L'avènement de la famille Alder Lake a bouleversé tout le monde des processeurs avides de concurrence réelle. Les nouvelles puces sont devenues meilleures que leurs prédécesseurs à tous égards : elles sont passées à un processus technique moderne, ont reçu des améliorations microarchitecturales notables, ont augmenté le nombre de cœurs de calcul et ont même reçu des améliorations liées à la dissipation thermique. Mais ce n'est pas tout. Avec un doublement du nombre de cœurs de traitement et un bond en avant dans les performances, Alder Lake a apporté un grand nombre de nouvelles fonctionnalités que nous devrons traiter en détail pendant longtemps. Cœurs de calcul de deux types et structure hybride, prise en charge de DDR5 et PCIe 5.0 - ce ne sont que les premières lignes de la liste des innovations, pour chaque élément dont vous devez effectuer une étude distincte. Et nous ferons certainement de telles recherches, cependant, j'aimerais commencer à étudier les nuances de l'utilisation de la nouvelle plate-forme Intel d'un côté légèrement différent - non pas matériel, mais logiciel.
Les premiers tests du représentant principal de la famille Alder Lake, le processeur Core i9-12900K, ont été effectués par nos soins dans le nouveau système d'exploitation Windows 11. À première vue, il s'agit d'un choix logique - de nombreux utilisateurs disposant d'une mise à jour de la plate-forme matérielle certainement envie de rafraîchir l'environnement logiciel : Windows 11, comme Alder Lake est l'un des nouveaux produits les plus en vogue cet automne. En outre, Intel pousse également directement à utiliser le nouveau système d'exploitation, en parlant d'optimisations spéciales dans le travail du planificateur. Selon la rhétorique de l'entreprise, on peut même supposer que Windows 11 est presque une condition préalable à l'utilisation d'Alder Lake, car seul ce système d'exploitation est promis à la prise en charge de la technologie Thread Director, qui garantit la bonne répartition des threads entre les différents types de cœurs de processeur. .
Cependant, il existe une autre position. Selon les statistiques de Steam, le système d'exploitation Windows 11 est actuellement utilisé dans moins de 2% des systèmes de jeu, tandis que la plupart des joueurs préfèrent Windows 10 - sa part est d'un peu moins de 90%. C'est-à-dire que la transition vers un nouveau système d'exploitation ne fait que commencer, et sa vitesse jusqu'à présent ne permet pas seulement de faire des prédictions concernant son adoption massive, mais donne également une ferme confiance que les ordinateurs basés sur Alder Lake dans le monde réel fonctionneront plus souvent. sous Windows 10.
Il serait donc erroné de limiter les tests du Core i9-12900K exclusivement sous Windows 11, et le test de ses performances doit être refait sous Windows 10. De plus, les résultats des tests dans ce cas seront certainement différents. Et cela ne s'applique pas seulement à Alder Lake, avec les fonctionnalités hybrides dont le planificateur Windows 10 est beaucoup moins familier que le planificateur Windows 11. au tout début. Vous n'avez pas besoin d'aller loin pour des exemples. Au cours des deux derniers mois, depuis la sortie de Windows 11, les ingénieurs d'AMD et de Microsoft ont dû se précipiter pour résoudre au moins deux problèmes avec Ryzen - le fonctionnement lent du cache L3 et le choix incorrect du noyau préféré pour les charges de travail monothread par le programmateur. Naturellement, rien ne garantit que ces problèmes soient les seuls, et cela pourrait également expliquer les différences de performances relatives du processeur sous Windows 11.
Cependant, la question centrale, qui recevra le plus d'attention dans cet article, concerne toujours la compatibilité d'Alder Lake et de Windows 10. D'après ce que nous avons appris sur la technologie Thread Director juste avant l'annonce des processeurs Core de 12e génération, il s'ensuit que ils fonctionnent dans le nouveau système d'exploitation, ce n'est pas du tout le même que dans l'ancien, et à cause de cela, dans Windows 10, vous pouvez vous attendre à toutes sortes de chevauchements avec les performances et l'inopérabilité de divers programmes (principalement des jeux). Par conséquent, le scénario principal de la suite sera une comparaison pratique du travail du Core i9-12900K sous Windows 10 et Windows 11.
Encore une fois à propos de Thread Director :
L'avantage fondamental de Windows 11 par rapport à Windows 10 en termes de processeurs Alder Lake est que le nouveau système d'exploitation est familier avec la technologie Thread Director, et son planificateur utilise les capacités de cette technologie pour répartir la charge sur les cœurs de processeur, y compris différents types. En termes simples, dans Windows 10, le travail du planificateur avec différents types de noyaux est basé uniquement sur leurs données de performances, tandis que dans Windows 11, tout est plus délicat. Dans celui-ci, le planificateur distingue non seulement les cœurs en fonction de la vitesse, mais reçoit également un retour du processeur - des informations interactives sur les types de code exécutable et des informations sur l'état, les températures actuelles et la consommation d'énergie des cœurs.
À un bas niveau, Thread Director est un microcontrôleur intégré à Alder Lake qui collecte des données sur le fonctionnement des cœurs de processeur avec une résolution en nanosecondes, les analyse et les transfère au planificateur du système d'exploitation avec une résolution en millisecondes. La télémétrie que traite le microcontrôleur est l'état thermique et la consommation de chacun des cœurs ainsi que leurs indicateurs de charge, y compris des informations sur les types d'instructions en cours d'exécution. Un tel ensemble de données collectées vous permet en fin de compte de prendre des décisions éclairées sur l'opportunité de déplacer certains processus de noyaux productifs (cœurs P) vers des noyaux économes en énergie (cœurs E) et vice versa.
Dans le cadre d'un travail conjoint, Thread Director et le planificateur Windows 11 subdivisent tous les processus exécutables en trois classes de base : les arrière-plans, c'est-à-dire ceux dont la vitesse d'exécution ne dépend pas des performances du processeur ; processus normaux de premier plan; et les processus gourmands en ressources qui utilisent certains ensembles d'instructions AVX. La logique générale du planificateur dans Windows 11 est telle que les processus d'arrière-plan ou les processus qui passent le plus clair de leur temps à attendre l'arrivée des données sont envoyés aux E-cores, et les processus pour lesquels les performances sont vraiment importantes sont envoyés aux P-cores. Dans le même temps, les processus utilisant des instructions AVX sont considérés comme ayant une priorité plus élevée, et comme le processeur n'a pas de cœurs P libres, les threads moins exigeants sont poussés vers les cœurs électroniques.
Une telle division des threads en classes n'est pas disponible pour le planificateur Windows 10, il ne connaît rien de leurs spécificités et envoie simplement des threads qui prennent plus de temps CPU vers des cœurs plus productifs. Si on parle des performances des applications multithread gourmandes en ressources, alors il en sera évidemment de même sous Windows 10 et Windows 11. Cependant, dans les scénarios de charge de travail complexes, la stratégie de planification plus réactive implémentée dans Windows 11 peut avoir un effet positif sur la vitesse d'exécution des tâches. Mais l'avantage le plus important de Thread Director réside dans le plan de l'efficacité énergétique. Le planificateur de Windows 11 doit non seulement obtenir les performances maximales du processeur, mais également le faire avec une consommation d'énergie minimale, autant que possible (mais sans sacrifier les performances) en utilisant le E-core. Dans le même temps, dans Windows 10, la question de la consommation d'énergie n'est pas du tout prise en compte.
Mais vous devez comprendre que même dans Windows 11, la technologie Thread Director joue le rôle d'un outil auxiliaire. Le planificateur du système d'exploitation n'a pas à suivre les recommandations données par le Thread Director dans la gestion des threads. Par exemple, ils peuvent ne pas être pris en compte lorsque les processus en cours ont des priorités différentes ou lorsque l'utilisateur a une application déployée sur le bureau qui n'est pas prioritaire du point de vue du Thread Director. Cependant, l'interaction de bas niveau entre le matériel et le système d'exploitation de Windows 11 permet à l'architecture hybride d'Alder Lake d'être plus avantageuse.
Consommation d'énergie d'Alder Lake : Windows 11 vs Windows 10 :
Ainsi, le planificateur de Windows 11, avec le directeur de thread, se bat pour l'efficacité. En bref, tout cela semble très logique : sachant quelles sont les requêtes actuelles des threads exécutables, le planificateur du nouveau système d'exploitation peut envoyer des processus peu exigeants aux E-cores, qui ont une microarchitecture plus simple et des fréquences plus basses. Et il est facile de vérifier si cela donne un résultat - il suffit de regarder la consommation d'Alder Lake lors de l'exécution des mêmes tâches dans différents systèmes d'exploitation.
Pour les expérimentations, nous avons utilisé un système basé sur un processeur Core i9-12900K, équipé de 32 Go DDR5-4800, sur lequel nous avons effectué des relevés de consommation électrique dans des scénarios identiques sous Windows 10 et Windows 11. Le premier contrôle était le rendu dans Cinebench R23 . Cette tâche est caractérisée par le fait que tous les noyaux disponibles sont chargés de travail de rendu, ce qui signifie que le Thread Director n'est pas d'une grande aide : le planificateur doit simplement allouer 24 threads créés par l'application, en fonction des 24 threads disponibles du processeur. cœurs (y compris virtuels).
Cependant, cette image n'est pas toujours respectée. Il existe de nombreux cas où il existe une différence significative dans le fonctionnement d'Alder Lake sous Windows 10 et sous Windows 11. Les plus courants sont les jeux. Les applications de jeu modernes tentent de paralléliser la charge et nombre d'entre elles créent un nombre important de threads. Cependant, la spécificité de ces flux est qu'ils sont pour la plupart inégaux. Un ou deux flux jouent généralement le rôle de présentateurs, tandis que les autres sont de nature auxiliaire, effectuant des calculs secondaires si nécessaire ou attendant la réaction du joueur ou d'autres événements. Et c'est le terrain idéal sur lequel Thread Director et Windows 11 Scheduler peuvent se déployer pleinement.
À titre d'exemple, nous avons pris le jeu Horizon Zero Dawn, qui utilise activement le multithreading et charge facilement les 16 cœurs virtuels disponibles sur des processeurs à huit cœurs. Et comme les tests l'ont montré, la consommation du Core i9-12900K dans différents systèmes d'exploitation diffère.
La consommation moyenne du Core i9-12900K lors du test dans Horizon Zero Dawn était de 103 W sous Windows 11 et de 109 W sous Windows 10. C'est-à-dire que la technologie Thread Director, en raison de la disposition précise des threads entre les cœurs, peut atteindre environ 6% d'économies d'électricité.
Mais une image encore plus intéressante peut être vue si vous regardez dans le gestionnaire de tâches. Sous Windows 11, pendant le jeu, la charge du processeur est également plus faible, et d'un montant assez important de 10 %.
Il convient de rappeler ici que la métrique "charge processeur" affichée dans les systèmes d'exploitation modernes n'est pas vraiment telle. En fait, le système d'exploitation n'affiche pas le temps relatif passé par le processeur pour le travail, mais une valeur différente - son "temps non inactif", c'est-à-dire le temps relatif que le processeur a passé en dehors du thread spécial Idle créé par le programmateur. Et cela signifie que le processus inactif, lorsque les threads en cours ne se terminent pas, mais sont inactifs, attendant la réception de certaines données, dans les lectures du gestionnaire de tâches sont interprétés comme une charge et non comme une simple. Par conséquent, l'utilisation inférieure du processeur dans Windows 11 ne signifie pas qu'il fait moins de travail. En recevant simplement des informations du Thread Director sur les threads qui utilisent réellement les ressources du processeur et ceux qui n'attendent que des données, le planificateur a la capacité de mieux compresser les threads inactifs sur les E-cores, libérant les P-cores pour une charge de calcul réelle.
Pour l'utilisateur, cela signifie que dans les systèmes basés sur les processeurs Alder Lake, l'utilisation de Windows 11 permettra non seulement d'obtenir une meilleure efficacité, mais en général une meilleure implémentation du multithreading.
Horizon Zero Dawn est loin d'être le seul jeu où le Core i9-12900K affiche une consommation d'énergie inférieure dans Windows 11. Une situation similaire est observée dans de nombreuses autres applications. Par exemple, le graphique suivant montre la consommation de l'ancien Alder Lake dans deux versions du système d'exploitation dans une autre application de jeu - Shadow of the Tomb Raider.
Et encore la même chose, seulement ici la différence de consommation moyenne est déjà d'environ 9 W, c'est-à-dire que l'utilisation de Windows 11 avec la technologie Thread Director réduit la consommation du processeur de près de 10%.
Cependant, l'image lorsque la consommation d'Alder Lake dans Windows 11 est inférieure ne se produit pas dans cent pour cent des situations. Il existe également des exemples opposés, notamment le travail bureautique habituel dans les applications de la suite Microsoft Office. Nous avons utilisé le script de test Procyon Office Productivity pour simuler le travail quotidien d'un utilisateur dans Word, Excel, PowerPoint et Outlook. Et lors de son exécution, contrairement aux attentes, la consommation d'une plateforme basée sur le Core i9-12900K sous Windows 11 dépassait la consommation de la même plateforme, mais sous Windows 10 de plusieurs watts.
À première vue, c'est un résultat très étrange, car les applications bureautiques sont un exemple évident d'une charge de travail pouvant s'exécuter sur des cœurs économes en énergie, réduisant ainsi la consommation d'énergie. En pratique, la consommation moyenne du Core i9-12900K sous Windows 11 s'avère supérieure de 1 à 2 W à celle de Windows 10. Mais il y a aussi une explication simple à ce phénomène : la clé suggère le déplacement des courbes correspondant à la consommation dans Windows 10 et Windows 11 l'un par rapport à l'autre sur le côté droit du graphique. En effet, dans Windows 11, les applications bureautiques s'exécutent plus rapidement, ce qui entraîne une augmentation de leur consommation d'énergie.
En d'autres termes, un autre avantage de Windows 11. Du fait que ce système d'exploitation connaît parfaitement les particularités de l'architecture des processeurs hybrides Intel, il ne se confond pas dans les différents types de cœurs, et certaines applications présentent des performances supérieures. performances en elle. En particulier, la vitesse d'exécution du script de bureau Procyon Office Productivity dans Windows 11 était d'environ 9 % plus élevée que dans Windows 10. Cela signifie que les performances du Core i9-12900K dans différents systèmes d'exploitation diffèrent vraiment, et ce problème mérite un examen séparé. discussion.
Windows 11 et sécurité basée sur la virtualisation (VBS) :
Mais avant de passer aux résultats de test, vous devez faire attention à un paramètre de sécurité de Windows 11 qui les affecte directement - la sécurité basée sur la virtualisation (VBS). Les rapports d'alarme ont indiqué que cette option peut facilement ruiner les performances du jeu et, dans certains cas, elle est activée par défaut.
VBS, ou « sécurité basée sur la virtualisation », permet à Windows 11 de créer une enclave de mémoire sécurisée pour les applications critiques qui est complètement isolée du code potentiellement dangereux, y compris le système d'exploitation lui-même et ses vulnérabilités. De plus, une autre fonction de sécurité intégrée, Hypervisor-Enforced Code Integrity (HVCI), fonctionne sur la base de VBS, qui empêche les pilotes et logiciels non signés ou douteux d'entrer dans la zone de mémoire du système. Ensemble, les fonctions de VBS et HVCI visent à protéger le système d'exploitation et les données utilisateur sensibles contre les logiciels malveillants, même s'ils peuvent contourner la protection antivirus existante.
VBS et HVCI pouvaient être activés dans Windows 10, mais là, ces fonctionnalités étaient toujours initialement désactivées. Avec la sortie de Windows 11, Microsoft a resserré les normes de sécurité et activera désormais automatiquement VBS et HVCI sur certains systèmes. Tout d'abord, cela s'applique aux cas où Windows 11 est installé sur un ordinateur à partir de zéro. Dans une installation propre, les paramètres de sécurité sont susceptibles d'être activés à moins que la virtualisation n'ait été désactivée via le BIOS. Cependant, en même temps, lors de la mise à niveau de Windows 10 vers Windows 11, si les options correspondantes n'étaient pas activées dans l'ancien système d'exploitation, elles resteront désactivées dans le nouveau système d'exploitation. Si nous parlons d'acheter un ordinateur prêt à l'emploi, dans ce cas, la décision d'activer VBS et HVCI dans les paramètres est prise par le fabricant.
Ainsi, par défaut, les utilisateurs de Windows 11 auront deux options de configuration différentes selon l'origine de l'ordinateur et le type d'installation du système d'exploitation. Et dire lequel d'entre eux est "le plus correct" est impossible. Intel recommande de ne pas abandonner VBS et HVCI sur les systèmes basés sur des processeurs Alder Lake, car cela augmente la sécurité du système. Cependant, dans ce cas, vous devrez non seulement supporter une légère diminution des performances, mais également l'inopérabilité de certaines versions de programmes, par exemple des jeux piratés.
Par conséquent, en parlant des performances des systèmes modernes sous Windows 11, nous devrons envisager deux options de paramètres - à la fois avec les fonctionnalités VBS et HVCI activées, et sans celles-ci.
Vous pouvez vérifier si le mécanisme VBS est actif dans un système spécifique à l'aide de l'outil standard MSInfo32.exe (System Information).
VBS est activé et désactivé avec le commutateur d'intégrité de la mémoire, qui se trouve dans les paramètres système sur la page Isolation principale, située dans la section Confidentialité et sécurité / Sécurité Windows / Sécurité du périphérique.
2021-11-22 13:00:58
Auteur: Vitalii Babkin