Nouvel article : Core i9-9900X contre Core i9-9900K : la lettre change tout

La plateforme LGA2066 et les processeurs de la famille Skylake-X ont été introduits par Intel il y a un peu plus d'un an et demi. À l'origine, cette solution visait le segment HEDT, c'est-à-dire les systèmes haute performance pour les utilisateurs impliqués dans la création et le traitement de contenu, car les Skylake-X contenaient un nombre de cœurs de calcul nettement supérieur à ceux des familles Kaby Lake et Coffee Lake traditionnelles.

Cependant, depuis l'arrivée des Skylake-X, le paysage du marché des processeurs a considérablement changé, et aujourd'hui, des CPU raisonnablement accessibles peuvent comporter six voire huit cœurs de calcul, tandis que des CPU de masse prometteurs, qui devraient sortir cette année, pourraient avoir dix ou même douze cœurs. Cela rend-il les Skylake-X obsolètes ? Probablement pas. Tout d'abord, parmi les représentants de cette série, il existe des modèles avec 16 et 18 cœurs, et il n'y aura clairement pas d'équivalents sur le marché dans un avenir proche. Ensuite, la plateforme LGA2066 présente d'autres avantages qui les distinguent des processeurs consommateurs ordinaires, comme un nombre supérieur de canaux mémoire et de lignes PCI Express disponibles.

Ainsi, le rafraîchissement esthétique de la gamme Skylake-X, que le géant des microprocesseurs a réalisé à la fin de l'année dernière, semblait tout à fait logique - il s'intégrait parfaitement dans le calendrier annuel d'annonces d'Intel. Cependant, l'attitude du fabricant vis-à-vis de ses nouvelles HEDT a quelque peu surpris : la société n'a pas seulement refusé de revoir les prix, mais elle a également décidé de ne pas fournir d'échantillons de processeurs à la presse IT, se contentant d'une présentation formelle et du lancement des ventes par la suite.

Il semble que la société considère les nouveaux Skylake-X comme des produits secondaires et peu intéressants, mais nous ne sommes absolument pas d'accord avec cette formulation. Oui, le nombre de cœurs de calcul pour les représentants de cette gamme n'a pas augmenté lors de la mise à jour. Cependant, d'autres améliorations intéressantes ont été intégrées : les nouveautés ont des fréquences d'horloge plus élevées, un cache L3 étendu, ainsi qu'une interface thermique interne améliorée. C'est pourquoi nous avons décidé de porter une attention particulière aux Skylake-X mis à jour, ce qui a été grandement facilité par le magasin informatique « Regarde », qui a accepté de fournir pour nos recherches, deux nouveaux processeurs LGA2066 à dix cœurs : Core i9-9820X et Core i9-9900X.

De plus, depuis le moment de l'annonce du Skylake-X Refresh, une question ne cessait de nous hanter : pourquoi Intel a-t-il choisi un nom si similaire pour le processeur HEDT à dix cœurs avec le populaire processeur de masse à huit cœurs Core i9-9900K ? Qu'est-ce que cela signifie ? Et maintenant, nous avons enfin la chance de comprendre…

Gamme de modèles Skylake-X Refresh

Intel a annoncé l'arrivée de nouveaux processeurs LGA2066 avec des numéros de modèle de la série neuf mille en octobre dernier. La gamme comprend sept modèles : six processeurs de la série Core i9 avec un nombre de cœurs allant de 10 à 18 et un modèle Core i7 à huit cœurs, considéré comme d'entrée de gamme. Aucun processeur à six cœurs ni à quatre cœurs pour LGA2066 n'est prévu dans cette nouvelle génération, ce qui n'est pas surprenant compte tenu de l'énorme augmentation des capacités de la plateforme LGA1151v2.

Le changement le plus notable dans les processeurs énumérés dans le tableau, par rapport aux modèles précédents de la série Skylake-X, est l'augmentation des fréquences d'horloge. Les fréquences de base ont augmenté de 200 à 600 MHz, tandis que les fréquences maximales atteintes en mode turbo ont crû de 200 à 300 MHz. De plus, pour les modèles les plus bas de la série, la taille du cache L3 a été augmentée. Auparavant, elle était calculée selon la règle « 1,375 Mo par cœur », tandis qu'aujourd'hui, chaque cœur peut disposer d'environ 2 Mo de cache. Enfin, le contrôleur PCI Express du Core i7-9800X à huit cœurs a été complètement débloqué, ce qui permet à ce processeur d'accéder à toutes les 44 lignes, qui étaient auparavant réservées aux processeurs avec 10 cœurs ou plus.

Cependant, tous ces changements agréables ont également entraîné une augmentation de la production thermique. Alors que la première génération de Skylake-X avait un package thermique limité à 140 W, les nouveaux processeurs affichent un TDP augmenté à 165 W. En d'autres termes, les fréquences accrues, attribuées aux nouveaux processeurs sans changements majeurs dans le processus technologique 14 nm utilisé pour leur fabrication, se paient par des limites énergétiques et thermiques élargies.

Cependant, Intel affirme que l'amélioration des performances a été rendue possible grâce à l'adoption de la technologie de production de troisième génération, surnommée 14++ nm, selon laquelle sont fabriqués les processeurs Coffee Lake et Coffee Lake Refresh. Si cela n'avait pas été le cas, la dissipation thermique aurait pu être encore plus élevée. Toutefois, il n'y a pas de raison de craindre que les nouveaux Skylake-X soient sujets à la surchauffe. La nouvelle interface thermique améliorée sous le capot de dissipation devrait réduire les températures de fonctionnement des nouveaux processeurs. La pâte thermique polymère auparavant utilisée a été remplacée par une soudure présentant une conductivité thermique significativement plus élevée.

Mais tout ce qui a été dit ci-dessus n'est que la partie émergée de l'iceberg. En effet, le changement des spécifications, et en particulier l'augmentation des tailles du cache L3, repose sur une base beaucoup plus inattendue. Désormais, pour produire des processeurs HEDT, Intel utilise des cristaux semi-conducteurs d'une nature « différente ».

Cela signifie que les processeurs HEDT ont toujours été une version de bureau des puces serveur. Traditionnellement, Intel prenait des variantes inférieures de Xeon, adaptait le contrôleur de mémoire et certaines autres caractéristiques, puis les transférer à un environnement de bureau. Ainsi, alors que pour ses produits serveur, Intel produisait trois variantes de puces semi-conductrices : LCC (Low Core Count) avec 10 cœurs, HCC (High Core Count) avec 18 cœurs et XCC (eXtreme Core Count) avec 28 cœurs, seules les versions les plus simples des puces entraient dans les processeurs HEDT de bureau. Par exemple, dans les processeurs Skylake-X de première génération avec 6, 8 et 10 cœurs, on utilisait la puce LCC, tandis que les modèles avec 12, 14, 16 et 18 cœurs utilisaient la puce HCC.

Dans les Skylake-X actualisés dont nous parlons aujourd'hui, la version inférieure de la puce LCC n'est plus utilisée. Tous les nouveaux processeurs HEDT de la série 9000, y compris les variantes à huit et dix cœurs, sont basés sur la puce HCC. Cela signifie que même dans le Core i7-9800X ou le Core i9-9900X, il y a potentiellement 18 cœurs, mais une partie importante d'entre eux est matériellement bloquée au stade de la production.

Cette décision apparemment étrange a été prise précisément pour augmenter la taille de la mémoire cache dans les nouveaux processeurs. La conception interne des Skylake-X suppose qu'une portion de mémoire cache de 1,375 Mo est allouée à chaque cœur de calcul. Et si la même puce LCC était utilisée dans le Core i9-9900X, ce processeur ne pourrait de toute façon pas obtenir plus de 13,75 Mo de cache L3. La puce plus grande HCC est plus flexible à cet égard, offrant un total de 24,75 Mo de cache, dont cette capacité accrue est partiellement utilisée dans les processeurs à huit et dix cœurs de la nouvelle génération.

En conséquence, tous les Skylake-X ont été unifiés par leur design, mais l'inconvénient de cette unification est l'utilisation généralisée d'une très grande puce semi-conductrice d'une surface d'environ 485 mm², ce qui est plus de deux fois et demie la surface de la puce des Coffee Lake Refresh à huit cœurs. Cela signifie que n'importe quel processeur de la série 9000 sur socket LGA2066 a un coût de fabrication significativement plus élevé par rapport au Core i9-9900K. Pourtant, malgré cela, le Core i9-9800X à huit cœurs est évalué dans le tarif officiel seulement 100 $ plus cher que le Core i9-9900K. Il est donc raisonnable de supposer que la production de processeurs à huit et dix cœurs basés sur des puces à 18 cœurs a tout de même un sens économique pour Intel, par exemple en exploitant cette possibilité pour utiliser des puces semi-conductrices avec un nombre élevé de défauts de fabrication qui n'ont pas encore trouvé d'application adéquate.

En savoir plus sur les Core i9-9900X et Core i9-9820X à dix cœurs

Pour effectuer les tests, nous avons pris deux processeurs à dix cœurs de « nouvelle vague » – le Core i9-9900X et le Core i9-9820X. Bien que ces CPU aient migré vers une nouvelle puce HCC, ils n'ont pas beaucoup changé par rapport au Core i9-7900X. Habituellement, lorsqu'Intel sortait des générations de processeurs pour d'anciennes variantes de plateformes HEDT, ils les migraient vers une microarchitecture plus récente, mais ce n'est pas ce qui s'est passé cette fois. Les changements ont concerné uniquement les paramètres numériques, qualitativement parlant, avec le Core i9-9900X et le Core i9-9820X, nous avons presque la même chose que ce que proposait le Core i9-7900X à dix cœurs de 2017.

Cependant, les Skylake-X de deuxième génération n'ont aucun problème de compatibilité : ils fonctionnent parfaitement sur les cartes mère LGA2066 existantes, basées sur le jeu de circuits Intel X299. Comme leurs prédécesseurs, ils possèdent un contrôleur de mémoire DDR4 à quatre canaux, et le contrôleur PCI Express 3.0 intégré prend en charge 44 lignes, qui peuvent théoriquement être réparties sur un nombre variable de slots – de trois à onze.

Cependant, le cristal semi-conducteur HCC, qui sous-tend le Core i9-9900X et le Core i9-9820X, diffère quelque peu de ceux utilisés dans les versions supérieures de Skylake-X auparavant. Bien que le passage formel ait conservé le numéro M0, caractéristique des premières versions de Skylake-X avec plus de 12 cœurs, Intel a désormais commencé à appliquer dans le processus de fabrication des masques lithographiques modifiés, s'appuyant sur un procédé technologique 14++ nm plus mature par rapport à l'ancien procédé 14+ nm. La principale différence entre les technologies réside dans un écart légèrement plus grand entre les portails des transistors, ce qui, comme nous l'avons déjà vu avec Coffee Lake, améliore le potentiel de fréquence.

Au niveau de la microarchitecture, il n'y a absolument aucun changement. Étonnamment, les nouveaux processeurs Skylake-X Refresh n'ont même pas intégré de correctifs matériels pour lutter contre les vulnérabilités Meltdown et Spectre. C'est très étrange, surtout quand on considère qu'un produit parallèle, Coffee Lake Refresh, sorti en même temps, a déjà bénéficié de certaines mises à jour. Par exemple, les processeurs modernes LGA1151v2 sont protégés contre les attaques Meltdown (Variante 3) et L1TF (Variante 5) au niveau matériel.

Mais le plus frustrant, ce n'est même pas cela. La véritable raison de mécontentement est l'absence de tout changement dans le schéma d'intégration des composants du processeur en une seule unité. Dans le Skylake-X Refresh, un réseau maillé à topologie à égalité est toujours utilisé, superposé à un ensemble de cœurs de processeur. Ce type d'interconnexion inter-cœurs fonctionne bien lorsque le nombre de cœurs augmente considérablement dans les processeurs serveurs, mais pour les produits HEDT avec un nombre de cœurs relativement faible, il est bien moins adapté qu'un bus annulaire traditionnel, entraînant une augmentation dramatique des latences. L'une des solutions à cet effet négatif aurait pu être l'accélération des connexions maillées, mais ici tout est resté en l'état. La fréquence de fonctionnement des interconnexions, tant dans les anciens que dans les nouveaux Skylake-X, est fixée à 2,4 GHz, ce qui signifie que le cache L3 et le contrôleur de mémoire des processeurs LGA2066 présentent une latence sensiblement plus élevée que leurs homologues Coffee Lake Refresh. En revanche, cela est partiellement compensé par une mémoire cache de niveau 2 élargie, qui dans Skylake-X a un volume de 1 Mo par cœur, au lieu de quatre fois moins.

Tout cela peut être illustré par un graphique de latence des sous-systèmes de mémoire des processeurs Skylake-X de génération actuelle par rapport aux Coffee Lake Refresh. Il montre clairement qu'il n'y a pas d'amélioration concernant les latences des nouveaux processeurs HEDT.

Cependant, les nouveaux processeurs à dix cœurs peuvent se vanter de progrès en termes de fréquence d'horloge et de taille de cache. Par exemple, le Core i9-9900X dispose d'un cache L3 victim de 19,25 Mo, soit 40 % de plus que la taille du cache du précédent processeur à dix cœurs, le Core i9-7900X. La fréquence de base du nouveau modèle a été augmentée de 3,3 à 3,5 GHz, mais la fréquence maximale du Core i9-9900X en mode turbo peut atteindre les mêmes 4,5 GHz, disponibles également pour le processeur de génération précédente. Dans les deux cas, atteindre 4,5 GHz nécessite l'utilisation de la technologie Turbo Boost Max 3.0, avec un mode turbo traditionnel, la fréquence maximale du Core i9-9900X est de 4,4 GHz.

Cependant, en pratique, la situation concernant les fréquences du Core i9-9900X est légèrement différente. Sous une charge sur tous les cœurs, le processeur fonctionne à une fréquence de 4,1 GHz.

Si cette charge utilise des instructions AVX, la fréquence du processeur descend à 3,8 GHz.

Les instructions 512 bits les plus gourmandes en ressources du nouvel ensemble AVX-512, sous une charge maximale sur tous les cœurs, forcent le processeur à réduire sa cadence à 3,4 GHz, ce qui, il faut le noter, est même inférieur à la fréquence nominale annoncée dans les spécifications.

Concernant le Core i9-9820X à dix cœurs, qui se situe au niveau inférieur, il se différencie de son grand frère principalement par la taille du cache de troisième niveau, qui est réduite à 16,5 Mo. Les fréquences nominales sont légèrement inférieures, cependant, il ne faut pas oublier que tous les processeurs HEDT d'Intel ont des multiplicateurs libres, ce qui permettra aux passionnés d'ignorer cet inconvénient.

Néanmoins, la fréquence nominale du Core i9-9820X est de 3,3 GHz, et la fréquence maximale en mode turbo est de 4,1 ou 4,2 GHz selon que l'on parle de la technologie Turbo Boost 2.0 ou Turbo Boost Max 3.0.

En pratique, lors de l'utilisation du processeur avec les paramètres par défaut et une charge sur tous les cœurs, le Core i9-9820X peut fonctionner à une fréquence de 4,0 GHz.

Si la charge utilise des instructions AVX, le processeur réduit sa fréquence à 3,8 GHz.

En mode AVX-512, la fréquence du Core i9-9820X chute à la valeur nominale de 3,3 GHz.

En parlant de ce qui rend les nouveaux processeurs LGA2066 à dix cœurs meilleurs que l'ancien Core i9-7900X, il est impossible de ne pas mentionner le passage à un interface thermique interne plus efficace. Le couvercle dissipateur de chaleur est désormais soudé à la puce, comme c'est le cas dans Coffee Lake Refresh. Intel affirme qu'en conséquence, ces nouveaux processeurs se refroidissent plus efficacement et fonctionnent à des températures plus basses, mais il y a deux points à considérer. Tout d'abord, la soudure utilisée par Intel n'enthousiasme pas particulièrement les overclockers, car elle est moins efficace que le métal liquide. Et en second lieu, la procédure de décalage s'est avérée inaccessible pour la plupart des passionnés : retirer le couvercle sans endommager le processeur est devenu très difficile, rendant l'amélioration de l'interface thermique actuelle extrêmement compliquée.

Pour conclure le récit des caractéristiques des Core i9-9900X et Core i9-9820X, il convient également de mentionner les prix. Ici, Intel n'a pas fait preuve d'imagination et a fixé le prix du Core i9-9900X, le modèle à dix cœurs supérieur, au même prix de 989 $, qu'elle demandait pour le processeur Core i9-7900X, de la génération précédente. En revanche, le Core i9-9820X est proposé à 100 $ de moins, ce qui en fait une offre plus attractive pour les passionnés, car la réduction de 15 % de la mémoire cache L3 n'affectera probablement pas significativement les performances, et les fréquences d'horloge nominales n'ont aucune importance pour de véritables passionnés de haute performance.

Source : 3dnews.ru