Игровая производительность i9-9900K в различных режимах

Здравствуйте, в конце лета я осуществил апгрейд своей системы, сменив процессор i7-5775C на i9-9900K. Ещё на стадии планирования этого апгрейда меня волновали несколько вопросов, связанных с игровой производительностью этих процессоров. Вот самые основные из них:
1. На сколько 9900K будет быстрее чем 5775C?
2. Какой прирост производительности даст разгон 9900K?
3. Какой прирост производительности даст переход от обычной (3000-3200) DDR4 к высокочастотной (4000+)?
4. Какой прирост производительности даст оптимизация таймингов по специально выведенным формулам (подробнее об этом тут)?
5. Как повлияет на производительность 9900K отключение Hyper-threading?

На все эти вопросы я так или иначе попробую ответить в данном материале. 
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Тестовая конфигурация i9-9900K:

Материнская плата — Asrock Z390 Taichi
Оперативная память — Patriot Viper Steel (PVS416G440C9K)
Видеокарта — Palit RTX 2080Ti Dual (1950\16400 MHz)

Тестовая конфигурация i7-5775C:

Материнская плата — Asus Z97 Mark 2
Оперативная память — Kingston HyperX KHX2400C11D3/8GX & AMD (AG)R938G2401U2S 
Видеокарта — Palit RTX 2080Ti Dual (1950\16400 MHz)

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Описание режимов системы на i9-9900K

Режимы процессора можно разделить на 3 типа:

«OC 9900K»
CPU 5000 МГц
NB 4600 МГц

«OC 9900K\HT Off»
CPU 5000 МГц
NB 4600 МГц

«9900K»
CPU 4700-5000 МГц (Авто)
NB 4300 МГц (Авто)
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Режимы памяти системы на 9900K тоже можно разделить на 3 типа:

«4100 opt.»
Самый быстрый режим памяти в данном тестировании — высокая частота и оптимизированные по формулам тайминги. 
Сравните скорость записи, копирования и латентность памяти у этого и следующих режимов. Именно на эти значения влияет оптимизация таймингов.

Тайминги и скорость работы

________________________________________________________________________________________________________________________________________________

«4100»
Средний по скорости режим — высокая частота, но тайминги не настроены, большинство из них выставлено материнской платой самостоятельно, за исключением первичных. Этот режим призван продемонстрировать примерный уровень скорости, который получают владельцы высокочастотных комплектов DDR4, использующие их по умолчанию с XMP профилем и без тонкой настройки таймингов.

Тайминги и скорость работы

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________

«3200»
Самый медленный режим — относительно низкая частота и авто тайминги. Он симулирует обычную недорогую память, которой пользуется большинство простых пользователей.

Тайминги и скорость работы

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Описание режимов системы на i7-5775C

Режим всего один, процессор максимально разогнан, но память могла бы быть быстрее (тайминги не оптимизированы):

«OC 5775C\2133»
CPU 4100 МГц (по умолчанию 3600 МГц)
eDRAM 2200 МГц (по умолчанию 1800 МГц)
NB 3600 МГц (по умолчанию 3300 МГц) 
DDR3 2133 МГц

Тайминги и скорость работы памяти

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Результаты тестирования

примечание: разрешение по умолчанию 1920*1080.

Условия: стандартный тест API Overhead.
Настройки: стандартные.
Комментарий: разгон процессора влияет на результат крайне слабо, на уровне погрешности. По сути, вся разница между режимами достигается за счёт изменений в работе памяти. HT Off немного быстрее, как в DX12, так и в Vulcan.  Если посмотреть на прирост производительности от перехода с 5775C на самый медленный 9900K\3200, а затем на 9900K\4100 opt., то можно прийти к выводу, что между DX12 и Vulcan есть вполне заметные отличия: DX12 получает больше прироста от многоядерности, но меньше от разгона и оптимизации памяти, а у Vulkan ровно противоположная ситуация. В целом, DX12 всё же эффективнее.
_________________________________________________________________________________________________________________________________

Условия: встроенный внутриигровой бенчмарк.
Настройки: максимальные.
Комментарий: довольно странный бенчмарк — разница между режимами крайне мала, да и результаты от теста к тесту могут заметно «плавать», из-за чего хотел и вовсе отказаться от него, но вместо этого решил протестировать в 720p, что позволило лучше раскрыть разницу между режимами. Думаю показателен именно минимальный FPS, средний местами выдаёт странный результат.
_______________________________________________________________________________________________________________________________________

Условия: старт гонки с 25 участниками.
Настройки: максимальные.
Комментарий: игра хорошо реагирует на все способы ускорения системы, но всё же переход на быструю и оптимизированную память 4100 opt. даёт больше FPS, чем разгон процессора и памяти вместе взятых. Обратите внимание на режим HT Off, в нём игра работает немного быстрее.
_______________________________________________________________________________________________________________________________________

Условия: просто стоим и смотрим в сторону множества NPC в подземном районе Праги.
Настройки: максимальные, DX11, MSAA выключен.
Комментарий: как и в предыдущей игре, режим с памятью 4100 opt. оказался выгоднее разгона процессора и добавления обычной высокочастотной памяти вместе взятых, а HT Off, в свою очередь, ещё сильнее укрепил свои позиции (+8% относительно HT On).
Разогнанный 5775C всего на 7% медленнее самого слабого режима «9900K\3200», не плохо для старичка на DDR3...
_______________________________________________________________________________________________________________________________________

Условия: миссия «На краю света», стоим и смотрим на улицу с большим количеством NPC поблизости.
Настройки: максимальные, в том числе FOV.
Комментарий: первое, что бросается в глаза, это то насколько слаб 5775C на фоне любого из режимов 9900K. Очевидно, что игра, как говорится «и хочет и может» эффективно распоряжаться большим количеством ядер-потоков процессора.
Разгон процессора даёт больший прирост FPS системе с быстрой памятью. Отключение HT добавило лишь один кадр. Оптимизированная память вновь выгоднее разгона памяти и процессора вместе взятых (9900K\4100 opt. > OC 9900K\4100).
_______________________________________________________________________________________________________________________________________

Условия: стоим на большой высоте над локацией Corvega, примерно 12000 draw calls.
Настройки: максимальные.
Комментарий: игра примерно одинаково реагирует на все способы ускорить систему, будь то разгон процессора, разгон памяти или оптимизация таймингов.
Разогнанный 5775C всего на 5.5% отстал от самого медленного режима 9900K.
_______________________________________________________________________________________________________________________________________

Условия: самое начало игры, стоим в разрушенном поезде и смотрим в сторону первой открытой локации.
Настройки: максимальные, в том числе FOV.
Комментарий: радует, что Far Cry в кои-то веки научился использовать HT, теперь при его включении FPS не проваливается, как это было раньше с предыдущими играми серии. С приростами, в зависимости от режима, всё более менее обычно — игра примерно в равной степени откликается на все улучшения системы.
_______________________________________________________________________________________________________________________________________

Условия: встроенный бенчмарк, убран результат Pass 1 из-за перегруженности диаграммы и довольно низкой разницы в результатах.
Настройки: максимальные, за исключением выключенного MSAA.
Комментарий: наверное для многих оказалось сюрпризом то, что GTA V работает немного быстрее с выключенным HT. 
Разгон и оптимизация памяти выгоднее, чем увеличение частот процессора и памяти. 5775C отстаёт примерно на 15% от самого слабого режима 9900K
_______________________________________________________________________________________________________________________________________

Условия: стоим в толпе на уровне посвящённому гоночным соревнованиям F1.
Настройки: максимальные, DX12.
Комментарий: выключение HT даёт прибавку FPS в 8%, а переход на высокочастотную оптимизированную память вновь дал заметно больший прирост, чем увеличение частот процессора и памяти вместе взятые. 
_______________________________________________________________________________________________________________________________________

Условия: стоим на мосту над многолюдной улицей в одном из крупнейших городов в игре.
Настройки: максимальные.
Комментарий: расстановка сил в целом напоминает предыдущий Hitman 2, но разница между режимами не так выражена, да и 5775C просел сильнее на фоне 9900K.
_______________________________________________________________________________________________________________________________________

Условия: стоим на площади Rattay city.
Настройки: максимальные, но 2 вида LOD: стандартный и максимальный.
Комментарий: в этой игре мне было интересно сравнить поведение системы со стандартным и максимальным LOD, и как мы видим, разница между ними действительно есть. С максимальным LOD требование к вычислительной производительности заметно возрастает, это проявляется как в провале FPS у режима с HT OFF, так и в больших приростах от оптимизации памяти, нежели со стандартным LOD. Опять разгон процессора и памяти вместе взятые, дают меньше, чем один лишь переход на высокочастотную оптимизированную память.
5775С явный аутсайдер, очевидно виной тому малое количество ядер\потоков.
_______________________________________________________________________________________________________________________________________

 Условия: уровень на Волге, стоим наверху над поездом с дружественными NPC.
Настройки: экстрим пресет, размытие в движении выключено, DX12.
Комментарий: данные результаты можно условно разделить на практические и теоретические.
Практика в 1080p с включённым RTX показывает, что особой разницы при разгоне тех или иных компонентов системы мы не получим, даже на разогнанной 2080Ti. Разве что выключение HT прибавляет пару кадров. Если же отключить RTX, то разница между режимами уже вполне видна, но особых сюрпризов здесь нет, игра откликается, как на разгон процессора и памяти, так и на оптимизацию таймингов.
Далёкое от практики разрешение 720p позволяет полностью убрать зависимость FPS от видеокарты и увидеть немного другую расстановку сил. Первое, что бросается в глаза, это различия в результатах у режима HT Off — с RTX он проваливается относительно активированного HT, а без RTX наоборот заметно вырывается вперёд. Остальные режимы  демонстрируют ещё большую разницу между собой. 
_______________________________________________________________________________________________________________________________________

Условия: трёхкратный прогон повтора, брался средний результат.
Эрангель — ходим по крыше здания полиции в городе Ясная поляна, примерно 12 игроков поблизости.
Мирамар — стоим на горке над городом Сан-Мартин, 16 игроков поблизости.
Викенди — стоим на горке с видом на город Волнова, количество игроков рядом минимально, всего 3 из собственного отряда. 
Санок — приземление в локацию Буткемп, количество игроков поблизости огромно, около 40.
Настройки: сглаживание ультра, постэффекты средне, тени очень низко, текстуры ультра, эффекты очень низко, растительность средне, дальность прорисовки высоко, FOV 100.
Комментарий: результатов 5775C нет, т.к. тестовые сцены менялись несколько раз после сборки системы на 9900K., в итоге я пришёл к выводу, что лучше всего тестировать игру с RTSS, делая замеры в том числе 1% и 0.1% FPS.
Во всех результатах, где поблизости от игрока находится умеренное количество игроков (везде, кроме карты Санок), разгон и оптимизация одной лишь памяти дают хорошие приросты, большие, чем просто разгон памяти и процессора вместе взятые. Там же, где кол-во игроков поблизости крайне высоко (Sanhok), вперёд вырывается именно разгон процессора, и в то же время режим с HT Off проваливается сильнее относительно других, более лёгких режимов тестирования. 
_______________________________________________________________________________________________________________________________________

Условия: стоим на возвышении в деревне местного племени.
Настройки: максимальные, DX12. Качество RTX (там где он включён) Ультра.
Комментарий: с включённым RTX игре практически не важно на сколько сильно вы разогнали процессор или оптимизировали оперативную память, всё так или иначе упирается в возможности видеокарты. При выключении RTX картина меняется, можно заметить, что на производительность влияют лишь изменения в скорости работы памяти. Разгон процессор минимально влияет на производительность.
5775С явный аутсайдер во всех режимах кроме 1080p RTX.
_______________________________________________________________________________________________________________________________________

Условия: стоим на крыше машины и смотрим на улицы города захваченного монстрами.
Настройки: максимальные.
Комментарий: производительность довольно хорошо масштабируется по мере ускорения отдельных комплектующих. Как и в большинстве предыдущих результатов, разгон памяти и процессора дают в совокупности чуть меньше, чем одна лишь быстрая оптимизированная память (OC9900K\4100 < 9900K\4100 opt.). 
_______________________________________________________________________________________________________________________________________

Условия: встроенный бенчмарк «Battle».
Настройки: максимальные, сглаживание TAA.
Комментарий: чтобы продемонстрировать весь потенциал системы на 9900K и раскрыть разницу между режимами, пришлось добавить разрешение 720p. Вам наверное надоело это читать, но я вновь повторюсь — оптимизированная память опять даёт очень хороший прирост, значительно больший, чем простое увеличение частот процессора и памяти. Что интересно, при переходе к 720p режим «9900K\3200» практически сравнялся в минимальном FPS с "OC 9900K\3200", хотя в 1080p между ними была вполне выраженная разница.
5775С вдвое медленнее самой быстрой системы на 9900K!
_______________________________________________________________________________________________________________________________________

Условия: встроенный бенчмарк.
Настройки: максимальные.
Комментарий: наверное единственная игра в данном тестировании, которая от одного лишь разгона процессора ускоряется сильнее, чем от разгона и оптимизации памяти («OC 9900K\3200» > «9900K\4100 opt»).
_______________________________________________________________________________________________________________________________________

Условия: стоим посреди города на одной из центральных, весьма оживлённых улиц.
Настройки: максимальные, в том числе HFTS тени и 100% экстра деталей.
Комментарий: при тестировании системы на i7-5775C (её тестировал первой) я допустил ошибку, выставив экстра детали на 100%. Именно эта настройка на системе с 9900К сделала FPS полностью зависимым от видеокарты, из-за чего мне пришлось добавить разрешение 720p@50%, чтобы раскрыть разницу между всеми режимами. Разгон процессора минимально влияет на производительность.
_______________________________________________________________________________________________________________________________________

Условия: встроенный бенчмарк.
Настройки: максимальные.
Комментарий: обратите внимание на то, как любит быструю память DX11, и на то, как её влияние ослабло при переходе на Vulkan. В целом, с переходом на Vulkan разница между режимами становится менее выраженной. Это касается и 5775С — в DX11 он заметно отставал от самого медленного режима «9900K\3200», а с переходом на Vulkan их результаты значительно сблизились.
_______________________________________________________________________________________________________________________________________

Дополнительный мини-тест разгона процессора

Глядя на то, как разгон процессора увеличивает FPS в World War Z и Warhammer 40,000: Dawn of War III, мне стало интересно, что именно привело к такому результату: разгон CPU или NB? 

*примечание: режим памяти здесь один — "4100 opt."

Комментарий: как мы видим, разгонять CPU в целом значительно выгоднее, чем NB, но лучший результат достигается всё же при их совокупном разгоне.
_______________________________________________________________________________________________________________________________________

Итоги

Что ж, думаю стоит вкратце ответить на вопросы, поставленные в начале статьи:

Вопрос: на сколько 9900К будет быстрее, чем 5775С?
Ответ: зависит от игры и от того с какой памятью будет работать 9900K. Если взять для сравнения эконом сборку «9900K\3200», то она частенько опережает разогнанный 5775C на жалкие 10-15%, но всё же встречаются игры, где разница может достигать 35, 50 и даже 59%. Сравнивая 5775C с самой быстрой сборкой OC 9900K\4100 opt., мы чаще  видим приросты FPS в диапазоне 24-38% и реже в 65-82%. 

Вопрос: какой прирост производительности даст разгон 9900К?
Ответ: незначительный в большинстве случаев. Есть конечно исключения в виде 10-15% прироста, но чаще всего это 3-7%.

Вопрос: какой прирост производительности даст переход от обычной (3000-3200) DDR4 к высокочастотной (4000+)?
Ответ: разный, в зависимости от игры, но тоже (как и разгон процессора) не очень большой. В среднем это 3-8% с исключениями в 11-12%  

Вопрос: какой прирост производительности даст оптимизация таймингов по специально выведенным формулам?
Ответ:  если рассматривать прирост от оптимизации на одинаковых частотах («4100» vs «4100 opt.)», то чаще всего он составляет примерно 8-9% с редкими 10-12% и 2-4%.
Если же сравнивать низкочастотную память с высокочастотной оптимизированной (в нашем случае это «3200» против «4100 opt.»), то здесь прибавка составляет в среднем около 12-15% с довольно частыми 20-25% и относительно редкими 7-8%.

Вопрос: как повлияет на производительность 9900K отключение Hyper-threading?
Ответ: в среднем это 3-4%, как приростов, так и падений FPS. Изредка выключение HT способно повысить производительность некоторых игр на 7-8% и, буквально в двух случаях, понизить на 8 и 17%.
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Учитывая всю вышеизложенную информацию, можно сделать однозначный вывод: покупка высокочастотной памяти и последующая её тонкая настройка, имеют значительно больше смысла, чем разгон процессора, по крайней мере это касается 9900K «из коробки» обладает достаточно высокими частотами. Но всё же, если вам нужен максимум производительности, то без разгона процессора не обойтись.

Благодарю за внимание!