Нова статия: Core i9-9900X срещу Core i9-9900K: една буква променя всичко

LGA2066 платформата и Skylake-X процесорите бяха представени от Intel преди повече от година и половина. Първоначално това решение беше насочено към сегмента HEDT, т.е. към високопроизводителни системи за потребители, занимаващи се с създаване и обработка на съдържание, тъй като Skylake-X съдържаха значително повече изчислителни ядра в сравнение с познатите представители на семействата Kaby Lake и Coffee Lake.

Въпреки това, през времето от тяхната поява, пейзажът на процесорния пазар значително се промени, и днес достъпни CPU могат да имат шест или дори осем изчислителни ядра, а перспективните масови CPU, които трябва да излязат през тази година, могат да имат десет или дори дванадесет ядра. Прави ли това Skylake-X безполезни чипове? Скорее не. Първо, сред представителите на тази серия има предложения с 16 и 18 ядра, а подобни масови варианти на пазара определено няма да се появят в близко бъдеще. Второ, в LGA2066 платформата са заложени и други предимства, отличаващи ги от обикновените потребителски процесори, например превъзходство в броя на паметните канали и наличните PCI Express линии.

Така че козметичното обновление на моделния ред Skylake-X, което микропроцесорният гигант проведе в края на миналата година, изглежда напълно закономерно – то отлично се вписва в приетия от Intel график за годишни анонси. Въпреки това, отношението на производителя към своите HEDT новини малко изненада: компанията не само, че не преразгледа цените, но също така отказа да предостави мостри на процесорите на IT пресата, ограничила се единствено до формална презентация и последващото начало на продажбите.

Изглежда, че компанията е счела новите Skylake-X за второстепенни и неинтересни продукти, но ние не сме съгласни с това. Да, броят на изчислителните ядра при представителите на този модел не се е увеличил в процеса на обновление. Но те имат и други интересни подобрения: новините получиха увеличени тактови честоти, разширен обем на L3 кеша, както и подобрен вътрешен термоинтерфейс. Въпреки всичко решихме да обърнем внимание на обновените Skylake-X, за което силно ни помогна компютърният магазин „Регард“, съгласил се да предостави за изследване два нови LGA2066 десетоядрени процесора: Core i9-9820X и Core i9-9900X.

Освен това от самия момент на анонса на Skylake-X Refresh ни измъчваше въпросът: защо Intel избра сходно до степен смешение име за старшия десетоярен HEDT процесор с популярния масов осемярен Core i9-9900K? Какво означава това? И сега имаме шанс да разберем...

Моделната линия Skylake-X Refresh

Intel обяви за новите LGA2066 процесори с моделни номера от деветхилядната серия още в октомври миналата година. В числото на новините входят седем модела: шест процесора от серията Core i9 с броя ядра от 10 до 18 и осемяриен модел Core i7 условно начален. В новото поколение няма да има шестиядрени и четириядрени LGA2066, което не е изненадващо на фона на бурния растеж на възможностите на платформата LGA1151v2.

Най-забележимото изменение в процесорите, изброени в таблицата, в сравнение с предходните модели Skylake-X от серията седем хиляди, е увеличаването на тактовите честоти. Номиналните честоти са се повишили с 200-600 МХц, а максималните честоти, достигаеми при включване на турбо режима, са се увеличили с 200-300 МХц. Освен това, обемът на кеш паметта от трето ниво при по-младите представители на серията се е увеличил. По-рано той се изчисляваше на базата на правилото „1,375 МБ на ядро“, а сега на всяко ядро може да се падат приблизително до 2 МБ кеш. И накрая: контролерът PCI Express на осемядрения Core i7-9800X беше напълно отключен, благодарение на което този процесор получи в своето разпореждане всичките 44 линии, които по-рано бяха достъпни само за процесори с 10 и повече ядра.

Въпреки това, всички тези приятни промени доведоха до увеличаване на топлинното отделяне. Докато първото поколение Skylake-X имаше термичен пакет, ограничен до 140 Вт, в новите процесори характеристиката TDP е увеличена до 165 Вт. С други думи, за повишените честоти, които бяха присвоени на новите процесори без съществени промени в 14-нм технологичния процес, трябва да се плати с разширените енергийни и топлинни граници.

Истината е, че самата Intel твърди, че повишените скорости на работа са резултат от внедряването на производствената технология трета версия с условно наименование 14++ нм, по която в момента се произвеждат процесорите Coffee Lake и Coffee Lake Refresh. И ако не беше това, топлинното отделяне можеше да е още по-високо. Но няма причина да се опасяваме, че новите Skylake-X могат да бъдат подложени на прегряване. Подобреното термоинтерфейсно вещество под термопроводящия капак трябва да намали работните температури на новите процесори. Вместо използваната преди полимерна термопаста сега се използва сплав с видно по-висока топлопроводимост.

Но всичко, което е казано по-горе, е само върха на айсберга. Истината е, че промяната в спецификациите, и в частност увеличаването на обема на кеш паметта от трето ниво, има много по-неочаквана основа. Сега за производството на HEDT процесори Intel започна да използва съвсем различни „по смисъл“ полупроводникови кристали.

Това означава следното: HEDT процесорите винаги са били десктопна разновидност на сървърни чипове. Традиционно Intel взимаше по-ниските модификации на Xeon, адаптираше контролера на паметта и някои други характеристики и ги пренасяше в десктопната среда. Докато за своите сървърни продукти Intel произвеждаше три варианта на полупроводникови кристали: LCC (Low Core Count) с 10 ядра, HCC (High Core Count) с 18 ядра и XCC (eXtreme Core Count) с 28 ядра, в десктопните HEDT процесори попадали само най-простите версии на кристалите. Например, в процесорите Skylake-X от първо поколение с 6, 8 и 10 ядра се използваше кристал LCC, а в модификациите с 12, 14, 16 и 18 ядра се прилагаше кристал HCC.

В обновените Skylake-X, за които говорим днес, по-ниският вариант на кристала LCC вече не се използва. Всички нови HEDT процесори от деветата серия, включително осем- и десетядрени варианти, се базират на кристала HCC. Тоест, дори в Core i7-9800X или Core i9-9900X потенциално има 18 ядра, но значителна част от тях е хардуерно блокирана на етапа на производство.

Това странно на пръв поглед решение беше взето именно за увеличаване на обема на кеш паметта в новите процесори. Вътрешната структура на Skylake-X предвижда, че на всяко изчислително ядро се отделя порция кеш памет с обем 1,375 МБ. И ако в същия Core i9-9900X се използваше по-ниският кристал LCC, повече от 13,75 МБ L3 кеш този процесор определено не би могъл да получи. По-голямият кристал HCC в това отношение е по-гъвкав; в него е заложен общо 24,75 МБ кеш, и този увеличен обем частично е използван в осем- и десетядрените процесори от новата вълна.

В резултат на това всички Skylake-X бяха унифицирани по дизайн, но зад тази унификация стои широко приложение на много голям полупроводников кристал с площ около 485 mm2, което е повече от два пъти и половина по-голямо от площта на осемядрените Coffee Lake Refresh. Това означава, че всеки от LGA2066 процесорите от деветата серия има значително по-високи разходи в сравнение с Core i9-9900K. Но въпреки това, осемядреният Core i9-9800X в официалния ценови списък е оценен само с $100 повече от Core i9-9900K. Следователно, разумно е да се предположи, че производството на осем- и десетядрени процесори на базата на 18-ядрени кристали все пак има икономически смисъл за Intel, например компанията използва тази възможност за реализиране на полупроводникови кристали с голям брой производствени дефекти, които все още не са намерили достойно приложение.

Повече за десетядрените Core i9-9900X и Core i9-9820X

За тестовото изследване взехме два десетядрени процесора от "новата вълна" – Core i9-9900X и Core i9-9820X. Въпреки че тези CPU преминаха на новия HCC кристал, в сравнение с Core i9-7900X не промениха значително. Обикновено Intel при пускането на второ поколение процесори за предишните разновидности на платформата HEDT ги превежда на по-нова микроархитектура, но сега това не се случи. Промените се отнасят само до числени параметри, качеството на Core i9-9900X и Core i9-9820X остава почти същото, което предлагаше десетядреният Core i9-7900X от 2017 година.

Затова Skylake-X второ поколение няма никакви проблеми с съвместимостта: те работят отлично на наличните LGA2066 дънни платки, базирани на набор от системна логика Intel X299. Както и предшествениците си, те разполагат с четириканален контролер на DDR4 паметта, а вграденото в тях PCI Express 3.0 контролер поддържа 44 линии, които теоретично могат да бъдат разделени на произволен брой слотове — от три до единадесет.

Въпреки това полупроводниковият кристал HCC, който е основата на Core i9-9900X и Core i9-9820X, се различава малко от кристалите, използвани в по-високия Skylake-X преди. Въпреки че формалният стъпинг запази номера M0, характерен за първоначалните версии на Skylake-X с повече от 12 ядра, Intel започна да използва модифицирани литографски маски в производствения процес, свързани с внедряването на по-зрял технологичен процес 14++ nm вместо предишния 14+ nm. Основното различие в технологиите е в малко по-голямото разстояние между транзисторните порти, което, както видяхме с Coffee Lake, има положителен ефект върху честотния потенциал.

На микроархитектурно ниво обаче няма никакви промени. Удивително, но новите процесори Skylake-X Refresh не получиха дори никакви хардуерни корекции за справяне с уязвимостите Meltdown и Spectre. И това е много странно на фона на паралелния продукт Coffee Lake Refresh, който излезе по същото време и вече получи определени пачове. Например, съвременните LGA1151v2 процесори са защитени от атаки Meltdown (Variant 3) и L1TF (Variant 5) на хардуерно ниво.

Но най-обидното дори не е това. Основната причина за разочарование е отсъствието на каквито и да е промени в схемата за свързване на компонентите на процесора в едно цяло. В Skylake-X Refresh продължава да се използва равноправна клетъчна Mesh мрежа, наложена върху масива на процесорните ядра. Тази схема за междиядрени връзки е добра при значително увеличаване на броя ядра в сървърните процесори, но за HEDT продукти с не толкова голям брой ядра е много по-недостатъчна в сравнение с традиционната пръстеновидна шина, причинявайки драстично увеличение на закъсненията. Един от методите за справяне с този негативен ефект би могъл да бъде ускоряването на Mesh свързванията, но тук всичко остана по старому. Честотата на работа на междусвързванията и в предишните, и в настоящите Skylake-X е установена на 2,4 GHz, така че L3 кешът и контролерът на паметта при LGA2066 процесорите имат значително по-висока латентност в сравнение с масовите Coffee Lake Refresh. Истината е, че отчасти това се компенсира от разширената кеш памет на второ ниво, която при Skylake-X има обем от 1 MB на ядро, а не четири пъти по-малко.

Всичко това лесно може да бъде илюстрирано чрез график на латентността на паметните подсистеми на процесорите Skylake-X от настоящето поколение в сравнение с Coffee Lake Refresh. Той ясно показва отсъствието на подобрения в ситуацията с забавянията на новите HEDT процесори.

Затова новите десет ядра могат да се похвалят с напредък в тактовите честоти и размера на кеш паметта. Например, Core i9-9900X разполага с 19,25 МБ L3 кеш, което е с 40 % повече от размера на кеша в предишния десетядрен процесор, Core i9-7900X. Основната честота на новия модел е увеличена от 3,3 до 3,5 GHz, но максималната честота на Core i9-9900X в турбо режим може да достигне същите 4,5 GHz, които бяха налични и за десетядрената версия от предишното поколение. И в двата случая достигането на 4,5 GHz изисква използването на технологията Turbo Boost Max 3.0, а с традиционния турбо режим максималната честота за Core i9-9900X е 4,4 GHz.

Въпреки това, на практика ситуацията с честотите на Core i9-9900X е малко по-различна. При натоварване на всичките ядра, процесорът работи на честота 4,1 GHz.

Ако това натоварване използва AVX инструкции, честотата на процесора намалява до 3,8 GHz.

Най-вече ресурсно интензивните 512-битови инструкции от новия набор AVX-512 при пълно натоварване на всички ядра принуждават процесора да намали скоростта до 3,4 GHz, което, трябва да се отбележи, е дори под обявената в спецификациите номинална честота.

Ако говорим за десетядрения Core i9-9820X, който е на стъпка по-долу, той се различава от по-големия си брат главно по обема на кеш паметта от трето ниво, която е намалена до 16,5 MB. Честотите също са малко по-ниски, но не трябва да забравяме, че всички HEDT процесори на Intel имат свободни множители, което ще позволи на ентусиастите да игнорират този недостатък.

Въпреки това, номиналната честота на Core i9-9820X е 3,3 GHz, а максималната честота в турбо режим е 4,1 или 4,2 GHz в зависимост от това дали става дума за технологията Turbo Boost 2.0 или Turbo Boost Max 3.0.

На практика, при експлоатация на процесора с настройки по подразбиране и натоварване на всички ядра, Core i9-9820X може да работи на честота 4,0 GHz.

Ако натоварването използва AVX инструкции, процесорът намалява работната честота до 3,8 GHz.

А в режим AVX-512 честотата на Core i9-9820X пада до номинала – 3,3 GHz.

Когато говорим за новите десетядрени процесори LGA2066 и техните предимства пред стария Core i9-7900X, не можем да не споменем прехвърлянето към по-ефективен вътрешен термоинтерфейс. Топлопроводящата капачка сега е запоена към кристала, подобно на Coffee Lake Refresh. Intel заявява, че благодарение на това новите процесори се охлаждат по-ефективно и работят при по-ниски температури, но има два проблема. Първо, използваният от Intel спойка не е особено впечатляващ сред овърклокерите, тъй като е по-малко ефективен от течния метал. И второ, процедурата по скалпиране е станала недостъпна за повечето ентусиасти: свалянето на капачката, без да се повреди процесора, сега е много трудно, което също затруднява подобряването на термоинтерфейса.

В заключение на описанието на характеристиките на Core i9-9900X и Core i9-9820X, струва си да споменем и цените. Тук Intel не покаже никаква фантазия и установи цената на старшия десетядрен Core i9-9900X на същите $989, които искала за процесора Core i9-7900X от предходното поколение. Въпреки това, Core i9-9820X е с $100 по-евтин, което го прави по-привлекателно предложение за ентусиастите, тъй като по-малкият с 15 % L3 кеш едва ли ще окаже сериозно влияние върху производителността, а номиналните тактови честоти за истинските ентусиасти с висока производителност нямат никакво значение.

Източник: 3dnews.ru