Neuer Artikel: Core i9-9900X gegen Core i9-9900K: Der Buchstabe macht den Unterschied.

Die LGA2066-Plattform und die Skylake-X-Prozessoren wurden von Intel vor über anderthalb Jahren vorgestellt. Ursprünglich zielte dieses Angebot auf den HEDT-Sektor ab, also hochleistungsfähige Systeme für Anwender, die Inhalte erstellen und verarbeiten. Skylake-X bietet deutlich mehr Rechenkerne im Vergleich zu den herkömmlichen Kaby Lake und Coffee Lake-Varianten.

Seit der Einführung von Skylake-X hat sich die Landschaft auf dem Prozessor-Markt erheblich verändert. Heute sind CPUs mit sechs oder sogar acht Rechenkernen weit verbreitet, und in diesem Jahr stehen vielversprechende Massen-CPUs mit zehn oder sogar zwölf Kernen in Aussicht. Bedeutet dies, dass Skylake-X-Chips veraltet sind? Wahrscheinlich nicht. Erstens gibt es innerhalb dieser Serie Modelle mit 16 und 18 Kernen, die in naher Zukunft keine gleichwertigen Massenoptionen auf dem Markt haben werden. Zweitens bietet die LGA2066-Plattform auch andere Vorteile, die sie von herkömmlichen Verbraucherprozessoren abheben, wie beispielsweise eine überlegene Anzahl an Speicherkanälen und verfügbaren PCI Express-Linien.

Daher erschien das kosmetische Update der Skylake-X Modellreihe, das der Mikroprozessor-Riese Ende letzten Jahres durchführte, als völlig nachvollziehbar – es fügte sich perfekt in den von Intel festgelegten jährlichen Ankündigungskalender ein. Allerdings überraschte die Haltung des Herstellers zu seinen HEDT-Neuheiten ein wenig: Das Unternehmen überarbeitete nicht nur die Preise nicht, sondern stellte auch keine Muster von Prozessoren der IT-Presse zur Verfügung und beschränkte sich lediglich auf eine formelle Präsentation und den anschließenden Verkaufsstart.

Offensichtlich hat das Unternehmen die neuen Skylake-X als zweitklassige und uninteressante Produkte eingestuft, jedoch sind wir mit dieser Einschätzung grundsätzlich nicht einverstanden. Ja, die Anzahl der Rechenkerne in dieser Modellreihe wurde im Zuge des Updates nicht erhöht. Dennoch beinhalten sie andere interessante Verbesserungen: Die neuen Modelle haben höhere Taktraten, einen vergrößerten L3-Cache sowie ein verbessertes internes Wärmeleitpaste-System. Daher haben wir beschlossen, den aktualisierten Skylake-X dennoch ein wenig Aufmerksamkeit zu schenken, wobei uns der Computerladen „Regard“ sehr geholfen hat, indem er uns zwei neue LGA2066-Zehnkern-Prozessoren zur Verfügung stellte: den Core i9-9820X und den Core i9-9900X.

Seit der Ankündigung des Skylake-X Refresh beschäftigt uns die Frage: Warum hat Intel für den älteren Zehnkern-HEDT-Prozessor einen Namen gewählt, der dem beliebten achtkernigen Core i9-9900K so ähnlich ist, dass es fast verwirrend ist? Was bedeutet das? Und jetzt haben wir die Gelegenheit, das zu klären…

Die Modellreihe Skylake-X Refresh

Im Oktober letzten Jahres kündigte Intel die Einführung der neuen LGA2066-Prozessoren mit Modellnummern aus der neuntausender Serie an. Zu den Neuheiten gehören sieben Modelle: sechs Prozessoren der Core i9-Serie mit einer Kernzahl von 10 bis 18 sowie ein achtkerniges Einstiegsmodell der Core i7-Serie. Sechs- und vierkernige Modelle sind für LGA2066 in der neuen Generation nicht mehr geplant, was angesichts des rasanten Wachstums der LGA1151v2-Plattform nicht verwundert.

Die auffälligste Änderung bei den in der Tabelle aufgeführten Prozessoren, verglichen mit den vorherigen Skylake-X-Modellen der 7000er-Serie, ist der Anstieg der Taktraten. Die Basisfrequenzen wurden um 200–600 MHz erhöht, während die maximalen Frequenzen, die im Turbo-Modus erreicht werden können, um 200–300 MHz gestiegen sind. Zudem wurde der L3-Cache bei den kleineren Modellvarianten vergrößert. Früher lag der Wert nach der Regel '1,375 MB pro Kern' fest, nun können es bis zu 2 MB Cache pro Kern sein. Und schließlich: Der PCI-Express-Controller des 8-Kern-Core i7-9800X wurde vollständig freigeschaltet, sodass dieser Prozessor nun über alle 44 Leitungen verfügt, die zuvor nur Prozessoren mit 10 oder mehr Kernen zur Verfügung standen.

All diese erfreulichen Veränderungen haben jedoch auch zu einem Anstieg der Wärmeabgabe geführt. Während die erste Generation der Skylake-X-Prozessoren einen Thermal Design Power (TDP) von 140 W hatte, wurde der TDP-Wert in den neuen Prozessoren auf 165 W erhöht. Mit anderen Worten, für die höheren Taktraten, die den neuen Prozessoren ohne wesentliche Veränderungen im verwendeten 14-Nanometer-Fertigungsprozess zugewiesen wurden, muss man erweiterte Energie- und Temperaturgrenzen in Kauf nehmen.

Allerdings behauptet Intel, dass die Erhöhung der Leistungsmerkmale durch die Einführung der dritten Version der Fertigungstechnologie mit dem vorläufigen Namen 14++ nm ermöglicht wurde, mit der die Prozessoren Coffee Lake und Coffee Lake Refresh derzeit hergestellt werden. Wäre dies nicht der Fall gewesen, wäre die Wärmeabgabe noch höher ausgefallen. Es gibt jedoch keinen Grund zur Sorge, dass die neuen Skylake-X-Prozessoren überhitzen könnten. Ein verbesserter Wärmeleitmaterial unter dem Heatspreader soll die Betriebstemperaturen der neuen Prozessoren senken. Anstelle der zuvor verwendeten polymeren Wärmeleitpaste wurde ein Lötmittel mit deutlich höherer Wärmeleitfähigkeit eingesetzt.

Doch alles, was oben gesagt wurde, ist nur die Spitze des Eisbergs. Tatsächlich basiert die Änderung der Spezifikationen, insbesondere die Erhöhung des dritten Level Cache, auf einer viel unerwarteteren Grundlage. Für die Herstellung von HEDT-Prozessoren verwendet Intel nun einige andere Halbleiterchips, die "im Geiste" anders sind.

Das bedeutet Folgendes: HEDT-Prozessoren waren immer die Desktop-Variante von Server-Chips. Traditionell verwendete Intel die niedrigeren Varianten der Xeon-Prozessoren, passte den Speichercontroller und einige andere Eigenschaften an und übertrug diese in die Desktop-Umgebung. Während Intel für seine Serverprodukte drei Varianten von Halbleiterchips produzierte: LCC (Low Core Count) mit 10 Kernen, HCC (High Core Count) mit 18 Kernen und XCC (eXtreme Core Count) mit 28 Kernen, fanden nur die einfachsten Versionen dieser Chips Eingang in die Desktop-HEDT-Prozessoren. So verwendeten die Skylake-X-Prozessoren der ersten Generation mit 6, 8 und 10 Kernen den LCC-Chip, während die Modelle mit 12, 14, 16 und 18 Kernen den HCC-Chip nutzten.

Bei den heute besprochenen aktualisierten Skylake-X-Prozessoren kommt der kleinere LCC-Kristall nicht mehr zum Einsatz. Alle neuen HEDT-Prozessoren der neunten Generation, einschließlich der acht- und zehnekernigen Varianten, basieren auf dem HCC-Kristall. Das bedeutet, dass selbst im Core i7-9800X oder Core i9-9900X potenziell 18 Kerne vorhanden sind, von denen jedoch ein erheblicher Teil hardwareseitig während der Produktion deaktiviert ist.

Diese auf den ersten Blick seltsame Entscheidung wurde getroffen, um den Cache-Speicher in den neuen Prozessoren zu vergrößern. Die interne Struktur von Skylake-X sieht vor, dass jedem Rechenkern ein Cache-Speicher von 1,375 MB zugewiesen wird. Wenn im Core i9-9900X der kleinere LCC-Kristall verwendet worden wäre, hätte dieser Prozessor definitiv nicht mehr als 13,75 MB L3-Cache erhalten können. Der größere HCC-Kristall ist diesbezüglich flexibler: Er verfügt insgesamt über 24,75 MB Cache, und dieser erhöhte Speicher wird teilweise in den neuen acht- und zehnekernigen Prozessoren eingesetzt.

Infolge dessen wurde das Design aller Skylake-X vereinheitlicht. Auf der anderen Seite führt diese Vereinheitlichung zur weit verbreiteten Verwendung eines sehr großen Halbleiterchips mit einer Fläche von etwa 485 mm², die mehr als zweieinhalbmal größer ist als die Fläche des Chips der achtkernigen Coffee Lake Refresh. Das bedeutet, dass jeder der LGA2066-Prozessoren der neuntausendsten Serie in Bezug auf die Produktionskosten erheblich höher ist als der Core i9-9900K. Trotzdem wird der achtkernige Core i9-9800X im offiziellen Preiskatalog lediglich um 100 $ teurer als der Core i9-9900K bewertet. Daher ist es plausibel anzunehmen, dass die Produktion von acht- und zehnkernigen Prozessoren auf der Grundlage der 18-kernigen Chips für Intel wirtschaftlich sinnvoll ist, beispielsweise könnte das Unternehmen diese Möglichkeit nutzen, um Halbleiterchips mit einer hohen Anzahl an Produktionsfehlern zu verwerten, die bisher keinen geeigneten Einsatzzweck gefunden haben.

Mehr Informationen zu den zehnkernigen Core i9-9900X und Core i9-9820X

Für unsere Tests haben wir zwei zehnkernige Prozessoren der "neuen Welle" ausgewählt – den Core i9-9900X und den Core i9-9820X. Obwohl diese CPUs auf den neuen HCC-Siliziumchip umgestiegen sind, sind sie im Vergleich zum Core i9-7900X nicht viel verändert worden. Üblicherweise hat Intel bei der Veröffentlichung von zweiten Generationen vergangener HEDT-Prozessoren diese auf eine neuere Mikroarchitektur aktualisiert, aber das ist hier nicht der Fall. Die Änderungen betreffen lediglich die numerischen Spezifikationen; qualitativ bietet der Core i9-9900X und der Core i9-9820X fast dasselbe wie der zehnkernige Core i9-7900X aus dem Jahr 2017.

Auf der anderen Seite gibt es bei Skylake-X der zweiten Generation keine Kompatibilitätsprobleme: Sie laufen hervorragend auf bestehenden LGA2066-Motherboards, die auf dem Intel X299 Chipsatz basieren. Wie ihre Vorgänger verfügen sie über einen Quad-Channel-DDR4-Speichercontroller, und der integrierte PCI Express 3.0-Controller unterstützt 44 Lanes, die theoretisch auf eine beliebige Anzahl von Slots aufgeteilt werden können – von drei bis elf.

Der Semiconductor-Chip HCC, der den Core i9-9900X und den Core i9-9820X zugrunde liegt, unterscheidet sich jedoch etwas von den Chips, die in früheren, leistungsstärkeren Skylake-X-Varianten verwendet wurden. Obwohl das offizielle Stepping die M0-Nummer beibehalten hat, die für die ursprünglichen Skylake-X-Versionen mit mehr als 12 Kernen charakteristisch war, hat Intel nun modifizierte lithografische Masken im Produktionsprozess eingesetzt und verwendet einen reiferen Fertigungsprozess von 14++ nm anstelle des früheren 14+ nm Prozesses. Der wesentliche Unterschied der Technologien besteht im etwas größeren Abstand zwischen den Transistor-Toren, was, wie wir am Beispiel von Coffee Lake gesehen haben, sich positiv auf das Frequenzpotential auswirkt.

Auf Mikroarchitekturebene gibt es jedoch überhaupt keine Änderungen. Es ist erstaunlich, dass in die neuen Skylake-X Refresh-Prozessoren keine hardwareseitigen Korrekturen zur Bekämpfung der Meltdown- und Spectre-Sicherheitsanfälligkeiten eingeflossen sind. Dies ist sehr seltsam, da im parallel entwickelten Produkt Coffee Lake Refresh, das zur gleichen Zeit erschienen ist, bereits bestimmte Patches implementiert wurden. Zum Beispiel sind die modernen LGA1151v2-Prozessoren hardwaremäßig gegen angriffsbedingte Meltdown (Variante 3) und L1TF (Variante 5) geschützt.

Doch das Ärgerlichste ist nicht einmal das. Der Hauptgrund für die Enttäuschung ist das Fehlen jeglicher Veränderungen im Zusammenschluss der Prozessor-Komponenten zu einer Einheit. Im Skylake-X Refresh kommt weiterhin ein gleichrangiges Mesh-Netzwerk zum Einsatz, das über einer Matrix von Prozessorkernen liegt. Diese Art der Inter-Core-Verbindungen zeigt sich bei einer deutlichen Erhöhung der Kernanzahl in Serverprozessoren als vorteilhaft, doch für HEDT-Produkte mit nicht allzu vielen Kernen ist sie weitaus weniger geeignet als die traditionelle Ring-Bus-Architektur, was zu dramatisch erhöhten Latenzen führt. Eine der Methoden zur Bekämpfung dieses negativen Effekts könnte die Beschleunigung der Mesh-Verbindungen sein, aber hier bleibt alles beim Alten. Die Betriebsfrequenz der Verbindungen ist sowohl bei den früheren als auch bei den aktuellen Skylake-X-Prozessoren auf 2,4 GHz festgelegt, wodurch der L3-Cache und der Speichercontroller bei den LGA2066-Prozessoren im Vergleich zu den massenhaften Coffee Lake Refresh eine deutlich schlechtere Latenz aufweisen. Teilweise wird dies jedoch durch den erweiterten Level-2-Cache ausgeglichen, der bei Skylake-X einen Umfang von 1 MB pro Kern hat und somit nicht viermal kleiner ist.

All dies lässt sich leicht anhand eines Diagramms der Latenzzeit des Speichersubsystems der aktuellen Skylake-X-Prozessoren im Vergleich zu Coffee Lake Refresh veranschaulichen. Es zeigt eindeutig, dass die neuen HEDT-Prozessoren keine Verbesserungen in Bezug auf Verzögerungen aufweisen.

Die neuen Zehnkerner hingegen können mit Fortschritten bei Taktfrequenzen und der Größe des Cache-Speichers aufwarten. So verfügt der Core i9-9900X über einen beeindruckenden L3-Cache von 19,25 MB, was 40 % mehr ist als der Cache des vorherigen Zehnkerner-Prozessors, Core i9-7900X. Die Grundfrequenz des neuen Modells wurde von 3,3 auf 3,5 GHz erhöht, aber die maximale Frequenz des Core i9-9900X im Turbomodus kann die gleichen 4,5 GHz erreichen, die auch dem Zehnkerner der vorherigen Generation zur Verfügung standen. In beiden Fällen erfordert das Erreichen der 4,5 GHz die Verwendung von Turbo Boost Max 3.0, während die traditionelle Turbofunktion für den Core i9-9900X eine maximale Frequenz von 4,4 GHz aufweist.

In der Praxis verhält es sich jedoch etwas anders mit den Frequenzen des Core i9-9900X. Bei Last auf allen Kernen arbeitet der Prozessor mit einer Frequenz von 4,1 GHz.

Wenn diese Last AVX-Befehle nutzt, sinkt die Frequenz des Prozessors auf 3,8 GHz.

Die anspruchsvollsten 512-Bit-Anweisungen aus dem neuen AVX-512-Befehlssatz zwingen den Prozessor unter voller Last auf allen Kernen, die Taktfrequenz auf 3,4 GHz zu drosseln, was bemerkenswerterweise sogar unter der in den Spezifikationen angegebenen Nennfrequenz liegt.

Der zehnkernige Core i9-9820X, der eine Stufe darunter angesiedelt ist, unterscheidet sich von seinem größeren Pendant hauptsächlich in der Größe des L3-Caches, der auf 16,5 MB reduziert wurde. Auch die angegebenen Taktfrequenzen sind etwas niedriger, doch sollte man nicht vergessen, dass alle HEDT-Prozessoren von Intel frei einstellbare Multiplikatoren haben, was Enthusiasten ermöglicht, diesen Nachteil zu ignorieren.

Dennoch beträgt die Nennfrequenz des Core i9-9820X 3,3 GHz, während die maximale Frequenz im Turbomodus 4,1 oder 4,2 GHz erreicht, abhängig davon, ob es sich um die Technologie Turbo Boost 2.0 oder Turbo Boost Max 3.0 handelt.

In der Praxis kann der Core i9-9820X mit den Standard-Einstellungen und voller Last auf allen Kernen bei einer Frequenz von 4,0 GHz arbeiten.

Wenn die Last AVX-Anweisungen verwendet, reduziert der Prozessor seine Arbeitsfrequenz auf 3,8 GHz.

Im AVX-512-Modus fällt die Frequenz des Core i9-9820X auf den Nennwert von 3,3 GHz.

Wenn wir darüber sprechen, wie die neuen zehnkernigen LGA2066-Prozessoren besser sind als der alte Core i9-7900X, sollten wir nicht vergessen, dass sie auf einen effizienteren internen Wärmeübertragungsweg umgestiegen sind. Der Wärmeabfuhrdeckel ist jetzt so mit dem Chip verlötet, wie es bei Coffee Lake Refresh der Fall ist. Intel behauptet, dass die neuen Prozessoren dadurch effizienter gekühlt werden und bei niedrigeren Temperaturen arbeiten. Allerdings gibt es zwei wichtige Punkte zu beachten. Erstens, das von Intel verwendete Lötmaterial sorgt in den Rängen der Übertakter nicht gerade für Begeisterung, da es weniger effektiv ist als Flüssigmetall. Zweitens ist der Prozess des "Scalping" für die meisten Enthusiasten nicht mehr zugänglich: Es ist sehr schwierig geworden, den Deckel zu entfernen, ohne den Prozessor zu beschädigen, was eine Verbesserung des bestehenden Wärmeübertragungswegs äußerst kompliziert macht.

Abschließend zu den Eigenschaften des Core i9-9900X und des Core i9-9820X sollten auch die Preise erwähnt werden. Hier hat Intel keine kreativen Akzente gesetzt und den Preis des leistungsstärkeren Zehnkernprozessors Core i9-9900X bei 989 $ belassen, wie bereits beim Vorgänger Core i9-7900X. Der Core i9-9820X ist jedoch um 100 $ günstiger, was ihn für Enthusiasten attraktiver macht, da der um 15 % reduzierte L3-Cache die Leistung nicht erheblich beeinträchtigen dürfte und die nominalen Taktraten für echte Hochleistungs-Enthusiasten keine Rolle spielen.

Quelle: 3dnews.ru