Intel Core i5-5675C i Core i7-5775C – test procesorów z rodziny Broadwell (LGA1150)

Broadwell – lista procesorów

W poniższej tabelce uwzględniliśmy dwa najciekawsze procesory z nowej rodziny Broadwell przeznaczone do komputerów stacjonarnych: Core i5-5675C i Core i7-5775C. Oprócz nich jednostki piątej generacji dostępne są w postaci układów lutowanych w płytach głównych minikomputerów (seria z R w nazwie) oraz laptopów (seria HQ).

Nowa generacja Intela przynosi nowe, niższe TDP: dla czterordzeniowego i ośmiowątkowego Core i7 ustalono je na 65 W. To w głównej mierze zasługa nowego procesu technologicznego oraz zmodyfikowanego układu zarządzania energią. Warto zwrócić też uwagę na nieco zmieniony układ siatki mnożników Turbo. Teraz przedział, w którym działa procesor, jest mniejszy i dzieli się na dwie części: gdy obciążone są nie więcej niż dwa rdzenie, osiąga on najwyższą wartość. W każdym innym przypadku częstotliwość taktowania spada o 100 MHz. To wszystko, oczywiście, przy założeniu, że procesor się nie przegrzewa i mnożnik nie jest obniżany z powodu niedomagań układu chłodzącego.

Trzeba przy okazji dodać, że nowe procesory Intel Broadwell współpracują tylko z płytami głównymi z chipsetem serii 9 (Z97 i H97). Mimo identycznego układu nóżek nie działają na płytach głównych serii 8 (B85, H81, H87, Z87).

Intel Core i5-5675C i Core i7-5775C

Na powyższym zrzucie ekranowym co najmniej jedno rzuca się w oczy: Core i5 i 4 MB pamięci podręcznej? Tak, nowe procesory Broadwell mają do dyspozycji mniej pamięci podręcznej trzeciego poziomu niż wcześniejsze. W zamian pojawiła się pamięć czwartego poziomu, zatem łączna pojemność pamięci podręcznej jest większa. Więcej o jej działaniu piszemy na następnej stronie.

O zintegrowanym w Broadwellach układzie graficznym Intel Iris Pro Graphics 6200 obszerniej napiszemy w następnej publikacji. Przetestujemy go i porównamy m.in. z najmocniejszymi APU firmy AMD.

Sprzęt do testów dostarczyła firma:

Broadwell-DT

W nomenklaturze Intela procesory Broadwell to Tock, czyli lekkie usprawnienie poprzedniej mikroarchitektury w postaci układów wykonanych w nowym procesie technologicznym. Broadwell był od początku projektowany z myślą o najwyższej sprawności energetycznej i zastosowaniu w laptopach i tabletach „ultrapremium”. Procesory Broadwell-Y i Broadwell-U już od miesięcy są dostępne w komputerach przenośnych. Teraz architektura Broadwell została wykorzystana w procesorach desktopowych.

Znaczną cześć wysiłku inżynieryjnego przy projektowaniu Broadwella skierowano na sprawność energetyczną (nie tak ważną w desktopach) oraz na zintegrowany układ graficzny. Zmiany w rdzeniach x86 są minimalne.

Mikroarchitektura Broadwell

Ograniczenia energetyczne nie pozwoliły wprowadzić znaczących zmian w rdzeniach x86. W stosunku do Haswella powiększono jedynie wybrane wewnętrzne bufory (64 zamiast 60 instrukcji do przekolejkowywania, większa tabela adresów wirtualnych i odpowiadających im adresów fizycznych). Przyspieszono wykonywanie niektórych instrukcji zmiennoprzecinkowych (szczególnie dzielenia dużych liczb).

Dodano instrukcję RDSEED, która wykorzystuje wbudowany w procesor sprzętowy generator liczb losowych (obecny w CPU Intela począwszy od Ivy Bridge) do wygenerowania soli dla jakiegoś programowego generatora liczb losowych. Na czym polega różnica? RDRAND używa źródła entropii i znanego algorytmu, aby wygenerować losową liczbę gotową do wykorzystania w kryptografii. RDSEED poddaje sygnał ze źródła entropii tylko minimalnej obróbce, przez co wyniku nie można bezpośrednio użyć do szyfrowania; za to są mniejsze obawy, że wynik może zostać odgadnięty lub przewidziany przez kogoś, kto zna algorytm. Po tym, jak programiści rozwijający OpenSSL, Linuxa, FreeBSD i inne otwartoźródłowe oprogramowanie zapowiedzieli, że nie zamierzają się zdawać na wynik RDRAND, RDSEED wydaje się małą odpowiedzią Intela na ich obawy. Specjaliści od kryptografii raczej nie zaufają sprzętowym generatorom tego rodzaju, a tak przynajmniej generator losowy w procesorach nie pójdzie całkiem w zapomnienie.

Innym dodatkiem jest funkcja SMAP – Supervisory Mode Access Prevention, pokrewna wprowadzonej w Ivy Bridge SMEP. SMAP blokuje nie tylko próby wykonywania kodu ze strony pamięci należącej do supervisora, ale nawet próbę jakiegokolwiek dostępu do danych. Zalety są obiecujące, ale wykorzystanie SMAP ograniczy się zapewne do zamkniętych korporacyjnych środowisk. Ostatnie wersje systemu Windows obsługują tylko SMEP, a i tak od dawna znane są sposoby pokonania tego zabezpieczenia.

Układ graficzny Broadwell

Wbudowany układ graficzny stanowi większą część jądra Broadwell. Nazywa się Iris Pro Graphics 6200 i wyewoluował z tej samej architektury GPU, którą zastosowano w procesorach Ivy Bridge i Haswell. W porównaniu z IGP w desktopowym Haswellu ten jest gigantyczny: ma 48 jednostek wykonawczych, podczas gdy poprzednio w nieprzylutowanych procesorach mogliśmy mieć ich najwyżej 20, i to mniej sprawnych.

Warto zauważyć, że ze względu na duży rozmiar jądra oraz opcjonalne wykorzystanie pamięci eDRAM wszystkie jądra krzemowe z czterema rdzeniami i GPU GT3 mają mniej pamięci podręcznej (cache) L3, niż przypada na tę samą liczbę rdzeni w procesorach Haswell: cztery bloki po 1,5 MB zamiast 2 MB, w sumie 6 MB.

Największą nowością są zmienione proporcje jednostek obliczeniowych i teksturujących. W Ivy Bridge i Haswellu uniwersalne jednostki obliczeniowe były pogrupowane po 10; na każdą grupę przypadał blok pamięci podręcznej, samplery tekstur i inne nieuniwersalne obwody. W Broadwellu jednostki SIMD są pogrupowane po osiem. Dzięki temu GPU o takiej samej liczbie bloków wykonawczych ma o jedną piątą więcej mocy obliczeniowej i o połowę większą prędkość wypełniania. Innymi słowy, proporcjonalnie większa część GPU jest teraz przeznaczona na teksturowanie i wyświetlanie grafiki 3D, a mniejsza na moc obliczeniową przydatną do cieniowania i do zadań GPGPU.

GPU jest zgodne z DirectX 11.2, OpenGL 4.3, OpenCL 2.0. Spodziewamy się, że będzie kompatybilne z interfejsem programowania DirectX 12 – inżynierowie Intela pokazali nawet stosowne demonstracje technologiczne, ale nie potwierdzili oficjalnie, kiedy dostaniemy odpowiedni sterownik.

Kodery multimediów

Sprzętowe wspomagacze multimediów w Broadwellu są sprawniejsze niż w Haswellu. Broadwell dekoduje formaty VP8, JPEG i MJPEG z użyciem wyspecjalizowanych obwodów. Broadwell umie też odtwarzać wideo 4Kp30 w formacie HEVC i 4Kp24 VP9 (używane przez YouTube) w sposób hybrydowy – pewne operacje są wykonywane przez obwody fixed-function, a reszta obliczeń – przez programowalne jednostki cieniujące.

Układ graficzny w wersji roboczo nazwanej GT3 ma 48 procesorów strumieniowych, dwa razy więcej od niższego modelu (który można znaleźć tylko w laptopach). Podwojono nie tylko wspomniane wyżej bloki po osiem SIMD, ale niemal całe GPU. Broadwell GT3 ma zatem podwójne możliwości teselacji, podwójną liczbę jednostek geometry shader, podwójny zestaw kodeków wideo.

Dodatkowa pamięć eDRAM i przetwarzanie heterogeniczne

Jedyna desktopowa wersja Broadwella jest wyposażona w 128 MB dodatkowej pamięci eDRAM – ta technika była znana pod nazwą roboczą Crystalwell. Pamięć jest umieszczona w oddzielnym jądrze krzemowym wykonanym w procesie technologicznym 22 nm. Jest połączona z jądrem CPU za pomocą szybkiego 64-bitowego interfejsu poprowadzonego w podłożu (zielonej płytce procesora).

eDRAM działa jako pamięć podręczna czwartego poziomu (L4). Nie jest zarządzana programowo, tak jak typowa pamięć karty graficznej, ale sprzętowo, właśnie jak pamięć podręczna. To oznacza, że programista nie ma bezpośredniego wpływu na jej zawartość. Dane wyrzucone z L3 lub cache ostatniego poziomu w GPU trafiają do L4. Intel szacuje, że w zadaniach graficznych L4 zapewnia 20–40-procentowy wzrost wydajności, a w specyficznych przypadkach (szczególnie w wyższych rozdzielczościach i z wygładzaniem krawędzi) – do 80%. Warto zauważyć, że pamięć L4 służy wszystkim maszynom obliczeniowym podłączonym do magistrali pierścieniowej – a więc także rdzeniom x86.

eDRAM jest taktowana z częstotliwością 1600 MHz (taką samą jak L3 w najwolniejszym stanie energetycznym), interfejs do CPU ma przepustowość około 51 GB/s w każdą stronę, a opóźnienie w dostępie do L4 wynosi około 30 ns. To parametry znacznie gorsze, niż ma L3, ale dużo lepsze od parametrów głównego RAM-u (ok. 25,6 GB/s w obu kierunkach, opóźnienie ok. 70–90 ns).

Skoro GPU jest podłączone – tak samo jak rdzenie x86 – do magistrali pierścieniowej w procesorze i może korzystać ze wspólnej pamięci L3, to czy taki procesor spełnia założenia architektury HSA? Nie, choć ma pewne możliwości przetwarzania heterogenicznego. Pamięci podręczne CPU i GPU są koherentne, czyli pod danym adresem widzą tę samą zawartość. O synchronizację i translację adresów dba jednostka IOMMU. Pamięć wirtualna może być jednolita (mechanizm zero-copy), ale tylko przy wykorzystaniu OpenCL 2.0 i zastosowaniu się do zaleceń programistycznych Intela.

(Autorem tej strony jest Mateusz Brzostek).

Zestaw testowy i procedura

We wszystkich testach, w których w użyciu była pamięć DDR3, stosowaliśmy moduły DDR-1866 działające z opóźnieniami 9-9-10-24 1N.

Użyliśmy systemu operacyjnego Windows 8.1 w wersji 64-bitowej.

Testy – gry (Assassin's Creed Unity, Arma III)

Testy – gry (Battlefield 4, Counter-Strike: Global Offensive)

Testy – gry (Crysis 3, Far Cry 4)

Testy – gry (GTA V, Wiedźmin 3, Watch Dogs)

Testy – gry (StarCraft 2, Total War Unity)

Testy – internet (Google Chrome), Flash, HTML5

Testy – dom, biuro i multimedia (edycja zdjęć, Word, PDF, 7-Zip, TrueCrypt)

Testy – edycja i kompresja wideo (x264, Adobe After Effects, Adobe Premiere Pro, *.mp4)

Testy – profesjonaliści (Blender, Cinebench, Photoshop)

Testy – profesjonaliści (3ds Max, AutoCAD, Catia)

Pobór energii

Procedura pomiaru zużycia energii również została zmodyfikowana. Skupiamy się na scenariuszach, w których komputer faktycznie może być użytkowany. Przykładowo test maksymalnego obciążenia nie odzwierciedla typowej sytuacji, obciąża bowiem wszystkie dostępne jednostki procesora, a tym samym ilość energii zużywana przez szybki wielordzeniowy układ jest dużo większa od potrzeb na przykład dwurdzeniowego. Zwykle jest inaczej, co pokazuje test typowego obciążenia (gra Flash). Sprawdzamy również pobór energii w dwóch grach: Far Cry 4 oraz Wiedźmin 3.

Podkręcanie

Pierwsze wieści dotyczące podkręcania procesorów Broadwell były co najmniej niepokojące. Według przecieków osiągnięcie 4300 MHz miało być dużym wyczynem. Dalsze mówiły o tym, że niektórym zawodowym podkręcaczom udało się osiągnąć ponad 5 GHz. Gdzie leży prawda? Spróbowaliśmy się tego dowiedzieć na podstawie egzemplarza testowego. Spójrzcie na poniższy zrzut ekranu:

Jak widać, mnożnik ×44 w połączeniu z przyspieszeniem BCLK do niemal 102 MHz pozwolił nam dojść prawie do 4500 MHz. Co tu nie pasuje? Napięcie. Aby osiągnąć wspomniane 4500 MHz, trzeba było zasilić egzemplarz testowy napięciem 1,4 V, zwiększyć napięcie zasilania magistrali pierścieniowej, znacznie zwiększyć całkowite napięcie zasilające, jak również, rzecz jasna, odpowiednio schłodzić procesor. My użyliśmy systemu chłodzenia wodnego NZXT Kraken X60. Przy napięciu 1,4 V i częstotliwości 4484 MHz taki zestaw w upalną pogodę pozwolił nam utrzymać temperaturę na poziomie 75 stopni Celsjusza. A co, jeśli układ chłodzący nie jest aż tak wydajny? My po obniżeniu napięcia do 1,2 V mogliśmy ustawić mnożnik sztywno na 4300 MHz. W takich ustawieniach procesor Core i5-5675C chłodzony tradycyjnym zestawem opartym na powietrzu, Akasa X3, podczas mocnego obciążenia rozgrzewał się do około 65 stopni Celsjusza. Wygląda więc na to, że podkręcanie Broadwelli będzie loterią. Osiągnięcie 4500 MHz będzie sztuką i będzie wymagać znacznie więcej zabiegów niż w przypadku procesorów Haswell.

A co z drugim z testowanych procesorów, Core i7-5775C? Niestety, tuż po testach w fabrycznej konfiguracji nasz egzemplarz w niefortunnych okolicznościach zepsuł się... Postanowiliśmy więc przedstawić jego osiągi w ustawieniach standardowych, a z analizą zdolności do podkręcania poczekamy do czasu, aż dostaniemy następny egzemplarz. W ciągu kilku najbliższych dni opublikujemy zaktualizowane wykresy z wynikami testów podkręcania.

Testy – gry (Assassin's Creed Unity, Arma III)

Testy – gry (Battlefield 4, Counter-Strike: Global Offensive)

Testy – gry (Crysis 3, Far Cry 3)

Testy – gry (GTA V, Wiedźmin 3, Watch Dogs)

Testy – gry (StarCraft 2, Total War: Attila)

Testy – internet (Google Chrome), Flash, HTML5

Testy – dom, biuro i multimedia (edycja zdjęć, Word, PDF, 7-Zip, TrueCrypt)

Testy – edycja i kompresja wideo (x264, Adobe After Effects, Adobe Premiere Pro, *.mp4)

Testy – profesjonaliści (Blender, Cinebench, Photoshop)

Testy – profesjonaliści (3ds Max, AutoCAD, Catia)

Pobór energii

Procedura pomiaru zużycia energii również została zmodyfikowana. Skupiamy się na scenariuszach, w których komputer faktycznie może być użytkowany. Przykładowo test maksymalnego obciążenia nie odzwierciedla typowej sytuacji, obciąża bowiem wszystkie dostępne jednostki procesora, a tym samym ilość energii zużywana przez szybki wielordzeniowy układ jest dużo większa od potrzeb na przykład dwurdzeniowego. Zwykle jest inaczej, co pokazuje test typowego obciążenia (gra Flash). Sprawdzamy również pobór energii w dwóch grach: Far Cry 4 oraz Wiedźmin 3.

Broadwell kontra Haswell kontra Ivy Bridge kontra Sandy Bridge – wyniki wydajności w grach

Poniżej zamieszczamy wyniki testów procesorów Core i5 z rodzin: Broadwell, Haswell, Ivy Bridge oraz Sandy Bridge. Można w ten sposób łatwo ocenić postęp jaki dokonuje się w kwestii wydajności pomiędzy poszczególnymi rodzinami CPU.

Podsumowanie testów wydajności w różnych zastosowaniach

Na tej stronie przedstawiamy uśrednione zestawienie wyników wszystkich przetestowanych procesorów. Rezultaty odnieśliśmy do osiągów AMD FX-8350 – to jego wydajność przyjęliśmy za 100%. Później zastosowaliśmy średnią arytmetyczną dla wszystkich uzyskanych w ten sposób liczb. Im wyższa wartość, tym lepiej.

Podsumowanie testów wydajności w kontekście poboru energii

Wartości zamieszczone na poniższych wykresach to stosunek osiąganej wydajności do ilości pobieranej energii. Obliczaliśmy je w następujący sposób: wyniki w rankingu wydajności (pokazane na poprzedniej stronie) podzieliliśmy przez identycznie liczoną średnią arytmetyczną z ilości pobieranej energii. W przypadku gier były to pomiary wykonane podczas testu wydajności oraz w spoczynku. W rankingu dotyczącym zastosowań biurowych i multimedialnych braliśmy pod uwagę pobór energii w spoczynku oraz w „typowym użytkowaniu”. Ranking dla zaawansowanych użytkowników uwzględniał pobór energii w spoczynku, typowych zastosowaniach oraz w trakcie renderowania w programie Cinebench. Im wyższa wartość, tym lepiej.

Podsumowanie testów wydajności w kontekście ceny

Na tej stronie przedstawiamy uśrednione zestawienie wyników wszystkich procesorów w testach wydajności z uwzględnieniem cen. Im wyższa wartość, tym lepiej.

Broadwell do komputerów stacjonarnych – podsumowanie

Broadwella można by opisać kilkoma sformułowaniami: lepsze osiągi, znacznie mocniejsze iGP, niższy pobór energii, gorsze podkręcanie, wyższa cena. Zagłębmy się jednak nieco bardziej w szczegóły.

Broadwell w zasadzie spełnia najważniejsze oczekiwania: jego wydajność zegar w zegar względem Haswelli wynosi średnio od 5% w aplikacjach do nawet 15% w grach, a więc nieco więcej, niż można się było spodziewać. Jeszcze wyraźniej wzrosła wydajność układu graficznego Intel Iris Pro 6200, który podnosi poprzeczkę w dziedzinie rozwiązań zintegrowanych. Iris Pro 6200 w niektórych testach zostawia w tyle nawet APU AMD z rodziny Kaveri – to o czymś świadczy. Dokładniejszy test samego układu graficznego opublikujemy w formie oddzielnego artykułu w najbliższym czasie.

Nie bez znaczenia jest o wiele niższy pobór energii, który osiągnięto dzięki nowemu procesowi technologicznemu. Broadwelle przynoszą tu nawet 20-procentowy spadek zapotrzebowania przy większej wydajności zegar w zegar. Te zalety najlepiej wykorzystają energooszczędne komputery przenośne, których czas działania wyraźnie wzrasta z roku na rok. Najlepszym przykładem jest Lenovo W550s z procesorem Broadwell w odmianie mobilnej, który w pewnej konfiguracji może działać nawet dwa dni bez przerwy. W przypadku komputerów stacjonarnych zysk ten będzie zapewne mniej widoczny, ale również wart pochwały.

Warto też zauważyć, jak na przestrzeni lat rosła wydajność kolejnych generacji Core. W samych tylko grach wydajność niepodkręconego procesora Intel Core i5-5675C (czyli Broadwella piątej generacji) jest lepsza od osiągów podkręconego Core i5-3570K z rodziny Ivy Bridge (a więc trzeciej generacji).

Podkręcanie nowych procesorów zawsze jest trudnym zagadnieniem, bo jak nasi Czytelnicy doskonale wiedzą, możliwości przyspieszania poszczególnych egzemplarzy są różne. Nasza sklepowa wersja Core i5-5675C osiągnęła 4500 MHz, ale potrzebowała do tego bardzo wysokiego napięcia i wydajnego systemu chłodzenia cieczą. Na podstawie relacji opublikowanych w internecie łatwo dojść do wniosku, że można liczyć na 4200–4300 MHz, a przy odrobinie szczęścia – na nieco więcej.

Ostatnią kwestią jest cena. Obecnie w polskich sklepach Broadwella w odmianie Core i5 można kupić za mniej więcej 1300 zł, podczas gdy na Core i7 trzeba wyłożyć 1800 zł. To znacznie drożej, niż musieliśmy początkowo zapłacić za czołowe Haswelle, już nie wspominając o Ivy Bridge albo Sandy Bridge. Skąd taka różnica? Czy zgodnie z twierdzeniami niektórych szaleńców wieszczących megamonopol trzeba się przygotować na ceny rzędu 5 000 000 zł za Core i5? Raczej nie: krótkie śledztwo wskazuje na to, że ceny nowych procesorów wyrażone w dolarach są niemal takie same jak w przypadku poprzedniej generacji Core. Głównym winowajcą jest więc kurs dolara, a do tego sklepy tradycyjnie nieco zawyżają ceny w pierwszych dniach dostępności układów. Liczymy, że spadną one w najbliższych tygodniach, bo w porównaniu z procesorami Haswell nowa seria jest po prostu zbyt droga, jak na jej możliwości.

Czy warto wymieniać Haswella na Broadwella?

Naszym zdaniem – nie. Po pierwsze, wydajność Haswelli (mowa o Core i5 i Core i7) wciąż jest znakomita. Ewentualna przesiadka na Broadwella zapewni co najwyżej kilkuprocentowy wzrost wydajności w aplikacjach i kilkunastoprocentowy w grach w fabrycznej konfiguracji. Sytuacji nie ratuje to, że nowe procesory Broadwell nie będą się podkręcać tak dobrze jak Haswelle (zwłaszcza te z rodziny Devil's Canyon). Jeśli więc Twój Haswell do tej pory działa bez problemu taktowany z częstotliwością 4500 MHz, tym bardziej nie masz powodu, by go wymieniać na nowszy, który może mieć problemy z osiągnięciem 4300 MHz.

Kupować nową platformę teraz czy może czekać na Skylake'a?

To pytanie, które zadają sobie przede wszystkim osoby przymierzające się do budowy nowego komputera lub pragnące zmodernizować starszą platformę. Broadwelle w odmianie przeznaczonej do komputerów stacjonarnych pojawiły się w nieco dziwnym momencie, kiedy to tuż za rogiem czai się następna generacja procesorów Intela. Szósta generacja Core (a więc Skylake) ma trafić na rynek w ciągu kilku najbliższych tygodni. W tym kontekście zakup mocnej platformy z drogą płytą główną i szybkim procesorem lepiej odłożyć do czasu, aż pojawią się pierwsze płyty Z170 i układy LGA1151. Skylake może bowiem przynieść spory skok w dziedzinie wydajności i szkoda byłoby z niego zrezygnować.

Do testów dostarczył: ProLine.pl

Cena w dniu publikacji (z VAT): 1250 zł

Do testów dostarczył: Intel

Cena w dniu publikacji (z VAT): 1800 zł