Nuovo articolo: Core i9-9900X contro Core i9-9900K: la lettera cambia tutto

La piattaforma LGA2066 e i processori della famiglia Skylake-X sono stati presentati da Intel oltre un anno e mezzo fa. Inizialmente, questa soluzione era destinata al segmento HEDT, ovvero a sistemi ad alte prestazioni per utenti che si occupano di creazione e produzione di contenuti, poiché gli Skylake-X contenevano un numero significativamente maggiore di nuclei computazionali rispetto ai classici rappresentanti delle famiglie Kaby Lake e Coffee Lake.

Tuttavia, da quando è apparso Skylake-X, il panorama del mercato dei processori è cambiato notevolmente e oggi i CPU a prezzi accessibili possono avere sei o anche otto core di calcolo. Inoltre, i promettenti CPU di massa previsti per quest'anno potrebbero arrivare a dieci o addirittura dodici core. Ciò rende Skylake-X dei chip obsoleti? Probabilmente no. In primo luogo, tra i modelli di questa serie ci sono proposte con 16 e 18 core, e opzioni di massa simili non saranno disponibili sul mercato a breve. In secondo luogo, la piattaforma LGA2066 offre altri vantaggi che la differenziano dai normali processori consumer, come un superiore numero di canali di memoria e linee PCI Express disponibili.

Pertanto, l'aggiornamento cosmetico della gamma Skylake-X, effettuato dal gigante dei microprocessori alla fine dello scorso anno, è sembrato del tutto naturale: si inseriva perfettamente nel programma di annunci annuali di Intel. Tuttavia, l'atteggiamento del produttore verso le sue novità HEDT ha suscitato un po' di sorpresa: l'azienda non solo non ha rivisto i prezzi, ma ha anche rifiutato di fornire campioni dei processori alla stampa IT, limitandosi a una presentazione formale e all'inizio della vendita.

A quanto pare, l'azienda ha considerato i nuovi Skylake-X come prodotti secondari e poco interessanti, tuttavia non siamo affatto d'accordo con questa definizione. È vero, il numero di core di calcolo per i rappresentanti di questa serie non è aumentato con l'aggiornamento. Tuttavia, sono state introdotte altre interessanti migliorie: i nuovi modelli hanno ottenuto frequenze di clock più elevate, una maggiore quantità di cache L3 e un migliorato interfaccia termico interno. Pertanto, abbiamo deciso di dare valore ai nuovi Skylake-X, per il quale ci ha aiutato molto il negozio di informatica "Регард", che ha accettato di fornire per la ricerca un paio di nuovi processori deca-core LGA2066: Core i9-9820X e Core i9-9900X.

Inoltre, fin dal momento dell'annuncio di Skylake-X Refresh, ci ha tormentato la domanda: perché Intel ha scelto un nome così simile al popolare processore octa-core Core i9-9900K per il suo processore HEDT deca-core di fascia alta? Cosa significa? E ora abbiamo l'opportunità di capire…

La serie Skylake-X Refresh

Intel ha annunciato l'arrivo di nuovi processori LGA2066 con numeri di modello della serie novemila già nell'ottobre dell'anno scorso. Tra le novità ci sono sette modelli: sei processori della serie Core i9 con un numero di core che varia da 10 a 18 e un modello Core i7 di livello base a otto core. Non sono previsti più processori a sei o quattro core per LGA2066 nella nuova generazione, il che non sorprende affatto considerando il rapido aumento delle capacità della piattaforma LGA1151v2.

Il cambiamento più significativo nei processori elencati nella tabella, rispetto ai precedenti modelli della serie Skylake-X, è stato l'aumento delle frequenze di clock. Le frequenze nominali sono aumentate di 200-600 MHz, mentre le frequenze massime raggiungibili in modalità turbo sono cresciute di 200-300 MHz. Inoltre, nei modelli più piccoli della serie è aumentato il volume della cache di terzo livello. In precedenza, era calcolata secondo la regola "1,375 MB per core", ma ora per ogni core può essere previsto un cache di circa 2 MB. Infine, il controller PCI Express del Core i7-9800X a otto core è stato completamente sbloccato, consentendo a questo processore di disporre di tutte le 44 linee, precedentemente disponibili solo nei processori con 10 o più core.

Tuttavia, tutti questi piacevoli cambiamenti hanno comportato anche un aumento del calore prodotto. Mentre la prima generazione di Skylake-X aveva un pacchetto termico limitato a 140 W, nei nuovi processori la caratteristica TDP è stata aumentata a 165 W. In altre parole, gli aumenti di frequenza assegnati ai nuovi processori, senza alcun cambiamento sostanziale nel processo tecnologico a 14 nm utilizzato per la loro produzione, comportano limiti energetici e termici ampliati.

Tuttavia, Intel stessa sostiene che il miglioramento delle prestazioni è stato possibile grazie all'implementazione della tecnologia di produzione di terza generazione, nota con il nome 14++ nm, secondo cui vengono attualmente realizzati i processori Coffee Lake e Coffee Lake Refresh. E se non fosse stato per questo, il calore prodotto potrebbe essere stato ancora più elevato. Ma non c'è motivo di temere che i nuovi Skylake-X possano surriscaldarsi. A ridurre le temperature operative dei nuovi processori contribuirà un migliorato materiale per interfaccia termica sotto il coperchio di distribuzione del calore. La pasta termica polimerica utilizzata in precedenza è stata sostituita da una lega con una conduttività termica nettamente più elevata.

Ma tutto ciò che è stato detto sopra è solo la punta dell'iceberg. Infatti, il cambiamento delle specifiche, in particolare l'aumento della dimensione della cache di terzo livello, ha una base molto più inaspettata. Ora, per il rilascio dei processori HEDT, Intel ha iniziato a utilizzare diversi cristalli semiconduttori 'in senso' più specifico.

Questo significa quanto segue: i processori HEDT sono sempre stati una variante desktop dei chip server. Tradizionalmente, Intel prendeva le versioni più piccole dei Xeon, adattava il controller della memoria e alcune altre caratteristiche, e le trasferiva nell'ambiente desktop. Nel mentre, per i suoi prodotti server, Intel produceva tre varianti di cristalli semiconduttori: LCC (Low Core Count) con 10 core, HCC (High Core Count) con 18 core e XCC (eXtreme Core Count) con 28 core, mentre nei processori HEDT desktop arrivavano solo le versioni più semplici dei cristalli. Ad esempio, nei processori Skylake-X di prima generazione con 6, 8 e 10 core veniva utilizzato il cristallo LCC, mentre nelle versioni con 12, 14, 16 e 18 core veniva impiegato il cristallo HCC.

Nei nuovi Skylake-X di cui parliamo oggi, la versione inferiore del die LCC non viene più utilizzata. Tutti i nuovi processori HEDT della serie 9000, comprese le versioni a otto e dieci core, si basano sul die HCC. Ciò significa che anche nel Core i7-9800X o nel Core i9-9900X ci sono potenzialmente fino a 18 core, ma una parte significativa di essi è fisicamente bloccata in fase di produzione.

Questa soluzione, che può sembrare strana a prima vista, è stata adottata proprio per aumentare la quantità di cache nei nuovi processori. La struttura interna dello Skylake-X prevede che a ciascun core di elaborazione venga assegnata una porzione di cache di 1,375 MB. E se nel Core i9-9900X fosse stato usato il die più piccolo LCC, questo processore non avrebbe potuto ottenere più di 13,75 MB di cache L3. Il die HCC di dimensioni maggiori, in questo senso, è più flessibile e contiene in totale 24,75 MB di cache, e questo volume maggiore è parzialmente utilizzato nei processori a otto e dieci core della nuova generazione.

Di conseguenza, tutti i processori Skylake-X sono stati unificati nel design, ma il rovescio di tale unificazione è stato l'uso diffuso di un grande die semiconduttore con un'area di circa 485 mm², che supera di oltre due volte e mezzo l'area del die degli ottocore Coffee Lake Refresh. Questo significa che ciascuno dei processori della serie 9000 con socket LGA2066 ha un costo di produzione significativamente più elevato rispetto al Core i9-9900K. Tuttavia, nonostante ciò, il processore ottocore Core i9-9800X è quotato ufficialmente solo 100 $ in più rispetto al Core i9-9900K. Pertanto, è ragionevole supporre che la produzione di processori octa-core e deca-core basati su die da 18 core abbia comunque un senso economico per Intel, ad esempio, l'azienda potrebbe sfruttare questa opportunità per utilizzare die semiconduttori con un numero maggiore di difetti produttivi, che finora non hanno trovato un'applicazione adeguata.

Maggiori informazioni sui processori Core i9-9900X e Core i9-9820X

Per i test, abbiamo utilizzato due processori deca-core di "nuova generazione" – il Core i9-9900X e il Core i9-9820X. Sebbene questi CPU siano passati a un nuovo die HCC, rispetto al Core i9-7900X non hanno cambiato radicalmente le loro caratteristiche. Di solito, Intel, al rilascio delle seconde generazioni di processori per precedenti varianti della piattaforma HEDT, li faceva migrare a una microarchitettura più recente, ma questa volta non è avvenuto. Le modifiche riguardano soltanto i parametri numerici, mentre dal punto di vista qualitativo, il Core i9-9900X e il Core i9-9820X offrono quasi le stesse prestazioni del deca-core Core i9-7900X del 2017.

D'altra parte, i processori Skylake-X di seconda generazione non presentano problemi di compatibilità: funzionano perfettamente sulle schede madri LGA2066 esistenti, basate sul chipset Intel X299. Come i loro predecessori, hanno un controller di memoria DDR4 a quattro canali, e il controller PCI Express 3.0 integrato supporta 44 linee, che in teoria possono essere suddivise in un numero arbitrario di slot – da tre a undici.

Tuttavia, il cristallo semiconduttore HCC alla base dei Core i9-9900X e Core i9-9820X è leggermente diverso dai cristalli utilizzati nelle precedenti versioni superiori di Skylake-X. Sebbene il formal stepping mantenga il numero M0, caratteristico delle versioni iniziali di Skylake-X con oltre 12 core, Intel ha iniziato ad utilizzare maschere litografiche modificate nel processo di produzione, adottando un processo tecnologico 14++ nm più maturo rispetto al precedente 14+ nm. La differenza chiave tra le tecnologie risiede nella distanza leggermente maggiore tra i gate dei transistor, il che, come abbiamo visto con Coffee Lake, ha effetti positivi sul potenziale di frequenza.

A livello di microarchitettura non ci sono cambiamenti. È sorprendente, ma nei nuovi processori Skylake-X Refresh non sono stati inseriti nemmeno correttivi hardware per affrontare le vulnerabilità Meltdown e Spectre. Questo è molto strano, soprattutto considerando che nel prodotto parallelo Coffee Lake Refresh, lanciato contemporaneamente, alcune patch sono già apparse. Ad esempio, i moderni processori LGA1151v2 sono protetti a livello hardware contro gli attacchi Meltdown (Variant 3) e L1TF (Variant 5).

Ma la cosa più frustrante non è nemmeno questa. La ragione principale per il malcontento è l'assenza di cambiamenti nella configurazione dell'unione dei componenti del processore in un'unica unità. Nel Skylake-X Refresh continua a essere utilizzata una rete Mesh di tipo peer-to-peer, sovrapposta a una matrice di nuclei del processore. Questa configurazione di interconnessione tra i nuclei si comporta bene con un notevole aumento del numero di nuclei nei processori server, ma per i prodotti HEDT con un numero relativamente basso di nuclei risulta meno efficace rispetto al tradizionale bus ad anello, causando un drammatico aumento delle latenze. Uno dei metodi per combattere questo effetto negativo potrebbe essere l'accelerazione delle connessioni Mesh, ma qui tutto è rimasto invariato. La frequenza di funzionamento delle interconnessioni, sia nei precedenti che nei recenti Skylake-X, è fissata a 2,4 GHz, quindi la latenza della cache L3 e del controller di memoria nei processori LGA2066 è notevolmente peggiore rispetto ai massicci Coffee Lake Refresh. Tuttavia, questa situazione è in parte compensata da una cache di secondo livello più estesa, che nel caso dello Skylake-X ha una capacità di 1 MB per nucleo, e non quattro volte inferiore.

Tutto ciò può essere facilmente illustrato con un grafico della latenza dei sottosistemi di memoria dei processori Skylake-X di ultima generazione rispetto al Coffee Lake Refresh. Mostra chiaramente l'assenza di miglioramenti nelle latenze dei nuovi processori HEDT.

D'altra parte, i nuovi processori a dieci core possono vantare dei progressi nelle frequenze di clock e nella dimensione della cache. Ad esempio, il Core i9-9900X ha una cache L3 di 19,25 MB, che è superiore del 40% rispetto alla cache del precedente processore a dieci core, il Core i9-7900X. La frequenza di base del nuovo modello è aumentata da 3,3 a 3,5 GHz, ma la frequenza massima del Core i9-9900X in modalità turbo può raggiungere gli stessi 4,5 GHz disponibili anche nel processore a dieci core della generazione precedente. In entrambi i casi, per raggiungere i 4,5 GHz è necessaria l'uso della tecnologia Turbo Boost Max 3.0, mentre la frequenza massima con la modalità turbo tradizionale per il Core i9-9900X è di 4,4 GHz.

Tuttavia, nella pratica, la situazione delle frequenze del Core i9-9900X è un po' diversa. Sotto carico su tutti i core, il processore funziona a una frequenza di 4,1 GHz.

Se questo carico implica l'uso di istruzioni AVX, la frequenza del processore si riduce a 3,8 GHz.

Le istruzioni a 512 bit più esigenti del nuovo set AVX-512, quando tutte le core sono sotto carico massimo, fanno sì che il processore riduca la sua frequenza a 3,4 GHz, che è, va detto, persino inferiore alla frequenza nominale dichiarata nelle specifiche.

Parlando del Core i9-9820X a dieci core, che si posiziona un gradino più in basso, le principali differenze rispetto al suo modello superiore riguardano il volume della cache di terzo livello, ridotto a 16,5 MB. Anche le frequenze nominali sono leggermente inferiori, ma non si deve dimenticare che tutti i processori HEDT di Intel hanno moltiplicatori sbloccati, permettendo così agli appassionati di ignorare questo difetto.

Tuttavia, la frequenza nominale del Core i9-9820X è di 3,3 GHz, mentre la massima in modalità turbo arriva a 4,1 o 4,2 GHz a seconda che si tratti della tecnologia Turbo Boost 2.0 o Turbo Boost Max 3.0.

Nella pratica, utilizzando il processore con le impostazioni predefinite e sotto carico completo, il Core i9-9820X è in grado di funzionare a una frequenza di 4,0 GHz.

Se il carico utilizza istruzioni AVX, il processore riduce la sua frequenza di funzionamento a 3,8 GHz.

In modalità AVX-512, la frequenza del Core i9-9820X scende al suo valore nominale di 3,3 GHz.

Parlando di come i nuovi processori LGA2066 a dieci core superano il vecchio Core i9-7900X, è impossibile non menzionare il passaggio a un'interfaccia termica interna più efficiente. La copertura dissipativa del calore è ora saldata al die, proprio come nel Coffee Lake Refresh. Intel afferma che grazie a questo i nuovi processori sono più efficienti nel raffreddamento e funzionano a temperature più basse; tuttavia, ci sono due aspetti da considerare. In primo luogo, la saldatura utilizzata da Intel non fa entusiasmare i produttori di overclocking, poiché è meno efficace rispetto al metallo liquido. In secondo luogo, la procedura di scalping è diventata inaccessibile per la maggior parte degli appassionati: rimuovere la copertura senza danneggiare il processore è diventato molto difficile, rendendo quindi complicata la modifica dell'interfaccia termica esistente.

In conclusione della nostra rassegna sulle caratteristiche del Core i9-9900X e del Core i9-9820X, è opportuno parlare anche dei prezzi. Qui Intel non ha mostrato particolare fantasia, fissando il costo del potente processore a dieci core Core i9-9900X a $989, stesso prezzo richiesto per il processore Core i9-7900X della generazione precedente. Tuttavia, il Core i9-9820X è proposto a $100 in meno, rendendolo un'offerta più allettante per gli appassionati, dato che il L3 cache ridotto del 15% avrà probabilmente un impatto limitato sulle prestazioni, e le frequenze di clock nominali non contano affatto per i veri entusiasti delle elevate performance.

Fonte: 3dnews.ru