Отраслевой портал электроники «Техниклайф»

22 Июля 2018

Тесты процессорных заплаток Meltdown и Spectre в Windows

Тесты процессорных заплаток Meltdown и Spectre в Windows

09.01.2018

2018 год начался в IT-индустрии с публикации сведений о серьёзных архитектурных уязвимостях современных процессоров, которые находятся с нами на протяжении свыше двух десятков лет — Meltdown и Spectre. Наиболее интересно рядовым пользователям — как поведут себя их компьютеры с точки зрения производительности после обновления ОС и прошивки свежей BIOS для закрытия дыр безопасности?

Заплатка для Windows 10 нацелена на самую простую с точки зрения исправления уязвимость — Meltdown. Но пока невозможно полностью устранить опасность использования более изощрённой атаки Spectre, которая обусловлена фундаментальным дизайном современных CPU, связанным со спекулятивными вычислениями. Можно лишь смягчить опасность обновлением прошивки материнской платы? AMD утверждает, что Meltdown и один из вариантов атак Spectre вообще не затрагивают их процессоры. Поэтому наиболее интересны результаты тестов чипов Intel, которые подвержены всем трём основным видам атак.

Для некоторых материнских плат (первой стала ASUS) уже вышли прошивки, снижающие опасность Spectre путём изменения работы блока предсказания ветвлений в чипах Intel (используется менее агрессивный алгоритм). В теории это должно привести к снижению показателя исполняемых за такт инструкций: процессор чаще будет ждать доступа к памяти.

Приведённые достаточно развёрнутые тесты производились сотрудниками ресурса TechSpot на материнской плате ASUS TUF Z370-Plus Gaming и процессоре Core i3-8100. Сравнивается работа различных задач без всяких заплаток; с последним обновлением безопасности Windows 10 и после прошивки BIOS с обновлённым микрокодом. Также включены некоторые тесты Core i7-8700K. Каждая проверка прогонялась минимум три раза, чтобы получить более предсказуемые усреднённые результаты.

В Cinebench R15 общее замедление составляет всего 1 % для однопоточной производительности и 2 % для многопоточной — неплохо, в рамках статистической погрешности. Чем больше результат, тем лучше:

А вот в Corona связка заплатки для Windows и новой прошивки BIOS снижает производительность сильнее — на 3 %. Впрочем, это всё ещё несущественно:

В Excel падение минимальное, все системы справляются почти ровно за 6 секунд, так что обсуждать здесь нечего:

Аналогичная картина наблюдается при рендеринге в Blender — все конфигурации выполняют задачу за 58 секунд:

Отличий в производительности не видно и в тесте VeraCrypt: результаты шифрования и дешифровки AES по сути идентичны для трёх конфигураций:

В архиваторе 7-Zip заметного снижения производительности тоже не наблюдается:

В вычислительном тесте Geekbench 4 установленные заплатки почти не снижают результатов. Разве что в задаче целочисленных вычислений можно заметить 3-процентное снижение, а также 2-процентное — в вычислениях с плавающей запятой:

Что ж, и в первом игровом тесте Battlefield 1 падение до 4 % при средних и высоких настройках качества не выглядит катастрофическим. Стоит отметить, что использована нереалистичная игровая система с видеокартой GeForce GTX 1080 Ti и слабым процессором Core i3-8100, чтобы выяснить влияние собственно CPU:

В Ashes of the Singularity: Escalation снова регистрируется падение в 3–4 % при установке заплаток. Это немного, но обновлённые конфигурации всё же стабильно медленнее:

В Assassin"s Creed: Origins при указанных настройках ограничивающим фактором выступает CPU (на системе с Core i7-8700K частота кадров в игре заметно выше), тем не менее, падение производительности составляет лишь 1 %, что походит больше на погрешность:

В Rainbow Six Siege — та же история. Разница, если и есть, то неощутимая:

В гоночном симуляторе F1 2017 результаты трёх систем почти неизменны. Только минимальная частота кадров снизилась на 3 % (как в средних, так и в высоких настройках качества):

В Total War Warhammer II наблюдается падение в 4 % для минимальной частоты кадров на средних настройках. При высоких настройках разницы нет вообще:

На более сбалансированной системе с Core i7-8700K и GeForce GTX 1080 Ti различия ещё менее выражены. Так, в Battlefield 1 при средних настройках качества минимальная частота идентична на трёх конфигурациях, а средняя уменьшилась при обновлении на 3 %. А при максимальных настройках обновлённая система вообще демонстрирует 2-процентный прирост. Всё это можно списывать на погрешность:

В Ashes of the Singularity изменений с Core i7-8700K тоже не замечено:

Похоже, едва ли не единственным популярным пользовательским окружением, где падение скорости действительно ощутимо, является подсистема накопителей. Далее тесты проведены на системе с твердотельным приводом Samsung SSD 950 Pro NVMe и процессором Intel Core i7-8700K.

Например, в AS SSD наблюдается снижение скорости последовательной записи на 5 %, скорости случайной записи блоков по 4 Кбайт с глубиной запроса на запись равной 64 в один поток — 8 % и случайной записи по 4 Кбайт без заданной глубины запроса в один поток —  20 %. Скорость чтения почти идентичная:

Ещё бо́льшие «просаживания» наблюдаются при тестировании в CrystalDiskMark. Скорость последовательной записи и чтения выглядит неплохо, но с операцией случайной записи блоками 512 Кбайт снижение скорости достигает 41%. К сожалению, масса повторных тестов указывают на ту же проблему. Любопытно, что чтение 512 Кбайт снизилось только на 8 %. В тесте случайной записи по 4 Кбайт с глубиной запроса равной 32 в один поток падение — около 10 %, а случайной записи по 4 Кбайт без заданной глубины запроса в один поток — 19 %.

В Atto Disk Benchmark падение совсем уж неприличное. Скорость последовательного чтения и записи с заплаткой BIOS падает на значение до 40 %:

Сильные падения, как мы убедились, касаются NVMe SSD. Как же ведут себя более распространённые твердотельные SATA-накопители? На системе с Samsung SSD 850 Evo 2 Тбайт и Core i3-8100 тоже наблюдаются некоторые падения. С последовательным чтением и записью в CrystalDiskMark всё неплохо, со случайным чтением и записью по 512 Кбайт — тоже. При проверке случайной записи по 4 Кбайт с глубиной запроса на запись равной 32 в один поток падение — лишь 3 %, так что беспокоиться вроде бы не о чем. Однако случайная запись и чтение блоков по 4 Кбайт без заданной глубины запроса в один поток упала на 27 % и 19 % соответственно, что уже гораздо хуже:

В Atto Disk Benchmark тоже есть «просаживания» скорости SATA-накопителей с заплаткой для BIOS на значение до 17 %.

Другие тесты в Сети лишь подтверждают снижение производительности SSD после установки заплаток. Например, ресурс Guru3D выявил на системе с обновлённой материнской платой ASUS падение скорости на значение до 33 % для Samsung SSD 960 Pro 2TB NVMe в задачах случайной записи блоков по 4 Кбайт с глубиной запроса на запись равной 32 в один поток, то есть результаты TechSpot подтверждаются.

Видимо, пока влияние заплаток на работу обычных ПК будет реально ощущаться только в области работы накопителя. В других задачах вроде 7-Zip или приложениях для создания контента оно минимальное. В играх, где CPU ограничивает производительность, падение составляет обычно менее 5 %. Но речь идёт о современных процессорах и уже вышедших заплатках. На старых системах разница может быть более ощутимой, да и разработчики ОС и производители обещают в будущем выпуск новых исправлений для борьбы со Spectre. Но пока урон с точки зрения рядового пользователя довольно ограниченный.

Но вот в целом для индустрии последствия будут довольно болезненными. В качестве небольшого примера: в игре Fortnite у игроков наблюдаются проблемы с доступом к серверам. Как объяснили разработчики на форуме Epic Games, вызвано это заплаткой для борьбы с Meltdown, которая увеличила нагрузку на процессоры серверов чуть ли не втрое. В будущем могут быть найдены более изящные способы борьбы, но в ближайшие дни и недели многие облачные службы столкнутся с существенными проблемами.

Источник:



Источник: оригинал статьи