Testsystem och testmetod

Resultaten i den här artikeln är insamlade med våra fyra dedikerade CPU-testsystem. Förutom hårdvaran som sitter i våra testsystem är de även utrustade med en mängd testprogram som används för att bedöma processorns prestanda samt en wattmätare från Wattsup som mäter den effektförbrukning som sker i systemet för att detta sedan ska kunna jämföras med resultat från andra processorer eller klockfrekvenser.testbed 3

Testsystem 
ModerkortIntel LGA-1151: MSI Z270 Gaming Pro Carbon (Tester) och Asus Maximus IX Code (OC)
Intel LGA-1150: Asus Z97-A
Intel LGA-1155 – Asus Maximus VI Gene Intel LGA-2011-3: Asus X99 Deluxe
Intel LGA-2011: ASUS P9X79 PRO
Intel LGA-2011v3: Asus X99 Deluxe
Intel LGA-2066: Asus Prime X299 Deluxe
AMD AM4: MSI X370 Xpower Gaming Titanium (UEFI 1.26)
AMD AM3+: Asrock 990FX Killer
AMD FM2: Gigabyte G1.Sniper A88X
MinneIntel LGA-1151: Corisair Vengeance LPX 2x8GB DDR4-2133 @1,2V
Intel LGA-2011-3: Corsair Vengeance LPX 4x4GB DDR4-2433 @1,2V
Intel LGA-1150: Corsair Vengeance 2x8GB DDR4-2400 @1,65V
Intel LGA-2011: Team Vulcan 4x4GB DDR4-2133 @1,65V
AMD AM4: Geil Evo-X DDR4-2x8GB 3200 @ 1.35V
AMD AM3+: Corsair Vengeance 2x8GB DDR3-1866 @1,65V
AMD FM2: Corsair Vengeance 2x8GB DDR3-2133 @1,65V
LagringCrucial M550 512GB
GrafikkortAsus Geforce GTX 1070 Strix Gaming
NätaggregatCorsair HX1000i
KylareAMD AM4: EKWB Predator 240
Övriga: Noctua NH-C14
ChassiCooler Master Lab
OperativsystemWindows 10 Pro

Målet är att alla testsystem ska ha så homogen hårdvara som möjligt, så alla komponenter som är plattformsoberoende är samma för alla system. Alla testsystem använder digitala HX1000i-nätaggregat från Corsair, som även har bidragit med minnesmoduler för både DDR4 och DDR3. Crucial står för lagringen, i form av M550 512 GB, en per testsystem. Att samma lagring används är viktigt för att inte en eventuell överföringsflaskhals ska påverka resultaten.

Varje testsystem använder ett Geforce GTX 1070 Strix från Asus för de tester som inte involverar en eventuell integrerad grafikkrets. Vi använder ett modernt och kraftfullt grafikkort just för att grafikkretsen inte ska riskera att bli en flaskhals i de mer grafiktunga testerna.

Minneskonfiguration

DDR4 mountedMinnesmodulerna har behövt variera mellan plattformarna i viss mån, men de kriterier vi har haft när vi valt och konfigurerat minnet för respektive testsystem är följande:

  • Alla system ska ha totalt 16 gigabyte arbetsminne.
  • Varje processor ska köra den högsta minnesfrekvensen som det finns officiellt stöd för.

Tar vi AMD A10-7870K som exempel så har den två minneskanaler som klarar av DDR3-minne i upp till 2 133 megahertz. Med en modul per kanal innebär det dubbla moduler på 8 gigabyte styck som körs i den frekvensen. För Intel Core i7-6950X gäller istället fyra DDR4-kanaler, så här används fyra moduler på 4 gigabyte styck som körs i 2 400 megahertz.

Notera att flera minnesmoduler och moderkort ger stöd för att köra högre minneshastigheter än så, men det sker i så fall via överklockning. Den minnesfrekvens vi utgår ifrån är den som specificeras för minneskontrollern i processorn.

Prestandatester

En CPU skiljer sig från en GPU just i att den är så pass flexibel, och därför finns det också flera olika typer av belastningar och sysslor som är intressanta att testa. Vi har använt en utförlig testsvit med nästan 20 prestandatester för att få en så komplett bild som möjligt av hur en processor presterar i olika situationer. Här nedanför följer en komplett lista på alla prestandatester vi använder i Svenska CPU-guiden i nuläget.

CPU-centrerade tester

TestFlertrådatKlockfrekvensBeskrivning
7-ZipJaStandard
2,9 GHz
Komprimering och dekomprimering
Adobe Media Encoder CCJaStandard
2,9 GHz
Omkodning av videofil i 4K-upplösning
Adobe Photoshop CCJaStandardBehandling av en stor bildfil (~20 MP) med applicering av filter.
AIDA64 EngineerJaStandardFlera syntetiska tester som behandlar bland annat minneshastighet, minneslatens, kryptering och flyttalsuträkningar.
BlenderJaStandard
2,9 GHz
3D-modellering: rendering av ett referensprojekt.
CinebenchTre tester: enkel- och flertrådatStandard
2,9 GHz
Syntetiskt 3D-renderingstest.
Euler3DTvå tester: enkel- och flertrådatStandard
2,9 GHz
Syntetiskt 3D-renderingstest
HandbrakeJaStandard
2,9 GHz
Omkodning av ett testklipp i 4K-upplösning till H.265-format
JetStreamNejStandard
2,9 GHz
Stor testsvit med Javascript-tester
PCMark 8JaStandardSyntetisk testsvit med fokus på produktivitetstester.
X264 BenchmarkJaStandardVideokonvertering till H.264-format.

Testerna i tabellen här ovanför lägger huvudsakligen sin belastning på själva CPU-kärnorna i processorn snarare än grafikkretsen. Det gör dem särskilt användbara för att jämföra CPU-arkitekturer och för att jämföra modeller som har integrerad grafik med modeller som inte har det.

Speltester

TestAPIUpplösningKlockfrekvens
3DMark Fire StrikeDX11Standard
2,9 GHz
3DMark Time SpyDX12Standard
2,9 GHz
Civilization VIDX11/DX121 280 x 720
1 920 x 1 080
Standard
2,9 GHz
Grand Theft Auto VDX111 280 x 720
1 920 x 1 080
Standard
2,9 GHz
HitmanDX11/DX121 280 x 720
1 920 x 1 080
Standard
2,9 GHz
Middle-Earth: Shadow of MordorDX111 280 x 720
1 920 x 1 080
Standard
2,9 GHz
Rise of the Tomb RaiderDX11/DX121 280 x 720
1 920 x 1 080
Standard
2,9 GHz

Speltesterna fyller egentligen samma funktion som GPGPU-testerna, men med en lite mer praktisk infallsvinkel. Vi använder de här testerna dels för att ge siffror som är enklare att relatera till som konsument (ungefär hur hög bildfrekvens du kan vänta dig med integrerad respektive diskret grafik) och dels som ett verktyg för att ge en jämn belastning över hela systemet som inte nödvändigtvis pressar CPU-kärnorna till max.

Genomsnitt, minimum och 99:e percentilen

En vanlig metod för att analysera spelprestanda är att läsa ut två värden för varje spel: genomsnittlig bildfrekvens och minimum. Genomsnittet ger en bild av ungefär var prestandan kommer ligga merparten av tiden, mätt i bildrutor per sekund (fps). Minimum berättar i sin tur det sämsta värdet som systemet genererar under testrundan.

Hur lågt minimumvärdet är – och hur långt ifrån genomsnittet det ligger – används i regel som ett mått för hur stabil prestandan är, men den modellen har en del problem. Det räcker nämligen med att en enda bildruta tar särskilt lång tid att rendera för att resultatet ska se helt annorlunda ut. Minimumvärdet kan skilja sig markant mellan olika testrundor med samma hårdvara.

En illustration: Varje bildruta är en grön punkt. Genomsnittet är den blå linjen, minimum är den röda linjen och 99:e percentilen den gula linjen. Den 99:e percentilen ligger närmare kurvans nedre del, medan den röda följer en enstaka avstickande datapunkt.

Därför använder vi numera istället värdet på den 99:e percentilen i våra speltester. Vad det innebär är att vi mäter och analyserar samtliga renderade bildrutor under hela testet, och sorterar dem efter renderingstid. Därefter räknar vi bort den hundradel av bildrutorna som tar längst tid att rendera, och därefter räknar vi ut ett nytt minimumvärde. När detta räknas om till fps får vi ett värde över vilket prestandan kommer ligga 99 procent av tiden.

Värdet på den 99:e percentilen säger mer om prestandans stabilitet än ett rent minimumvärde, och håller sig mer konstant mellan testrundor. Fördelen med att spara renderingstiden på samtliga bildrutor innebär även att vi kan utföra mer avancerade analyser i efterhand om vi önskar. Samtidigt ger inte 99:e percentilen hela bilden, men åtminstone en något mer sanningsnära bild om den generella prestandan.

Enkel- eller flertrådat

Vissa av våra tester kan använda alla av en processors tillgängliga trådar medan andra bara kan dra nytta av en. Det är viktigt att ha med båda dessa testtyper för att få en hel bild av hur processorn presterar; en processor med väldigt många trådar kanske är kraftfull vid en typ av syssla, men kan inte de individuella trådarna hänga med på egen hand kommer prestandan bli bristande vid andra sysslor som inte är lika väloptimerade för parallellism.

Att kunna skilja på tester för en eller flera trådar är även viktigt för att kunna undersöka hur många instruktioner per klockcykel (IPC) en processor eller arkitektur klarar av. När det är IPC för hela processorn som ska undersökas är det viktigt att alla processorns resurser kommer till nytta, varpå ett flertrådat test som Handbrake (videokonvertering) eller Euler3D (syntetisk 3D-rendering) kommer väl till pass. När vi istället vill gå in på djupet och granska hur mycket av prestandan som hänger på själva arkitekturen, när mängden kärnor inte längre är en faktor, så är det ett enkeltrådat test som Cinebench ST, Euler3D ST eller eller Mozilla Kraken vi vill ha.

Prestanda vid samma klockfrekvens

Som vi nämnde i stycket ovanför så är det i många fall intressant att undersöka en processors IPC, men man får inte en ordentlig bild av det värdet när olika processorer körs i olika klockfrekvenser. Olika arkitekturer klarar av olika mängd instruktioner per klockcykel, så om vi ska kunna jämföra processorer med olika arkitekturer mot varandra och kunna jämföra hur mycket prestanda du faktiskt får ut vid en given klockfrekvens måste vi först se till att processorerna körs i matchande frekvens så att vi kan stryka klockfrekvensen helt som variabel.

I vårt fall kör vi en uppsättning processorer i 2,9 gigahertz, som är en frekvens vald för att kunna nås av merparten av moderna processorer. Vi har dock inte testat alla processorer i den klockfrekvensen, av flera anledningar. Dels ger det ingen ny information att testa två processorer ur samma serie som endast skiljer sig till klockfrekvensen på det här sättet – det är i praktiken samma processor, och resultatet kommer bli identiskt. Det är först när andra specifikationer skiljer sig, såsom arkitektur, tillverkningsteknik, cacheminne eller mängd kärnor eller trådar, som det blir intressant att jämföra processorerna vid matchande klockfrekvens. Ett annat kriterium är att processorn har upplåst multiplikator för att det ens ska gå att justera frekvensen tillräckligt mycket.

Effektförbrukning

Strömförbrukning är en komplicerad aspekt av att testa processorer, då det inte finns något sätt att direkt mäta förbrukningen från enbart processorn. Istället mäter vi förbrukningen från hela systemet och håller så många komponenter som möjligt identiska mellan systemen för att i möjligaste mån se till att den skillnad i förbrukning som finns mellan systemen beror just på processorn och ingenting annat. I och med att olika moderkort hanterar sina spänningar olika kommer det alltid finnas en viss felmarginal, men genom att använda matchande nätaggregat, grafikkort, lagring och andra komponenter håller vi den felmarginalen så liten som möjligt.

WattsupVad vi vill uppnå med effektförbrukningstesterna är dock att analysera inte bara hur mycket ström systemet konsumerar utan hur det gör det. För ändamålet använder vi digitala effektförbrukningsmätare från Watts Up som en gång i sekunden mäter och sparar värdet på effektförbrukningen. Den datan kan sedan användas till flera intressanta analyser.

Dels kan vi räkna ut ett genomsnitt på effektförbrukningen för en given uppgift – på så sätt får du en bild av hur mycket energi som faktiskt kommer gå åt om du kör ett system med en given processor en viss tid. Det är ett användbart värde för att väga förbrukningen hos olika processorer mot varandra när du undrar hur stort avtrycket på elräkningen kommer bli.

Effektivitet

Samtidigt som den genomsnittliga förbrukningen är ett användbart värde så ger det inte hela bilden av hur energieffektiv en processor är. Ta videokonvertering som ett exempel: en processor kanske har en 10 procent högre genomsnittlig effektförbrukning än en konkurrerande processor, men det innebär inte nödvändigtvis att den är mindre energieffektiv, då den kanske blir klar med samma konvertering på 20 procent kortare tid. Hur effektiv en processor är beror på hur mycket beräkningar du får ut ur en given mängd energi.

Genom att logga förbrukningen under hela prestandatestet kan vi räkna ut hur stor mängd energi i Joule som har förbrukats totalt under testtiden. Dividerar vi sedan det med arbetet som har utförts, räknat i bildrutor (konverterade bildrutor vid videokonvertering eller renderade bildrutor för spel) får vi ut ett jämförbart värde för energieffektivitet, mätt i Joule per bildruta.

Vi testar både effektförbrukning och effektivitet med både diskret och integrerad grafik (förutsatt att integrerad grafik finns, annars testar vi endast med diskret) med två olika belastningstyper: grafikrendering i spel och videokonvertering. Grafikrenderingen i spel är viktig för att det ger en blandad belastning av processorn, inte minst när integrerad grafik används. Videokonvertering, vilket vi kör i Handbrake, ringar i sin tur in endast CPU-delen av processorn genom att belasta alla trådar med en känd belastning (mängden bildrutor i ett videoklipp är konstant) men utan att belasta grafikkretsen – på så sätt kan vi jämföra även med processorer utan integrerad grafik.

Stort tack till Corsair, Gigabyte, Asus, MSI, Crucial, Noctua, Watts Up, Netgear och Startech som har bidragit med testhårdvara.

Annons

9
Leave a Reply

Please Login to comment
5 Comment threads
4 Thread replies
0 Followers
 
Most reacted comment
Hottest comment thread
6 Comment authors
klappaCarl HolmbergJBTorbjörn Gildå Recent comment authors
  Subscribe  
senaste äldsta flest röster
Notifiera vid
Medlem
Arne Berg

När dyker skylake-e upp för konsumenter (workstationkort/ processorer) detta är bara en bantad variant som är väldigt lik x99
däremot trevligt med prissänkningen från förra gen. broadwell-e
AMD ryzen känns för instabil/eller ointressant för att vara av intresse men förhoppningsvis blir threadripper bra.
Så håller tummarna för threadripper eller att det dyker upp nåt trrevligt moderkort för skylake-e.
I övrigt en bra artikel.

Torbjörn Gildå
Medlem
Torbjörn Gildå

Måste bara mota Olle i grind här angående ditt påstående om att Ryzen skulle vara instabil. Jag har en 1700X sen den släpptes på ett ASUS Prime X370 Pro moderkort, och mitt system har aldrig varit instabilt. Det står påslaget sen flera veckor tillbaka i 3,7GHz, lite undervoltat, och CPU-minar 24/7, med mkt hyggliga temperaturer på typ 52 grader (luftkylt). Däremot har det varit problem för vissa att uppnå de minnesfrekvenser som de hoppades, med tidigare BIOS-versioner. Mitt 3000MHz-minne har nått 2933 sen några BIOS-versioner tillbaka, och senaste AGESA 1.0.0.6 ska nu ha hjälpt de flesta att de nå vad… Läs hela »

Medlem
Jonas Nordström

Vilket moderkort testa ni den med? Jag såg inget LGA-2066 i listan av moderkort på testsystem?

Tänkte det kunde vara intressant att höra med tanke på allt snack om VRM temperaturer vid överklockning hos de olika tillverkarna. Hade ni möjlighet att undersöka av det ställde till problem för er?

Medlem
Arne Berg

Var inte ny vrm arkitektur ett av det nya med x299 jämfört med x99 ? Sen att dom verkar ha problem med värmen e inte bra.(tänk om någon moderkortstillverkare kunde släppa ett moderkort utan allt lull lull som dåliga/designade heatspriders lcd osv,tror det kortet skulle sälja bra) Sjukt dåligt av Intel att inte skicka ut Hårdvara till test ,det får en att vilja byta till AMD istället men dom får komma med nåt intressant först. tex. threadripper, Ryzen har för få pci-e banor för min del. många kärnor räcker inte! min lagringsserver har 8 kärnor den med ,fast det bara… Läs hela »

Gäst

Grym recension som vanligt men jag förstår inte hur ni fortfarande kan reka i7-5775C i Svenska CPU-guiden när den knappt säljs längre hos någon återförsäljare? Skulle vara grymt om ni kunde ta med 7820X så man kunde jämföra direkt mot 1800X också den en octa-core. Jag tror också den är lite mer relevant med tanke på priset.

JB
Medlem
JB

Hej Carl, Flertrådsprestanda10, du lämnar ingen marginal (uppåt) för någon överraskning, som skulle kunna vara AMD’s Ryzen Threadrippers. /jb