Como funcionam os benchmarks de CPU (parte 1)

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Exploramos as principais características dos processadores Intel em algumas ocasiões. Para entender como cada CPU é segmentada pela própria empresa, vimos que cada produto possui algumas características marcantes dentro do seu posicionamento. Em seguida, as letras e números de cada CPU, com informações mais detalhadas dos modelos (links ao final). Analisando essas informações, já temos uma excelente ideia do que esperar de uma certa configuração.

Mas como essas características influenciam o desempenho da máquina no mundo real? Vamos continuar usando o Avell Titanium G1513 IRON V4 como exemplo. No caso, ele vem com o Intel Core i7-7700HQ, um dos processadores mais poderosos do mercado para notebooks. Antes de vermos o poder de fogo deste modelo, vamos saber mais sobre ele.

Conhecendo sua CPU

O CPU-Z é um dos programas mais completos para esse propósito, além de ser totalmente gratuito. Logo na aba inicial (CPU) já temos informações bastante importantes. Como podemos ver no screenshot abaixo, o Core i7-7700HQ trabalha com 45 watts. A TDP já mostra o foco deste modelo (desempenho), não sendo recomendada para ultrafinos. Mas esta é a TDP máxima, já que os estágios mais baixos de tensão são bastante baixas (na casa dos 0,66 V). Ou seja, é uma CPU capaz de oferecer um alto nível de desempenho em seus estágios mais potentes. Ao mesmo tempo, consome pouca energia no uso comum da máquina.

benchmarks de CPU

Os caches L1 e L2 são individuais, já o cache L3 é compartilhado entre todos os núcleos e threads.

Temos também informações sobre o clock mínimo do Core i7-7700HQ, por volta dos 800 MHz. Vale destacar que processadores possuem diversos estágios intermediários de energia, não indo “de 0 a 100”, mas sim ajustando seus clocks (e, consequentemente, sua tensões) sob demanda. Como podemos notar, o clock máximo é 2,8 GHz, mas o multiplicador chega até 38. Isso acontece graças ao Turbo Boost, que eleva o clock até 3,8 GHz por períodos limitadas se a máquina estiver bem refrigerada.

Por ser uma melhoria da geração Skylake, não uma arquitetura nova, o Kaby Lake continua usando um processo de fabricação de 14 nanômetros. Apesar disso, consegue manter basicamente as mesmas TDPs, mas oferece clocks maiores com uma eficiência single-core ligeiramente superior. Vamos ver o que isso significa na prática.

Passmark: avalia desempenho de uma CPU

Gratuito por 30 dias, o Passmark mostra como a maioria dos benchmarks avalia o desempenho de uma CPU. Basicamente, mede a eficiência do processador (tanto single-core quanto multi-core) em diversas operações primárias, utilizadas por grande parte dos programas e jogos. Entre elas, cálculos aritméticos e de ponto flutuante, presentes em todas as aplicações e outras mais específicas. Estas incluem a eficiência na hora de comprimir e descomprimir arquivos, organização de dados e encriptação de dados.

benchmarks de CPU

Resultado geral do Passmark, medindo todos os componentes.

passcpu benchmarks CPU

Por fim, temos a medição o SSE, um ponto forte dos processadores da Intel.

Um resultado mais específico para jogos é a capacidade de cálculos físicos (“Physics”), ponto em que tanto a eficiência single-core quanto a quantidade de núcleos ganham destaque. Este resultado, junto com a eficiência single-core medida de forma isolada (“CPU Single Threaded”), diz muito sobre a real potência de um processador. No fim das contas, o Core i7-7700HQ do Avell Titanium G1513 IRON V4 alcançou 9768 pontos, ficando no 86% percentil. É um resultado e tanto, considerando que se trata de uma CPU de notebook, já que os resultados incluem processadores de desktop overclockados de alto desempenho.

CINEBENCH R15

Voltamos ao CINEBENCH, programa também utilizado para medir o desempenho de GPUs. O Teste de CPU é simples de explicar, mas altamente exigente para o processador: medir a performance ao renderizar uma imagem realista 3D de alta resolução. Todos os cores (e threads) são utilizados de forma independente. Ou seja, cada núcleo do Core i7-7700HQ é responsável por duas renderizações simultâneas, graças ao Hyperthreading. Mesmo que uma CPU traga mais núcleos (chegando a um máximo de 256 threads), a eficiência single-core conta, e muito.

cinebench benchmarks de CPU

Fica em quarto, atrás de um processador de desktop com clock maior, uma CPU Extreme Edition da Intel e um Xeon, voltado para servidores e workstations.

Como a renderização de uma “simples imagem” é capaz de medir o desempenho de um processador? É aqui que está o segredo do CINEBENCH. A imagem contém mais de 2000 objetos e 300.000 polígonos no total. Isso com efeitos de reflexões, iluminação realística, antialiasing, entre diversos outros filtros e efeitos. Basicamente, as mesmas operações executadas na CPU durante um jogo, garantindo que o resultado refletirá diretamente em situações reais.

Uma curiosidade de muitos é a classificação de resultados. Como podemos ver, o Core i7-7700HQ “perde” para um Core i7-4770K (quarta geração, Haswell). Porém, mesmo com os números de cores e threads serem os mesmos, temos que levar o clock de cada um em consideração. A comparação é de um processador de notebook rodando a 2,8 GHz, contra outro de desktop (desbloqueado, aliás) rodando a 4,4 GHz, lembrando que são os clocks stock, sem levar o Turbo Boost em consideração (assim como possíveis overclocks doCore i7-4770K).

Os primeiros colocados da lista incluem o Core i7-3930K (famílias Extreme) com 12 threads e um Xeon X5650 (voltado para workstations e servidores) com 24 threads. Ou seja, mesmo com as limitações de TDP do Core i7-7700HQ, uma CPU de notebooks, ele ficou na quarta posição, sem nenhum equivalente de notebook sequer concorrendo diretamente com ele. Nada mal, não?

Conclusão

Um processador com uma ficha técnica respeitável pouco vale se isso não se traduz em desempenho bruto na prática. Mais do que mostrar como essas características funcionam na prática, os benchmarks são excelentes ferramentas de como as especificações técnicas podem ser medidas de forma transparente. Além disso, coloca diversas CPUs lado a lado de acordo com os resultados apresentados, permitindo que a variação de clocks, quantidade de núcleos, recursos internos e diferentes gerações podem apresentar no mundo real.

Escolhemos o Passmark e o CINEBENCH R15 com esse objetivo. Mostrar o desempenho bruto, medindo a capacidade do Core i7-7700HQ de lidar com as principais operações internas por trás da grande maioria dos programas e jogos que executamos no PC. Naturalmente, componentes terceiros influenciam no resultado, como a quantidade e velocidade da memória RAM (assim como a quantidade de canais. No caso, DDR4 em dois canais rodando a 2133 MHz), Mas, mantendo essas condições constantes, é interessante ver como dois processadores se comportam em diferentes situações.

Na segunda parte deste artigo vamos usar os dados deste artigo e aplicá-los em benchmarks reais, apontando as particularidades dos recursos internos. Não deixe de conferir!

Para saber mais:

Fontes: Intel ARK, MAXON CINEBENCH R15, Passmark, CPUID

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