Статьи
FirstDedic

Программная часть: ОС CentOS Linux 7 x86_64 (7.6.1810).
Ядро: 3.10.0-957.1.3.el7.x86_64
Внесённые оптимизации относительно штатной установки: добавлены опции запуска ядра elevator=noop selinux=0.

Тестирование производится со всеми патчами от атак Spectre, Meltdown и Foreshadow, бэкпортированными в данное ядро. Не исключено, что результаты тестирования на более новых и актуальных ядрах Linux могут отличаться от полученных, а показатели будут лучше. Но, во-первых, лично мне CentOS 7 милее, а, во-вторых, RedHat активно занимается бэкпортированием новшеств, связанных с поддержкой оборудования, из новых ядер в своё, LTS. На то и надеюсь :-)

Тесты, которые использовал для исследования

1. Sysbench
2. Geekbench
3. Phoronix Test Suite

Тест Sysbench

Sysbench — пакет тестов (или бенчмарков) для оценки производительности разных подсистем компьютера: процессор, оперативная память, накопители данных. Тест многопоточный, на все ядра. В этом тесте я замерял два показателя:

1. CPU speed events per second — количество выполненных процессором операций за секунду: чем выше значение, тем производительнее система.
2. General statistics total number of events — общее количество выполненных событий. Чем показатель выше, тем лучше.

Тест Geekbench

Пакет тестов, проводимых в однопоточном и многопоточном режиме. В результате выдаётся некий индекс производительности для обоих режимов. Ниже есть ссылки на результаты тестов. В этом тесте мы рассмотрим два основных показателя: 
 - Single-Core Score — однопоточные тесты.
 - Multi-Core Score —  многопоточные тесты. 
Единицы измерения: абстрактные «попугаи». Чем больше «попугаев», тем лучше.

Тест Phoronix Test Suite

Phoronix Test Suite — очень богатый набор тестов. Несмотря на то, что были проведены все тесты из пакета pts/cpu, приведу результаты только тех из них, которые лично мне показались особенно интересными, тем более, что результаты упущенных тестов только подкрепляют общую тенденцию. 
Почти все представленные тут тесты — многопоточные. Исключение составляют лишь два из них: однопоточные тесты Himeno и LAME MP3 Encoding.

В этих тестах чем показатель больше, тем лучше

1. Многопоточный тест John the Ripper для подбора паролей. Возьмём криптоалгоритм Blowfish. Измеряет количество операций в секунду. 
2. Тест Himeno — линейный решатель давления Пуассона, использующий точечный метод Якоби. 
3. 7-Zip Compression — тест 7-Zip с использованием p7zip с интегрированной функцией тестирования производительности.
4. OpenSSL — это набор инструментов, реализующих протоколы SSL (Secure Sockets Layer) и TLS (Transport Layer Security). Измеряет производительность RSA 4096-бит OpenSSL. 
5. Apache Benchmark — тест измеряет, сколько запросов в секунду может выдержать данная система при выполнении 1 000 000 запросов, при этом 100 запросов выполняются одновременно. 

А в этих если меньше, то лучше 

1. C-Ray тестирует производительность CPU на вычислениях с числами с плавающей запятой. Этот      тест является многопоточным (16 потоков на ядро), будет стрелять 8 лучами из каждого пикселя для сглаживания и генерировать изображение 1600x1200. Измеряется время выполнения теста. 
2. Parallel BZIP2 Compression — тест измеряет время, необходимое для сжатия файла (пакет .tar исходного кода ядра Linux) с использованием сжатия BZIP2. 
3. Кодирование аудио- и видеоданных. Тест LAME MP3 Encoding выполняется в один поток, а тест ffmpeg x264 — многопоточный. Измеряется время прохождения теста. 

Как видите, набор для тестирования состоит сугубо из синтетических тестов, позволяющих показать разницу между процессорами при выполнении определённых задач, например, щёлканье паролей, кодирование медиаконтента, криптография.

Синтетический тест, в отличие от теста, который проводится в условиях, приближенных к реальности, способен обеспечить определённую чистоту эксперимента. Собственно, поэтому выбор и пал на синтетику. 
Не исключено, что при решении частных задач в боевых условиях вы сможете получить крайне интересные и неожиданные результаты, но всё же «общая температура по больнице» будет максимально приближена к тому, что получилось у меня по результатам тестов. Так же не исключено, что при отключении защиты от Spectre/Meltdown при тестировании процессоров 9-ого поколения, я мог бы получить более высокие результаты.  Но, забегая вперед, скажу — они и так отлично себя показали.

Спойлер: балом будут править ядра, потоки и частоты

Ещё до тестирования я внимательно изучил архитектуру семейств этих процессоров, поэтому ожидал, что существенных отличий между подопытными не обнаружится. Причём, не столько существенных, сколько экстраординарных: зачем ждать интересных показателей в тестах, если проводишь измерения на процессорах, построенных, в сущности, на одном ядре. Мои ожидания оправдались, но кое-что всё же оказалось не совсем так, как я думал...
А теперь, собственно, результаты тестов. 

Результаты теста Sysbench 

Результат вполне закономерный: у кого больше потоков и выше частота, того и баллы. Соответственно, i7-8700 и i9-9900k впереди. Разрыв между i7-7700 и i7-7700k 10% в однопоточном и многопоточном тесте. Отставание i7-7700 от i7-8700 на 84% и от i9-9900k на 95%, то есть почти в 2 раза, но при этом отставание от i7-9700k всего 18%.

Результаты теста Geekbench

Ссылки на результаты тестов:
Intel i7-7700
Intel i7-7700k
Intel i7-8700
Intel i7-9700k
Intel i9-9900k

Результаты тестов из пакета Тhe Phoronix Test Suite

Результаты теста John The Ripper

В тесте John The Ripper разница между братьями-двойняшками i7-7700 и i7-7700k в 10% в пользу «k», за счёт разницы в Турбобусте. У процессоров i7-8700 и i7-9700k разница весьма незначительная. i9-9900k обгоняет всех за счёт большего числа потоков и большей тактовой частоты, а двойняшек на 72% и 90% соответственно, то есть почти в 2 раза первого и на три четверти второго.

Результаты теста C-Ray

Результат теста C-Ray мне кажется самым интересным. Наличие технологии Hyper-Treading у i9-9900k в этом многопоточном тесте даёт лишь незначительный прирост относительно i7-9700k. А вот двойняшки отстали от лидера на 82%, то есть почти в 2 раза.

Результаты теста Himeno

В однопоточном тесте Himeno разница не настолько велика. Ощутимый отрыв 8-ого и 9-ого поколения от двойняшек: i9-9900k обгоняет их на 19% и 22% соответственно. Разница же между i7-8700 и i7-9700k на уровне погрешности.

Результаты теста Compress-7zip: Compress Speed Test 

Тест на компрессию 7zip двойняшки проходят на 79-93% хуже, чем лидер i9-9900k. За счёт большего количества потоков i7-8700 обгоняет i7-9700k на 9%. Но этого не хватает, чтобы обогнать i9-9900k, поэтому наблюдаем отставание  почти на 22%. 

Результаты теста Compress-pbzip2: 256MB File Compression

Тест на время сжатия алгоритмом BZIP2 показывает аналогичные результаты: выигрывают потоки.

Результаты тестов Encode-mp3: WAV To MP3 и ffmpeg: H.264 HD To NTSC DV

Кодирование mp3 — «лестница» с максимальным отрывом в 19,5%. А вот в тесте ffmpeg i9-9900k проигрывает i7-8700 и i7-9700k, но обходит двойняшек. Несколько раз переделал этот тест для i9-9900k, но результат всегда одинаковый. Вот это уже неожиданно :-) В многопоточном тесте самый многопоточный из тестируемых процессоров показал такой невысокий результат, ниже чем у 9700k и 8700. Чётких объяснений сему явлению нет, а предположений делать не хочется.

Результаты теста openssl: RSA 4096-bit Performance

Тест openssl показывает «лестницу» с разрывом между второй и третьей ступенью. Разница между двойняшками и лидером i9-9900k от 73% до 90%. Разрыв же между i7-8700 и i9-9900k 18%. Главное, потоки и частоты.

Результаты теста apache: Static Web Page Serving 

В тесте Apache i7-9700k обошёл всех, включая i9-9900k (6%). Но в общих чертах разница не существенная, хотя между худшим результатом i7-7700 и лучшим у i7-9700k отрыв в 31%.

Результаты по всем тестам

В целом, в большинстве тестов лидирует i9-9900k, провал только на ffmpeg. Соберетесь работать с видео, возьмите лучше i7-9700k или i7-8700. На втором месте в общем зачёте i7-9700k, он незначительно отстаёт от лидера, а в тестах ffmpeg и apache даже опережает. Так что его и i9-9900k смело советую тем, у кого регулярно случаются большие наплывы пользователей на сайт. Процессоры подвести не должны. Про видео я уже сказал. 

У i7-8700 хорошие показатели по тестам Sysbench, 7zip и ffmpeg. 
Во всех тестах i7-7700k лучше i7-7700 от 1,4% до 12,5%, в тесте ffmpeg 16%.
Напомню, что никаких оптимизации, кроме указанных в начале, я не делал, а это значит, что при установке чистой системы на свежекупленном у нас дедике, вы получите точно такие же результаты. 

Ядра, потоки, частоты — наше всё

В целом, результаты были предсказуемы и ожидаемы. Практически во всех тестах появляется «лестница в небо», демонстрирующая зависимость производительности от количества ядер, потоков и частот: больше вот этого всего — лучше результаты. 

Поскольку все испытуемые фактически являются рефрешами одного и того же ядра на одном техпроцессе и не имеют каких-либо фундаментальных архитектурных различий, мы не смогли получить «ошеломляющих» доказательств того, что процессоры качественно отличаются друг от друга. 

Разница между процессорами i7-9700k и i9-9900k во всех тестах, кроме Sysbench, стремится к нулю, так как по сути отличаются они лишь наличием технологии Hyper-Threading и сотней дополнительных мегагерц в режиме Turbo Boost у i9-9900k. В тесте же Sysbench как раз наоборот: решает не количество ядер, а количество потоков.
Очень большой разрыв в многопоточных тестах между i7-7700(k) и i9-9900k, местами аж в два раза. Также есть разница между i7-7700 и i7-7700k — лишние 300 MHz добавляют прыткости последнему.

Также не могу говорить о качественном влиянии объёма кэш-памяти на результаты тестов — имеем, что имеем. Тем более, включённая защита семейства Spectre/Meltdown должна изрядно уменьшать влияние его объёма на результаты теста, но это не точно. Если уважаемый читатель потребует «хлеба и зрелищ» от нашего отдела маркетинга, я с удовольствием выкачу вам тестирование с отключенной защитой.

Собственно, если бы меня спросили: а какой процессор ты сам выберешь? — я бы для начала посчитал деньги в кармане, и выбрал тот, на который хватает. Если коротко, то из точки в А в точку Б можно доехать и на «Жигулях», но на «Мерседесе» всё же быстрее и приятней. Процессоры, в основе которых лежит одна архитектура, так или иначе будут справляться с одинаковым спектром задач — кто-то просто хорошо, а кто-то отлично. Да, как показало тестирование, глобальных отличий между ними нет. Но разрыв между i7 и i9 от этого никуда не делся. 

При выборе процессора для некоторых частных узкоспециализированных задач, как работа с mp3, компиляция из исходников или рендеринг трёхмерных сцен с обработкой света, имеет смысл ориентироваться на показатели соответствующих тестов. Например, дизайнерам можно сразу смотреть на i7-9700k и i9-9900k, а под сложные вычисления брать процессор с технологией Hyper-Threading, то есть любой, кроме i7-9700k. Тут рулят потоки. 

Так что советую выбирать то, что можете себе позволить с учётом спецификации, и будет вам счастье. 

Весь вечер на арене Trashwind.

Словарь терминов (взято из wiki)

• Литография — технологический процесс изготовления полупроводниковых (п/п) изделий и материалов. Совершенствование технологии и пропорциональное уменьшение размеров п/п структур способствуют улучшению характеристик: размеры, энергопотребление, рабочие частоты, стоимость полупроводниковых приборов. 

• Ядро микропроцессора — термин не имеет чёткого определения и в зависимости от контекста употребления может обозначать особенности, позволяющие выделить модель в отдельный вид: физическую реализацию (часть микропроцессора), кристалл микропроцессора (CPU или GPU), набор характеристик организационного, схемотехнического или программного характера и т.д. Ядро микропроцессора обычно имеет собственное кодовое обозначение (например, K7) или имя (например, Deschutes) 

• Одновременная многопоточность (англ. Simultaneous Multithreading — SMT) — одна из двух главных форм многопоточности, которая может быть реализована в процессорах аппаратно. Технология одновременной многопоточности позволяет исполнять инструкции из нескольких независимых потоков выполнения на множестве функциональных модулей суперскалярного микропроцессора в одном цикле. Реализация данной технологии от компании Intel называется Hyper-threading. 

• Turbo Boost (англ. Turbo Boost, от лат. turbo — вихрь, и англ. boost — повышение) — технология компании Intel для автоматического увеличения тактовой частоты процессора свыше номинальной, если при этом не превышаются ограничения мощности, температуры и тока в составе расчётной мощности (TDP). Это приводит к увеличению производительности однопоточных и многопоточных приложений. Фактически, это технология «саморазгона» процессора. Доступность технологии Turbo Boost не зависит от количества активных ядер, однако зависит от наличия одного или нескольких ядер, работающих с мощностью ниже расчётной. 

• Кэш микропроцессора — кэш (сверхоперативная память), используемый микропроцессором компьютера для уменьшения среднего времени доступа к компьютерной памяти. Является одним из верхних уровней иерархии памяти. Если большая часть запросов в память будет обрабатываться кэшем, средняя задержка обращения к памяти будет приближаться к задержкам работы кэша.