Если бы стояла задача охарактеризовать процессоры, о которых пойдёт речь в этой статье, одним словом, этим словом было бы «многострадальные», ведь в конечном итоге десктопные Broadwell пришли на рынок почти на год позже первоначального плана. Ярким свидетельством произошедшей задержки выступает, например, тот факт, что набор системной логики Intel Z97, который, как планировалось, должен был аккомпанировать Broadwell, в конечном итоге уже больше года исполняет свою собственную сольную партию. Причиной же расстройства методичного ежегодного обновления интеловских процессоров в рамках стратегии «тик-так» стал 14-нм технологический процесс, внедрение и наладка которого заняли у Intel значительно больше времени, чем предполагалось вначале. Но так или иначе производственные проблемы наконец преодолены, и сегодня мы можем увидеть тот самый многострадальный десктопный Broadwell. Правда, анонс у Intel получился совсем без былого размаха. Представлены новинки для настольных систем пока только на бумаге, а не в продаже, их планируемый ассортимент очень скромен, да и по своим характеристикам выглядят они совсем не как законные наследники династии Core, а как бастарды, которых стесняется даже сам производитель.
В концепции «тик-так» Broadwell относится к фазе «тик», то есть по сути он должен представлять собой перевод микроархитектуры Haswell на новые технологические рельсы, что обычно приводит к снижению энергопотребления и тепловыделения, а иногда позволяет и нарастить тактовые частоты. Однако в случае с Broadwell инженеры Intel решили не ограничивать себя одной только оптимизацией производства, тем более что 14-нм техпроцесс оказался настолько капризной штукой, что о каком бы то ни было росте частот пришлось забыть. В новых CPU нашли место дополнительные усовершенствования, направленные на улучшение энергоэффективности, немного прогрессировала микроархитектура процессорных ядер, но самое главное, графическое ядро, получив в своё распоряжение дополнительный транзисторный бюджет, вышло на принципиально новый уровень.
Поэтому Broadwell – на самом деле несколько не про десктопы. Вполне прозрачным намёком на это является, например, то, что Intel решила начать внедрение данного процессорного дизайна с ультрамобильного сегмента, и именно с прицелом на такое применение и были сделаны основные микроархитектурные улучшения. В результате наиболее впечатляющими носителями дизайна Broadwell стали двухъядерные процессоры Core M, обладающие тепловым пакетом 4,5 Вт и способные работать в составе ультрабуков, планшетов и гибридных систем без активного охлаждения. После успеха Core M дизайн Broadwell был опробован и в процессорах Core i7, i5 и i3 пятого поколения, ориентированных на тонкие и лёгкие ноутбуки. Такие представители нового семейства получили более либеральные тепловые пакеты 15 или 28 Вт и более мощное графическое ядро, но всё ещё оставались двухъядерными. Надо сказать, что, как и Core M, экономичные мобильные версии Broadwell оказались достаточно удачными решениями и были тепло встречены индустрией.
Однако перенести успех мобильных версий, в которых низкое энергопотребление превалирует над производительностью, на CPU с обратным сочетанием характеристик оказалось не так-то просто. Из-за всех проблем с 14-нм техпроцессом четырёхъядерные Broadwell как для мобильных, так и для настольных применений, дались Intel с очень большим трудом и были объявлены только на прошлой неделе, то есть спустя девять месяцев с момента анонса использующих ту же микроархитектуру Core M. Причём ассортимент производительных Broadwell оказался откровенно бедным и однобоким: включая серверные модификации, всего вышло лишь 15 наименований CPU с тепловыми пакетами 35, 47 или 65 Вт. При этом большинство таких процессоров получили BGA-исполнение, то есть они предназначаются для монтажа на материнскую плату посредством пайки. Внимания же энтузиастов достойна лишь одна модификация Core i5, одна модель Core i7 и три разновидности Xeon E3 v4, которые можно устанавливать в процессорный разъём LGA1150. К тому же напротив реальной привлекательности всех этих процессоров можно поставить большой знак вопроса. Из-за особенностей 14-нм технологии и явного прицела дизайна Broadwell на энергоэффективность, они получили заметно более низкие — по сравнению с десктопными Haswell — частоты, а главной инновацией стало появление в их составе мощного встроенного графического ядра класса Iris Pro.
Иными словами, сочетание характеристик процессоров Core пятого поколения, ориентированных на применение в настольных компьютерах, получилось странным и, честно говоря, на первый взгляд не слишком привлекательным. Именно поэтому, как только первые десктопные Broadwell появились в нашей лаборатории, мы сразу же взялись за их тестирование, чтобы понять, заслуживают ли новинки хоть какого-то внимания, или можно смело их проигнорировать в ожидании скорого появления процессоров следующего поколения – Skylake.
Если из линейки четырёхъядерных Broadwell, которая была анонсирована 2 июня, исключить мобильные продукты и малоинтересные для энтузиастов десктопные чипы в BGA-исполнении, то окажется, что новых LGA1150-процессоров всего пять. Два из них относятся к традиционным сериям Core i7 и Core i5, ещё три – это Xeon E3 v4, которые хоть и наречены серверными именами, на самом деле вполне подходят для десктопных LGA1150-систем. Список этих новинок мы приводим ниже.
| Core i7-5775С | Core i5-5675С | Xeon E3-1285 v4 | Xeon E3-1285L v4 | Xeon E3-1265L v4 | |
|---|---|---|---|---|---|
| Кодовое имя | Broadwell-C | Broadwell-C | Broadwell-C | Broadwell-C | Broadwell-C |
| Ядра/потоки | 4/8 | 4/4 | 4/8 | 4/8 | 4/8 |
| Технология Hyper-Threading | Есть | Нет | Есть | Есть | Есть |
| Тактовая частота | 3,3 ГГц | 3,1 ГГц | 3,5 ГГц | 3,4 ГГц | 2,3 ГГц |
| Максимальная частота в турбо-режиме | 3,7 ГГц | 3,6 ГГц | 3,8 ГГц | 3,8 ГГц | 3,3 ГГц |
| Разблокированный множитель | Есть | Есть | Нет | Нет | Нет |
| TDP | 65 Вт | 65 Вт | 95 Вт | 65 Вт | 35 Вт |
| HD Graphics | Iris Pro 6200 | Iris Pro 6200 | Iris Pro P6300 | Iris Pro P6300 | Iris Pro P6300 |
| Частота графического ядра | 1150 МГц | 1100 МГц | 1150 МГц | 1150 МГц | 1050 МГц |
| L3-кеш | 6 Мбайт | 4 Мбайт | 6 Мбайт | 6 Мбайт | 6 Мбайт |
| Интегрированная eDRAM | 128 Мбайт | 128 Мбайт | 128 Мбайт | 128 Мбайт | 128 Мбайт |
| Поддержка DDR3 | 1333/1600 | 1333/1600 | 1333/1600/1866 | 1333/1600/1866 | 1333/1600/1866 |
| Технологии vPro/TSX-NI/TXT/VT-d | TSX-NI и VT-d | TSX-NI и VT-d | Есть | Есть | Есть |
| Расширения набора инструкций | AVX 2.0 | AVX 2.0 | AVX 2.0 | AVX 2.0 | AVX 2.0 |
| Упаковка | LGA1150 | LGA1150 | LGA1150 | LGA1150 | LGA1150 |
| Рекомендованная цена | $366 | $276 | $556 | $445 | $417 |
Несомненно, наибольшим спросом из этих новинок будут пользоваться процессоры Core i7-5775C и Core i5-5675С, которые предназначены для распространения по розничным каналам и имеют более привлекательное соотношение цены и производительности. Однако не стоит забывать и о существовании Xeon E3 v4, которые хоть и подороже, но имеют свои преимущества: или более высокие частоты, или более низкое тепловыделение.
Core i7-5775C и Core i5-5675С, в отличие от Xeon, при этом относятся к числу оверклокерских моделей – пусть вас не вводит в заблуждение впервые появившаяся в интеловской номенклатуре литера C после модельного номера. Безусловно, этим CPU лучше подошла бы маркировка с буквой K на конце, но Intel решила выделить их в особую группу, которую можно описать формулой C = K + S (разгон плюс энергоэффективность). Поэтому в своих агитационных материалах Intel сопоставляет Core i7-5775C не с Core i7-4790K, а с совсем другим Haswell – Core i7-4790S, который имеет 65-ваттный тепловой пакет и номинальную частоту 3,2 ГГц. Естественно, такое сравнение позволяет выставить новинку в более выгодном свете: увеличение вычислительной производительности обещано на уровне 35 %, а графической – вдвое.
Core i7-5775C – десктопный Broadwell в LGA1150-исполнении
Несмотря на то, что анонс десктопных Broadwell уже состоялся, пока эти процессоры в открытой продаже отсутствуют. Согласно официальному пресс-релизу, их появления на прилавках магазинов придётся ждать от 30 до 60 дней. Однако это не помешает провести предварительный анализ и первые тесты новинок – и именно этим мы сейчас и займёмся.
⇡#Шесть причин захотеть Broadwell
1. Улучшенная микроархитектура
Несмотря на то, что Broadwell относится к фазе проектирования «тик», определённые улучшения в микроархитектуре его вычислительных ядер всё-таки имеются. Другое дело, что они не слишком значительны: в частности, сами разработчики говорят о том, что преимущество Broadwell перед Haswell на одинаковой тактовой частоте составляет порядка 5 процентов. Столь малозаметный прирост связан в первую очередь с изменением общего подхода к проектированию: какие-то улучшения внедрялись в процессор только в том случае, если их положительное влияние на производительность оказывалось как минимум вдвое сильнее, чем вызванный ими рост энергопотребления.
Отличий в микроархитектуре от Haswell действительно мало
Поэтому большинство микроархитектурных нововведений оказалось сосредоточено во входной части исполнительного конвейера, и все они заключаются в увеличении объёмов внутренних буферов – это наиболее безболезненный в смысле энергопотребления подход. Так, увеличилось окно планировщика внеочередного исполнения команд, в полтора раза (до 1500 записей) вырос объём таблицы ассоциативной трансляции адресов второго уровня (L2 TLB), а кроме того, вся схема трансляции приобрела второй обработчик промахов, что позволяет обрабатывать по две операции преобразования адресов параллельно. В сумме эти изменения повышают эффективность внеочередного исполнения команд, а также помогают процессору справляться с предсказанием сложных ветвлений кода.
Помимо этого, ряд минорных изменений есть и на уровне исполнительных устройств, и в первую очередь они затрагивают схему обработки операций умножения и деления с плавающей точкой. Темп исполнения операций умножения возрос с пяти до трёх тактов, а операции деления ускорились за счёт исполнения на широком, 10-битном делителе. В дополнение к этому оптимизации получили и векторные gather-инструкции из набора AVX2.
Для того чтобы оценить всё перечисленное на практике, мы прогнали синтетические процессорные тесты из утилиты SiSoftware Sandra 2015 на процессорах Haswell и Broadwell, принудительно зафиксировав их рабочую частоту на одной и той же отметке – 3,5 ГГц.
Картина вырисовывается не слишком оптимистичная. Прирост производительности можно наблюдать лишь в тесте Whetstone, который исполняется с использованием AVX-команд. В остальных случаях либо процессоры нового и предыдущего поколения выдают практически одинаковую производительность, либо Broadwell вообще оказывается медленнее, как, например, в мультимедийном тесте с использованием FMA-инструкций.
Тем не менее Intel заверяет, что сильная сторона усовершенствованной микроархитектуры проявятся в более сложных задачах, поэтому сделанные изменения мы всё-таки зачисляем в число плюсов процессоров Broadwell.
2. Сниженное энергопотребление и тепловыделение
Процессоры Broadwell для настольных систем имеют более низкое, чем их предшественники, тепловыделение и энергопотребление, причём речь идёт о существенном, порядка 25 %, улучшении данных параметров. Собственно, об этом говорится даже в спецификациях: большинство LGA1150-моделей, включая предназначенные для энтузиастов процессоры Core i7-5775C и Core i5-5675С, вписываются в рамки 65-ваттного теплового пакета, в то время как для похожих десктопных процессоров Haswell расчётное тепловыделение составляло 84 или 88 Вт. А это значит, что старшие и совершенно обычные Broadwell по экономичности сопоставимы с предшествующими специальными энергоэффективными моделями CPU, которые имели в своём названии литеру S.
Естественно, снижение энергопотребления и тепловыделения возникло не на пустом месте. Во многом этому посодействовало внедрение нового технологического процесса с 14-нм нормами. FinFET-транзисторы второго поколения, реализованные в рамках этой технологии, отличаются от своих предшественников не только уменьшившимися на треть геометрическими размерами, но и заметно снизившимися паразитными ёмкостями и токами утечки. Это, а также их способность функционировать при более низком напряжении, делает Broadwell удивительно экономичными процессорами.
Стремясь добиться лучших показателей энергоэффективности, инженеры Intel внесли значительные изменения и в интегрированный в процессор преобразователь питания. Новая схема увеличила свою эффективность при низких значениях тока, а также получила нелинейную обратную связь, позволяющую более точно компенсировать падения напряжений при росте нагрузки. Если же к этому добавить развитые способности Broadwell по отключению неиспользуемых блоков, то сомнений в том, что этот CPU позволит строить гораздо более экономичные системы, не остаётся.
Кстати, не стоит забывать, что экономичность важна не только для мобильных систем. Преимущества есть и для десктопов. Например, с энергоэффективным процессором можно обойтись материнской платой с менее навороченной схемой питания, а также более простыми и дешёвыми кулером и блоком питания. Попутно можно заключить систему и в более компактный корпус. Да и в конце концов, в процессе эксплуатации Broadwell попросту даст сэкономить на оплате счетов за электроэнергию. Поэтому его скромное тепловыделение и энергопотребление – вполне весомый аргумент «за».
3. Кеш-память четвёртого уровня
В процессорах поколения Haswell компания Intel впервые реализовала принципиально новое встроенное графическое ядро Iris Pro. Основной особенностью этого ядра выступал оригинальный трюк, решающий проблему с недостаточной пропускной способностью памяти, используемой для графических нужд: CPU с наиболее мощным вариантом встроенного 3D-ускорителя получали в своё распоряжение дополнительную быструю память типа eDRAM (embedded DRAM), которая помогала устранить узкое место при работе GPU с данными. Кристалл eDRAM, который получил собственное кодовое имя Crystalwell, изготавливался по 22-нм технологии, имел ёмкость 128 Мбайт и устанавливался на единой подложке по соседству с полупроводниковым кристаллом процессора.
Однако наиболее интересной особенностью реализации eDRAM являлось то, что её абсолютно равноправно могли задействовать как встроенный в процессор GPU, так и процессорные ядра. Фактически Crystalwell выполнял функции универсального L4-кеша, ускоряя любые операции с оперативной памятью. Однако в представителях поколения Haswell графика Iris Pro, комплектующаяся eDRAM-кешем, использовалась лишь в редких моделях, среди которых процессоров для LGA1150 не было. Потому для большинства пользователей Crystalwell выступала чисто теоретической сущностью, а объективно оценить преимущества такого решения возможности не представлялось.
Десктопные Broadwell меняют эту ситуацию. Все четырёхъядерные новинки, включая и Core i7-5775C с Core i5-5675С, комплектуются мощным графическим ядром уровня Iris Pro и несут на себе 128-мегабайтный L4-кеш Crystalwell, который может поднять производительность новых процессоров в любых задачах, связанных с обработкой больших объёмов данных.
На Broadwell в BGA-исполнении чип Cristalwell хорошо виден – он сверху
Говоря о технической стороне реализации L4-кеша в процессорах Broadwell, необходимо подчеркнуть, что в них используется точно такая же схема, как и в Haswell, и точно тот же самый 22-нм кристалл кеш-памяти Crystalwell. Он имеет 16-кратную ассоциативность, работает на частоте 1600 МГц и общается с процессором по 256-битной двунаправленной шине, обеспечивая пиковую пропускную способность на уровне 51,2 Гбайт/с в каждую сторону (102,4 Гбайт/с суммарно). Иными словами, eDRAM-кеш при двустороннем обмене данными предлагает примерно вчетверо лучшую производительность, чем обычная системная память, являясь тем самым прекрасным посредником между ней и встроенным в процессор L3-кешем.
Эффект, привносимый Crystalwell, нетрудно заметить при измерении практической пропускной способности и латентности во время операций с блоками данных разного размера. Вот, например, как проявляется наличие eDRAM в тестах SiSoftware Sandra 2015.
Латентность основанного на eDRAM L4-кеша составляет 55 тактов, а практическая пропускная способность оказывается примерно вдвое выше, чем у установленной в нашей тестовой системе двухканальной DDR3-1866 SDRAM.
Хотя существуют экспериментальные данные о том, что положительный эффект от увеличения кеш-памяти свыше 32 Мбайт в процессорах современных персональных компьютеров практически отсутствует, 128-мегабайтный L4-кеш всё же способен проявить себя с положительной стороны не только в графических задачах. Именно поэтому наличие в десктопных Broadwell дополнительного чипа Crystalwell мы рассматриваем как ещё одно преимущество новинки.
4. Мощное графическое ядро Iris Pro 6200
Ещё год назад Intel пообещала, что процессоры Broadwell для десктопов станут первыми устанавливаемыми в сокет процессорами, обладающими мощной графикой класса Iris Pro. Сегодня это обещание выполнено, но путь Intel к реализации в LGA1150-процессоре столь могучего графического ядра был непростым. Во флагманские Sandy Bridge и Ivy Bridge интегрировались самые продвинутые на тот момент графические акселераторы семейств HD Graphics 3000 и HD Graphics 4000, располагающие 12 или 16 исполнительными устройствами соответственно. Однако в десктопные Haswell для настольных систем попала лишь графика HD Graphics 4600 – средний по мощности вариант графического ядра GT2 c 20 исполнительными устройствами. Попутно существовавшие ускорители HD Graphics 5000, Iris Pro Graphics 5100 и 5200 (GT3 и GT3e), которые располагали 40 исполнительными устройствами, интегрировались только в припаиваемые к материнской плате мобильные процессоры.
В пику десктопным Haswell в процессорах Broadwell, ориентированных на использование в составе платформы LGA1150, встроено графическое ядро Iris Pro Graphics 6200, которое имеет конфигурацию с самым богатым на сегодняшний день арсеналом – GT3e. Причём с внедрением новой микроархитектуры Intel несколько пересмотрела внутреннюю структуру графического ядра, и теперь каждый отдельный блок GPU имеет по 8, а не по 10 исполнительных устройств, а графический модуль объединяет три, а не два блока. В результате для графических исполнительных устройств улучшилась доступность кеша и текстурных блоков, которых попросту стало в полтора раза больше, а количество самих исполнительных устройств в различных вариантах нового графического ядра стало кратным 24. Например, в процессорах Core M графическое ядро имеет конфигурацию GT2 и располагает 24 исполнительными устройствами, а в энергоэффективных мобильных процессорах Core i7/i5/i3 GPU может содержаться либо 24, либо 48 исполнительных устройств в зависимости от того, какой вариант GPU – GT2 или GT3 – интегрирован в каждом конкретном случае. Что же касается десктопных Broadwell в LGA1150-исполнении, то в них интегрированное графическое ядро ещё мощнее: к 48 исполнительным устройствам добавляется ещё и eDRAM-кеш Crystalwell, положительное влияние которого на скорость работы встроенного GPU более чем значительно.
Архитектура графического ядра Broadwell GT3 – основа Iris Pro Graphics 6200
До сих пор считалось, что самой производительной встроенной графикой обладают процессоры AMD Kaveri и их последователи Godavari, но новые Core i7-5775C и Core i5-5675С, похоже, имеют все шансы поколебать их лидерство. Если учесть, что каждое исполнительное устройство интеловского GPU способно проводить по 16 операций за такт, то пиковую производительность графического ядра Iris Pro Graphics 6200 можно оценить величиной 883 Гфлопс, что на 20 процентов больше вычислительной мощности графического ядра Spectre, встроенного в процессор A10-7850K.
Конечно, все эти теоретические выкладки ещё стоит проверить, однако в любом случае новые десктопные процессоры Broadwell объединяют не только четыре процессорных ядра с передовой микроархитектурой, но и действительно высокопроизводительное встроенное графическое ядро. Для систем, не использующих дискретную видеокарту, это огромный плюс.
5. Broadwell позволяет модернизировать старые системы
Десктопные процессоры Broadwell не требуют для своей работы никакой новой платформы – они устанавливаются в то же самое процессорное гнездо LGA1150, что и их предшественники поколения Haswell. А это значит, что обладатели материнских плат на основе наборов логики Intel Z97 и Intel H97, для которых изначально была заявлена будущая совместимость с процессорами Core пятого поколения, могут смело переходить на Core i7-5775C или Core i5-5675С – никаких проблем совместимости быть не должно. Единственное условие: в материнскую плату должна быть прошита свежая версия BIOS, поддерживающая новинки.
Впрочем, во избежание недоразумений, мы всё-таки рекомендуем предварительно проверять распространяемые производителями плат списки совместимости их платформ с процессорами.
Попутно хочется напомнить, что перспективные процессоры Skylake, которые должны будут появиться на рынке этой осенью, потребуют использования принципиально иной платформы: LGA1151-материнских плат на базе наборов системной логики сотой серии и памяти стандарта DDR4 SDRAM. Таким образом, Broadwell – это самая последняя возможность апгрейда для материнских плат с гнездом LGA1150.
6. Broadwell – процессоры для оверклокеров
К сожалению, на данный момент никакими подробностями о разгонном потенциале Core i7-5775C и Core i5-5675С, которые имеют разблокированные множители, мы поделиться не можем. Однако доподлинно известно, что эти процессоры, хоть в их названии и не фигурирует привычная литера K, предусматривают увеличение базового множителя частоты CPU, а также всех остальных коэффициентов – для GPU, кеша, чипа Crystalwell, памяти и так далее. Это значит, что десктопные Broadwell вполне могут стать интересными вариантами для оверклокерских экспериментов. На руку энтузиастам способно сыграть как их низкое тепловыделение, так и новый 14-нм техпроцесс.
Что же касается остальных LGA1150-процессоров поколения Broadwell, которые относятся к серии Xeon E3 v4, то они разгон не поддерживают.
Говоря об оверклокинге, стоит, пожалуй, упомянуть, что единственный на данный момент эксперимент по разгону Core i7-5775C, рассказ о котором можно найти в глобальной сети, говорит о возможности стабильной работы этого CPU на частоте 4,8 ГГц с использованием ординарного воздушного охлаждения. Отражает ли такой результат общую тенденцию, мы судить не берёмся, однако возможность повышения частоты существенно выше номинальных значений является плюсом десктопных Broadwell в любом случае.
⇡#Шесть причин игнорировать Broadwell
1. Низкие тактовые частоты
Сколько бы ни говорилось о перспективности 14-нм техпроцесса и о прогрессивности микроархитектуры Broadwell, всё это представляется достаточно слабой компенсацией самого вопиющего минуса – низких тактовых частот. Применяемый для производства Broadwell техпроцесс, как и само строение этих CPU, оптимизированы в сторону снижения энергопотребления, и по этой причине процессоры, производящиеся по 22-нм техпроцессу, предлагают более высокие рабочие частоты.
Например, старший из нацеленных на настольные персональные компьютеры процессоров, Core i7-5775C, имеет номинальную частоту 3,3 ГГц, что ниже частоты Core i7-4790K на целых 18 процентов. Подобной медлительностью отличается и Core i5-5675C: его отставание по частоте от «одноклассника» Core i5-4690K, относящегося к предыдущему поколению, составляет 12 процентов. Достаточно сомнительно, что имеющиеся в Broadwell микроархитектурные усовершенствования и L4-кеш смогут полноценно компенсировать такое замедление. А это значит, что чудес производительности от десктопных Broadwell ждать не приходится.
Справедливости ради следует отметить, что среди Broadwell для LGA1150 есть и более быстрый, нежели Core i7-5775C, процессор – Xeon E3-1285 v4. Это – единственная модель из числа новинок, вписанная в «полноценный» тепловой пакет 95 Вт. Но даже она по своей частоте может похвастать лишь паритетом с Core i7-4770К, но никак не с Core i7-4790K. Иными словами, в процессе подготовки Broadwell к выпуску Intel столкнулась с плохой масштабируемостью этого дизайна с точки зрения рабочих частот, и данная проблема так и не была преодолена.
2. Высокие цены
Коли процессоры поколения Broadwell получили в своё распоряжение продвинутое графическое ядро Iris Pro 6200, аналогов которого в прошлых интеловских десктопных процессорах не было, Intel сочла правомерным поднять цены новинок выше привычных уровней. В результате Core i7-5775C оценён производителем в $366, что на $27 больше обычной стоимости старших Core i7 прошлых поколений, а для Core i5-5675C официальная цена установлена в $276 – на $34 дороже оверклокерских Core i5 семейства Haswell. А если говорить о самом быстром Broadwell для LGA1150, процессоре Xeon E3-1285 v4, то его цена вообще установлена в заоблачные $556.
Таким образом, при построении новой производительной системы на базе платформы LGA1150 выбор новейших процессоров Broadwell будет экономически не оправдан. Оверклокерские Haswell, относящиеся к серии Devil’s Canyon, стоят дешевле, при этом обеспечиваемые ими возможности во многих случаях совсем не хуже, чем у новинок.
Стоит добавить, что Broadwell может оказаться совсем не лучшим вариантом и для тех пользователей, которые захотят получить в своё распоряжение продвинутое графическое ядро. Да, интегрированный видеоускоритель Iris Pro 6200 выглядит очень соблазнительно, но процессоры AMD A10 тоже способны предложить быстродействующую интегрированную графику при как минимум вдвое меньшей цене.
3. Скудный ассортимент
О том, что дизайн Broadwell нацелен прежде всего на мобильные применения, к этому моменту было сказано уже не раз. Но есть и другая проблема: себестоимость производства процессоров по 14-нм техпроцессу в его сегодняшнем виде оказывается относительно высокой, особенно если речь идёт о четырёхъядерных чипах. Поэтому Intel решила отказаться от выпуска каких бы то ни было недорогих модификаций десктопных Broadwell. Самый дешёвый такой процессор для платформы LGA1150 – это четырёхъядерный и оверклокерский Core i5-5675C с интегрированным графическим ядром GT3e. Более простых четырёхъядерных и уж тем более двухъядерных CPU с дизайном Broadwell для настольных систем попросту не предусматривается ни сейчас, ни в обозримом будущем. То есть средний и нижний рыночные сегменты продолжат заполняться представителями семейства Haswell Refresh, которых ближе к концу года начнут вытеснять перспективные процессоры Skylake. Никаких Broadwell для массового пользователя в планах Intel попросту нет.
Иными словами, в части настольных персональных систем Intel установила очень высокую планку для входа в клуб Broadwell. Компания не предложила никаких вариантов этого процессора для тех случаев, когда максимальная вычислительная производительность просто не требуется. А это значит, что рынок пока останется заполнен старыми Haswell, в то время как Broadwell – это сугубо нишевой и при этом дорогой продукт из параллельной вселенной, востребованность которого в глобальном масштабе не слишком высока.
4. Урезанная кеш-память третьего уровня
Лишив линейку десктопных Broadwell недорогого плеча, Intel попутно попыталась снизить себестоимость четырёхъядерных полупроводниковых кристаллов, которые идут в процессоры верхней ценовой категории. Да, новый 14-нм техпроцесс позволяет размещать больше транзисторов на единицу площади, но в Broadwell и так пришлось добавить мощное графическое ядро с 48 исполнительными устройствами и контроллер eDRAM-кеша. Поэтому инженеры приняли решение лишить старшие четырёхъядерники ставшего привычным 8-мегабайтного кеша третьего уровня. Его объём в Broadwell сократился до 6 Мбайт.
Конечно, можно посчитать, что 25-процентное сокращение ёмкости кеш-памяти третьего уровня компенсируется появлением L4-кеша, но на самом деле это не совсем так. L3-кеш имеет латентность на уровне 20 тактов, а его шина не только вдвое шире, но и обладает примерно вдвое более высокой частотой. eDRAM-кеш существенно медленнее, и поэтому сокращение интегрированного в процессор кеша третьего уровня он не восполняет. И более того, в процессоре Core i5-5675C кеш третьего уровня ещё меньше – его объём составляет лишь 4 Мбайт. А это, между прочим, эквивалентно объёму L3-кеша процессоров Core i3, основанных на дизайне Haswell.
Много ли удалось выиграть инженерам Intel таким шагом, вопрос сложный. Площадь кристалла четырёхъядерных Broadwell с графикой GT3e составляет порядка 167 мм2, а это даже меньше площади привычных нам Haswell с графическим ядром GT2.
Полупроводниковый кристалл десктопного Broadwell – L3-кеш занимает совсем небольшую площадь
Получается, десктопные Broadwell потенциально могут иметь даже меньшую себестоимость, чем их предшественники. Однако серьёзные коррективы в эти прикидки вносят производственные проблемы, возникшие с внедрением и отладкой 14-нм техпроцесса. Очевидно, что даже с таким небольшим кристаллом выход годных чипов Broadwell сравнительно низок, что и заставляет Intel пускаться на всевозможные ухищрения маркетингового и инженерного характера. А мы в результате получаем местами урезанный и замедленный по частоте дорогой процессор, который к тому же отсутствует на прилавках магазинов после своего официального анонса.
5. Отсутствие совместимости с материнскими платами на Intel Z87
Платформа LGA1150 была представлена два года тому назад, и к настоящему времени парк компьютеров на её основе весьма обширен. Однако существенная часть этого парка использует материнские платы, основанные на наборах логики восьмой серии – Intel Z87, Р87, B85 и им подобных. Проблема заключается в том, что такие платы, хотя и обладают процессорным гнездом LGA1150, с десктопными Broadwell формально несовместимы. Согласно Intel, их работоспособность гарантируется только с теми платами, которые используют более новые чипсеты девятой серии. А это значит, что потенциал Broadwell как возможного варианта модернизации старых LGA1150-систем заметно ограничен. Фактически установить новинку можно будет только в такие компьютеры, которые собраны из комплектующих максимум годичной давности.
Следует заметить, что с технической стороны никаких препятствий для работы Broadwell в старых LGA1150-платах нет. Отсутствие же совместимости с Intel Z87 отражает позицию Intel, считающей, что для новых CPU обязательно нужны и новые платы. К сожалению, производители платформ обычно чётко следуют рекомендациям Intel, и надеяться на появление поддержки десктопных Broadwell в платах, использующих чипсеты восьмого поколения, не приходится. При подготовке этого обзора мы специально проверили продукцию трёх ведущих производителей материнских плат – ASUS, ASRock и MSI. И действительно, совместимость с Broadwell на уровне BIOS реализована исключительно для платформ, основанных на Intel Z97 и H97.
6. Короткий жизненный цикл
Покупая достаточно дорогой процессор — а все десктопные Broadwell именно таковы — хочется надеяться на защиту своих инвестиций. Иными словами, флагманский процессор должен оставаться флагманским хотя бы в течение нескольких месяцев, чтобы траты на его покупку успели оправдаться на эмоциональном уровне. Однако с Broadwell, очевидно, этого не произойдёт. Десктопные Broadwell будут являться новейшими в своём классе продуктами лишь в течение небольшого промежутка времени – до тех пор, пока на рынок не будут выпущены новые 14-нм процессоры Skylake, которые мы ожидаем в сентябре или даже в августе.
Планы Intel — процессоры Core i7-6700K и Core i5-6600K намечены на следующий квартал
Конечно, пока нет достоверных подтверждений того, что Skylake смогут предложить более высокую производительность. Однако, скорее всего, это именно так. Ведь, как мы видели, дизайн Broadwell во многом ограничен и ориентирован на энергоэффективность, а Skylake, воплощающий фазу «так», разрабатывается в более традиционном для настольных систем ключе. Единственное преимущество Broadwell, которое, скорее всего, останется в силе и после выхода Skylake для настольных систем, – мощная графика Iris Pro, которой в 14-нм LGA-процессорах следующего поколения не будет. Но многие ли склонны считать флагманским продукт, выделяющийся на фоне конкурентов лишь более производительным встроенным графическим ядром?
Иными словами, для энтузиастов, стремящихся к достижению максимальной производительности, приобретение Broadwell имеет мало смысла. Даже если в практических тестах этот процессор и обгонит Haswell (что, кстати говоря, ещё и не факт), буквально через два-три месяца корона производительности гарантированно перейдёт в другие руки. На следующей странице мы расскажем о том, каким же оказался десктопный Broadwell в деле.
⇡#Описание тестовых систем и методики тестирования
Как видите, аргументов за и против использования процессоров Broadwell в настольных системах набралось одинаковое количество. Поэтому окончательно все точки над «ё» может расставить только практическое тестирование. К счастью, для проведения испытаний десктопных Broadwell нам удалось заполучить процессор Xeon E3-1285 v4 – самый быстрый четырёхъядерник из числа устанавливаемых в LGA1150 новинок. И пусть вас не смущает принадлежность этого CPU к серверной линейке: на самом деле он ничем не хуже Core i7-5775C, разве только разгон не поддерживает.
Характеристики этого процессора можно посмотреть на скриншоте диагностической утилиты CPU-Z.
Дополнительно мы приводим и страницу CPU-Z с характеристиками кеш-памяти, по которой можно убедиться в наличии у нашей тестовой модели eDRAM-памяти, работающей в роли L4-кеша.
Частота у Xeon E3-1285 v4 действительно чуть выше, чем у Core i7-5775C: при нагрузке на все ядра он функционирует на 3,5 ГГц. Напряжение питания процессорного кристалла в этом случае составляет 1,17 В.
Производительность нового CPU мы решили сравнить со скоростью его предшественников, старших Haswell. В качестве платформы для тестов всех LGA1150-процессоров использовалась материнская плата ASUS Z97-Pro, которая со свежей версией BIOS 2401 стала совместимой с любыми десктопными Broadwell, включая и формально относящиеся к серии Xeon модели. Кроме того, в тестах приняла участие и платформа LGA2011, укомплектованная шестиядерным процессором Core i7-5820K, который всего лишь на $23 дороже Core i7-5775C.
В итоге список принявших участие в тестировании комплектующих, обрёл следующий вид:
Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 8.1 Professional x64 with Update с использованием следующего комплекта драйверов:
Описание использовавшихся для измерения производительности инструментов:
⇡#Производительность в комплексных тестах
PCMark 8 2.0 моделирует действия пользователя в общеупотребительных приложениях для дома, офиса или для создания контента. И по его заключению, основанный на дизайне Broadwell процессор Xeon E3-1285 v4 выдаёт почти такую же производительность, как старший Haswell двухгодичной давности, Core i7-4770K. Более новый же флагманский Haswell образца прошлого года, Core i7-4790K, обходит Xeon E3-1285 v4 примерно на 6-7 процентов. А это значит, что низкая тактовая частота десктопных Broadwell вместе с урезанным L3-кешем не компенсируется появлением дополнительного 128-мегабайтного eDRAM-кеша и архитектурными усовершенствованиями.
В PCMark 8 старший Haswell быстрее старшего Broadwell, а процессор Core i7-5775C имеет более низкую тактовую частоту по сравнению с Xeon E3-1285 v4. Из этого следует печальный вывод, что флагманский Core i7 нового поколения для платформы LGA1150 будет медленнее, чем широко распространённые 22-нм процессоры серии Core i7.
В популярном тесте 3DMark, который оценивает игровую производительность систем, соотношение результатов оказывается несколько иным. Процессор с микроархитектурой Broadwell демонстрирует явное преимущество перед Core i7-4770K и выдаёт результат на уровне Core i7-4790K. Похоже, что при игровой нагрузке L4-кеш оказывается более полезным, чем в общеупотребительных приложениях, и вкупе с микроархитектурными улучшениями ему удаётся успешно компенсировать полугигагерцевое отставание Xeon E3-1285 v4 в тактовой частоте от старшего Devil’s Canyon.
⇡#Производительность в приложениях
В целом картина с производительностью десктопного Broadwell в ресурсоёмких приложениях складывается немного лучше, чем в PCMark 8 2.0. Xeon E3-1285 v4 может похвастать более высокой, чем Core i7-4770K, скоростью в целом ряде задач, связанных с созданием контента, например в Photoshop, Lightroom и Premiere Pro. Однако даже в этих благоприятных случаях уровень превосходства нельзя назвать существенным, и от Core i7-4790K основанный на микроархитектуре Broadwell процессор Xeon E3-1285 v4 заметно отстаёт. Есть лишь одно исключение – WinRAR. Архиватор очень критично относится к производительности подсистемы памяти, и наличие у Xeon E3-1285 v4 кеша четвёртого уровня, очевидно, помогает ему победить любые воплощения Haswell для платформы LGA1150.
Тестирование в реальных играх редко когда позволяет выявить принципиальные различия между высокопроизводительными процессорами. При современной игровой нагрузке узким местом становятся не вычислительные ресурсы платформы, а её графическая подсистема. Именно поэтому в большинстве случаев совершенно безразлично, какой из процессоров используется в той или иной геймерской платформе. Количество FPS, скорее всего, от этого зависеть будет крайне незначительно. Тем не менее отказываться от тестирования в играх это повода не даёт. Просто для лучшей иллюстративности вместе с измерением игровой производительности в типичном Full HD-разрешении 1920 × 1080 с включённым полноэкранным сглаживанием мы делаем замеры и в разрешении 1280 × 800. Результаты в первом случае показывают тот уровень FPS, который можно получить в реальных условиях прямо сейчас, второй же вариант тестирования позволяет оценить теоретическую игровую производительность процессоров, которая, возможно, будет раскрыта в перспективе, если в нашем распоряжении появятся более быстрые варианты графической подсистемы.
Тесты в Full HD-разрешении
Как это ни прискорбно, в играх система с дискретной видеокартой Broadwell выдаёт более низкую частоту кадров, чем его предшественники. Конечно, различие в производительности по понятным причинам оказывается почти незаметным, но факт остаётся фактом – для геймерских систем лучше выбирать процессоры Haswell, и в особенности их последние варианты Devil’s Canyon. Микроархитектурные улучшения, сделанные в Broadwell, слишком незначительны для того, чтобы компенсировать произошедший 15-процентный откат в тактовой частоте. Кеш же четвёртого уровня объёмом 128 Мбайт, как показывают результаты, для игр не очень-то и нужен.
⇡#Тесты в уменьшенном разрешении
Любопытно, но при снижении разрешений относительные результаты Xeon E3-1285 v4 становятся лучше. Очевидно, что в этом случае уменьшается потребность в быстрой кеш-памяти, и недостаток объёма L3-кеша у Broadwell теряет своё влияние. В итоге примерно в половине игр Xeon E3-1285 v4 начинает превосходить не только Core i7-4770K, но и даже Core i7-4790K. Заслуга в этом, очевидно, принадлежит чипу Cristalwell, которому удаётся полноценно компенсировать сокращение объёма L3-кеша лишь в таких искусственно созданных ситуациях. Однако полученные нами результаты игрового тестирования при уменьшенном экранном разрешении вселяют некоторую надежду на то, что реальные задачи, где Broadwell по своему вычислительному быстродействию может оказаться однозначно лучше своих предшественников, всё-таки существуют. Пока мы их не обнаружили, но не забывайте, что это тестирование носит характер лишь предварительного знакомства с новинкой.
Тестировавшийся нами процессор Xeon E3-1285 v4 имеет самое большое расчётное тепловыделение среди всех десктопных Broadwell – целых 95 Вт. Более медленные модификации, включая и Core i7-5775C, получили более консервативный тепловой пакет 65 Вт. Тем не менее практическое измерение энергопотребления Xeon E3-1285 v4 всё равно интересно. По тактовой частоте он мало отличается от Core i7-5775C, и потому вполне может быть экономичнее верхних моделей Haswell, расчётное тепловыделение которых составляет 84 или 88 Вт.
На следующих ниже графиках приводится полное потребление систем (без монитора), измеренное на выходе из розетки, в которую подключен блок питания тестовой системы, и представляющее собой сумму энергопотребления всех задействованных в системе компонентов. В суммарный показатель автоматически включается и КПД самого блока питания, однако с учётом того, что используемая нами модель БП, Seasonic Platinum SS-760XP2, имеет сертификат 80 Plus Platinum, его влияние должно быть минимальным. Для правильной оценки энергопотребления мы активировали турборежим и все имеющиеся энергосберегающие технологии.
В состоянии простоя LGA1150-система с процессором Broadwell мало отличается по потреблению от аналогичных систем на базе Haswell. Это вполне закономерно: все современные процессоры обладают продвинутым арсеналом энергосберегающих технологий, которые приводят потребление CPU при их бездействии к близким к нулю значениям. Иными словами, те числа, которые отображены на диаграмме, скорее относятся не к процессорам, а к потреблению материнской платы, видеокарты и прочих компонентов.
При решении распространённой многопоточной задачи по перекодированию видео кодером x265 новейший процессор Xeon E3-1285 v4, основанный на микроархитектуре Broadwell, весьма рельефно проявляет свою экономичность. Если учесть, что по производительности он почти эквивалентен Core i7-4770K, отличие в потреблении от него на 6 Вт – убедительная иллюстрация энергоэффективности нового процессорного дизайна по сравнению с Haswell. При этом, заметьте, мы говорим о 95-ваттном Broadwell, а Core i7-5775C с TDP, установленным в 65 Вт, очевидно, окажется ещё экономичнее.
На следующей диаграмме приводится максимальное потребление при нагрузке, создаваемой 64-битной версией утилиты LinX 0.6.5 с поддержкой набора инструкций AVX2, которая базируется на пакете Linpack, отличающемся непомерными энергетическими аппетитами.
Энергетическая эффективность Broadwell подтверждается и здесь. Совершенно очевидно, что любые такие процессоры, произведённые по 14-нм технологии, окажутся экономичнее Haswell с похожим уровнем производительности. Чего, собственно, и следовало ожидать с учётом всех вводных, с которыми Intel разрабатывала новый процессорный дизайн.
⇡#Производительность встроенного графического ядра
Графическое ядро процессоров Broadwell для настольных систем – это отдельная и очень интересная история. Дело в том, что Iris Pro 6200 – самая мощная версия графики, которой сегодня располагает компания Intel, причём, если исходить из формальных признаков, эта версия должна по своей мощности приближаться к дискретным видеокартам начального уровня. Чтобы проверить её реальные возможности, мы провели несколько игровых тестов, используя в качестве 3D-ускорителя интегрированное видеоядро нашего тестового процессора Xeon E3-1285 v4. Стоит отметить, что формально оно носит название Iris Pro P6300, но единственное отличие этого GPU от устанавливаемой в Core i7-5775C и Core i5-5675С графики Iris Pro 6200 заключается в возможности выделения под видеопамять большей области системной памяти. В Xeon E3 v4 такая функция реализована с прицелом на профессиональные графические приложения, а в играх Iris Pro P6300 и Iris Pro 6200 ведут себя совершенно одинаково.
Сравнение графического ядра процессора Broadwell выполнялось со встроенным графическим ядром Intel HD Graphics 4600 (GT2) процессора Core i7-4790K семейства Haswell, а также с ядром Radeon R7, имеющимся в недавно анонсированном процессоре Godavari для платформы AMD FM2+, A10-7870K.
Даже в полусинтетическом 3DMark результаты выглядят очень интригующе. В наиболее сложном в графическом плане тесте Fire Strike преимущество ускорителя Iris Pro из процессора Broadwell перед HD Graphics 4600 превосходит двукратный размер. И это значит, что настольные LGA1150-процессоры нового поколения действительно предлагают встроенное графическое ядро совершенно иного уровня. Оно не только оказывается способным конкурировать с графикой процессоров Kaveri и Godavari, но и даже превосходит их. Иными словами, ускоритель Iris Pro 6200 вполне может претендовать на звание самого быстрого интегрированного GPU. Что, впрочем, неудивительно, с учётом наличия у него 48 исполнительных устройств и дополнительного усиления в виде 128-мегабайтной eDRAM.
Результаты, полученные нами в реальных играх, ещё нагляднее. Встроенное в Broadwell графическое ядро — действительно лучший GPU такого типа. Оно заметно превосходит не только Intel HD Graphics 4600, но и графику из процессора Godavari. Причём преимущество Xeon E3-1285 v4 перед A10-7870K очень убедительно и составляет от 20 до 50 процентов. Конечно, определённый вклад в такое превосходство вносит и процессорная составляющая, но основная заслуга, безусловно, принадлежит Iris Pro 6200. Фактически можно говорить о том, что Intel своим новым встроенным GPU удалось достичь уровня производительности дискретных видеокарт вроде Radeon R7 250 или GeForce GT 740, благодаря чему процессоры Broadwell одними только своими внутренними ресурсами могут обеспечить достаточную частоту кадров в современных играх при установке Full HD-разрешения с низким или даже средним качеством изображения.
Первым делом хочется сказать о том, что LGA1150-процессоры Broadwell оказались категорически непохожими на то, что мы обычно получаем от Intel в качестве чипов для настольных систем. Из-за того, что 14-нм техпроцесс своей капризностью сильно подвёл микропроцессорного гиганта, приоритеты в разработке и сроки выхода конечных продуктов сильно изменились. В результате из Broadwell получился не универсальный процессорный дизайн, а энергоэффективное мобильное решение, которое в конце концов под давлением пользователей кое-как приспособили для настольных компьютеров. В итоге на базе Broadwell реализована целая масса вполне удачных CPU для мобильных систем и всего лишь пять моделей процессоров, которые могут быть установлены в разъём LGA1150. Причём те две модели, которые целенаправленно ориентированы на десктопы, а именно Core i7-5775C и Core i5-5675С, отнесены к тепловому пакету 65 Вт, то есть фактически позиционируются в роли экономичных, а не высокопроизводительных решений.
Так как старшие Haswell для LGA1150 имеют расчётное тепловыделение 84 и 88 Вт, новые десктопные Broadwell не дотянули до них по частоте несколько сотен мегагерц. И это сильно испортило новинки: усовершенствования, сделанные в глубинах микроархитектуры Broadwell, не столь значительны, чтобы компенсировать такую разницу в частоте. В результате предлагаемый ими уровень производительности оказался ниже, чем у старших процессоров Haswell для настольных систем. По итогам тестов самая скоростная из десктопных новинок, Xeon E3-1285 v4, смогла предложить быстродействие лишь на уровне Core i7-4770K, но не Core i7-4790K. И это значит, что считать Broadwell шагом вперёд можно лишь в том случае, если рассуждать о них, принимая в рассмотрение только CPU с 65-ваттным тепловым пакетом. На роль же безусловного флагмана для платформы LGA1150 новые процессоры претендовать совершенно неспособны.
Впрочем, есть и другая сторона: десктопные Broadwell могут быть интересны для систем без внешней графической карты. Встроенное в них графическое ядро Iris Pro 6200 имеет впечатляющую теоретическую мощность, а недостаток пропускной способности оперативной памяти для графических нужд компенсируется наличием в процессорной сборке дополнительного 128-мегабайтного кристалла eDRAM. Как показало проведённое тестирование, такое сочетание позволяет десктопному Broadwell получить звание процессора для настольных систем с самой производительной на рынке интегрированной графикой. Шутка ли, Intel со своей новинкой удалось превзойти даже новейший AMD A10-7870K. И если в модельном ряду десктопных Broadwell существовали бы предложения с ценой в районе 100-150 долларов, они наверняка бы сумели склонить на свою сторону немалую армию пользователей, желающих сэкономить на дискретной видеокарте.
Но даже несмотря на это, с тем сочетанием потребительских характеристик, что есть у Broadwell, назвать их свежей заменой для Haswell невозможно. Хотя для производства новинок и используется более современный техпроцесс с 14-нм нормами, стать альтернативой ни для старших процессоров Devil’s Canyon, ни для средних или младших моделей Haswell Refresh они не могут. Десктопные Broadwell способны играть только в собственной, изобретённой Intel специально для них нише – в нише дорогих производительных CPU с мощным интегрированным графическим ядром. Конечно, о размерах такой ниши можно вести споры, однако и без того абсолютно понятно, что хитом продаж Broadwell не станут. Особенно если вспомнить о том, что стоят они даже больше, чем старшие LGA1150-процессоры с дизайном Haswell.