2 ядра vs 4 на примере Core 2 Duo/Quad старого и нового поколения

На этот раз для апробации новой методики тестирования мы нарочно выбрали тему одновременно достаточно интересную и актуальную — но достаточно «академическую» и спокойную. В этой статье будет не так много новых процессоров, все четыре участника принадлежат к одному и тому же семейству Intel Core 2, и основные затронутые в данном тестировании вопросы не напоминают спор «кто сильнее?»

Актуальность темы сравнения четырёхъядерников с двухъядерниками нельзя отрицать, так как по состоянию на момент написания статьи цена нижней модели Intel Core 2 Quad (Q6600) вполне попадает под определение «где-то в районе $200». Такой барьер на российском процессорном рынке издавна считался решающей стадией перехода CPU из группы товаров для обеспеченных слоёв населения в группу товаров народных. Соответственно, соблазн приобретения пусть и не очень высокочастотного, но в то же время настоящего четырёхъядерника, даже для рядового потребителя весьма велик. Остаётся выяснить, насколько высока целесообразность такого шага с точки зрения объективных критериев. Понятно, что цена четырёхъядерника будет всё равно выше, чем у аналогичного по ядру и частоте двухъядерника, потреблять электроэнергии будет больше, греться — сильнее. Также четырёхъядернику потребуется более эффективный, а значит, либо дорогой, либо шумный кулер, вполне возможно, более мощный блок питания… словом, если всё вышеперечисленное не компенсируется серьёзным преимуществом в быстродействии — то непонятно, зачем вся это нужна. Выяснением этого вопроса мы и займёмся.

Среди участников всего два относительно новых процессора — Intel Core 2 Duo E7200 на ядре Wolfdale и Intel Core 2 Quad Q9300 на ядре Yorkfield. Интересующимся подробностями данных процессорных ядер мы можем порекомендовать нашу статью про процессор Core 2 Extreme QX9650, в которой описываются отличия ядра Yorkfield от более старого четырёхъядерного ядра Kentsfield. Что касается отличий Wolfdale от Conroe — то они вполне укладываются в приведенное в той же статье описание, за тем единственным исключением, что процессоры эти — двухъядерные.Аппаратное и программное обеспечение

• Объём памяти на стендах: 4 ГБ (4 модуля по 1 ГБ);
• Жёсткий диск: Samsung HD401LJ (SATA-2);
• Кулер: Thermaltake TMG i1;
• Блок питания: Cooler Master RS-A00-EMBA.

* — в многоядерных процессорах — для одного ядра ** — если указано X x Y, подразумевается «X килобайт на каждое из Y ядер» *** — у процессоров AMD — частота шины контроллера памяти **** — у процессоров Intel и AMD указывается по-разному, поэтому сравнивать напрямую некорректно

* — имеется в виду не сам факт порождения процессом более одного потока, а наличие двух или более одновременно активных потоков в процессе выполнения тестовТестирование

Форма представления результатов в используемой нами методике тестирования имеет две особенности: во-первых, все типы данных приведены к одному — целочисленным относительным баллам (производительность рассматриваемого процессора относительно Intel Core 2 Quad Q6600, если скорость последнего принять за 100 баллов), и, во-вторых, подробные результаты приводятся в виде таблицы в формате Microsoft Excel, в статье присутствуют только сводные диаграммы по классам бенчмарков. Тем не менее, иногда мы будем обращать ваше внимание на подробные результаты, если они того заслуживают.

В этой группе четырёхъядерные процессоры чувствуют себя внешне очень хорошо (преимущество над двухъядерниками впечатляет), но если обратиться к подробным результатам — становится понятнее, откуда оно берётся в среднем балле. Разумеется, за счёт тестов на скорость рендеринга. Ни для кого не секрет, что процесс рендеринга прекрасно распараллеливается на очень большое количество процессоров, и при этом достигаемый прирост близок к идеальному (по 100% на каждое новое ядро). Если обратиться к тестам на скорость интерактивной работы с приложениями для 3D-моделирования — то там, у четырёхъядерников всё не так радужно, и прирост скорости ограничивается цифрами в районе 10%.

Прекрасная иллюстрация абсолютной бесполезности 4-хядерных процессоров применительно к рассматриваемому в данной подгруппе ПО. Эффектней не придумаешь: E6600 имеет столько баллов, сколько Q6600, а E7200 — столько же, сколько Q9300. Выбор пользователя очевиден: «скромные» двухъядерники, желательно на новом ядре Wolfdale.

С одной стороны, нельзя сказать, что разницы между четырёхъядерными и двухъядерными процессорами нет, с другой — она не так велика. Мы отслеживали загрузку процессора во время компиляции данного проекта (а это около 30 минут), и заметили, что моменты, когда задействуются все четыре ядра — достаточно редки и коротки, а паузы между ними, когда реально работает всего одно ядро — наоборот, довольно продолжительны. Однако проект, с точки зрения современного стиля написания программ на C++, довольно типичный — видимо, и особенности его компиляции достаточно типичны.

Второй тест, в котором четырёхъядерные процессоры смогли «разгуляться вволю». В среднем 30% выигрыша дают четыре ядра по сравнению с двумя! Разумеется, кто-то может возразить, что, дескать, в идеале эта цифра должна быть близка к 100%… Однако будем реалистами: на нынешний день, даже 30% — очень хорошая цифра, и очень редкая.

Научно-математическое ПО не блещет оптимизированностью под четырёхъядерники: даже если обратиться к подробным результатам, видно, что максимум, который можно получить от дополнительной пары ядер — это прирост производительности порядка 10%.

Поскольку мы используем два бенчмарка, один из которых (PHP Calculator) более ориентирован на многопоточность, другой (PHPSpeed) редко задействует даже два ядра — соответственно, средний балл представляет собой нечто среднее между этими двумя крайностями. Действительно — в PHP Calculator 4-хядерные процессоры получают почти 100% прироста быстродействия, а в PHPSpeed в основном «играет» производительность одиночного ядра как такового.

Разница между двухъядерником и четырёхъядерником в каждой из наших условных соревнующихся пар составила по 10 баллов. С одной стороны, это свидетельствует о том, что плодом случайности или погрешности измерений данный результат однозначно не является. С другой стороны, - 10-11% ускорения в качестве компенсации за удвоение количества ядер — не очень сильно впечатляет… Однако давайте не будем забывать, что общий балл — это не более чем «средняя температура по больнице». Если обратиться к диаграммам с подробными результатами, чётко видны две группы, выделяющиеся на общем посредственном фоне — это программы для 3D-моделирования и профессиональная работа с фото (в лице Adobe Photoshop). В этих группах результаты четырёхъядерников действительно впечатляют. Остальному ПО из нашей «профессиональной группы» четыре ядра, честно говоря, по-прежнему не нужны…

Вторая группа тестов, в которой победа нового ядра над старым вызывала у нас сильные сомнения, так как архиваторы, так как и компиляторы, очень любят большой кэш. Однако сомнения оказались напрасными: даже с меньшим объёмом L2, новое ядро Wolfdale/Yorkfield выступило вполне достойно. На диаграмме его представители даже впереди — но не будем забывать, что у них и частота больше. Мы бы сказали, «боевая ничья». Извлечь хотя бы минимальную пользу из четырех ядер способен, похоже, один только WinRAR (см. подробные результаты).

Смешной результат: в кодировании медиаданных двухъядерник на новом ядре почти догнал четырёхъядерник на старом! Достаточно красноречивая иллюстрация состояния дел в данном классе ПО. Обращение к таблице с подробными результатами выявляет два кодека, которые с различной степенью успешности, но всё-таки способны задействовать четыре ядра: это DivX (хотя результат мало впечатляет) и x264 (прекрасный результат — почти 2-кратное ускорение при переходе с 2 ядер на 4).

Если посмотреть табличку с подробными результатами, можно достаточно легко выявить основных «чемпионов» истинно многоядерной (не ограничивающейся двумя ядрами) оптимизации. Это две игры: Unreal Tournament 3 (выигрыш четырёхъядерника у аналогичного по характеристикам духъядерника — от 26 до 40 процентов) и World in Conflict (в среднем, у четырёхъядерников 12% выигрыша). Остальные намного скромнее, хотя можно выделить Crysis (в среднем 5% выигрыша у четырёхъядерников) и Call of Duty 4 (почему-то разница между 4- и 2-ядерниками видна только у процессоров со старым ядром). Те 7 баллов преимущества, которые видны на диаграмме со сводным баллом в парах E6600/Q6600 и E7200/Q9300 — заслуга практически исключительно Unreal Tournament 3. Остальные игры загрузить работой процессор с четырьмя ядрами практически не в состоянии.

Четырёхъядерники впереди, и если подсмотреть в таблицу с подробными результатами, сразу ясно, почему: превосходная многопоточная оптимизация Paint.NET позволяет в данном тесте четырёхъядерным процессорам выигрывать у двухъядерных чуть ли не в два раза. Однако учтите: во всех прочих приложениях существенной пользы от дополнительных двух ядер не наблюдается.

В парах «двухъядерник — двухъядерник» и «четырёхъядерник — четырёхъядерник» мы наблюдаем практически идентичную картину, которая наглядно иллюстрирует преимущество новых ядер над старыми: Q6600 проиграл 6 баллов Q9300, E6600 проиграл 6 баллов E7200. В парах «старый двухъядерник — старый четырёхъядерник» и «новый двухъядерник — новый четырёхъядерник» ситуация полностью аналогичная: и там и там превосходство четырёхъядерников в 9 баллов. Много это или мало? Зависит от того, готовы ли вы заплатить за эти 9 баллов как минимум в полтора раза больше… Единственное, что мы можем уверенно констатировать, так это то, что в «профи»-балле преимущество четырёхъядерников над двухъядерниками на один балл больше, чем в «домашнем». Что, впрочем, не удивительно: тяжёлые задачи любят «тяжёлые» процессоры.

* — на самом деле, замеряется не энергопотребление процессора, а энергопотребление VRM на системной плате, поэтому полученные нами значения могут отличаться в большую сторону, так как КПД VRM не равен 100%.

Результаты E7200 и Q9300 особенного удивления не вызывают — понятно, что процессоры, произведенные по 45-нанометровой технологии, будут потреблять меньше, чем 65-нанометровые. Однако одно особенно эффектное сопоставление впечатляет: больший по частоте 4-ядерный Q9300 потребляет в состоянии покоя меньше, чем меньший по частоте и к тому же 2-ядерный E6600.

Ситуация повторяется: четырёхъядерник на новом ядре Yorkfield и под 100% нагрузкой всё равно потребляет меньше, чем двухъядерный Conroe.Заключение

Новое ядро, что очевидно, оказалось существенно шустрее старого. Основными «пострадавшими» в данном случае оказались старые четырёхъядерные процессоры Kentsfield: и так не очень большое количество ПО умеет задействовать все четыре ядра, а тут ещё обновились двухъядерные процессоры, да так, что сравнимый по частоте с четырёхъядерным Kentsfield двухъядерный Wolfdale, оказывается в среднем вполне сравним с ним и по производительности (что такое 3% разницы в производительности при более чем полуторакратной разнице в цене. ) Впрочем, две группы пользователей могут не беспокоиться за свои вложения: те, кто работает с пакетами трёхмерного моделирования и Adobe Photoshop. В этих программах четыре ядра выигрывают у двух практически всегда.

При взгляде на финальную диаграмму, становится очевидно, что радикальным образом ситуация не изменилась: двухъядерные Core 2 (особенно Wolfdale) по-прежнему остаются наиболее разумным выбором в рамках данного семейства, четырёхъядерники имеет смысл брать исключительно под конкретное приложение — при этом будучи на 100% уверенным в том, что данное приложение сможет эффективно задействовать все четыре ядра. И даже привлекательные цены на нижние модели вряд ли могут являться существенным аргументом в пользу выбора четырёхъядерника, если вы не на 100% уверены в том, что его производительность в нужном вам ПО оправдает ваши надежды.

Если вы не тестировали свои конкретные задачи на предмет ускорения от перехода с двух ядер на четыре, и не получили в результате однозначно положительного, весомого ускорения — то, скорее всего, поддавшись на веяния моды, существенного прироста от использования четырёхъядерника вместо двухъядерника, вы сегодня не получите. Общая тенденция на данный момент именно такова. А частности, её опровергающие — именно что частности. Их преимуществами пользуются те, кто вполне определённо знают, что именно они хотят от процессора, и насколько их «любимые» приложения в состоянии его задействовать.

Собственно, если вспомнить недавнее прошлое — такая ситуация была в самом начале триумфального шествия двухъядерных процессоров. Всё повторяется…