Het LGA2066-platform en de Skylake-X-processors werden meer dan anderhalf jaar geleden door Intel geĆÆntroduceerd. Aanvankelijk was deze oplossing gericht op de HEDT-segment, dat wil zeggen op krachtige systemen voor gebruikers die zich bezighouden met het creĆ«ren en verwerken van content, aangezien Skylake-X aanzienlijk meer rekenkernen bevatte in vergelijking met de gebruikelijke vertegenwoordigers van de Kaby Lake- en Coffee Lake-families.
Echter, in de tijd die verstreken is sinds de komst van Skylake-X, is het landschap op de processormarkt aanzienlijk veranderd, en vandaag de dag kunnen redelijk betaalbare CPU's zes of zelfs acht rekenkernen hebben, terwijl veelbelovende massaproductie-CPU's die dit jaar moeten uitkomen, tien of zelfs twaalf kernen kunnen krijgen. Maakt dit Skylake-X-chipsets nutteloos? Waarschijnlijk niet. Ten eerste zijn er in deze serie versies met 16 en 18 kernen, en soortgelijke massale opties zullen voorlopig niet op de markt verschijnen. Ten tweede biedt het LGA2066-platform andere voordelen die hen onderscheiden van gewone consumentenprocessoren, zoals een superioriteit in het aantal geheugenslots en beschikbare PCI Express-lijnen.
Daarom leek de cosmetische update van de Skylake-X-modellijn, die de microprocessor-gigant eind vorig jaar heeft doorgevoerd, volkomen logisch ā het past prima in het jaarlijkse aankondigingsschema van Intel. Echter, de houding van de fabrikant ten opzichte van zijn HEDT-nieuwkomers verraste enigszins: het bedrijf herzag niet alleen de prijzen niet, maar weigerde ook monsters van de processors aan de IT-pers te verstrekken, en beperkte zich tot een formele presentatie en het daaropvolgende begin van de verkoop.
Blijkbaar beschouwde het bedrijf de nieuwe Skylake-X als verouderde en oninteressante producten, maar wij zijn het absoluut niet eens met deze formulering. Ja, het aantal rekenkernen in deze modelreeks is tijdens de update niet toegenomen. Echter, er zijn andere interessante verbeteringen doorgevoerd: de nieuwe modellen hebben hogere kloksnelheden, een vergrote L3-cache, en een verbeterde interne thermische interface. Daarom hebben we toch besloten om de vernieuwde Skylake-X enige aandacht te geven, waarbij we sterk zijn geholpen door computerwinkel 'Regard', die bereid was om ons een paar nieuwe LGA2066-tienkernprocessoren te verstrekken: de Core i9-9820X en de Core i9-9900X.
Bovendien hield de vraag ons al sinds de aankondiging van Skylake-X Refresh bezig: waarom koos Intel voor de oudere tienkernige HEDT-processor een naam die zo verwarrend lijkt op de populaire achtkernigen Core i9-9900K? Wat betekent dit? En nu hebben we de kans om dit uit te zoeken...
Modelreeks Skylake-X Refresh
Intel kondigde de nieuwe LGA2066-processoren met modelnummers uit de negenduizend serie al in oktober vorig jaar aan. De nieuwe modellen bevatten zeven varianten: zes Core i9-processoren met een aantal kernen van 10 tot 18 en een achtkernige Core i7-model dat vooralsnog als instapmodel wordt beschouwd. Er zijn in deze nieuwe generatie geen zes- of vierkernprocessoren meer voor LGA2066 voorzien, wat gezien de enorme groei van de mogelijkheden van het LGA1151v2-platform helemaal niet verrassend is.
| Kernen / threads | Basisfrequentie, GHz | Turbo frequentie, GHz | L3-cache, MB | Geheugen | TDP, W | Prijs | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Core i9-9980XE | 18/36 | 3,0 | 4,5 | 24,75 | DDR4-2666 | 165 | $1Ā 979 |
| Core i9-9960X | 16/32 | 3,1 | 4,5 | 22,0 | DDR4-2666 | 165 | $1Ā 684 |
| Core i9-9940X | 14/28 | 3,3 | 4,5 | 19,25 | DDR4-2666 | 165 | $1Ā 387 |
| Core i9-9920X | 12/24 | 3,5 | 4,5 | 19,25 | DDR4-2666 | 165 | $1Ā 189 |
| Core i9-9900X | 10/20 | 3,5 | 4,5 | 19,25 | DDR4-2666 | 165 | $989 |
| Core i9-9820X | 10/20 | 3,3 | 4,2 | 16,5 | DDR4-2666 | 165 | $889 |
| Core i7-9800X | 8/16 | 3,8 | 4,5 | 16,5 | DDR4-2666 | 165 | $589 |
De meest opvallende verandering in de processoren die in de tabel worden genoemd, vergeleken met de voorgƤnger Skylake-X-serie, is de stijging van de kloksnelheden. De nominale frequenties zijn met 200-600 MHz gestegen, terwijl de maximale frequenties, die tijdens de turbo-modus bereikt worden, met 200-300 MHz zijn toegenomen. Bovendien is het derde-level cache-geheugen in de lagere modellen vergroot. Voorheen werd het berekend op basis van de regel ā1,375 MB per kernā, maar nu kan er ongeveer tot 2 MB cache per kern zijn. En tot slot: de PCI Express-controller van de achtkernige Core i7-9800X is volledig ontgrendeld, waardoor deze processor beschikking heeft over alle 44 lijnen die eerder alleen beschikbaar waren voor processoren met 10 of meer kernen.
Echter, al deze prettige veranderingen hebben ook geleid tot een stijging van de warmteafvoer. Terwijl de eerste generatie Skylake-X een thermisch pakket had dat beperkt was tot 140 W, is de TDP-kenmerk in de nieuwe processoren verhoogd naar 165 W. Met andere woorden, voor de verhoogde frequenties die aan de nieuwe processen zijn toegewezen zonder enige fundamentele veranderingen in het toegepaste 14-nm productieproces, moeten de uitgebreidere energie- en thermische limieten worden betaald.
Echter, Intel zelf beweert dat de verbeterde prestaties mogelijk zijn gemaakt door de implementatie van de derde-versie productietechnologie, met de voorlopige naam 14++ nm, waarin de Coffee Lake en Coffee Lake Refresh-processoren nu worden vervaardigd. En als dit niet het geval was geweest, zou de warmteafvoer waarschijnlijk nog hoger zijn geweest. Maar er is geen reden tot bezorgdheid dat de nieuwe Skylake-X-processoren aan oververhitting moeten worden blootgesteld. De verbeterde thermische interface-materiaal onder de warmteverspreidingsdeksel zou de bedrijfstemperaturen van de nieuwe processoren moeten verlagen. De eerder gebruikte polymeer warmtepasta is vervangen door soldeer met een voorgenomen hogere thermische geleidbaarheid.
Maar alles wat hierboven is gezegd, is slechts de top van de ijsberg. Het feit is dat de wijziging in specificaties, en vooral de toename van het derde-level cache-geheugen, een veel onverwachtere basis heeft. Nu begint Intel met het gebruik van enkele 'zinvolle' halfgeleiderchips voor de productie van HEDT-processoren.
Dit betekent het volgende: HEDT-processors zijn altijd desktopversies geweest van serverchips. Traditioneel nam Intel de goedkopere varianten van Xeon, paste het geheugencontroller en enkele andere kenmerken aan en bracht ze naar de desktopomgeving. Hierbij, terwijl Intel voor zijn serverproducten drie versies van halfgeleiderchips produceerde: LCC (Low Core Count) met 10 kernen, HCC (High Core Count) met 18 kernen en XCC (eXtreme Core Count) met 28 kernen, kwamen in de desktop HEDT-processors alleen de eenvoudigste versies van de chips terecht. Zo werden in de Skylake-X-processors van de eerste generatie met 6, 8 en 10 kernen de LCC-chip gebruikt, terwijl in de versies met 12, 14, 16 en 18 kernen de HCC-chip werd toegepast.
In de vernieuwde Skylake-X, waar we het vandaag over hebben, wordt de goedkopere LCC-chip niet meer toegepast. Alle nieuwe HEDT-processors van de negen duizend serie, inclusief de acht- en tienkernversies, zijn gebaseerd op de HCC-chip. Dit betekent dat er zelfs in de Core i7-9800X of Core i9-9900X potentieel 18 kernen aanwezig zijn, maar een aanzienlijk deel daarvan is hardwarematig geblokkeerd tijdens de productie.
Deze op het eerste gezicht vreemde beslissing werd genomen om de hoeveelheid cache-geheugen in de nieuwe processors te verhogen. De interne structuur van Skylake-X veronderstelt dat voor elke rekencore een hoeveelheid cache-geheugen van 1,375 MB wordt gereserveerd. En als in dezelfde Core i9-9900X de goedkopere LCC-chip zou zijn gebruikt, zou deze processor meer dan 13,75 MB L3-cache absoluut niet kunnen krijgen. De grotere HCC-chip is in dit opzicht flexibeler, aangezien deze in het totaal 24,75 MB cache heeft, en dit verhoogde volume wordt gedeeltelijk benut in de acht- en tienkernprocessors van de nieuwe generatie.
Als resultaat zijn alle Skylake-X uniform in ontwerp, maar de keerzijde van deze unificatie is het wijdverspreide gebruik van een zeer grote halfgeleiderchip met een oppervlakte van ongeveer 485 mm2, wat meer dan tweeƫnhalf keer de oppervlakte van de chip van de acht-core Coffee Lake Refresh overtreft. Dit betekent dat elk van de LGA2066-processors uit de 9000-serie aanzienlijk hogere productiekosten heeft in vergelijking met de Core i9-9900K. Ondanks dit alles is de acht-core Core i9-9800X in de officiƫle prijslijst slechts $100 duurder geprijsd dan de Core i9-9900K. Daarom is het redelijk om aan te nemen dat de productie van acht- en tien-core-processors gebaseerd op 18-core-chips voor Intel toch enige economische zin heeft, bijvoorbeeld door het gebruik van deze mogelijkheid voor de verkoop van halfgeleiderchips met een groter aantal productie-defecten die tot nu toe geen geschikt doel konden vinden.
Meer informatie over de tien-core Core i9-9900X en Core i9-9820X
Voor de tests hebben we twee tien-core processors van de 'nieuwe generatie' genomen ā de Core i9-9900X en de Core i9-9820X. Hoewel deze CPU zijn intrede heeft gedaan met een nieuwe HCC-chip, zijn ze in vergelijking met de Core i9-7900X niet veel veranderd. Gewoonlijk transformeerde Intel bij de lancering van tweede generaties processors voor eerdere versies van het HEDT-platform ze naar een nieuwere micro-architectuur, maar dat is nu niet gebeurd. De veranderingen betreffen alleen de numerieke parameters, qualitief gezien hebben we met de Core i9-9900X en Core i9-9820X bijna hetzelfde als wat de tien-core Core i9-7900X uit 2017 bood.
Echter, de Skylake-X van de tweede generatie heeft geen compatibiliteitsproblemen: ze functioneren uitstekend op bestaande LGA2066-moederborden, die zijn gebaseerd op de Intel X299 chipset. Net als hun voorgangers beschikken ze over een quad-channel DDR4-geheugencontroller, en de ingebouwde PCI Express 3.0-controller ondersteunt 44 lijnen, die in theorie kunnen worden verdeeld over een willekeurig aantal slots ā van drie tot elf.
Desondanks wijkt de halfgeleiderchip HCC, waarop de Core i9-9900X en Core i9-9820X zijn gebaseerd, enigszins af van de chips die in eerdere Skylake-X versies werden gebruikt. Hoewel de formele stepping het nummer M0 behoudt, dat kenmerkend was voor de oorspronkelijke versies van Skylake-X met meer dan 12 kernen, is Intel nu overgeschakeld op gewijzigde lithografische maskers in het productieproces, gebruikmakend van een meer geavanceerd 14++ nm proces in plaats van het vorige 14+ nm proces. Het belangrijkste verschil in technologieƫn bestaat uit een iets grotere stap tussen de transistorpoorten, wat, zoals we al bij Coffee Lake hebben gezien, een positieve invloed heeft op het frequentiepotentieel.
Op het niveau van microarchitectuur zijn er echter helemaal geen veranderingen. Het is verrassend, maar de nieuwe Skylake-X Refresh-processoren hebben zelfs geen hardwarematige correcties voor de kwetsbaarheden Meltdown en Spectre gekregen. Dit is erg vreemd, vooral gezien het feit dat in het parallelle product Coffee Lake Refresh, dat tegelijkertijd werd uitgebracht, al bepaalde patches zijn verschenen. Moderne LGA1151v2-processoren zijn bijvoorbeeld hardwarematig beschermd tegen Meltdown (Variant 3) en L1TF (Variant 5) aanvallen.
Maar het meest frustrerende is niet eens dit. De belangrijkste reden tot teleurstelling is het ontbreken van enige verandering in de manier waarop de componenten van de processor als een geheel worden samengevoegd. In Skylake-X Refresh wordt nog steeds gebruikgemaakt van een gelijkschiks mesh-netwerk, dat over het array van processorcores is gelegd. Deze opzet voor inter-core verbindingen presteert goed bij een aanzienlijke toename van het aantal kernen in serverprocessoren, maar voor HEDT-producten met een niet al te hoog aantal kernen is het veel minder geschikt dan de traditionele ringbus, wat leidt tot dramatische verhogingen van de latentie. Een van de methoden om dit negatieve effect tegen te gaan, zou een versnelling van de mesh-verbindingen kunnen zijn, maar hier is alles bij het oude gebleven. De frequentie van de verbindingen is in zowel de vorige als de huidige Skylake-X vastgesteld op 2,4 GHz, waardoor de L3-cache en geheugencontroller van de LGA2066-processoren aanzienlijk slechtere latency hebben in vergelijking met de massale Coffee Lake Refresh. Dit wordt echter deels gecompenseerd door de vergrote tweede-level cache, die bij Skylake-X een capaciteit heeft van 1 MB per kern, in plaats van vier keer minder.
Dit kan gemakkelijk worden geĆÆllustreerd met een grafiek van de latentie van de geheugensubsystemen van de huidige Skylake-X-processors in vergelijking met Coffee Lake Refresh. Dit toont duidelijk het gebrek aan verbeteringen in de latency-situatie van de nieuwe HEDT-processors aan.
De nieuwe tienkernprocessors kunnen echter opscheppen over vooruitgang in kloksnelheden en de grootte van de cachegeheugen. Zo beschikt de Core i9-9900X over een indrukwekkende L3-cache van 19,25 MB, wat 40% meer is dan de cachegrootte van de vorige tienkernprocessor, de Core i9-7900X. De basiskloksnelheid van dit nieuwe model is gestegen van 3,3 naar 3,5 GHz, terwijl de maximale frequentie van de Core i9-9900X in turbo-modus kan oplopen tot de eerder bereikbare 4,5 GHz in de vorige generatie. In beide gevallen vereist het bereiken van de 4,5 GHz de technologie Turbo Boost Max 3.0, terwijl de traditionele turbomodus een maximale frequentie van 4,4 GHz voor de Core i9-9900X biedt.
In de praktijk verloopt de situatie met de kloksnelheden van de Core i9-9900X echter iets anders. Onder volledige belasting van alle kernen werkt de processor op een frequentie van 4,1 GHz.
Als deze belasting gebruikmaakt van AVX-instructies, daalt de frequentie van de processor tot 3,8 GHz.
De meest rekenintensieve 512-bit instructies uit de nieuwe AVX-512-set zorgen ervoor dat de processor onder volledige belasting van alle kernen zijn snelheid verlaagt tot 3,4 GHz, wat zelfs lager is dan de in de specificaties opgegeven nominale frequentie.
Als we het hebben over de tienkern Core i9-9820X, die een niveau lager staat, dan verschilt deze van zijn oudere broeder vooral in de grootte van het derde niveau cachegeheugen, dat is beperkt tot 16,5 MB. Ook de nominale frequenties zijn iets lager, maar men moet niet vergeten dat alle HEDT-processors van Intel onbeperkte vermenigvuldigers hebben, waardoor enthousiastelingen dit nadeel kunnen negeren.
Toch is de nominale frequentie van de Core i9-9820X 3,3 GHz, terwijl de maximale frequentie in turbo-modus 4,1 of 4,2 GHz is, afhankelijk van de technologie Turbo Boost 2.0 of Turbo Boost Max 3.0.
In de praktijk kan de Core i9-9820X, bij gebruik van standaardinstellingen en belasting van alle kernen, op een frequentie van 4,0 GHz werken.
Als de belasting gebruik maakt van AVX-instructies, verlaagt de processor zijn werkfrequentie tot 3,8 GHz.
In AVX-512-modus wordt de frequentie van de Core i9-9820X verlaagd tot de nominale waarde van 3,3 GHz.
Als we het hebben over hoe de nieuwe tienkernige LGA2066-processoren beter zijn dan de oude Core i9-7900X, kunnen we de overstap naar een effectievere interne thermische interface niet vergeten. De thermische afdekking is nu aan de chip gesoldeerd, vergelijkbaar met hoe dit is gedaan bij Coffee Lake Refresh. Intel zegt dat deze nieuwe processoren efficiƫnter worden gekoeld en op lagere temperaturen werken, maar er zijn twee punten van kritiek. Ten eerste, de soldeer gebruikt door Intel is niet echt populair onder overclockers, omdat het minder effectief is dan vloeibaar metaal. Ten tweede is de procedure voor het 'schaaf' van de chip nu voor de meeste enthousiastelingen moeilijk toegankelijk: de afdekking verwijderen zonder de processor te beschadigen is een grote uitdaging, waardoor het moeilijk is om de bestaande thermische interface te verbeteren.
Tot slot, als we de specificaties van de Core i9-9900X en Core i9-9820X bespreken, moeten we ook de prijzen vermelden. Hier heeft Intel geen enkele creativiteit getoond en heeft de prijs van de oudere tienkernige Core i9-9900X vastgesteld op dezelfde $989 die zij vroegen voor de Core i9-7900X van de vorige generatie. Aan de andere kant is de Core i9-9820X $100 goedkoper, wat het een aantrekkelijker aanbod maakt voor enthousiastelingen; de 15% kleinere L3-cache zal waarschijnlijk niet veel invloed hebben op de prestaties, en de nominale kloksnelheden zijn voor echte prestatiegerichte enthousiastelingen niet van belang.
Bron: 3dnews.ru
