Nuevo artículo: Core i9-9900X contra Core i9-9900K: la letra lo cambia todo

La plataforma LGA2066 y los procesadores de la familia Skylake-X fueron presentados por Intel hace más de un año y medio. Inicialmente, esta solución estaba dirigida al segmento HEDT, es decir, a sistemas de alto rendimiento para usuarios que crean y procesan contenido, ya que los Skylake-X contenían una cantidad significativamente mayor de núcleos de cálculo en comparación con las familias habituales Kaby Lake y Coffee Lake.

Sin embargo, desde la aparición de Skylake-X, el panorama en el mercado de procesadores ha cambiado considerablemente, y hoy en día, los CPU bastante accesibles pueden tener seis o incluso ocho núcleos de cálculo, mientras que los CPU masivos prometedores que se lanzarán durante este año podrían tener diez o incluso doce núcleos. ¿Hace esto que los Skylake-X sean chips obsoletos? Probablemente no. En primer lugar, entre los representantes de esta serie existen ofertas con 16 y 18 núcleos, y no habrá opciones masivas similares en el mercado en el corto plazo. En segundo lugar, la plataforma LGA2066 ofrece otras ventajas que las distinguen de los procesadores de consumo convencionales, como la superioridad en el número de canales de memoria y las líneas PCI Express disponibles.

Por lo tanto, la actualización cosmética de la línea de modelos Skylake-X, que el gigante de los microprocesadores realizó a finales del año pasado, parecía bastante lógica: encajaba perfectamente en el calendario de anuncios anuales de Intel. Sin embargo, la actitud del fabricante hacia sus novedades HEDT sorprendió un poco: la empresa no solo no revisó los precios, sino que además se negó a proporcionar muestras de los procesadores a la prensa especializada, limitándose a una presentación formal y el posterior inicio de las ventas.

Al parecer, la compañía consideró que los nuevos Skylake-X eran productos secundarios e irrelevantes, sin embargo, no estamos de acuerdo con esta afirmación en absoluto. Sí, la cantidad de núcleos de cálculo en esta línea de modelos no aumentó durante la actualización. Sin embargo, han incorporado otras mejoras interesantes: las novedades han obtenido frecuencias de reloj más altas, un mayor volumen de caché L3, así como una mejora en el interfaz térmico interno. Por lo tanto, decidimos dedicar cierta atención a los Skylake-X actualizados, lo cual fue facilitado por la tienda de informática "Regard", que accedió a proporcionar un par de nuevos procesadores LGA2066 de diez núcleos: Core i9-9820X y Core i9-9900X.

Además, desde el momento del anuncio de Skylake-X Refresh, no hemos dejado de preguntarnos: ¿por qué para el procesador HEDT de diez núcleos más potente, Intel eligió un nombre tan similar al popular procesador de consumo de ocho núcleos Core i9-9900K? ¿Qué significa esto? Y ahora tenemos la oportunidad de aclararlo...

Línea de modelos Skylake-X Refresh

Intel anunció la aparición de nuevos procesadores LGA2066 con números de modelo de la serie nueve mil en octubre del año pasado. La nueva línea incluye siete modelos: seis procesadores de la serie Core i9 con un número de núcleos que varía de 10 a 18, y un modelo Core i7 de nivel de entrada, condicionado a ocho núcleos. No se prevén más procesadores de seis y cuatro núcleos para LGA2066 en esta nueva generación, lo cual no es sorprendente dado el crecimiento explosivo de las capacidades de la plataforma LGA1151v2.

El cambio más notable en los procesadores enumerados en la tabla, en comparación con los modelos anteriores de la serie Skylake-X, es el aumento en las frecuencias de reloj. Las frecuencias nominales han subido de 200 a 600 MHz, y las frecuencias máximas que se alcanzan al activar el modo turbo han crecido de 200 a 300 MHz. Además, los modelos más básicos de la serie han incrementado su caché de nivel tres. Anteriormente, se calculaba siguiendo la regla de "1.375 MB por núcleo", y ahora cada núcleo puede tener aproximadamente hasta 2 MB de caché. Y por último, el controlador PCI Express del Core i7-9800X de ocho núcleos ha sido completamente desbloqueado, lo que le permite disponer de todas las 44 líneas que anteriormente estaban disponibles solo en procesadores con 10 o más núcleos.

Sin embargo, todos estos cambios positivos también han llevado a un aumento en la generación de calor. Mientras que la primera generación de Skylake-X tenía un paquete térmico limitado a 140 W, en los nuevos procesadores la característica TDP se ha incrementado a 165 W. En otras palabras, el aumento de frecuencias que se han asignado a los nuevos procesadores, sin ningún cambio fundamental en el proceso tecnológico de 14 nm utilizado para su producción, conlleva un pago en forma de límites energéticos y térmicos ampliados.

De hecho, Intel afirma que el aumento en el rendimiento se debe a la implementación de una tecnología de fabricación de tercera versión con un nombre condicional de 14++ nm, con la que se están fabricando actualmente los procesadores Coffee Lake y Coffee Lake Refresh. Y si no fuera por esto, la generación de calor podría haber sido aún mayor. No hay razón para temer que los nuevos Skylake-X puedan sobrecalentarse. La temperatura de trabajo de los nuevos procesadores debería reducirse gracias a un material de interfaz térmica mejorado bajo la tapa de distribución de calor. El compuesto de polímero usado anteriormente ha sido reemplazado por una aleación con una conductividad térmica notablemente más alta.

Sin embargo, todo lo mencionado anteriormente es solo la punta del iceberg. La cuestión es que el cambio en las especificaciones, y en primer lugar el aumento en los volúmenes de caché de nivel tres, tiene una base mucho más inesperada. Ahora, para producir procesadores HEDT, Intel ha comenzado a utilizar cristales semiconductores que son algo diferentes en su naturaleza.

Esto significa lo siguiente: los procesadores HEDT siempre han sido una versión de escritorio de los chips de servidor. Tradicionalmente, Intel tomaba las versiones más jóvenes de Xeon, adaptaba el controlador de memoria y algunas otras características y las trasladaba al entorno de escritorio. Mientras que para sus productos de servidor, Intel producía tres variantes de cristales semiconductores: LCC (Low Core Count) con 10 núcleos, HCC (High Core Count) con 18 núcleos y XCC (eXtreme Core Count) con 28 núcleos, en los procesadores HEDT de escritorio solo llegaban las versiones más simples de los cristales. Así, en los procesadores Skylake-X de primera generación con 6, 8 y 10 núcleos se utilizaba el cristal LCC, mientras que en las modificaciones con 12, 14, 16 y 18 núcleos se empleaba el cristal HCC.

En los Skylake-X renovados, de los que hablamos hoy, ya no se utiliza la versión más joven del cristal LCC. Todos los nuevos procesadores HEDT de la serie 9000, incluidos los de ocho y diez núcleos, se basan en el cristal HCC. Es decir, incluso en el Core i7-9800X o el Core i9-9900X, potencialmente hay 18 núcleos, pero gran parte de ellos está bloqueada a nivel hardware en la fase de producción.

Esta extraña decisión a primera vista se tomó precisamente para aumentar el volumen de la caché en los nuevos procesadores. La arquitectura interna de Skylake-X supone que a cada núcleo de cálculo se le asigna una porción de caché de 1,375 MB. Y si en el mismo Core i9-9900X se utilizara el cristal más joven LCC, este procesador no podría obtener más de 13,75 MB de caché L3. El cristal más grande HCC, en este sentido, es más flexible; en total tiene 24,75 MB de caché, y este mayor volumen se utiliza parcialmente en los procesadores de nueva generación de ocho y diez núcleos.

Como resultado, todos los Skylake-X se unificaron en diseño, pero el lado negativo de tal unificación fue la aplicación generalizada de un gran cristal semiconductor con un área de aproximadamente 485 mm2, que supera más de dos veces y media el área del cristal de los Coffee Lake Refresh de ocho núcleos. Esto significa que cualquiera de los procesadores de la serie novena con LGA2066 tiene un costo de producción notablemente más alto en comparación con el Core i9-9900K. Sin embargo, a pesar de esto, el Core i9-9800X de ocho núcleos está valorado en la lista de precios oficial solo a $100 más que el Core i9-9900K. Por lo tanto, es razonable suponer que la producción de procesadores de ocho y diez núcleos basados en cristales de 18 núcleos aún tiene algún sentido económico para Intel; por ejemplo, la empresa aprovecha esta oportunidad para implementar cristales semiconductores con un gran número de defectos de producción que aún no han encontrado un uso adecuado.

Más información sobre los Core i9-9900X y Core i9-9820X de diez núcleos

Para realizar las pruebas, tomamos dos procesadores de diez núcleos de la 'nueva ola': el Core i9-9900X y el Core i9-9820X. A pesar de que estos CPU han pasado a un nuevo cristal HCC, no han cambiado tanto en comparación con el Core i9-7900X. Normalmente, Intel al lanzar segundas generaciones de procesadores para versiones anteriores de la plataforma HEDT los trasladaba a una microarquitectura más nueva, pero esta vez eso no ocurrió. Los cambios se limitaron solo a parámetros numéricos; cualitativamente, el Core i9-9900X y el Core i9-9820X son casi lo mismo que ofrecía el Core i9-7900X de diez núcleos del año 2017.

Sin embargo, la segunda generación de Skylake-X no tiene problemas de compatibilidad: funcionan perfectamente en las placas madre LGA2066 existentes, basadas en el chipset Intel X299. Al igual que sus predecesores, cuentan con un controlador de memoria DDR4 de cuatro canales, y el controlador PCI Express 3.0 integrado admite 44 líneas, que en teoría pueden dividirse en un número arbitrario de ranuras, desde tres hasta once.

Sin embargo, el cristal semiconductor HCC que se encuentra en el corazón del Core i9-9900X y el Core i9-9820X es algo diferente de los cristales utilizados en los modelos más antiguos de Skylake-X. Aunque el stepping formal ha mantenido el número M0, que era característico de las versiones iniciales de Skylake-X con más de 12 núcleos, ahora Intel ha comenzado a utilizar máscaras litográficas modificadas en el proceso de producción gracias a la implementación de un proceso tecnológico más maduro de 14++ nm en lugar del anterior de 14+ nm. La clave de esta diferencia tecnológica radica en un mayor espaciamiento entre los transistores, lo que, como ya hemos visto en el caso del Coffee Lake, tiene un efecto positivo en el potencial de frecuencia.

Sin embargo, a nivel de microarquitectura no hay cambios en absoluto. Es sorprendente, pero los nuevos procesadores Skylake-X Refresh ni siquiera incluyen correcciones de hardware para combatir las vulnerabilidades Meltdown y Spectre. Esto resulta muy extraño considerando que en el producto paralelo Coffee Lake Refresh, lanzado al mismo tiempo, ya se habían implementado ciertas actualizaciones. Por ejemplo, los modernos procesadores LGA1151v2 están protegidos a nivel de hardware contra ataques Meltdown (Variante 3) y L1TF (Variante 5).

Pero lo más frustrante no es eso. La principal razón para la frustración es la falta de cambios en la arquitectura de integración de los componentes del procesador. En la gama Skylake-X Refresh sigue utilizándose una red Mesh de celdas de igual nivel, superpuesta a la matriz de núcleos del procesador. Esta disposición de conexiones entre núcleos funciona bien cuando se aumenta significativamente el número de núcleos en los procesadores de servidor, pero para productos HEDT con un número no muy alto de núcleos resulta mucho menos adecuada en comparación con el tradicional bus de anillo, lo que provoca un aumento dramático en las latencias. Uno de los métodos para combatir este efecto negativo podría haber sido acelerar las conexiones Mesh, pero aquí todo se ha mantenido igual. La frecuencia de operación de las conexiones, tanto en los Skylake-X anteriores como en los actuales, se ha establecido en 2.4 GHz, por lo que la caché L3 y el controlador de memoria de los procesadores LGA2066 tienen una latencia notablemente peor en comparación con los Coffee Lake Refresh. Sin embargo, esto se compensa en parte con una mayor caché de segundo nivel, que en Skylake-X tiene un tamaño de 1 MB por núcleo, en lugar de cuatro veces menos.

Todo esto se puede ilustrar fácilmente con un gráfico de latencia del subsistema de memoria de los procesadores Skylake-X de última generación en comparación con Coffee Lake Refresh. Muestra claramente la falta de mejoras en la situación de retrasos con los nuevos procesadores HEDT.

Sin embargo, los nuevos procesadores de diez núcleos pueden presumir de avances en las frecuencias de reloj y en el tamaño de la memoria caché. Por ejemplo, el Core i9-9900X cuenta con una caché L3 de 19,25 MB, que supera en un 40 % el tamaño de la caché del anterior procesador de diez núcleos, el Core i9-7900X. La frecuencia base del nuevo modelo, por otro lado, ha aumentado de 3,3 a 3,5 GHz, pero la frecuencia máxima del Core i9-9900X en modo turbo puede alcanzar los mismos 4,5 GHz que estaban disponibles para el procesador de la generación anterior. En ambos casos, alcanzar la marca de 4,5 GHz requiere el uso de la tecnología Turbo Boost Max 3.0, mientras que el modo turbo tradicional ofrece una frecuencia máxima de 4,4 GHz para el Core i9-9900X.

Sin embargo, en la práctica, la situación con las frecuencias del Core i9-9900X es un poco diferente. Con una carga en todos los núcleos, el procesador opera a una frecuencia de 4,1 GHz.

Si esta carga utiliza instrucciones AVX, la frecuencia del procesador se reduce a 3,8 GHz.

Además, las instrucciones más exigentes de 512 bits del nuevo conjunto AVX-512, bajo carga completa en todos los núcleos, hacen que el procesador reduzca su funcionamiento a 3,4 GHz, lo cual, hay que señalar, está incluso por debajo de la frecuencia nominal anunciada en las especificaciones.

Hablando del Core i9-9820X, que está un escalón por debajo, se diferencia de su hermano mayor principalmente por el tamaño de la caché de nivel tres, que se ha reducido a 16,5 MB. Las frecuencias nominales también son un poco más bajas, pero no debemos olvidar que todos los procesadores HEDT de Intel tienen multiplicadores desbloqueados, lo que permitirá a los entusiastas ignorar este inconveniente.

Sin embargo, la frecuencia nominal del Core i9-9820X es de 3,3 GHz, mientras que la máxima en modo turbo es de 4,1 o 4,2 GHz, dependiendo de si se trata de la tecnología Turbo Boost 2.0 o Turbo Boost Max 3.0.

En la práctica, al utilizar el procesador con la configuración predeterminada y bajo carga en todos los núcleos, el Core i9-9820X es capaz de operar a una frecuencia de 4,0 GHz.

Si la carga utiliza instrucciones AVX, el procesador reduce su frecuencia de operación a 3,8 GHz.

En modo AVX-512, la frecuencia del Core i9-9820X cae a su valor nominal de 3,3 GHz.

Al hablar de cómo los nuevos procesadores LGA2066 de diez núcleos superan al antiguo Core i9-7900X, es inevitable mencionar la transición hacia el uso de un interfaz térmico interno más eficiente. La tapa que disipa el calor ahora está soldada al chip, al igual que en el Coffee Lake Refresh. Intel afirma que gracias a esto, los nuevos procesadores se enfrían de manera más eficiente y funcionan a temperaturas más bajas, sin embargo, hay dos peros. Primero, la soldadura utilizada por Intel no genera mucho entusiasmo entre los overclockers, ya que es menos efectiva que la pasta térmica líquida. Y en segundo lugar, ahora el procedimiento de 'delid' ha resultado inaccesible para la mayoría de los entusiastas: quitar la tapa sin dañar el procesador se ha vuelto muy difícil, por lo que mejorar el interfaz térmico existente es extremadamente complicado.

Para concluir la discusión sobre las especificaciones del Core i9-9900X y el Core i9-9820X, también es importante mencionar los precios. Aquí Intel no mostró mucha imaginación y estableció el precio del procesador de diez núcleos Core i9-9900X en los mismos $989 que pedía por el procesador Core i9-7900X de la generación anterior. Sin embargo, el Core i9-9820X es $100 más barato, lo que lo convierte en una oferta más atractiva para los entusiastas, ya que la reducción del 15 % en la caché L3 probablemente no impactará mucho en el rendimiento, y las frecuencias de reloj nominales no tienen relevancia para los verdaderos entusiastas de alto rendimiento.

Fuente: 3dnews.ru