до чего дошёл прогресс / Процессоры и память

Процессорный кристалл десктопного Broadwell

Конечно, речь при этом не идёт о наличии в магазинах широкого ассортимента новых 14-нм чипов. Но связано это вовсе не с их острым дефицитом, а с тем, что модельный ряд новинок, если не брать в расчёт формально серверные модификации Xeon E3 v4, ограничен всего двумя вариантами – Core i7-5775C и Core i5-5675C. Intel попросту не стала делать линейку десктопных Broadwell широкой и разнообразной, и это отражает её суть – новые процессоры не являются заменой и полноправными наследниками Haswell. Как мы наглядно показали в нашем первоначальном обзоре Broadwell в LGA1150-исполнении, новинку правильнее рассматривать не как привычное решение для производительных компьютеров, а как достаточно быстродействующий, но энергоэффективный процессор с мощным графическим ядром, который уместнее всего использовать в системах компактных форм-факторов.

Впрочем, в прошлом обзоре мы тестировали Xeon E3-1285 v4, а он хоть и похож на Core i7-5775C, на самом деле всё-таки отличается. Ориентированный на использование в рабочих станциях, Xeon E3 v4 дороже и не поддерживает разгон, а значит, полностью оценить все плюсы и минусы нового процессорного дизайна по нему невозможно. Именно поэтому, развивая поднятую ранее тему, мы переходим к обзорам настоящих десктопных Broadwell — сегодня речь пойдёт о Core i5-5675C. Начать именно с такой модификации мы решили потому, что она наиболее сильно отличается от рассмотренного нами ранее Xeon E3-1285 v4 по характеристикам и к тому же является самым дешёвым 14-нм процессором в LGA1150-исполнении. Официально на Core i5-5675C установлена цена в $276, что делает эту модель вполне приемлемым вариантом как для обычных настольных систем с общей стоимостью порядка $800, так и для более дешёвых компьютеров без дискретной графической карты.

⇡#Подробнее о Core i5-5675C

Об архитектуре и особенностях нового процессорного дизайна Broadwell было подробно рассказано в нашем прошлом обзоре, поэтому здесь мы лишь сосредоточимся на рассмотрении особенностей, присущих именно Core i5-5675C.

Традиционно десктопные процессоры серии Core i5 отличались от своих старших собратьев тремя признаками. Во-первых, хотя они и обладали четырьмя полноценными вычислительными ядрами, в них была деактивирована технология Hyper-Threading, что снижало количество параллельно исполняемых потоков с восьми до четырёх. Во-вторых, в Core i5 кеш-память третьего уровня имела на 25 % меньший, чем в Core i7, размер. И в-третьих, процессорам серии Core i5 были присущи более низкие тактовые частоты. Все эти три признака свойственны и Core i5-5675C. Он имеет четыре ядра, но не поддерживает Hyper-Threading; его L3-кеш на 2 Мбайт меньше, чем у Core i7-5775C; заметно ниже, чем у старшей модели, и тактовая частота.

Однако так как Core i5-5675C принадлежит к поколению Broadwell, в его характеристиках есть некоторые особенности. Например, в то время как Core i5 предыдущих поколений имели L3-кеш объёмом 6 Мбайт, у нового процессора он урезан до 4 Мбайт, то есть до того размера, который свойственен старшим двухъядерным Haswell. Стали ниже привычных значений и тактовые частоты: раньше номинальная частота старших Core i5 всегда находилась в пределах 3,3-3,5 ГГц, а у Core i5-5675C паспортная частота установлена всего лишь в 3,1 ГГц. Такое ухудшение базовых спецификаций можно воспринимать как отражение проблем Intel с 14-нм технологическим процессом и расплату за появление в процессоре мощного графического ядра Iris Pro 6200 c 48 исполнительными устройствами. Но во многом благодаря этому расчётное тепловыделение Core i5-5675C удалось снизить с привычных 84-88 Вт до 65 Вт, и в этом смысле новинка представляет собой экономичный, а не производительный процессор.

В результате финальные характеристики Core i5-5675C выглядят так:

Обратите внимание: на скриншоте фигурирует частота процессора 3,5 ГГц, и это – проявление технологии Turbo Boost. При нагрузке на три или четыре ядра процессор действительно может автоматически разгоняться до 3,5 ГГц, а если работа ложится на одно или два ядра – частота может доходить и до 3,6 ГГц. Таким образом, турборежим у Core i5-5675C ведёт себя немного агрессивнее, чем у предшественников поколения Haswell. Но в случае Broadwell свои ограничения накладывает 65-ваттный тепловой пакет, и при высокой нагрузке на процессорные ядра частота не обязательно достигает максимально возможной: чтобы не выходить за установленные рамки по тепловыделению и энергопотреблению, Core i5-5675C может притормаживать до 3,1-3,3 ГГц. Иными словами, его поведение в реальных условиях больше характерно для мобильного, нежели для десктопного CPU.

Никуда не делась и другая фирменная особенность десктопных Broadwell: Core i5-5675C снабжён дополнительным чипом Cristalwell, играющим роль кеш-памяти четвёртого уровня. Этот кеш, выполненный в виде спрятанного под крышкой процессора дополнительного кристалла eDRAM, как и у старших моделей, обладает объёмом 128 Мбайт и работает на частоте 1,6 ГГц. О быстродействии такого решения можно получить представление, например, по результатам Cache and Memory Benchmark из утилиты AIDA64.

Так как у своих десктопных 14-нм процессоров Intel ограничила тепловыделение значением 65 Вт, Core i5-5675C имеет сравнительно невысокое рабочее напряжение. Например, наш экземпляр процессора работал при 1,15 В. Впрочем, многоядерные процессоры Haswell-E используют ещё более низкое напряжение, так что это вовсе не рекорд. Для Broadwell же характерно то, что интегрированный преобразователь питания этих процессоров обеспечивает очень хорошую стабильность напряжений. Вне зависимости от роста нагрузки и от срабатываний технологии Turbo Boost, в большинстве случаев напряжение остаётся постоянным.

Следует напомнить, что Core i5-5675C не рассматривается Intel в качестве замены Core i5-4690K. Обе эти модели будут сосуществовать параллельно. В то время как Core i5-4690K по-прежнему будет ориентирован на традиционные настольные системы, Core i5-5675C выступит в качестве процессора, предназначенного в первую очередь для миниатюрных систем, моноблоков и конфигураций типа Steam Machines. То, что Core i5-5675C и Core i5-4690K – птицы разного полёта, хорошо видно из следующей таблицы, в которой мы сопоставили характеристики этих решений.

К приведённым в таблице данным следует добавить и тот факт, что Core i5-5675C основывается на новой версии интеловской микроархитектуры Core. Однако поскольку Broadwell относится к фазе разработки «тик», глубинных изменений в нём немного, главное в этом дизайне – переход на технологический процесс с 14-нм нормами и FinFET-транзисторами второго поколения. Сама Intel считает, что на одинаковой частоте ядра Broadwell выигрывают у Haswell по производительности до 5 процентов, однако в прошлом тестировании даже такая скромная оценка показалась нам чересчур оптимистичной. Более же кардинальные улучшения на уровне микроархитектуры будут реализованы в перспективных процессорах Skylake, которые должны выйти на рынок уже через несколько месяцев. Однако они потребуют и перехода на новую платформу – LGA1151.

Что же касается десктопных Broadwell вообще и Core i5-5675C в частности, то эти процессоры совместимы с уже имеющейся LGA1150-экосистемой. Для них подходят любые материнские платы на базе наборов логики Intel Z97/H97 с обновлённым BIOS. А вот платы предыдущего поколения, основанные на чипсетах Intel Z87/H87/B85 и им подобных, с Broadwell, скорее всего, работать не смогут.

⇡#Разгон

Разгон десктопных процессоров Broadwell остаётся одной из самых интригующих тем. Новый технологический процесс с 14-нм нормами и пониженное тепловыделение Core i5-5675C изначально вселяли надежду на то, что частотный потенциал этого процессора окажется как минимум не хуже, чем у Devil’s Canyon. Однако до сих пор никаких подтверждений этому не было, и это неспроста – как показала проведённая проверка, при разгоне Core i5-5675C возникают существенные проблемы.

Формально Intel классифицирует этот CPU как оверклокерский, и в нём действительно не зафиксированы никакие коэффициенты умножения, что позволяет повышать частоту как процессорных ядер, так и памяти или GPU. Однако нормальному разгону ограниченный 65-ваттными рамками тепловой пакет совсем не помогает, а напротив – препятствует. Дело в том, что относящийся к классу энергоэффективных процессоров Core i5-5675C интерактивно контролирует энергопотребление. И как только оно выходит за допустимые рамки, его множитель автоматически сбрасывается до номинального значения, возвращая частоту процессора к 3,1 ГГц.

Такое поведение не является результатом температурного троттлинга. Десктопные процессоры Broadwell могут работать при температурах до 96 градусов, а принудительное снижение частоты происходит и при гораздо меньшем нагреве. Фактически речь идёт об автоматическом отключении технологии Turbo Boost, через которую реализуется любое увеличение частоты процессора, при превышении установленных с прицелом на энергоэффективность уровней тока, проходящего через интегрированный в CPU стабилизатор питания. Кстати, описанный защитный механизм можно наблюдать у Core i5-5675C и без разгона: турборежим при высокой нагрузке может периодически деактивироваться, но при эксплуатации процессора в штатном режиме это почти незаметно. Гораздо хуже то, что такая назойливая «защита от перегрузки» остаётся активной и в том случае, если процессор разогнан, что сводит на нет почти любую попытку увеличения частоты, особенно если она сопровождается изменением напряжения питания.

К счастью, стремление Broadwell к сохранению невысокого энергопотребления – не приговор. Некоторые производители материнских плат смогли реализовать обход данной защиты путём преднамеренного искажения получаемой процессором информации о его энергетическом состоянии. В платах ASUS, на которых мы обычно проводим свои эксперименты по разгону, за это отвечают две опции UEFI – Power Current Slope и Power Current Offset, расположенные в разделе CPU Internal Power Configuration. Изменив значение этих параметров так, как указано на приведённом ниже скриншоте, можно добиться того, чтобы процессор частоту не сбрасывал.

Впрочем, не стоит думать, что победа над защитным механизмом Core i5-5675C означает возможность добиться стабильной работы на поражающих воображение частотах. Сама Intel в своих материалах указывает на то, что средний разгон для процессоров Core i7-5775C и Core i5-5675C, достижимый с использованием воздушного охлаждения, – это всего лишь 4,2 ГГц. Дизайн Broadwell совершенно не нацелен на покорение высоких тактовых частот, его основная цель – энергоэффективность. К тому же не следует забывать и про возникшие у Intel проблемы с внедрением 14-нм техпроцесса, которые тоже ограничили оверклокерский потенциал новинок. Поэтому, в общем-то, нет ничего удивительного в том, что Broadwell разгоняются хуже, чем их предшественники.

Всё сказанное в предыдущем абзаце мы можем подтвердить и результатами наших собственных испытаний. С достаточно производительным воздушным кулером Noctua NH-U14S тестовый Core i5-5675C смог продемонстрировать стабильную работу лишь на частотах до 4,2 ГГц. Напряжение питания при этом пришлось увеличить до 1,3 В.

В таком состоянии максимальная температура процессора не превышала 89 градусов. Дальнейший же разгон упёрся именно в перегрев. Увеличение частоты до 4,3 ГГц требовало дополнительной прибавки в напряжении питания, а в сумме это приводило к тому, что температура переступала через 96-грудусную границу, после которой у Broadwell включается температурный троттлинг. Поэтому на 35-процентном повышении частоты (до 4,2 ГГц) пришлось остановиться. В конце концов – это не такой уж и плохой результат.

Стоит добавить, что, если для отвода тепла использовать более производительную систему охлаждения или скальпировать процессор, заменив расположенный под его крышкой полимерный термоинтерфейсный материал более эффективной термопастой, от Core i5-5675C, вероятно, можно ожидать лучшего (на 100-200 МГц) разгона. Однако сегодня мы воздержимся от таких опытов, потому что это всё равно никак не скажется на главном выводе: десктопные Broadwell разгоняются заметно хуже своих 22-нм предшественников серии Devil’s Canyon, с которыми частоты порядка 4,5 ГГц достижимы без каких-либо ухищрений. Ну а лидерами по абсолютному разгону среди всех процессоров Core остаются, как это ни иронично, представители поколения Sandy Bridge. Все же последующие усовершенствования интеловского процессорного дизайна только ухудшали оверклокерский потенциал, и Broadwell продолжает эту печальную тенденцию.