Intel Core i5: анализ разгона, производительности и эффективности – THG.RU

Поиск идеальной тактовой частоты для Core i5

3 ГГц? 4 ГГц? Без проблем! Почти все модели процессоров Core i5 и Core i7 способны работать на разогнанных тактовых частотах, обеспечивая впечатляющую производительность. Вам потребуется только подходящая платформа, которая бы смогла удовлетворить вашим амбициям разгона. Впрочем, такой эффективный продукт, как процессор Core i5/i7, уже не будет столь эффективным по энергопотреблению, если его тактовые частоты будут разогнаны до экстремального уровня. Мы решили протестировать Core i5-750 и разогнали его (с активной технологией Turbo Boost по просьбам наших читателей), чтобы найти тактовую частоту, которая сможет обеспечить наиболее оптимальную производительность на ватт.

Нажмите на картинку для увеличения.

Насколько сильно имеет смысл разгонять CPU?

Эффективность и энергопотребление стали важными критериями при оценке последних CPU, помимо производительности, дополнительных функций и цены, которые уже многие годы обсуждали. Сохранение природных ресурсов по всему миру сегодня является актуальной темой, конечно, и мы не рекомендуем тратить больше энергии, чем необходимо. Но что касается компьютерного “железа”, то здесь не следует чрезмерно усердствовать в деле экологии – мир вы всё равно не спасёте. Нужно собирать сбалансированную и разумную систему, ориентируясь на здравый смысл.

Несколько лет назад, когда разгон бы не таким популярным и распространённым, как сегодня, энтузиасты, главным образом, желали получить максимальную производительность. Это был вполне логичный шаг. Более быстрые системы (и процессоры в частности) были весьма желаемы, пусть даже нынешние компьютеры начального уровня обладают достаточной производительностью почти для всех массовых применений ПК (за исключением игр). Впрочем, раньше к затрачиваемой энергии не относились так щепетильно, как сегодня. Основным ограничением при приличном разгоне было не энергопотребление, а тепловыделение.

В первой половине прошедшего десятилетия AMD и Intel увеличивали энергопотребление своих процессоров, в результате чего тепловой пакет 30 Вт дней Pentium III был увеличен до более чем 130 Вт. Некоторые процессоры, такие как самые быстрые модели Pentium 4, даже включали троттлинг, когда достигали своих тепловых пределов. Именно тогда мы начали сомневаться в том, что 20% прирост тактовой частоты при практически удвоении энергопотребления вряд ли имеет смысл.

В поисках “золотой середины”

Мы уже неоднократно занимались поиском наилучшего соотношения между разгоном, производительностью и энергопотреблением, чтобы найти наиболее эффективные рабочие параметры для Core 2 Duo, Core i7 и Phenom II X4. Для получения дополнительной информации на эту тему мы рекомендуем ознакомиться со следующими статьями.

• “Intel Core 2 Duo: анализ разгона, производительности и эффективности“;
• “Intel Core i7: анализ разгона, производительности и эффективности“;
• “AMD Phenom II: анализ разгона, производительности и эффективности“.

Теперь настало время провести такое же исследование с процессором Intel Lynnfield начального уровня, а именно моделью Core i5-750, которую мы считаем одним из самых лучших и наиболее разумных выборов для рядового пользователя, ценящего высокую производительность.

Core i5-750: лучший выбор?

Нажмите на картинку для увеличения.

Мы уже довольно подробно рассматривали процессоры Core i5/i7 для платформы LGA 1156, предложив нашим читателям следующие статьи.

• “Тесты Core i5 и i7 для Socket LGA 1156 (Lynnfield)“;
• “Изучаем Lynnfield: влияние интегрированного контроллера PCI Express на производительность в играх“;
• “Влияние Turbo Boost на эффективность энергопотребления процессоров Intel Core i5/i7“;
• “Разгон Intel Core i5-750 с воздушным кулером“.

Модель начального уровня в линейке Lynnfield Intel Core i5-750 на 2,66 ГГц уже участвовала в нашей статье, посвящённой разгону, где проявила себя достаточно хорошо, поэтому мы взяли этот процессор и для анализа эффективности. Процессор продаётся на международном рынке по цене от $196 (от 6,3 тыс. рублей в России), и при этом он обеспечивает лучшую эффективность и более высокую пиковую производительность, чем Core 2 Quad, несмотря на относительно низкую базовую тактовую частоту 2,66 ГГц. Благодаря второму поколению функции Intel Turbo Boost процессор ускоряет свою тактовую частоту вплоть до четырёх шагов (каждый шаг на 133 МГц) когда используется одно или два ядра. В результате процессор работает на частоте до 3,2 ГГц. Если активными остаются три или четыре ядра, то тактовая частота будет увеличиваться с 2,66 до 2,80 ГГц.

Если бы мы взяли процессор Core i7-870, топовую модель LGA 1156 на сегодня, то максимальная тактовая частота составила бы 3,6 ГГц. Вполне понятно, что прирост от разгона в этом случае был бы чуть меньше, а сам процессор стоил бы более существенно – $562.

Нажмите на картинку для увеличения.

Настройки разгона и таблица тактовых частот

В таблице ниже приведены все тактовые частоты и настройки, которые мы использовали для данной статьи. Обратите внимание, что нам пришлось выключить функцию Turbo Boost при превышении частоты 3,2 ГГц, поскольку максимальная тактовая частота в противном случае превысила бы максимальную стабильную частоту около 4,2 ГГц. Ниже представлен обзор полученных тактовых частот при повышении базовой частоты без модифицирования базового множителя (первая колонка – множитель 20x), но с активной технологий Turbo Boost (колонки с множителем 21x и 24x).

(*) Настройки были нестабильными без добавления напряжения ядра, чего мы старались избегать.

Независимо от возможных пределов теплового пакета процессора, наш Core i5-750 не работал быстрее 3,7 ГГц без подъёма напряжения. В результате базовая тактовая частота 160 МГц оказалась максимальной стабильной тактовой частотой, с которой мы смогли оставить активной технологию Turbo Boost без повышения напряжения.

Конечно, вы можете увеличить напряжение процессора, чтобы поднять тактовые частоты и в штатном режиме, и после Turbo Boost, но это приведёт к снижению эффективности во всех рабочих режимах. Поэтому базовая частота 160 МГц BCLK с номинальной скоростью 3,2 ГГц и частотой Turbo Boost 3,36 ГГц с тремя и четырьмя ядрами и 3,8 ГГц с одним или двумя ядрами является в нашем случае максимальной.

Тестовая платформа

MSI P55-GD65. Нажмите на картинку для увеличения.

Нажмите на картинку для увеличения.

Тестовая конфигурация

Тесты и настройки

Результаты тестов

Тесты кодирования аудио/видео

Во всех тестах мы привели производительность разгона при максимальной номинальной скорости, а также с активными режимами Turbo Boost с тремя или четырьмя ядрами (прирост на один множитель) там, где это было возможно. Все результаты на номинальной скорости 3,4 ГГц и выше были получены без Turbo Boost, поскольку в противном случае при активных одном или двух ядрах тактовые частоты превышали допустимый уровень, так как Turbo Boost получает ускорение на четыре шага. Все детали приведены в таблице частот в начале статьи.

Высокие тактовые частоты дают лучшую производительность в Lame, но впечатляюще видеть, что 3,2-ГГц базовая частота (160 МГц BCLK) достигает такого же уровня производительности, что и с фиксированной частотой процессора на 4,0 ГГц.

DivX явно требуется высокая производительность, данный тест положительно реагирует на “ручной” разгон всех ядер.

Результаты похожи и для Xvid.

Приложения

Поскольку пакет 3ds Max оптимизирован под использование множества вычислительных ядер, “ручной” статический разгон даёт наилучшую производительность.

Результаты похожи в тесте Fritz 11, который тоже хорошо оптимизирован под многопоточность.

WinZip не получает преимущества от нескольких ядер, поэтому Core i5 с активным режимом Turbo Mode даёт весьма высокую производительность.

Энергопотребление

Небольшое увеличение базовой частоты BCLK не даёт ощутимого эффекта на энергопотреблении системы в режиме бездействия. Все три настройки (133, 150, 160 МГц) дают один и тот же уровень 71 Вт. Это хорошая новость, поскольку финальные скорости Turbo Boost оказываются намного выше – именно тогда, когда они на самом деле нужны.

Самая высокая настройка 4,2 ГГц достигается только при полном отключении опций энергосбережения, что даёт очень отрицательный эффект на энергопотреблении. Разницы в 50 Вт достаточно для работы дополнительного 24″ дисплея.

Эти числа соответствуют энергопотреблению системы при полной нагрузке, используя все четыре ядра. Как можно видеть разгон с помощью Turbo Boost приводит к незначительному увеличению пикового энергопотребления. Увеличение со 155 Вт до 164 Вт можно назвать вполне приемлемым, учитывая, что максимальная тактовая частота теперь достигла 3,84 вместо 3,2 ГГц в “младшем” варианте. Это 20% увеличение тактовой частоты (при работе одного или двух ядер) приводит ко всего 6,5% росту пикового энергопотребления.

Анализ эффективности

Наш тест эффективности состоит из нескольких приложений, которые мы выполняли через пакетный файл в следующем порядке.

• 3ds Max
• DivX
• Xvid
• Lame
• MainConcept
• PDF Creation
• Photoshop
• AVG Anti-Virus
• WinRAR
• WinZip

Некоторые из использованных нами приложений не умеют нагружать несколько вычислительных ядер; другие делают это интенсивно. Пакетный файл отмечает время в начале выполнения и в конце. Это позволило нам отследить общее время выполнения наших тестов.

Между тем мы также отслеживали мгновенное энергопотребление (мощность) с интервалами в одну секунду во время тестового прогона. Это позволило нам пролить свет на энергопотребление каждого приложения, а также позволило начертить график энергопотребления, как и в предыдущих тестах с PCMark Vantage. По сравнению с нашим старым прогоном PCMark Vantage, в данном случае мы тестируем реальные приложения, да и преимущество по производительности на графике более заметное.

В результате мы получили значения производительности и энергопотребления, которые позволили проанализировать эффективность. Энергопотребление в режиме бездействия мы не учитывали, поскольку оно всё равно различается незначительно.

Среднее энергопотребление, которое высчитывалось по полному тестовому прогону, не очень сильно отличается между базовыми частотами 133 и 160 МГц (от 2,66 до 3,20 ГГц). Однако энергопотребление начинает значительно увеличиваться с области 3,8 ГГц. Примерно с такого же уровня частоты нам пришлось отказаться от режима Turbo Boost.

Конечно, мы также посчитали и общую затраченную энергию на прогон в ватт-часах. Как оказалось, самый высокий разгон с активным режимом Turbo Boost потребовал меньше всего энергии для выполнения всего теста! Результаты “ручного” статического разгона выглядят уже не так обещающе.

Наконец, позвольте привести результаты времени выполнения тестового прогона, что соответствует производительности нашей тестовой конфигурации. Вполне очевидно, что системы со статическим разгоном оказались самыми быстрыми в порядке увеличения тактовой частоты. Однако динамический разгон Core i5 с технологией Turbo Boost до пикового значения 3,84 ГГц дал такой же эффект по скорости, что и статический разгон на 3,6 ГГц. А теперь посмотрите на диаграммы энергопотребления – и вы безошибочно угадаете, какая система выиграла сражение за эффективность.

А вот это уже интересно. Системы с максимальным разгоном с работающей функцией Turbo Boost оказались наиболее эффективными для нашего сценария нагрузки, который состоит из множества приложений. Разгон Core i5-750 со 133 до 160 МГц BCLK выполняется вполне надёжно и безопасно на большинстве приличных материнских плат LGA 1156, при этом процессор будет достигать тактовой частоты до 3,84 ГГц при загрузке одного или двух ядер, либо 3,36 ГГц при нагрузке на три или четыре ядра, при этом общее энергопотребление будет находиться на вполне приемлемом уровне. Серьёзный статический разгон имеет смысл, только если вы будете непрерывно запускать требовательные приложения, чтобы получить преимущество по общей вычислительной мощности. Иначе энергия, которая требуется для работы всех четырёх ядер на высоких частотах, будет теряться впустую.

Нажмите на картинку для увеличения.

На графике наглядно можно видеть энергопотребление под разной нагрузкой, которую мы описали чуть выше.

Заключение

Как можно видеть по графику, времена статического и чрезмерного разгона остались в прошлом, по крайней мере, если вас интересует энергия, потребляемая CPU. Конечно, вы по-прежнему получите максимальную производительность в случае нескольких ядер, работающих на максимальной частоте, но потребляемая энергия для поддержания такой высокой частоты (до 4,2 ГГц в случае Core i5-750) просто неразумная и ненужная. Честно говоря, нам по душе холодная и тихая вычислительная система, которая не так сильно сказывается на счёте за электричество.

Как видим, действительно имеет смысл разгонять Core i5 со штатной базовой частоты 133 МГц до чуть более высокого уровня – именно это мы рекомендуем сделать всем пользователям, кто хочет получить больше бесплатной производительности по нулевой цене и без особого риска. Переход со 133-МГц базовой частоты BCLK на 150 или 160 МГц, максимальной настройке для нашей тестовой системы без подъёма напряжения, не приводит к увеличению энергопотребления в режиме бездействия. Очевидно, что функции энергосбережения процессора работают очень хорошо, в режиме бездействия энергия расходуется очень эффективно. Энергопотребление под пиковой нагрузкой, основная причина, препятствующая очень серьёзному разгону, остаётся в разумных пределах. Мы получили увеличение в пиковом энергопотреблении меньше 6% на нашей материнской плате MSI P55-GD65 при переходе с базовой частоты 133 МГц на 160 МГц. При этом процессор достиг максимальных тактовых частот 3,36/3,84 ГГц в двух доступных режимах Turbo Boost (один для двух активных ядрах, а второй – для трёх или четырёх активных ядер).