и покупку новой системы на несколько месяцев, мы бы рекомендовали подождать обновления линейки Intel – посмотрим, что может нам предложить новая архитектура Ivy Bridge. Переход Intel на техпроцесс 22 нм должен позитивно отразиться как на производительности, так и на эффективности новых CPU.

Чтобы успешно конкурировать с Ivy Bridge, новой архитектуре Piledriver потребуется существенно прибавить в производительности на ГГц, а также реально снизить расход энергии. Собственно, AMD и заявляет о том, что работа осуществляется по обоим направлениям. Однако, до официального анонса Piledriver остаётся ещё немало времени, и до той поры мы надеемся, что ценник FX станет намного более адекватным, как это уже не раз случалось с процессорами AMD – пусть и не самыми быстрыми, но нередко – самыми “выгодными”.