Intel NUC7i7BNH örneğini kullanarak Meltdown ve Spectre güvenlik açığı koruma mekanizmalarının performans üzerindeki etkisinin analizi

Bildiğiniz gibi işlemciler için bir güvenlik sorunu olan Meltdown ve Spectre açıkları giderildi ve bu değişikliklerin test sürecine nasıl yansıyacağını merak ediyorduk. Bunu yapmak için, halihazırda düzeltmeleri olan yeni işlemcilere sahip sistemlerde elde edilen sonuçları, Meltdown ve Spectre korumasına sahip olmayan eski işlemcilere sahip test sistemlerinin sonuçlarıyla karşılaştıracağız.

Test sistemi özellikleri

Kaby Lake işlemcili Intel NUC7i7BNH platformu, koruma zaten etkinleştirilmiş bir sistem olarak alındı. İlk olarak, bu platform piyasada nispeten yakın zamanda ortaya çıktığı için ve ikinci olarak, sistemlerine sahip olduğumuz diğer üreticilerin aksine Intel’in korumayı etkinleştirmek için bir BIOS güncellemesi sunduğu için seçtik.

Intel NUC7i7BNH İşlemci

Intel Core i7-7567U
Kaby Lake-U, 2C/4T, 3.5 – 4.0 GHz, 14nm+, 4 MB L2, 28W TDP

Önemli Ballistix Sport LT BLS16G4S240FSD.16FAD DDR4
15-15-15-35 @ 2133 MHz
2x16GB Grafik

Intel Iris Plus Grafik Kartı 650

ADATA SX8000NP
(128 GB; M.2 Tip 2280 PCIe 3.0 x4 NVMe; Mikron 32L 3D MLC)

Intel Çift Bantlı Kablosuz-AC 8260
(2×2 802.11ac – 866 Mbps)
1x Intel 10/100/1000 RJ-45 GbE Ses

3.5mm HD ses 5.1/7.1 Bağlantı Noktaları

4x USB 3.0 Tip-A
1x Thunderbolt 3 USB-C
1x mikro-SDXC işletim sistemi

Windows 10 Enterprise x64 Fiyatı

445 $ Tüm özellikler

Intel NUC7i7BNH

Testler, saldırılara karşı koruma sağlayan üç konfigürasyonda gerçekleştirildi:

  • tamamen korumasız
  • Yalnızca işletim sistemi düzeltmeleri ile
  • İşletim sistemi ve işlemci mikro kodu için düzeltmeler ile

Sistemimiz, mikrokod güncellemeleri hala boru hattında olduğundan ve çoğu sistem, işletim sistemi yama düzeyinde yalnızca bir koruma ile idare edildiğinden, alışılmışın biraz dışında olacak. Aynı zamanda, mikro kod düzeltmeleri öncelikle Spectre için olduğundan ve Meltdown düzeltmeleri işletim sistemi düzeyinde uygulandığından, bu, işletim sistemi düzeltmelerini hesaba katarak mikro kod düzeltmelerinin mevcut performans düzeyi üzerindeki etki düzeyini görmemizi sağlayacaktır.

Herhangi bir saldırı koruması olmayan sistem, Windows 10 sürüm 16299.125 ve BIOS v0054’te çalıştı. Aşağıdaki ekran görüntüsünden de görebileceğimiz gibi, sistem hem Spectre hem de Meltdown’a karşı hassastır.

İkinci yapılandırma, Windows 10 sürüm 16299.309 ve BIOS v0060’ı kullandı. Gördüğünüz gibi, sistem Meltdown’a dayanıklı, ancak Spectre’ye değil.

En son yamalı sistem Windows 10 sürüm 16299.214 ve BIOS v0061 çalıştırıyordu. Bu yapılandırma, hem Spectre hem de Meltdown’a karşı tam koruma sağlar.

Test sırasında, düzeltmelerin sistem performansı üzerindeki etkisini değerlendirmek için düşük güçlü masaüstü bilgisayarlar ve endüstriyel PC’ler için bir dizi test kullandık.

SYSmark 2014 SE ve PCMark 10 test sonuçları

SYSmark 2014 SE, ofis uygulamaları, medya içeriği oluşturma ve veri/finansal analiz için tipik kullanım kalıplarını yeniden üreten gerçek dünya uygulamalarına dayalı bir kıyaslamadır. Ek olarak, bu test paketi, uygulamaları başlatma ve dosyaları açma, çoklu görev vb. ile ilgili kullanıcı deneyimi gibi hususları dikkate alır. Sonuçlar, grafiklerde SYSmark 2014 SE referans sistemi olarak gösterilen bazı ortalama sistemlerle karşılaştırılır. Intel Core i3-6100, 4 GB RAM ve 256 GB SATA SSD kullanımını ima eder. Her senaryoda, referans sistemi 1000 puana sahiptir ve 2000 puan, test edilen sistemin referans sistemden iki kat daha hızlı olduğu anlamına gelir.

Gördüğümüz gibi, düzeltmelerin bazı performans etkileri var. Ofis senaryolarında yaklaşık %5’ten yanıt verme testlerinde yaklaşık %10’a kadar değişir.

SYSmark 2014 SE, performans testlerine ek olarak sistem güç tüketimini de ölçer. Sonuçlar, saldırı koruma mekanizmalarının uygulanmasının sistemi yavaşlatmasına rağmen, görevleri yerine getirirken daha az enerji tükettiğini göstermektedir.

Futuremark PCMark 10 test sonuçları

PCMark 10, web’de gezinme ve uygulamaları çalıştırma gibi genel görevlerden belge düzenleme, oyun oynama ve içerik oluşturma gibi üretken görevlere kadar çeşitli kullanım senaryoları için sistemi değerlendirir. PCMark 10 Extended profili ile karşılaştırmalar yapıldı, sonuçlar çeşitli senaryolar dikkate alınarak kaydedildi. İşlemci ve grafik yongası ana etkiler olurken, RAM ve depolama cihazları da bazı katkılarda bulundu. PCMark 10 çalıştırılırken güç planı “Dengeli” olarak ayarlandı.

SYSmark 2014 SE’de olduğu gibi, performans değişikliği tüm kullanım senaryolarında fark edilir. Böylece, OS’nin ana ve ayrılmaz parçalarının çalışmasının değerlendirildiği Essential senaryosunda, tehdit korumasına sahip bir sistemin sonuçları, korumasız bir sisteme göre yaklaşık %6,5 daha düşüktür. Ancak, oyun performansı çok fazla acı çekmez. Genel sonuç yaklaşık %2,3 daha düşüktür.

Futuremark PCMark 8 test sonuçları

Daha fazla karşılaştırma yönü olduğu için PCMark 8 test paketini kullanmaya devam ediyoruz. PCMark 8, ev, yaratıcı, iş gibi çeşitli koşullarda test etme ve hem işlemci katılımıyla hem de OpenCL hızlandırma kullanarak performansı karşılaştırma olanağı sağlar. Her üç kullanım durumunu da göz önünde bulundurarak, seçilen konfigürasyonlar üzerinde karşılaştırmalar yaptık. Bu durumda alınan puanlar sistemde kullanılan işlemciye oldukça bağımlı olduğu için işlemcinin performansı etkilemesi şaşırtıcı değil. Yamalı sistemin sonuçları ortalama olarak %2 daha düşüktür.

Diğer Futuremark testleri

PCMark 7 paketi %4 performans kaybı gösteriyor.

“Giriş” ayarlı 3DMark 11’de ve koruma açıkken 3DMark 2013 Bulut Kapısında sonuçlar daha da iyi, ancak 3DMark 2013’te Buz Fırtınası performansı %13’ten fazla düşüyor.

Futuremark PCMark 8’de disk alt sistemini test etmenin sonuçları

PCMark 8, oyun yükleme ve belge işleme gibi tipik depolama aygıtı iş yüklerini oluşturan bir disk performans karşılaştırması içerir. Sonuçlar iki biçimde sunulur, birincisi olağan sayısal sonuçtur ve ikincisi disk alt sisteminin ölçülen verimini gösterir.

Korumalı yapılandırmanın mutlak sonucu yalnızca %1,3 daha düşük olsa da, disk alt sisteminin verimi yaklaşık %29 oranında azalmıştır. Performanstaki bu kayıp, kısmen NVMe sürücülerinin performansının işlemciyle ilişkilendirilmesinden kaynaklanmaktadır. Yamaların uygulanması nedeniyle SATA sürücülerinin performansta bu kadar büyük bir kayıp yaşamaması çok muhtemeldir.

Diğer testler

3D oluşturmayı test etmek için üç mod sunan CINEBENCH R15 kullanıyoruz: OpenGL, tek iş parçacıklı ve çok iş parçacıklı. Yamaların bu test üzerinde pratikte hiçbir etkisi yoktur, tüm sonuçlar, kıyaslama birden çok kez çalıştırıldığında oluşan hatanın içindedir.

Bir sonraki kıyaslama olan x264 v5.0, Meltdown ve Spectre yamalarından herhangi bir performans etkisi göstermez.

7-Zip, yalnızca CPU testlerinde OpenCL hızlandırmayı içeren ticari sürümlerden genellikle daha iyi performans gösteren çok verimli bir sıkıştırma programıdır. 7-Zip, işlemci performansıyla ilgili birçok ayrıntı sağlayan bir kıyaslama içerir. Bu test durumunda, mevcut tüm akışları kullanarak MIPS’de ifade edilen sıkıştırma ve açma tahminleriyle ilgileniyoruz. Ve burada koruma mekanizmalarının performans üzerinde neredeyse hiçbir etkisi yoktur, sonuçlar yine hata payı içindedir.

Agisoft PhotoScan karşılaştırması, 2B görüntüleri noktalardan, ağlardan ve dokulardan 3B haritalara dönüştürür. İki çalışma modu sunan bir komut satırı sürümü kullanıyoruz: yalnızca CPU ve hem CPU hem de GPU (OpenCL kullanarak). Sürüm 1.3, 84 fotoğrafı işler ve dört hesaplama adımı gerçekleştirir:

  • Fotoğraf hizalama (mevcut OpenCL ile hızlandırılmış)
  • Nokta bulutu oluşturma (hızlandırma OpenCL ile sağlanır)
  • Bina ağları
  • Bina dokuları

Aşamaların her birinin geçişi için harcanan zamanı kaydederiz. Programın bazı unsurları tek iş parçacıklı, diğerleri çok iş parçacıklı ve bir kısmı da GPU kullandığından, bu test medya içeriği oluşturma ve düzenleme açısından oldukça önemli sayılabilir.

Bu sentetik olmayan bir kıyaslama olduğundan, bazı aşamalarda performansta değişiklikler görebiliriz. Birinci ve sonda önemli bir fark yoktur, ikinci ve üçüncüde ise GPU kullanmadan çalıştırıldığında fark sırasıyla yaklaşık %12.8 ve %6.8’dir.

Özetleme

Aşağıdaki tablo, çeşitli kıyaslamalardaki performans kaybı seviyesini gösteren sonuçları göstermektedir.

Karşılaştırma Sonucu (tam koruma vs koruma yok)

SYSmark 2014 SE – Genel değerlendirme -%5.47

SYSmark 2014 SE – Ofis görevleri -%5.17

SYSmark 2014 SE – Medya İçeriği Oluşturma -%4.11

SYSmark 2014 SE – Veri analizi / fin. analiz -%2.05

SYSmark 2014 SE – Duyarlılık -10.48%

PCMark 10 Genel puan -%2,31

PCMark 10 Temel Performans -%6.56

PCMark 10 Verimlilik -%8.03

PCMark 10 Oyun +%5.56

PCMark 10 İçerik Oluşturma -%0.33

PCMark 8 – Ödev -%1.9

PCMark 8 – İçerik Oluşturma -%2,32

PCMark 8 – İş görevleri -%0.83

PCMark 8 – Disk Alt Sistemi -%1.34

PCMark 8 – Bant genişliği dp -%29.15

PCMark 7 – Genel sonuç -%4.03

3DMark 11- Ön Ayar Girişi +%2.44

3DMark 13 – Bulut Kapısı +%1.14

3DMark 13 – Buz Fırtınası -%13,73

Photoscan v1.3 – Aşama 1 -%2,09

Photoscan v1.3 – 2. Aşama -%12.82

Photoscan v1.3 – Aşama 3 -%6,70

Photoscan v1.3 – Aşama 4 -%2.84

Photoscan v1.3 – 1. Aşama (GPU) +%1.1

Photoscan v1.3 – 2. Aşama (GPU) +%1.46

Cinebench R15 – Tek Dişli +%3,58

Cinebench R15 – Çok iş parçacıklı -%0,32

Cinebench R15 – OpenGL +%3.78

x264 v5.0 – Geçer 1 -%1.1

x264 v5.0 – %2 -0.75’i geçer

7z – Sıkıştırma -%0.16

7z – Kutudan Çıkarma -%0,38

Test sırasında belirlenen +/-%3’lük performans sapmaları, birçok alt testte ortaya çıkan normdur. Disk alt sistemini test etme sürecinde önemli değişiklikler ortaya çıkıyor. Ayrıca, belirli bilgi işlem iş yüklerinde performans kaybı %10’u aşıyor.

Genel olarak, Meltdown ve Spectre düzeltmelerinin, sentetik testlerden ziyade gerçek işte kullanılan uygulamalar üzerinde daha fazla etkisi olduğu dikkat çekicidir. Benchmark sonuçlarını etkileyen ana faktörler, depolama cihazları ve G/Ç alt sistemidir. Ne kadar çok işlem yapılırsa, yamaların programın çalışmasını etkileme olasılığı o kadar artar. Bunun tersine, G/Ç işlemlerine gevşek bir şekilde bağlanan bilgi işlem yoğun iş yükleri, değişime karşı o kadar hassas değildir. Biraz ironik olarak, en hızlı sürücülere sahip olan sistemler, performans düşüşüne en duyarlı olanlardır.

Kaynak: AnandTech

Similar Posts

Leave a Reply

Your email address will not be published.