game tests CPU from Celeron to eight-core Core i7 / Processors and memory

Now watching what is happening in the segment of high-performance CPUs is a much less fascinating occupation than in the past. There are several reasons for this. First, AMD for a long time left an attempt to take Intel’s leadership in computing power. The evolution of the chips of Intel itself still follows Moore’s law, but the mass user can no longer take advantage of its fruits. With every tick tick tick, Intel moderately increases the number of executable instructions per CPU clock, but the clock speeds of the processors are now slightly higher than at the dawn of the Core architecture. As a result, in terms of single-threaded performance, the x86 architecture has not shown great achievements for a long time. Progress is moving at the expense of kernel growth, but standard desktop tasks (not excluding games) are difficult to master multi-threaded parallelism.

Finally, a user who is not burdened with professional tasks, which are associated with heavy calculations and generation of multimedia content, just does not so need a high-performance CPU, as in years gone by. All you need is to pick up a sufficiently powerful processor for acceptable money. In the narrow case of computer games, which remain almost the only reason prompting the mass user to upgrade, it requires a CPU that is adequate in performance to the graphics processor and capable of serving future GPUs, which just have to be changed relatively often to satisfy the appetites of all new games.

However, choosing a good enough product is not as easy as choosing the best one or choosing between Intel and AMD (which makes sense only in the budget category). Comparative tests of components – bad helpers in this matter. GPUs are usually tested on the most powerful hardware available to the tester (to ensure that the GPU in these tests turned out to be a “bottle neck”), and in CPU reviews, game tests are far from being the first and often quite far from practice (one top GPU, a small set of games with low graphics settings). Today we will penetrate this gray zone and try to answer the following questions:

  1. How modern games are sensitive to CPU performance?
  2. At what frame rate (and, correspondingly, with what GPUs) does the processor dependency manifest itself?
  3. Which CPU parameters have the most effect on gaming performance (frequency, number of cores, cache size, RAM controller, etc.)?
  4. Is there any difference in the processor dependence between AMD and NVIDIA graphics drivers when using comparable GPUs?

⇡ # What to expect and what not to expect from DirectX 12

But first we’ll see that it’s not too late to carry out such testing, although we are at the threshold of a big event that will affect the connection between the computing power of the CPU and gaming performance. The efficiency of using CPUs in games became a subject of wide discussion when AMD introduced the Mantle API and paid attention to the fact that DirectX 11 does not have everything smooth in this area. The upcoming DirectX 12, which will be officially available with Windows 10 this summer, promises to fix the situation. But it would be a mistake to think that DirectX 12 will eliminate the need for a fairly powerful CPU for games, for graphics quality comparable to those that work today under DirectX 11.

DirectX 12 will benefit from all gaming systems due to the fact that the new API allows you to distribute the load component related to the GPU driver to several processor cores

Nevertheless, in the focus of optimization of the rendering pipeline in DirectX 12 is a narrower task – to reduce the load on the CPU when drawing calls – draw calls (see the preliminary review of DirectX 12). The more individual objects exist in a three-dimensional scene, the more draw calls the processor needs to work. At the same time, because of the features of DirectX 11, the use of CPU cycles increases avalanche.

The Star Swarm benchmark allowed to address this problem in the first months after the release of Mantle. Scenes with a huge number of ships, which shows Star Swarm, when using DirectX 11 kneel on any computer, while under Mantle there is a multiple increase in the frequency of the change of frames.

Players in mass multiplayer games easily remember such scenes and know perfectly well how they brake everything. At the same time, in single-player games, we rarely see an abundance of objects comparable to Star Swarm, because developers know about the problem. Developers are well aware that a large number of draw calls are heavily given to the runtime library of DirectX 11, and do not load games in this way. Because of this, the first Mantle game tests in Battlefield 4 and Thief produced a rather pale impression against the backdrop of strong (and well-grounded in general terms) AMD statements.

In particular, in Battlefield 4 you can catch the difference with DirectX 11 only in rare scenes, rich in individual objects. And then a really big bonus to performance arises either with a very weak dual-core CPU, or with poor graphics quality, when the FPS is already off scale. These tests are available in our separate review of Mantle.

All this means that Mantle, like DirectX 12, is not yet a magic wand. Thanks to the massive introduction of the new API (it is unlikely that there will be a place for Mantle after the release of DX12), eliminating the bottleneck draw draw calls, games with such rich graphics will appear, which is almost impossible in the era of DirectX 11. But since draw calls are not the only source of CPU load in games, the problem of “processor-dependence” as such will not disappear anywhere.

⇡ # Testing procedure

The main difficulty of such a test is the huge amount of measurements that are required to produce a complete picture. I had to make certain compromises. First of all, we refused to test AMD processors (at least this time), and Intel products focused on Haswell Refresh line for LGA1150 and Haswell-E (LGA2011-v3) processors.

In total, these two categories include 41 CPU models that have eight different kernel configurations (be they full schemes or cropped versions of more powerful CPUs):

  • Celeron G18XX;
  • Pentium G3XX;
  • Core i3-41XX;
  • Core i3-43XX;
  • Core i5-44XX / 45XX / 46XX;
  • Core i7-47XX;
  • Core i7-58XX;
  • Core i7-59XX.

From each group we took either the older model, the frequency of which varied, or one of the younger ones (which, if necessary, was dispersed). In the table, these CPUs are in bold.

The four younger Haswell chips do not have Turbo Boost technology and work under constant load at a constant frequency, which allows one processor to simulate exactly the performance of all the others in its group. Core i5 and i7 chips equipped with Turbo Boost can not be 100% replaced with older models, since the base frequency multiplier, unlike the maximum, is not adjustable. The output is to test the top chip on the top Turbo frequency of the respective models. Benefit in practice Turbo Boost controls the frequency very aggressively.

The CPU connector

The model The number of cores The number of threads The cache memory capacity of L3, MB Base frequency, GHz Max. frequency of the Turbo, GHz RAM
LGA2011-v3 Core i7-5960X 8 16 20 3.0 3,5 4 × DDR4 SDRAM, 2133 MHz
Core i7-5830K 6 12 15 3,5 3,7
Core i7-5820K 3,3 3.6
LGA1150 Core i7-4790K 4 8 8 4.0 4.4 2 × DDR3 SDRAM, 1600 MHz
Core i7-4790 3.6 4.0
Core i7-4790S 3,2 4.0
Core i7-4790T 2.7 3.9
Core i7-4785T 2.2 3,2
Core i5-4690K 4 4 6 3,5 3.9
Core i5-4690 3,5 3.9
Core i5-4690S 3,2 3.9
Core i5-4590 3,3 3,7
Core i5-4590S 3.0 3,7
Core i5-4690T 2.5 3,5
Core i5-4460 3,2 3,4
Core i5-4460S 2.9 3,4
Core i5-4590T 2.0 3.0
Core i5-4460T 1.9 2.7
Core i3-4370 2 4 4 3.8
Core i3-4360 3,7
Core i3-4350 3.6
Core i3-4360T 3,2
Core i3-4350T 3,1
Core i3-4340TE 2.6
Core i3-4160 2 4 3 3.6
Core i3-4150 3,5
Core i3-4160T 3,1
Core i3-4150T 3.0
Pentium G3460 2 2 3 3,5 2 × DDR3 SDRAM, 1600 MHz
Pentium G3450 3,4
Pentium G3440 3,3
Pentium G3258 3,2 2 × DDR3 SDRAM, 1333 MHz
Pentium G3250 3,2
Pentium G3240 3,1
Pentium G3450T 2.9 2 × DDR3 SDRAM, 1600 MHz
Pentium G3440T 2.8
Pentium G3250T 2.8 2 x DDR3 SDRAM, 1333 MHz
Pentium G3240T 2.7
Celeron G1850 2 2 2 2.9 2 × DDR3 SDRAM, 1333 MHz
Celeron G1840 2.8
Celeron G1840T 2.5

The frequency grid of Intel is rather uneven. The largest number of models in the allotted frequency range and the smallest step of the clock frequency is observed in the Pentium G3XX and Core i5-44XX / 45XX / 46XX groups. Three variants of the frequency sequence for the tests were considered:

  1. exactly follow the Intel grid;
  2. to vary the frequency with a constant step of 200 MHz;
  3. follow the Intel grid, avoiding positions that coincide on the top Turbo-frequency or stand at 100 MHz.

We settled on the third option as the least time consuming, but at the same time reflecting the frequency range of each Haswell core and relying on the Intel lineup. The table below shows the frequencies available to each core according to Intel specifications. At the selected frequencies, tests were conducted.

Celeron G1850
The clock speed, GHz 2.5 2.8 2.9
Pentium G3258
The clock speed, GHz 2.7 2.8 2.9 3.1 3,2 3,3 3,4 3.5
Core i3-4360
The clock speed, GHz 2.6 3.1 3,2 3.6 3,7 3.8
Core i5-4690K
The clock speed, GHz 2.7 3.0 3,4 3.5 3,7 3.9
Core i7-4790K
The clock speed, GHz 3,2 3.9 4 4.4
Core i7-5820K
The clock speed, GHz 3.6 3,7
Core i7-5960X
The clock speed, GHz 3.5

But we still missed a certain part of the variety of Intel CPU. We did not have the chips of the Core i3-41XX series (however, from the i3-43XX differing only in the size of the L3 cache), and the Pentium G3258, formally “unlocked”, for unknown reasons refused to be dispersed by the multiplier on the ASUS SABERTOOTH Z97 MARK 1 test platform, more than 3.2 GHz remained unavailable for this chip.

⇡ # Test stands

The configuration of the test benches
Operative memory AMD Radeon R9 Gamer Series, 1333/1600 MHz, 2 × 8 GB Corsair Vengeance LPX, 2133 MHz, 4 × 4 GB
ROM Intel SSD 520 240 GB Intel SSD 520 240 GB
The power supply unit Corsair AX1200i, 1200 W Corsair AX1200i, 1200 W
Cooling the CPU Thermalright Archon Thermalright Archon
The case CoolerMaster Test Bench V1.0 CoolerMaster Test Bench V1.0
The operating system Windows 8.1 Pro X64 Windows 8.1 Pro X64
Software for the GPU AMD AMD Catalyst Omega 15.4 Beta
Software for the GPU NVIDIA 350.12 WHQL

Energy-saving CPU technologies are disabled in all tests. In the NVIDIA driver settings, the CPU is selected as the processor for calculating PhysX. In the AMD settings, the Tesselation setting is transferred from the AMD Optimized state to the Use application settings.

⇡ # Test results: CPU-dependent games

Before you start the tests, you need to understand, with the example of which games it is really possible to show the processor dependency. To this end, we first of all took games from our permanent clip for testing the GPU and compared the performance of systems with a powerful video adapter (GeForce GTX 980) and the weakest (dual-core Celeron) or the most powerful (eight-core Core i7) CPU.

Benchmarks: Games
The program of the Settings Full-screen anti-aliasing Resolution
Tomb Raider, built-in benchmark Max. quality SSAA 4x 1920 × 1080
Bioshock Infinite, the built in benchmark Max. quality. Postprocessing: Normal FXAA
Crysis 3 + FRAPS Max. quality. Start of the mission Post Human No
Metro: Last Light, the built in benchmark Max. quality No
Company of Heroes 2, built-in benchmark Max. quality No
Battlefield 4 + FRAPS Max. quality. The beginning of the mission Tashgar MSAA 4x + FXAA
Thief, built-in benchmark Max. quality SSAA 4x + FXAA
Alien: Isolation Max. quality SMAA T2X

The game settings were chosen so that when the top GPU is installed, the frame rate is in the range of 60-80 FPS, and when using the younger one, it does not fall below 30 FPS in 1920 × resolution 1080. With a higher frame rate (as is done in processor reviews, in order to reduce the load on the GPU and highlight the CPU), the additional performance that a powerful CPU can give goes to the wind, and at a lower CPU no longer plays a big role (which we will demonstrate separately). Not all games allowed to keep within this range: in Battlefield 4, Bioshock Infinite and Alien: Isolation, the frame rate exceeds 60 FPS even on Celeron. Here are the first interesting results.

Good news for owners of weak CPUs: there are games that are not much dependent on processor performance – such as Alien: Isolation, and even absolutely independent – Tomb Raider. In Crysis 3 and Bioshock: Infinite, the frame rate for the most powerful processor instead of the weakest increases by 27 and 34%, respectively. And because Bioshock: Infinite just flies on the GTX 980 with the highest frame rate, it’s also no use for any CPU faster than Celeron.

In Battlefield 4, Thief, Company of Heroes 2 and Metro: Last Light, the performance difference between Celeron and Core i7 varies from 47 to 107%. These are the most CPU-dependent games that we used in the future testing of the CPU.

Intel Core i7-5960X (8 cores, 3.5 GHz)


Game Intel Celeron G1850 (2 cores, 2.5 GHz) The growth of productivity,%
Metro: Last Light 42 87 107
Company of Heroes 2 34 61 79
Thief 47 79 68
Battlefield 4 62 91 47
Bioshock Infinite 93 125 34
Crysis 3 45 57 27
Alien: Isolation 118 137 16
Tomb Raider 60 60 0

⇡#Результаты тестирования: различные GPU

Для тестов были выбраны шесть графических адаптеров NVIDIA на GPU архитектуры Kepler и Maxwell, обеспечивающие рост производительности, близкий к линейному: от GeForce GTX 650 – карты начального уровня, до GeForce GTX 980 – флагмана основной линейки GeForce. Почему не AMD? Просто продукции NVIDIA больше на рынке, что позволило без зазрения совести сократить трудозатраты на проведение тестов. Возможно, мы еще вернемся к аналогичному тестированию продукции AMD в следующих обзорах.

Модель Графический процессор Видеопамять Шина ввода/вывода TDP, Вт
Кодовое название Число тран-зисторов, млн Тех-процесс, нм Тактовая частота, МГц: Base Clock / Boost Clock Число ядер CUDA Число текстур-ных блоков Число ROP Разряд-ность шины, бит Тип микро-схем Тактовая частота: реальная (эффектив-ная), МГц Объем, Мбайт
GeForce GTX 650 GK107 1300 28 1058/- 384 32 16 128 GDDR5 SDRAM 1250 (5000) 1024 PCI-Express 3.0 x16 64
GeForce GTX 660 GK106 2 540 28 980/1033 960 80 24 192 GDDR5 SDRAM 1502 (6008) 2048 PCI-Express 3.0 x16 140
GeForce GTX 960 GM206 2 940 28 1126/1178 1024 64 32 128 GDDR5 SDRAM 1753 (7010) 2048 PCI-Express 3.0 x16 120
GeForce GTX 770 GK104 3 540 28 1046/1085 1536 128 32 256 GDDR5 SDRAM 1502 (7010) 2048 PCI-Express 3.0 x16 230
GeForce GTX 780 GK110 7 100 28 863/900 2304 192 48 384 GDDR5 SDRAM 1502 (6008) 3072 PCI-Express 3.0 x16 250
GeForce GTX 980 GM204 5 200 28 1126/1216 2048 128 64 256 GDDR5 SDRAM 1750 (7000) 4096 PCI-Express 3.0 x16 165

Battlefield 4

Battlefield 4 из четырех игр, выбранных для теста, – наименее чувствительная к производительности CPU. Если у вас GeForce GTX 770 или младше, то при использованных настойках любой CPU быстрее младшего Celeron принесет мало пользы. Настоящая процессорозависимость начинается с GTX 780, а на GTX 980 установка топового CPU вместо наиболее слабого поднимает фреймрейт с 66 до 90 FPS. Однако, как мы уже говорили, Battlefield 4 намного больше зависима от видеокарты, раз уж даже Celeron позволяет максимально мощному графическому чипу выдавать более 60 FPS.

Company of Heroes 2

Эта игра – не просто процессорозависимая, тут производительность буквально упирается в CPU. Как иначе объяснить, что четыре видеокарты – от GTX 960 до GTX 980 – так мало отличаются друг от друга даже при использовании топового Core i7? Младший Celeron срезает фреймрейт вдвое на этих адаптерах и попросту уравнивает видеокарты от GTX 660 до GTX 980. А вот у GTX 650 никакой процессорозависимости нет – на нем CoH 2 одинаково неиграбельна при избранных настройках вне зависимости от процессора.

Metro: Last Light

Этой игре, определенно, не помешает хороший процессор. Начиная с GTX 960 и до GTX 980 производительность Celeron становится ограничивающим фактором. 30 FPS можно выжать из GTX 660 и Celeron, а 60 даются только GTX 980 и Core i7.


Планка производительности CPU начинает давить уже на GTX 960, а на GTX 980 при хорошем процессоре частота смены кадров просто-таки выстреливает. На GTX 660 игра все еще удерживает необходимые 30 FPS и одновременно отсутствует зависимость от CPU.

⇡#Результаты тестирования: AMD vs NVIDIA

Прежде чем мы начнем подробное тестирование CPU на разных частотах, хотелось бы убедиться, что адаптеры AMD подчиняются тем же закономерностям, что и конкуренты от NVIDIA. Здесь мы сравним Radeon R9 290X с близким по производительности GeForce GTX 780.

В ситуации со слабым CPU производительность соперников уравнена, а в связке с Core i7 Radeon реализует небольшое преимущество более быстрого GPU. Исключительным случаем стал Thief, где почему-то R9 290X сильнее пострадал от недостаточно мощного центрального процессора. Но в целом общая закономерность та же самая.

NVIDIA GeForce GTX 780
Игра Intel Celeron G1850 (2 ядра, 2,5 ГГц) Intel Core i7-5960X (8 ядер, 3,5 ГГц) Рост производительности, %
Company of Heroes 2 28 65 132
Thief 45 58 29
Metro: Last Light 40 66 65
Battlefield 4 53 68 28
AMD Radeon R9 290X
Игра Intel Celeron G1850 (2 ядра, 2,5 ГГц) Intel Core i7-5960X (8 ядер, 3,5 ГГц) Рост производительности, %
Company of Heroes 2 29 69 138
Thief 34 69 103
Metro: Last Light 38 80 111
Battlefield 4 57 73 28

⇡#Результаты тестирования: GeForce GTX 980 со всеми CPU

Итак, мы выяснили, какие игры острее всего реагируют на нехватку мощности процессора и в случае каких GPU процессорозависимость чувствуется сильнее всего. Теперь мы выберем наиболее мощный графический адаптер и пронаблюдаем зависимость показателей в “чувствительных” играх со всеми процессорами, участвующими в тестировании. На графиках ниже каждому семейству процессоров соответствует своя линия, а точки на ней отражают процессоры этого семейства с той или иной частотой. В случае шестиядерных Core i7 семейства Haswell-E прямая превращается в точку, поскольку мы условились не рассматривать процессоры, различающиеся всего на 100 МГц.

Battlefield 4

Картина тестов в Battlefield 4 довольно курьезная. Во-первых, игра практически не делает различий между процессорами со словом Core в названии – начиная с начальных версий и вплоть до самых топовых модификаций.

А вот Pentium и Celeron резко отличаются от более старших версий ядра Haswell, не исключая Core i3, хотя это все – двухъядерные процессоры. По-видимому, решающее значение имеет технология Hyper-threading, которая дает Core i3 виртуальные четыре ядра. Ни в одной другой игре эта функция не проявила себя так ярко.

Что еще удивительнее, Celeron и Pentium успешно компенсируют свое незавидное положение приростом тактовой частоты. Частоты 3,2 ГГц Pentium G3258 достаточно, чтобы приблизиться к уровню старших CPU, а если аппроксимировать тренд на частоты до 3,5 (на которых тесты не проводились), то «пень» наверняка достигнет паритета с Core i3/i5/i7.

Company of Heroes 2

Производительность CoH 2 и в самом деле просто упирается в CPU. Игра любит высокие тактовые частоты: каждый чип демонстрирует практически линейный рост частоты смены кадров вместе с ростом тактовой частоты. И также CoH 2 любит многоядерные CPU: при равных частотах прибавка пары ядер дает рывок FPS. Но больше шести ядер CoH 2 задействовать не в силах, и даже наоборот – восьмиядерный процессор тут хуже шестиядерного.

Hyper-threading снова сослужила службу процессорам Core i3, хотя эффект и не столь потрясающий, как в Battlefield 4.

Metro: Last Light

Как и Battlefield 4, эта игра предпочитает ядра частоте. Core i5 на низких частотах чуть сдает, но в остальном четыре (и больше) физических ядра обеспечивают практически одинаковые результаты.

На двухъядерных CPU частота смены кадров бодро растет вместе с тактовой частотой. Эффект от Hyper-threading на Core i3 опять-таки весьма существенный, но и в этом случае частота продолжает сильно влиять на результаты. На высших частотах этот двухъядерник уже грозит топовым чипам Haswell.


Thief по характеру процессорозависимости мало отличается от Metro: Last Light. Любой CPU с четырьмя (и более) физическими ядрами достаточно хорош для этой игры. Судьбу двухъядерников решает тактовая частота. Core i3, благодаря Hyper-Threading, на высшей частоте подтягивается до уровня своих старших собратьев.


Тестирование принесло массу информативных, подчас довольно неожиданных результатов. Во-первых, девять использованных нами игр в совершенно различной степени зависят от производительности CPU. Есть чрезвычайно зависимые игры (Thief, Company of Heroes 2, Metro: Last Light), среди которых выделяется Company of Heroes 2. Даже самых мощных CPU недостаточно, чтобы в полной мере раскрылись различия между графическими адаптерами средней и высшей категории. Производительность в этой игре реагирует как на число ядер, так и на тактовую частоту процессора. Впрочем, это лишь еще одна проблема CoH2 в дополнение к отсутствию поддержки SLI/CrossFire и в целом невысокой производительности для графики такого уровня. Большинство игр класса AAA все же не имеют таких технических изъянов.

Другие игры мало чувствительны к изменению конфигурации CPU (Alien: Isolation) или вовсе игнорируют ее (Tomb Raider). Но полагаться на счастливый случай не стоит: в целом для игр полезен не только хороший GPU, но и достаточно мощный центральный процессор. Вопрос в соотношении этих двух компонентов.

Будем судить по четверке наиболее требовательных к CPU проектов. Если вы привыкли играть в диапазоне около 30 FPS, то о производительности CPU можно не задумываться: частота смены кадров упирается в видеокарту, а в качестве центрального процессора достаточно даже какого-нибудь Celeron. Требования к CPU возникают тогда, когда GPU уже способен обеспечить 50-60 кадров в секунду и выше при таких же настройках качества графики (игры тестировались на максимуме, при необходимости только полноэкранное сглаживание было принесено в жертву). Скорее всего, то же произойдет и при попытке подтянуть частоту смены кадров с 30 до 60 FPS за счет снижения качества графики – слишком слабый CPU просто не позволит видеокарте оторваться от земли.

Как показал более подробный анализ, три из указанных игр (Battlefield 4, Thief, Metro: Last Light) в первую очередь требуют наличия четырех ядер CPU, а к частоте, на которой те работают, фактически безразличны. С практической точки зрения это сводит выбор к абсолютно любой разновидности Core i5 (цена – от $187 за боксовую версию Core i5-4460). Ни оснащенные Hyper-threading Core i7 для LGA 1150, ни шести- и восьмиядерные CPU для платформы LGA2011 вам в играх (по крайней мере в этих) не пригодятся.

При двух ядрах x86 в паре с хорошей видеокартой ощущается сильная нехватка ресурсов CPU, отчего производительность растет практически линейно вслед за его тактовой частотой. Но здесь примечательно то, что приблизиться к точке, когда потребности высокопроизводительного GPU насыщаются двухъядерным процессором, вполне реально. Для чипов Celeron и Pentium это только теоретическая возможность, поскольку в штатном режиме такие частоты им просто недоступны. При мощном GPU не следует экономить на центральном процессоре настолько сильно. Впрочем, при совсем ограниченном бюджете можно сделать ставку на Pentium G3460 ($82) или разгон Pentium G3258 ($72, имеет разблокированный множитель).

А вот из двухъядерного Core i3 может получиться неплохой игровой процессор, если речь идет о топовой модели в линейке: Core i3-4370 по рекомендованной цене $147 в боксовой комплектации в тестах мало уступил своим четырехъядерным соперникам. Но в это достижение внесла вклад не только высокая частота (3,8 ГГц), но и технология Hyper-threading, которая, конечно, не в силах заменить четырьмя виртуальными ядрами четыре физических ядра Core i5 и Core i7, но существенно отличает Core i3 от процессоров Celeron и Pentium, которые ею не обладают.

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Tags: , , , , , , , ,
Previous Post

12-core processor in the desktop / Processors and memory

Next Post

Top 9 Customer Experience Trends to Stay Competitive

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *