Neuer Artikel: Core i9-9900X vs. Core i9-9900K: Der Buchstabe ändert alles

Die LGA2066-Plattform und die Prozessoren der Skylake-X-Familie wurden von Intel vor mehr als anderthalb Jahren vorgestellt. Diese Lösung zielte das Unternehmen zunächst auf das HEDT-Segment ab, also auf Hochleistungssysteme für Benutzer, die Inhalte erstellen und verarbeiten, da Skylake-X im Vergleich zu den üblichen Vertretern des Kaby eine deutlich größere Anzahl an Rechenkernen enthielt Lake- und Coffee Lake-Familien.

In der Zeit seit der Einführung von Skylake-X hat sich die Landschaft auf dem Prozessormarkt jedoch erheblich verändert, und heute können relativ erschwingliche CPUs über sechs oder sogar acht Prozessorkerne verfügen, und es handelt sich um vielversprechende Mainstream-CPUs, die innerhalb dieser Zeit auf den Markt kommen sollten Dieses Jahr kann es zehn oder sogar zwölf Kerne haben. Ist Skylake-X dadurch ein nutzloser Chip? Höchstwahrscheinlich nein. Erstens gibt es unter den Vertretern dieser Serie Angebote mit 16 und 18 Kernen, und Massenoptionen wie diese werden in naher Zukunft definitiv nicht auf dem Markt sein. Zweitens verfügt die LGA2066-Plattform über weitere Vorteile, die sie von herkömmlichen Consumer-Prozessoren unterscheiden, beispielsweise die Überlegenheit bei der Anzahl der Speicherkanäle und der verfügbaren PCI-Express-Lanes.

Daher schien das kosmetische Update der Skylake-X-Reihe, das der Mikroprozessorriese Ende letzten Jahres durchführte, durchaus logisch – es passte perfekt in Intels jährlichen Ankündigungsplan. Allerdings war die Haltung des Herstellers gegenüber seinen HEDT-Neuheiten etwas überraschend: Das Unternehmen änderte nicht nur die Preise nicht, sondern weigerte sich auch, der IT-Presse Muster von Prozessoren zur Verfügung zu stellen, und beschränkte sich lediglich auf eine formelle Präsentation und den anschließenden Verkaufsstart .

Offenbar hielt das Unternehmen die neuen Skylake-X für zweitrangige und uninteressante Produkte, wir sind mit dieser Formulierung jedoch grundsätzlich nicht einverstanden. Ja, die Anzahl der Rechenkerne für Vertreter dieser Modellreihe hat sich während des Update-Vorgangs nicht erhöht. Sie beinhalten jedoch weitere interessante Verbesserungen: Die neuen Produkte verfügen über höhere Taktraten, eine erhöhte L3-Cache-Kapazität und eine verbesserte interne thermische Schnittstelle. Aus diesem Grund haben wir uns dennoch entschlossen, dem aktualisierten Skylake-X etwas Aufmerksamkeit zu schenken, wobei uns der Regard-Computerladen sehr geholfen hat, der sich bereit erklärte, ein Paar neuer LGA2066-Zehnkernprozessoren für Forschungszwecke bereitzustellen: Core i9-9820X ​​​​und Core i9-9900X.

Darüber hinaus beschäftigte uns vom Moment der Ankündigung von Skylake-X Refresh an die Frage: Warum hat Intel für den älteren Zehnkern-HEDT-Prozessor einen Namen gewählt, der dem beliebten Achtkerner Core i9-9900K zum Verwechseln ähnlich ist? Was bedeutet das? Und jetzt haben wir die Chance, es herauszufinden ...

Skylake-X Refresh-Aufstellung

Bereits im Oktober letzten Jahres kündigte Intel das Erscheinen neuer LGA2066-Prozessoren mit Modellnummern aus der neuntausendsten Serie an. Zu den neuen Produkten gehörten sieben Modelle: sechs Prozessoren der Core-i9-Serie mit einer Anzahl von Kernen von 10 bis 18 und ein Core-i7-Modell mit acht Kernen, ein bedingtes Einstiegsmodell. Für den LGA2066 gibt es in der neuen Generation keine Sechskern- oder Vierkernprozessoren, was angesichts des rasanten Leistungswachstums der LGA1151v2-Plattform nicht verwunderlich ist.

Die auffälligste Änderung der in der Tabelle aufgeführten Prozessoren im Vergleich zu den Vorgängermodellen der Skylake-X 200-Serie war die Erhöhung der Taktraten. Die Nennfrequenzen sind um 600–200 MHz gestiegen, und die maximalen Frequenzen, die bei eingeschaltetem Turbomodus erreicht werden, sind um 300–1,375 MHz gestiegen. Darüber hinaus haben die jüngeren Vertreter der Serie das Volumen des Third-Level-Cache-Speichers erhöht. Früher wurde er nach der Regel „2 MB pro Kern“ berechnet, doch jetzt kann jeder Kern bis zu etwa 7 MB Cache haben. Und schließlich wurde der PCI-Express-Controller des achtkernigen Core i9800-44X vollständig freigeschaltet, wodurch dieser Prozessor über alle 10 Lanes verfügt, die bisher nur bei Prozessoren mit XNUMX oder mehr Kernen verfügbar waren.

All diese angenehmen Veränderungen führten jedoch zu einer Erhöhung der Wärmeentwicklung. Während der Skylake-X der ersten Generation über ein auf 140 W begrenztes Wärmepaket verfügte, erhöhen die neuen Prozessoren die TDP-Kennlinie auf 165 W. Mit anderen Worten: Für die erhöhten Frequenzen, die neuen Prozessoren zugewiesen werden, ohne dass sich der für ihre Herstellung verwendete 14-nm-Technologieprozess grundlegend ändert, muss man mit erweiterten Energie- und thermischen Grenzen bezahlen.

Zwar behauptet Intel selbst, dass die Einführung der dritten Version der Produktionstechnologie mit dem Codenamen 14++ nm, die heute zur Herstellung der Coffee-Lake- und Coffee-Lake-Refresh-Prozessoren verwendet wird, eine Steigerung der Geschwindigkeitseigenschaften ermöglicht habe. Und wenn dies nicht der Fall wäre, könnte die Wärmeabgabe sogar noch höher sein. Es besteht jedoch kein Grund zur Befürchtung, dass der neue Skylake-X anfällig für Überhitzung sein könnte. Verbessertes Wärmeleitmaterial unter der Wärmeverteilungsabdeckung soll die Betriebstemperaturen neuer Prozessoren senken. An die Stelle der bisher verwendeten Polymer-Wärmeleitpaste trat Lot mit deutlich höherer Wärmeleitfähigkeit.

Aber alles oben Genannte ist nur die Spitze des Eisbergs. Tatsache ist, dass die Änderung der Spezifikationen und vor allem die Vergrößerung des Cache-Speichers der dritten Ebene eine viel unerwartetere Grundlage hat. Für die Herstellung von HEDT-Prozessoren hat Intel nun damit begonnen, Halbleiterkristalle mit etwas anderer Bedeutung zu verwenden.

Das bedeutet Folgendes: HEDT-Prozessoren waren schon immer eine Desktop-Variante von Serverchips. Traditionell nahm Intel jüngere Modifikationen des Xeon, passte den Speichercontroller und einige andere Eigenschaften an sie an und übertrug sie auf die Desktop-Umgebung. Gleichzeitig produzierte Intel für seine Serverprodukte drei Versionen von Halbleiterkristallen: LCC (Low Core Count) mit 10 Kernen, HCC (High Core Count) mit 18 Kernen und XCC (eXtreme Core Count) mit 28 Kernen, im Desktop HEDT-Prozessoren enthielten nur die einfachsten Versionen von Kristallen. So verwendeten die Skylake-X-Prozessoren der ersten Generation mit 6, 8 und 10 Kernen einen LCC-Kristall und Modifikationen mit 12, 14, 16 und 18 Kernen einen HCC-Kristall.

Im aktualisierten Skylake-X, über das wir heute sprechen, wird die Low-End-Version des LCC-Kristalls nicht mehr verwendet. Alle neuen HEDT-Prozessoren der neuntausendsten Serie, einschließlich Acht- und Zehn-Kern-Versionen, basieren auf dem HCC-Kristall. Das heißt, selbst der Core i7-9800X oder Core i9-9900X verfügt möglicherweise über 18 Kerne, ein erheblicher Teil davon ist jedoch in der Produktionsphase in der Hardware verankert.

Diese auf den ersten Blick seltsame Entscheidung wurde genau deshalb getroffen, um den Cache-Speicher neuer Prozessoren zu erhöhen. Die interne Struktur von Skylake-X geht davon aus, dass jedem Rechenkern ein Teil des Cache-Speichers mit einem Volumen von 1,375 MB zugewiesen wird. Und wenn derselbe Core i9-9900X einen Low-End-LCC-Kristall verwendet hätte, wäre dieser Prozessor sicherlich nicht in der Lage gewesen, mehr als 13,75 MB L3-Cache zu erhalten. Der größere HCC-Chip ist in dieser Hinsicht flexibler, er verfügt über insgesamt 24,75 MB Cache, und dieses erhöhte Volumen wird teilweise in den Acht- und Zehn-Kern-Prozessoren der neuen Welle genutzt.

Infolgedessen wurden alle Skylake-X im Design vereinheitlicht, der Nachteil dieser Vereinheitlichung war jedoch die weit verbreitete Verwendung eines sehr großen Halbleiterchips mit einer Fläche von etwa 485 mm2, was mehr als zweieinhalb Mal größer ist als der Chipbereich des achtkernigen Coffee Lake Refresh. Dies bedeutet, dass jeder der LGA2066-Prozessoren der neuntausendsten Serie im Vergleich zum gleichen Core i9-9900K deutlich höhere Kosten verursacht. Trotzdem kostet der Core i9-9800X mit acht Kernen in der offiziellen Preisliste nur 100 US-Dollar mehr als der Core i9-9900K. Daher kann davon ausgegangen werden, dass die Produktion von Acht- und Zehn-Kern-Prozessoren auf Basis von 18-Kern-Kristallen für Intel immer noch wirtschaftlich sinnvoll ist. Beispielsweise nutzt das Unternehmen diese Gelegenheit, um Halbleiterkristalle mit einer großen Anzahl von Fertigungsstücken zu verkaufen Mängel, die bisher keine würdige Verwendung finden konnten.

Mehr zum Zehnkerner Core i9-9900X und Core i9-9820X

Zum Testen haben wir zwei Zehnkernprozessoren der „neuen Welle“ genommen – Core i9-9900X und Core i9-9820X. Obwohl diese CPUs auf einen neuen HCC-Kristall umgestiegen sind, haben sie sich im Vergleich zum Core i9-7900X nicht wesentlich verändert. Normalerweise hat Intel bei der Veröffentlichung zweiter Prozessorgenerationen für frühere Versionen der HEDT-Plattform diese auf eine neuere Mikroarchitektur übertragen, aber das ist bisher nicht geschehen. Die Änderungen betrafen nur die numerischen Parameter, aber qualitativ haben wir in Form des Core i9-9900X und Core i9-9820X ​​​​fast das Gleiche, was der Zehnkerner Core i9-7900X von 2017 bot.

Die Skylake-X der zweiten Generation weisen jedoch keine Kompatibilitätsprobleme auf: Sie funktionieren hervorragend in vorhandenen LGA2066-Motherboards, die auf dem Intel X299-Systemlogiksatz basieren. Sie verfügen wie ihre Vorgänger über einen Vierkanal-DDR4-Speichercontroller und der eingebaute PCI-Express-3.0-Controller unterstützt 44 Lanes, die theoretisch in eine beliebige Anzahl von Steckplätzen aufgeteilt werden können – von drei bis elf.

Allerdings unterscheidet sich der HCC-Halbleiterkristall, der dem Core i9-9900X und Core i9-9820X ​​zugrunde liegt, etwas von den Kristallen, die früher im älteren Skylake-X verwendet wurden. Obwohl die formale Abstufung die M0-Nummer beibehielt, die typisch für die ersten Versionen von Skylake-X mit mehr als 12 Kernen war, begann Intel aufgrund der Verwendung eines ausgereifteren 14++ nm nun, modifizierte lithografische Masken im Produktionsprozess zu verwenden Prozesstechnologie anstelle der bisherigen 14+ nm-Prozesstechnologie. Der wesentliche Unterschied zwischen den Technologien ist der etwas größere Pitch zwischen den Transistor-Gates, der sich, wie wir bereits bei Coffee Lake gesehen haben, positiv auf das Frequenzpotential auswirkt.

Auf der Ebene der Mikroarchitektur gibt es überhaupt keine Änderungen. Überraschenderweise enthielten die neuen Skylake-X-Refresh-Prozessoren nicht einmal Hardware-Fixes zur Bekämpfung der Meltdown- und Spectre-Schwachstellen. Und das ist sehr seltsam, wenn man bedenkt, dass in dem parallel veröffentlichten Parallelprodukt Coffee Lake Refresh bereits bestimmte Patches erschienen waren. Beispielsweise sind moderne LGA1151v2-Prozessoren auf Hardwareebene vor Meltdown- (Variante 3) und L1TF- (Variante 5) Angriffen geschützt.

Aber das ist nicht einmal das Beleidigendste. Der Hauptgrund für die Frustration ist das Fehlen jeglicher Änderungen am Schema der Kombination von Prozessorkomponenten zu einem Ganzen. Skylake-X Refresh verwendet weiterhin ein Peer-to-Peer-Mesh-Netzwerk, das über einer Reihe von Prozessorkernen liegt. Dieses Inter-Core-Verbindungsschema funktioniert gut mit einer deutlichen Erhöhung der Anzahl der Kerne in Serverprozessoren, aber für HEDT-Produkte mit einer nicht allzu hohen Anzahl von Kernen ist es für einen herkömmlichen Ringbus viel schlechter geeignet, was zu einem dramatischen Anstieg der Latenzen führt . Eine Möglichkeit, diesen negativen Effekt zu bekämpfen, könnte darin bestehen, Mesh-Verbindungen zu beschleunigen, aber hier bleibt alles beim Alten. Die Betriebsfrequenz der Verbindungen im vorherigen und aktuellen Skylake-X ist auf 2,4 GHz eingestellt, sodass der L3-Cache und der Speichercontroller der LGA2066-Prozessoren im Vergleich zum massiven Coffee Lake Refresh eine deutlich schlechtere Latenz aufweisen. Dies wird zwar teilweise durch den erweiterten Second-Level-Cache ausgeglichen, der bei Skylake-X ein Volumen von 1 MB pro Kern hat und nicht viermal weniger.

All dies lässt sich leicht anhand einer Grafik der Latenz des Speichersubsystems der Skylake-X-Prozessoren der aktuellen Generation im Vergleich zu Coffee Lake Refresh veranschaulichen. Es zeigt deutlich die fehlende Verbesserung der Latenzsituation der neuen HEDT-Prozessoren.

Doch die neuen Zehn-Kern-Prozessoren können sich mit Fortschritten bei Taktraten und Cache-Speichergröße rühmen. Beispielsweise verfügt der Core i9-9900X über einen Opfer-L3-Cache von 19,25 MB, was 40 % größer ist als die Cache-Größe des vorherigen Zehnkernprozessors Core i9-7900X. Die Grundfrequenz des neuen Modells wurde von 3,3 auf 3,5 GHz erhöht, die maximale Frequenz des Core i9-9900X im Turbomodus kann jedoch die gleichen 4,5 GHz erreichen, die dem Zehnkernprozessor der vorherigen Generation zur Verfügung standen. In beiden Fällen ist zum Erreichen von 4,5 GHz die Verwendung der Turbo Boost Max 3.0-Technologie erforderlich. Im herkömmlichen Turbomodus beträgt die maximale Frequenz für den Core i9-9900X 4,4 GHz.

In der Praxis sieht die Situation bei den Frequenzen des Core i9-9900X jedoch etwas anders aus. Wenn alle Kerne ausgelastet sind, arbeitet der Prozessor mit 4,1 GHz.

Wenn diese Last AVX-Anweisungen verwendet, wird die Prozessorfrequenz auf 3,8 GHz reduziert.

Und die ressourcenintensivsten 512-Bit-Befehle des neuen AVX-512-Sets zwingen den Prozessor bei Volllast auf allen Kernen dazu, auf 3,4 GHz zu verlangsamen, was allerdings noch unter der angegebenen Nennfrequenz liegt in den Spezifikationen.

Wenn wir über den eine Stufe niedrigeren Zehnkerner Core i9-9820X ​​sprechen, unterscheidet er sich von seinem älteren Bruder vor allem durch die Größe des auf 16,5 MB reduzierten Cache-Speichers der dritten Ebene. Die Nennfrequenzen sind ebenfalls etwas niedriger, aber wir dürfen nicht vergessen, dass alle Intel HEDT-Prozessoren über kostenlose Multiplikatoren verfügen, sodass Enthusiasten diesen Nachteil ignorieren können.

Die Nennfrequenz des Core i9-9820X ​​​​beträgt jedoch 3,3 GHz und die maximale Frequenz im Turbomodus beträgt 4,1 oder 4,2 GHz, je nachdem, ob es sich um die Turbo Boost 2.0- oder Turbo Boost Max 3.0-Technologie handelt.

In der Praxis ist der Core i9-9820X ​​​​bei Betrieb des Prozessors mit Standardeinstellungen und Auslastung aller Kerne in der Lage, mit einer Frequenz von 4,0 GHz zu arbeiten.

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

Und im AVX-512-Modus sinkt die Frequenz des Core i9-9820X ​​auf den Nennwert von 3,3 GHz.

Wenn wir darüber sprechen, dass die neuen LGA2066-Prozessoren mit zehn Kernen besser sind als der alte Core i9-7900X, kommen wir nicht umhin, uns an den Übergang zur Verwendung einer effizienteren internen thermischen Schnittstelle zu erinnern. Die Wärmeableitungskappe wird nun auf ähnliche Weise wie beim Coffee Lake Refresh mit dem Chip verlötet. Laut Intel werden die neuen Prozessoren dadurch effizienter gekühlt und arbeiten bei niedrigeren Temperaturen, es gibt jedoch zwei Vorbehalte. Erstens ist das von Intel verwendete Lot bei Übertaktern nicht besonders beliebt, da es weniger effizient ist als Flüssigmetall. Und zweitens ist das Scalping-Verfahren mittlerweile für die meisten Enthusiasten unzugänglich: Es ist sehr schwierig geworden, die Abdeckung zu entfernen, ohne den Prozessor zu beschädigen, sodass es äußerst schwierig ist, die vorhandene thermische Schnittstelle zu verbessern.

Zum Abschluss der Geschichte über die Eigenschaften des Core i9-9900X und Core i9-9820X ​​sind noch die Preise zu erwähnen. Hier zeigte Intel keine Fantasie und setzte den Preis für den älteren Zehnkerner Core i9-9900X auf die gleichen 989 US-Dollar an, die es für den Core i9-7900X-Prozessor der Vorgängergeneration verlangte. Allerdings kostet der Core i9-9820X ​​100 US-Dollar weniger, was ihn zu einem attraktiveren Angebot für Enthusiasten macht, denn der 15 % kleinere L3-Cache dürfte kaum nennenswerte Auswirkungen auf die Leistung haben, und die nominellen Taktraten sind für echte High-Performance-Enthusiasten geeignet haben keine Bedeutung.

Source: 3dnews.ru