Обзор и тестирование процессора Intel Core i5-4670K: Haswell в действии

Не смотря ни на что компания Intel продолжает следовать заявленной модели разработки «тик-так», и в первые дни июня состоялся официальный анонс нового поколения процессоров. Четвертое, уже по счету, поколение CPU Intel Core относится к циклу «так», что в свою очередь означает обновление архитектуры. Таким образом, Haswell (ее название) потенциально должна привнести нечто новое в строение процессора. Стоит также отметить, что обязательным условием в данном подходе развития является сохранение имеющегося технологического процесса, который на данный момент соответствует 22 нм.

Официальное представление процессоров состоялось на днях, однако просторы всемирной паутины уже достаточно сильно испещрены различной информацией относительно некоторых особенностей новинок. Это связано с тем, что представление самой архитектуры Haswell состоялось ранее на традиционном мероприятии IDF 2012. Мы же, прежде чем приступать к детальному знакомству с имеющимся тестовым образцом, предлагаем вам познакомиться с нововведениями.

Материалы презентации изначально создают общее впечатление о направленности нового поколения процессоров в большей степени на всевозможные виды портативной техники (ультрабуки, ноутбуки-трансформеры и т.д.). Подобный акцент связан со сложившейся тенденцией в развитии вычислительной техники. Последние годы показали, что наиболее активный интерес покупатели проявляют к различным видам компактных устройств, которые в большинстве своем являются ежедневными спутниками владельца в повседневной жизни. И все мы помним, что наиболее остро в таких случаях стоит вопрос продолжительности работы от аккумулятора, ведь чаще всего при использовании таких устройств отсутствует стационарное подключение к электрической сети. Так что энергоэффективность стала ключевым параметром, который захватил внимание разработчиков, хотя сразу отметим, что не стала единственным.

Прежде чем приступать к знакомству с изменениями в архитектуре, предлагаем вам взглянуть и сравнить саму структуру ядра. Как вы видите, разработчики оставили на прежнем уровне максимальное количество ядер, что не удивительно. Подобное решение вполне обосновано, ведь для обработки большинства задач вполне достаточно и четырех, особенно если учесть, что в случае необходимости при использовании «топовых» ЦП семейства Intеl Core i7 4 ядра могут обрабатывать 8 потоков. После осмотра данных снимков в глаза бросается идентичность архитектур по внешнему признаку. Компоновка ядер и основных блоков осталась прежней, как и количество транзисторов, которые приходятся на кристалл. Единственное отличие между ними заключается в площади, которая увеличилась на 17 кв. мм. Так же как и в архитектуре Ivy Bridge транзисторы имеют трехмерную конструкцию (Tri-Gate), что обеспечивает их малые физические размеры и минимизирует токи утечки.

Еще одним нововведением стало появление новых решений, которые совмещают в себе и процессор, встроенную графику и чипсет. Таким образом, тенденция развития устройств «все в одном» нашла свой выход. Конечно же, в данном случае отрицательным моментом является отсутствие масштабируемости системы, однако, если учесть, что подобный подход будет применяться для ультра-тонких устройств, то данный факт не является таким уж критичным.

Помимо реализации совмещения всего на одной подложке в таких решениях добавился еще один набор состояний процессора - S0ix. Основной целью, которая преследуется в данном наборе, является минимизация энергопотребления в моменты низкой нагрузки. Так, например, при выполнении элементарных действий, которые не требуют значительных ресурсов, происходит отключение, вплоть до полного обесточивания, незадействованных модулей даже внутри самих ядер процессора. В конечном итоге по прогнозам разработчиков это дает до 20% экономии в режиме простоя, хотя система полностью активна и находится в состоянии С0. Разработчики установили, что такой подход является более эффективным, нежели понижение частоты или напряжения.

Что же касается традиционных десктопных систем, то все осталось на прежнем уровне. Уже классический двухчиповый (ЦП + Chipset) подход остается актуальным, хотя в очередной раз произошло изменение значений TDP. Также в новинках появилась поддержка расширенного набора векторных инструкций AVX2, ускоряющих операции криптографии, хеширования и обработку мультимедиа. Данное множество инструкций включает в себя 256-битные SIMD-команды для обработки целых чисел, в том числе и при выполнении операций с памятью (перестановки и сдвиги компонентов векторов). Основные же надежды возлагаются на FMA-инструкции по работе с вещественными числами, которые включают в себя пару операций, а именно умножение и сложение. С целью ускорения их выполнения разработчики предусмотрели два отдельных порта и выделили исполнительные устройства. Так что ЦП, выполненные на базе архитектуры Haswell, могут выполнять по две сдвоенные FMA-инструкции за такт.

Для обеспечения сбалансированности решения инженерам пришлось внести некоторые корректировки и в работу кэш-памяти, а именно увеличить пропускную способность. Ведь для того чтобы новые команды действительно принесли прирост производительности необходимо обеспечить чуть ли не вдвое больший объем обрабатываемых данных. Таким образом, кэш первого уровня уже может обрабатывать за такт две 32-байтные части данных при чтении и одну 32-байтную при записи. В конечном итоге это позволяет надеяться на двукратный прирост производительности при работе с кэшем. Что же касается кэш-памяти третьего уровня, то она осталась неизменной.

Мы видим, что новая архитектура, если рассматривать традиционный десктопный ее вариант исполнения, в значительной степени похожа на своих предшественниц. Кардинальных изменений в целом мы не наблюдаем, при этом все дополнительные нововведения в большей степени носят характер оптимизации уже имеющихся наработок. Естественно мы можем ожидать более высокий уровень производительности нового поколения процессоров, однако это будет возможно, скорее, за счет использования новых инструкций, т.е. использование оптимизированных приложений, нежели за счет непосредственного роста вычислительных возможностей.

Наряду с наработками новой архитектуры мы предлагаем взглянуть на особенности и модификации переработанного графического ядра. Архитектура Haswell принесла следующие новшества: практически во всех моделях CPU семейств Intel Core i5/i7 используется видеоядро Intel HD Graphics 4600. Оно содержит 20 унифицированных шейдерных процессоров, два блока растеризации и четыре текстурных модуля. Отличительной особенностью видеоускорителя нового поколения является совместимость с DirectX 11.1. Помимо этого сохранилась поддержка API OpenCL 1.2 и DirectCompute 5.0, что дает прирост в неграфических вычислениях. Также в новом поколении iGPU появляется возможность вывода изображения на 3 монитора, а аппаратный блок декодирования Quick Sync, который входит в его состав, способен обеспечить прибавку скорости обработки видеоконтента. Отметим также, что разработчики ввели новую систему классификации графических адаптеров, которая поможет разграничить возможности того или иного решения.

К сожалению возможности настольных систем будут ограничены, так что в них мы чаще всего увидим графические адаптеры уровней GT1 и GT2. Так видеоускорители GT1 имеют 6 унифицированных шейдерных процессоров и в большей степени напоминают имеющиеся графические ядра Intel HD Graphics. GT2 – это адаптеры нового поколения Intel HD Graphics 4600. Что же касается GT3 и GT3е, то данные модификации графического ядра ориентированы на мобильные решения.

Если графическое ядро уровня GT3 представляет собой более производительный вариант, в котором количество шейдерных процессоров и сопутствующих блоков увеличено в 2 раза, то GT3е будет иметь в своем активе еще и быструю eDRAM-память объёмом 128 Мбайт, а также 512-битную шину данных. Ведь все мы знаем, что узким местом в любой интегрированной графике является то, что для хранения данных используется оперативная память, которая является более медленной, нежели ядро.

Поэтому мы можем вполне оправданно надеяться на действительно ощутимый прирост производительности графического ядра, о чем свидетельствуют проведенные производителем серии тестов.

Конечно же, мы не можем обойти стороной и новые микросхемы системной логики. Восьмая серия чипсетов, как мы уже говорили, сохранила свою одночиповую компоновку и несколько расширила свой функционал.

Как вы видите из сравнительной таблицы, изменения в большей степени носят косметический характер. При сохранившемся общем количестве SATA и USB портов количество интерфейсов подключения USB 3.0 возросло до 6, а все порты SATA стали совместимы с SATA 6 Гбит/с. Также в новых чипсетах уже в полной мере используется контроллер xHCI (eXtended Host Controller Intarface). Он обеспечивает расширенные возможности управления передачей данных между системной платой и периферией.

Еще одним изменением в новой платформе, которое порадует любителей оверлокинга, является расширение инструментария для разгона процессора. По аналогии с успешно себя зарекомендовавшим в платформе Socket LGA2011, появился дополнительный множитель, который обеспечит увеличение BCLK до отметки 125/167 МГц без потери стабильности контроллеров шин DMI и PCI Express на повышенных частотах. Ведь именно они были основными причинами низкого разгонного потенциала предыдущих поколений CPU.

Так или иначе, но на данный момент модельный ряд процессоров для настольных ПК представлен следующими вариантами. По уже сложившейся традиции в первую очередь представители компании анонсировали высокопроизводительные ЦП семейств Intel Core i5/i7. Среди них любой покупатель способен найти решение в соответствии со своими потребностями, будь то с целью сборки экономичной системы или же ориентированной на серьезный разгон.

Мы же в данном материале познакомимся с процессором Intel Core i5-4670K. Как вы уже догадываетесь, он имеет разблокированный множитель и подойдет для энтузиастов оверлокинга.

Внешний вид и оформление

Розничная упаковка коробочной версии CPU должна иметь оформление приведенное выше, которое, как обычно, дополняется указанием на лицевой стороне информации о том, какая именно модель находится внутри. Кроме того, на одной из сторон обязательно должна присутствует наклейка со всеми необходимыми штрих-кодами и краткими техническими характеристиками. Подобные выводы мы делаем исключительно на основании общей тенденции поставляемых на рынок решений компании.

Внутри розничной упаковки будут находиться: процессор, кулер, гарантийное обязательство, руководство пользователя и фирменный стикер. В нашем же случае на тестировании находится инженерный семпл, так что убедиться в оформлении упаковки и ее комплектации мы, к сожалению, пока что не можем.

На процессорной крышке розничного экземпляра Intel Core i5-4670K должна присутствовать основная маркировка, которая помогает идентифицировать модель. Также она должна сообщать номинальную частоту CPU. В нашем случае явно указаны только тактовая частота и место производства - Малайзия.

Вы видите, что тыльная сторона процессора достаточно сильно отличается от своего предшественника. Количество элементов, которые вынесены на наружную часть, достаточно сильно сократилось. Обращаем ваше внимание на то, что новый процессорный разъем Intel Socket LGA1150 не совместим с LGA1155.

Спецификация

 

Все цены на Intel+i5-4670K

Данные спецификации озвучены и, в целом, впечатляют, хотя если присмотреться, то в большинстве своем они напоминают модель Intel Core i5-3570К. Мы видим, что достаточно высокое значение тактовой частоты и наличие четырех физических ядер способны удовлетворить потребности весьма требовательных покупателей. Если учесть, что множитель разблокирован, то можно надеяться на приличный разгонный потенциал, который в конечном итоге обеспечит еще большую производительность.

Что же касается основных характеристик тестируемого процессора, то утилита CPU-Z подтверждает данные спецификации.

Согласно ее показаниям, мы видим, что процессор выполнен по технологии 22 нм, напряжение на ядре составляет 1,085 В. Тактовая частота процессора на момент снятия показаний составила 3405 МГц, т.е. примерно соответствует базовому значению в 3,4 ГГц.

Как и любое другое решение, относящееся к модельному ряду Intel Core i5, данный ЦП имеет в своем активе технологию Intel Turbo Boost 2.0. При ее активации частота ЦП возрастает до отметки в 3,8 ГГц в случае подачи нагрузки на CPU.

Наиболее интересный нюанс проясняется при простое системы. Как это ни удивительно, но тактовая частота понижается до отметки в 800 МГц и это не шутка, при этом напряжение понижается до 0,68 В. Так что мы вполне можем ожидать, что системы на базе новинок будет еще более экономичной в случае простоя.

Кэш-память ЦП распределена аналогично решениям как на базе архитектуры Sandy Bridge, так и Ivy Bridge. По 64 КБ кэш-памяти первого уровня на ядро, из которых 32 КБ предназначается для кэширования данных и столько же для инструкций, по 256 КБ кэш-памяти второго уровня на каждое ядро и кэш-память L3 является общей для всего процессора, а её объем равняется 6 МБ. Несмотря на то, что внешних признаков изменений мы в данном случае не видим, однако мы помним, что пропускная способность кэш-памяти L1 и L2 увеличилась, так что посмотрим на результаты замера производительности.

Двуканальный контроллер памяти DDR3 способен поддерживать память как DDR3-1333, так и DDR3-1600. Мы будем выполнять тестирование, выставив частоту модулей до уровня максимальной, которая заявлена производителем.

Как уже упоминалось в спецификации, процессор Intel Core i5-4670K оснащен встроенным графическим ядром Intel HD Graphics 4600. Новое поколение графики потенциально должно показать более высокий уровень производительности, ведь в активе имеется целых 20 вычислительных блоков взамен 12 у Intel HD Graphics 3000 и 16 - Intel HD Graphics 4000.

На момент снятия показаний частота видеоядра составила 600 МГц, однако при решении серьезных задач данный показатель увеличивается до отметки в 1200 МГц. Учитывая те нововведения, которые произошли с встроенной графикой, вполне можно ожидать, что она обеспечит более широкие возможности решения поставленных задач нежели Intel HD Graphics 4000.

Тестирование