Intel Core 2 Duo: анализ разгона, производительности и эффективности – THG.RU

Введение

Чуть больше месяца назад мы опубликовали две статьи о поиске оптимального баланса между производительностью и энергопотреблением при разгоне процессоров Core i7 и Phenom II. Но мы, конечно же, не хотели оставлять в стороне владельцев Core 2, поэтому решили опубликовать третью статью в цикле. Мы использовали материнскую плату MSI P45D3 Neo-F, но вы можете взять любую другую модель на чипсете P45, поскольку производительность у них очень близка.

Разгон остаётся самым популярным способом получения дополнительной производительности. В конце концов, дополнительные fps в играх или снижение времени работы архиватора даются совершенно бесплатно. Впрочем, у разгона тоже есть ограничения, если вы хотите соблюсти разумный баланс между производительностью и энергопотреблением – дополнительная тактовая частота (и напряжение) приводят к более высокому энергопотреблению. Мы взяли материнскую плату на чипсете P45 от MSI и процессор Core 2 Duo E8600, после чего попытались ответить на такой вопрос: какова будет оптимальная тактовая частота у данного процессора Core 2 Duo?

Если заголовок статьи кажется вам знакомым, это связано с публикацией двух похожих статей, перейти на которые вы можете по следующим ссылкам.

“Intel Core i7: анализ разгона, производительности и эффективности“;
“AMD Phenom II: анализ разгона, производительности и эффективности“.

Нажмите на картинку для увеличения.

P45 и Core 2 Duo всё ещё актуальны

Хотя сегодня энтузиасты обсуждают, в основном, процессоры Intel Core i7 и AMD Phenom II, не стоит списывать со счетов старый добрый Core 2 Duo с эффективным двуядерным дизайном. Он продолжает оставаться популярным. Конечно, конкурирующие четырёхъядерные процессоры Intel обеспечивают существенно более высокую производительность, но они стоят дороже, да и обычно требуют обновление материнской платы и памяти DDR3.

То же самое относится и к грядущему обновлению линейки продуктов Intel, поскольку с новыми четырёхъядерными процессорами Lynnfield будет объявлен новый чипсет Ibex Peak и новый сокет Socket LGA 1156. В результате мы получим прирост производительности, и новая платформа закроет разрыв между Core 2 Quad и Core i7. Однако она вряд ли будет значительно эффективнее конфигурации Core 2 Quad и при этом обойдётся дороже. Ibex Peak на данный момент привлекает, главным образом, функциями и инновациями. Именно по этим причинам Core 2 Duo ещё будет оставаться актуальным какое-то время. Да и учтите, что многие приложения по-прежнему не могут использовать несколько вычислительных ядер (и многим для работы вполне достаточно двух ядер).

Проверенная платформа

Мы потратили некоторое время на поиски подходящей платформы для нашего проекта разгона и обнаружили несколько интересных решений. Конечно, купить high-end материнскую плату за $200 всегда приятно, но мы хотели получить разумную платформу с не очень высокой ценой. Поэтому мы решили взять материнскую плату на Intel P45 для массового рынка. В ассортименте MSI как раз нашлась подходящая модель P45D3 Neo среднего класса. Она не заполнена функциями, которые не понадобятся большинству пользователей, но в то же время предоставляет все опции разгона, которые нам были нужны. Более оснащённая модель P45D3 Platinum стала бы хорошим выбором для четырёхъядерных процессоров, но наш проект разгона вполне успешно можно было реализовать и на Neo.

Процессор: Core 2 Duo E8600

Нажмите на картинку для увеличения.

Процессоры Intel Core 2 присутствуют на рынке уже некоторое время, однако технология претерпела несколько модификаций, в результате чего современные продукты являются самыми эффективными процессорами на рынке. Первый выход Core 2 состоялся летом 2006 года, после чего Intel удалось отобрать корону производительности у AMD (тогда использовался дизайн Conroe).

К началу 2008 года Intel адаптировала 45-нм техпроцесс, позволяющий Wolfdale получить дополнительную производительность, потребляя при этом меньше энергии. Топовой моделью был 3,16-ГГц Core 2 Duo E8500, пока в августе 2008 не был представлен 3,33-ГГц E8600. С тех пор никаких обновлений не было (и, вероятно, не будет за исключением 3,5-ГГц E8700). В данной статье мы постараемся найти идеальное соотношение тактовой частоты и энергопотребления, а также покажем, что эффективность процессоров Core 2 Duo Wolfdale оказывается лучшей в верхнем диапазоне 3 ГГц.

Нажмите на картинку для увеличения.

Процессоры серии Core 2 Duo E8000 оснащаются 6 Мбайт кэша L2 и работают с 333-МГц шиной Front Side Bus (FSB). Поскольку шина обладает учетверённой скоростью передачи за такт, то мы получаем эффективную частоту FSB1333. Все процессоры Core 2 требуют наличия материнской платы Socket LGA775, но из-за изменений схемы питания процессора необходима свежая платформа на чипсете P35 и P45.

Материнская плата P45D3 Neo, которую мы использовали, поддерживает полную линейку Core 2, а наш образец процессора может работать почти на 3,9 ГГц без изменения напряжения. Это явный знак того, что Intel может легко выпустить одну или две скоростные модели на ядре Wolfdale, но из-за продуктового позиционирования четырёхъядерных процессоров это вряд ли случится.

Платформа: MSI P45D3 Neo-F (P45)

Нажмите на картинку для увеличения.

Материнская плата MSI P45D3 Neo-F относится к линейке “Classic Series”, на что указывает простой дизайн коробки и скромное количество дополнительных функций. Коробка действительно самая простая коричневая картонная, с несколькими наклейками вместо полностью глянцевого дорогого дизайна. На коробке практически нет маркетинговых надписей и обещаний, что весьма неплохо для разумной материнской платы для массового рынка.

Нажмите на картинку для увеличения.

В дизайне самой печатной платы доминирует простота. На плате присутствуют радиаторы для северного моста P45 и южного моста ICH10, но нет ни тепловых трубок, ни охлаждения стабилизаторов напряжения. Традиционно MSI консервативно подошла к количеству фаз стабилизаторов напряжения, то есть они могут сильнее нагреваться в случае разгона четырёхъядерных процессоров. С другой стороны, подобный дизайн работает с большей эффективностью, чем в случае 6-фазного (или более) стабилизатора напряжения.

Конденсаторы на участках с большим током используются твёрдотельные, а на вторичны участках – обычные. Для установки памяти в двухканальной конфигурации на плате присутствуют четыре слота DIMM. Плата оснащена одним слотом x16 PCI Express 2.0 для видеокарты и двумя дополнительными слотами x1 PCI Express. Однако вы также получите три 32-битных слота PCI 2.3 для установки старых карт расширения. Данная модель не поддерживает RAID, зато есть удобный блок переключателей для ручного разгона.

Нажмите на картинку для увеличения.

Переключатель разгона

Если большинство производителей материнских плат фокусируются на расширенной поддержке функций разгона в BIOS, облегчая жизнь новичкам или усложняя её энтузиастам, MSI сделала несколько шагов для упрощения этого процесса. У P45D3 Neo-F присутствует блок DIP-переключателей, который можно использовать для ручного выставления настроек разгона без каких-либо изменений в BIOS. Конечно, такой подход понравится не всем энтузиастам, но для начинающих пользователей он вполне удобен. Представьте, например, что после установки 2,66-ГГц процессора Core 2 Duo вы сможете легко его разогнать, просто переключив с FSB1066 на FSB1333. В результате процессор будет работать на частоте 3,33 ГГц – вполне надёжном значении для моделей данного уровня.

Нажмите на картинку для увеличения.

Хотя порты PS/2 для клавиатуры и мыши кажутся устаревшими, MSI решила их сохранить, как и обычный последовательный порт. Оба порта PS/2 позволяют использовать старые устройства ввода, да и COM-порт не повредит, если только вы не любите, когда на панель ввода/вывода установлено большое количество разъёмов USB 2.0. Сам чипсет поддерживает 12 портов USB, но в данном случае на панели ввода/вывода их только шесть. Сегодня уже не обойтись без порта LAN 1 Гбит/с и HD-звука, которые тоже присутствуют. Но было бы неплохо обнаружить и цифровой звуковой выход. MSI продумала установку старых комплектующих, например IDE-контроллер предоставляет один интерфейс UltraATA/133.

Нажмите на картинку для увеличения.

Южный мост ICH10 поддерживает шесть портов AHCI Serial ATA/300 с “родной” очередью команд (Native Command Queuing, NCQ). Данная функция весьма важна для жёстких дисков, поскольку она позволяет им выстраивать команды в очереди, анализировать их и выполнять в оптимальной последовательности, чтобы минимизировать перемещения головок. Кроме того, всё большее количество твёрдотельных накопителей на флэш-памяти (SSD) тоже начинают поддерживать NCQ вместе с интегрированной кэш-памятью. В данном случае NCQ и кэширование используется для оптимизации доступа к матрице флэш-памяти, чтобы максимизировать производительность, обеспечив в то же время минимальный уровень износа флэш-памяти.

У P45D3 Neo-F, конечно же, есть все необходимые контакты для подключения кнопок питания и сброса, а также светодиодов передней панели. Нажмите на картинку для увеличения.

Трёх фаз стабилизатора напряжения вполне достаточно для надёжной работы процессоров Core 2 Quad, а также для разгона нашего Core 2 Duo. Нажмите на картинку для увеличения.

К сожалению, длинные видеокарты будут блокировать три из шести портов SATA, если вы будете устанавливать двухслотовую видеокарту, такую как GeForce GTX 260 Core 216, выбранную нами для проекта. В остальном материнская плата позволяет создать вполне разумную и приличную систему по честной цене, обеспечивая достаточную поддержку разгона.

Детали тестирования и разгон

Наша задача состояла в том, чтобы получить максимальную производительность, сохраняя при этом разумное энергопотребление. Данный процессор поддерживает разгон вплоть до 4,2 ГГц, что требует повышения напряжения процессора, а это, в свою очередь, негативно влияет на энергопотребление системы. Мы обнаружили, что идеальная тактовая частота находится ниже 4 ГГц (что вполне соответствует полученным данным для Intel Core i7 в похожем тесте “Intel Core i7: анализ разгона, производительности и эффективности“).

Поскольку плата работает с памятью DDR3, мы хотели убедиться, что частота памяти не будет выше DDR3-1333 в любой момент разгона. Дело в том, что память DDR3 продаётся по доступным ценам только до уровня DDR3-1066. Её вы обычно можете легко разогнать до DDR3-1333, либо сразу же купить модули DDR3-1333, если они будут доступно стоить.

По умолчанию: 3,33 ГГц

Частота 3,33 ГГц является штатной для процессора Intel Core 2 Duo E8600. На данной частоте скорость памяти составляет DDR3-1333.

Мы увеличили частоту шины с 333 до 360 МГц, что дало FSB1440 и частоту ядра 3,6 ГГц. Нам не потребовалось повышать напряжение питания, но частоту памяти пришлось изменить, чтобы остаться в пределах разумного. В данном случае частота памяти составила DDR3-1152.

На втором этапе разгона мы увеличили частоту процессора до 3,9 ГГц, использовав 390-МГц FSB (FSB1560). Частота памяти увеличилась до DDR3-1248, что довольно близко к максимуму DDR3-1333, определённому нами.

Мы смогли получить частоту ядра 4,26 ГГц с помощью шины FSB1700, но только после небольшого подъёма напряжения +0,15 В. В данном случае частота памяти достигла уровня DDR3-1280.

Давайте посмотрим, какую производительность и эффективность мы получим при данных настройках.

Тестовая конфигурация

Результаты тестов

Синтетические тесты

PCMark Vantage

PCMark Vantage хорошо масштабируется в зависимости от тактовой частоты.

3DMark Vantage

Тест CPU 3DMark Vantage выигрывает от более высоких тактовых частот, но результаты GPU и итоговые баллы не слишком сильно зависят от изменения производительности процессора.

3D-игры

Crysis при менее агрессивных настройках графики даёт приятный прирост производительности после того, как вы разгоните процессор. Прирост оказывается довольно линейным, даже последний шаг с 3,9 до 4,25 ГГц хорошо заметен.

То же самое касается и Unreal Tournament 3. Дополнительная частота CPU переходит в лучшую игровую производительность. 28% прирост тактовой частоты (с 3,33 до 4,26 ГГц) даёт 21% увеличение частоты кадров, что неплохо.

Интересно, что разгон до 3,6 ГГц не даёт прироста производительности, поскольку падает скорость работы памяти. Но если остановиться на уровне 3,9 или 4,26 ГГц, то повышение производительности довольно приятное.

Кодирование аудио/видео

Утилита iTunes не оптимизирована под многоядерные процессоры, но хорошо масштабируется при увеличении тактовой частоты. Переход с 3,33 на 3,9 ГГц даёт небольшой прирост, но при увеличении частоты до 4,26 ГГц мы наблюдаем более существенное преимущество. Утилита iTunes, по всей видимости, чувствительна и к производительности памяти, что может объяснить слабый прирост на 3,6 ГГц по сравнению с 3,33 ГГц.

Lame тоже хорошо масштабируется в зависимости от тактовой частоты.

DivX быстрее справляется с перекодированием видео при каждом увеличении тактовой частоты.

Xvid выигрывает от увеличения тактовых частот даже сильнее, чем DivX.

Кодировщик MainConcept тоже оптимизирован под многоядерные процессоры. Переход на четырёхъядерный CPU, скорее всего, даст намного больший прирост производительности, чем разгон двух ядер.

Приложения

WinRAR и WinZip хорошо масштабируются в зависимости от тактовой частоты. Однако WinRAR явно сильнее выигрывает от своей оптимизации под многопоточность, поскольку архиватору требуется намного меньше времени для сжатия такого же набора файлов.

Photoshop доказывает, что тактовая частота по-прежнему значит немало. Каждое увеличение частоты приводит к ускорению обработки изображения в нашем тесте, где накладываются шесть фильтров на 69-Мбайт файл TIFF.

Pinnacle Studio лучше работает на четырёхъядерных процессорах, и разгон тактовой частоты даёт не слишком большое преимущество.

Premiere на разогнанном Core 2 Duo работает быстрее. Впрочем, прирост не такой и существенный.

То же самое относится и к Cinema 4D. Программа выполняет рендеринг быстрее, но увеличение числа ядер даст явно больший прирост производительности.

Энергопотребление

Энергопотребление в режиме бездействия актуально для всех пользователей, у кого компьютеры работают по многу часов в день. Как можно видеть, переход с 3,33 на 3,9 ГГц не даёт серьёзного увеличения энергопотребления, и даже результат на 4,26 ГГц кажется приемлемым. 28% увеличение частоты (с 3,33 на 4,26 ГГц) даёт рост энергопотребления в режиме бездействия на 23%.

Разница под пиковой нагрузкой более существенная. Результаты говорят о том, что за частоту 4,26 ГГц на повышенном напряжении нужно платить свою цену: 200 Вт против 134 Вт на штатных тактовых частотах. Почти 50% увеличение энергопотребления.

Среднее энергопотребление во время полного прогона PCMark Vantage оказалось почти одинаковым для режимов 3,33, 3,60 и 3,90 ГГц, но оно существенно увеличивается при разгоне до 4,26 ГГц. Связанное с 4,26 ГГц повышение напряжения приводит к серьёзному росту энергопотребления.

Рост производительности сопровождается ростом энергопотребления. Как можно видеть, суммарная энергия, затраченная на полный прогон PCMark Vantage, оказалась практически одинаковой для режимов 3,33, 3,6 и 3,9 ГГц. Производительность и энергопотребление увеличивались в разумных пропорциях. Однако сильно разогнанная система потребовала ощутимо большей энергии для завершения тестового прогона.

Эффективность

Результаты вполне очевидны. Если вы разделите баллы PCMark Vantage на среднее энергопотребление, то получите эффективность как соотношение производительности на ватт. Лучше результаты мы получили в режиме 3,9 ГГц, который не потребовал увеличения напряжения. На втором месте частота 3,6 ГГц, да и даже режим 4,26 ГГц при повышенном напряжении смог дать чуть более высокую эффективность, чем настройка 3,33 ГГц по умолчанию, что нас немало удивило. Получается, что стратегия выбора тактовых частот Intel не позволяет пользователям полностью выиграть от эффективности Core 2 Duo – было бы неплохо получить модель на частоте 3,66 ГГц.

Наш небольшой график позволит вам визуально оценить эффективность на частотах от 3,33 до 4,26 ГГц. Как видим, уровень около 3,8 ГГц на штатном напряжении кажется идеальным для получения максимальной производительности от Core 2 Duo без чрезмерного роста энергопотребления.

Заключение

Поскольку процессоры Core 2 Duo сегодня переходят с верхнего сегмента на массовый рынок, для данной статьи мы решили выбрать наиболее разумную платформу. Материнская плата MSI, которую мы использовали, содержит аппаратный переключатель разгона, позволяющий легко устанавливать частоту FSB1066, FSB1333 или FSB1600. С помощью настроек BIOS мы смогли разогнать Core 2 Duo E8600 до 4,26 ГГц.

Нажмите на картинку для увеличения.

Наша статья фокусируется на эффективности, поэтому нам было более важно определить наилучшие тактовые частоты, которые давали бы оптимальное соотношение производительности на ватт. Материнская плата P45D3 Neo-F помогла нам, поскольку трёхфазный стабилизатор напряжения обычно более эффективен, чем многофазные стабилизаторы на топовых моделях для энтузиастов. Конечно, это ограничило бы разгон четырёхъядерных процессоров Socket LGA 775 до уровня 4 ГГц из-за порога по энергопотреблению. Поэтому пользователям, желающим приобрести четырёхъядерный процессор, лучше всего подождать платформы Intel P55 и процессоров Clarkdale, которые появятся чуть позже в этом году.

Режим 3,9 ГГц побеждает!

Хотя настройка 4,26 ГГц обеспечила максимальную производительность, в результате анализа эффективности победил разгон до 3,9 ГГц. Увеличение тактовой частоты обеспечило приятный прирост производительности по сравнению со штатной тактовой частотой 3,33 ГГц без подъёма энергопотребления до чрезмерного уровня. Если вы хотите получить максимальную производительность вместе с минимальным эффективным энергопотреблением, то лучше ориентироваться на максимально возможную частоту без увеличения напряжения.

Что нас впечатлило больше, результаты производительности на ватт прогона PCMark Vantage оказались выше после разгона, чем у процессора Core 2 Duo E8600 на штатных частотах. Это означает, что все режимы разгона дали более высокую эффективность, чем на штатной частоте 3,33 ГГц. Вполне очевидно, что ядро Intel Wolfdale сможет работать на частоте 3,66 или даже быстрее с превосходной эффективностью! К сожалению, сегодня можно уверенно сказать, что мы не увидим этих процессоров на таких частотах – они уже не вписываются в стратегию Intel по продвижению многоядерных CPU. Хотя модель E8700 на 3,5 ГГц может появиться довольно скоро.