Novo artigo: Core i9-9900X contra Core i9-9900K: a letra muda tudo

A plataforma LGA2066 e os processadores da família Skylake-X foram introduzidos pela Intel há mais de um ano e meio. Inicialmente, essa solução foi direcionada pela empresa ao segmento HEDT, ou seja, a sistemas de alto desempenho para usuários que criam e processam conteúdo, uma vez que os Skylake-X apresentavam um número significativamente maior de núcleos de computação em comparação com os tradicionais membros das famílias Kaby Lake e Coffee Lake.

Entretanto, desde o lançamento dos Skylake-X, o cenário do mercado de processadores mudou drasticamente, e hoje CPUs bastante acessíveis podem ter seis ou até oito núcleos de computação, enquanto CPUs promissoras de massa, que devem ser lançadas ao longo deste ano, podem ter dez ou até doze núcleos. Isso torna os Skylake-X chips obsoletos? Provavelmente não. Em primeiro lugar, entre os modelos dessa série, existem opções com 16 e 18 núcleos, e não haverá alternativas de massa semelhantes no mercado tão cedo. Em segundo lugar, a plataforma LGA2066 possui outras vantagens que a diferenciam dos processadores consumidores comuns, como a superioridade no número de canais de memória e nas linhas de PCI Express disponíveis.

Portanto, a atualização cosmética da linha de modelos Skylake-X, que o gigante dos microprocessadores realizou no final do ano passado, pareceu bastante adequada – encaixou-se perfeitamente no cronograma anual de lançamentos da Intel. No entanto, a posição do fabricante em relação às suas novidades HEDT surpreendeu um pouco: a empresa não apenas não revisou os preços, como também se recusou a fornecer amostras dos processadores à imprensa de TI, limitando-se a uma apresentação formal e ao início das vendas.

Parece que a empresa considerou os novos Skylake-X como produtos secundários e desinteressantes, no entanto, discordamos completamente dessa formulação. Sim, o número de núcleos computacionais dos representantes desta linha de modelos não aumentou durante a atualização. Contudo, eles incorporaram outras melhorias interessantes: as novidades receberam frequências de clock aumentadas, maior volume de cache L3 e uma interface térmica interna aprimorada. Portanto, decidimos dedicar alguma atenção aos Skylake-X atualizados, com a ajuda da loja de informática "Regard", que concordou em fornecer dois novos processadores de dez núcleos LGA2066: Core i9-9820X e Core i9-9900X.

Além disso, desde o momento do anúncio do Skylake-X Refresh, nos inquietou a pergunta: por que, para o processador HEDT de dez núcleos mais avançado, a Intel escolheu um nome similar ao popular processador de consumo de oito núcleos Core i9-9900K? O que isso significa? E agora temos a chance de esclarecer…

Linha de modelo Skylake-X Refresh

A Intel anunciou novos processadores LGA2066 com números de modelo da série nove em outubro do ano passado. Oito novos modelos foram lançados: seis processadores da série Core i9 com núcleos variando de 10 a 18 e um modelo Core i7 de nível de entrada com oito núcleos. Não há mais processadores de seis núcleos ou quatro núcleos para LGA2066 na nova geração, o que não é surpreendente em vista do crescimento explosivo das capacidades da plataforma LGA1151v2.

A mudança mais significativa nos processadores listados na tabela, quando comparados aos modelos anteriores da série Skylake-X de sete mil, foi o aumento das frequências de clock. As frequências nominais subiram de 200 a 600 MHz, enquanto as frequências máximas, alcançadas ao ativar o modo turbo, aumentaram de 200 a 300 MHz. Além disso, nos modelos mais simples da série, o tamanho do cache de nível três foi ampliado. Anteriormente, ele era calculado com base na regra de '1,375 MB por núcleo', e agora cada núcleo pode ter aproximadamente até 2 MB de cache. E, por último: o controlador PCI Express do Core i7-9800X de oito núcleos foi totalmente desbloqueado, permitindo que esse processador tenha acesso a todas as 44 linhas que antes estavam disponíveis apenas para processadores com 10 núcleos ou mais.

No entanto, todas essas mudanças agradáveis também levaram a um aumento na dissipação de calor. Enquanto a primeira geração Skylake-X tinha um TDP limitado a 140 W, nos novos processadores essa característica foi aumentada para 165 W. Em outras palavras, as frequências elevadas atribuídas a esses novos processadores, sem qualquer mudança significativa no processo tecnológico de 14 nm utilizado para sua fabricação, têm um custo em termos de limites de energia e calor expandidos.

No entanto, a própria Intel afirma que as melhorias nas características de desempenho são atribuídas à implementação de uma tecnologia de produção de terceira geração, provisoriamente chamada de 14++ nm, com a qual os processadores Coffee Lake e Coffee Lake Refresh estão sendo fabricados. E se não fosse por isso, a dissipação de calor poderia ser ainda maior. Mas não há motivos para temer que os novos Skylake-X possam sofrer de superaquecimento. O material melhorado de interface térmica sob a tampa de distribuição de calor deve reduzir as temperaturas de operação desses novos processadores. A pasta térmica de polímero utilizada anteriormente foi substituída por solda com condutividade térmica significativamente maior.

Mas tudo o que foi dito acima é apenas a ponta do iceberg. O fato é que a mudança nas especificações, principalmente o aumento na quantidade de cache de nível três, tem uma base muito mais inesperada. Agora, para a produção de processadores HEDT, a Intel começou a usar cristais semicondutores que são

Isso significa que os processadores HEDT sempre foram uma versão de desktop dos chips para servidores. Tradicionalmente, a Intel pegava as versões inferiores do Xeon, adaptava o controlador de memória e algumas outras características, e as levava para o ambiente desktop. Assim, enquanto para seus produtos de servidor a Intel produzia três variantes de chips semicondutores: LCC (Low Core Count) com 10 núcleos, HCC (High Core Count) com 18 núcleos e XCC (eXtreme Core Count) com 28 núcleos, nos processadores HEDT de desktop apenas as versões mais simples dos chips eram incluídas. Por exemplo, nos processadores Skylake-X de primeira geração com 6, 8 e 10 núcleos, foi utilizado o chip LCC, e nas modificações com 12, 14, 16 e 18 núcleos, o chip HCC foi empregado.

Nos Skylake-X atualizados, dos quais falamos hoje, o chip LCC não é mais utilizado. Todos os novos processadores HEDT da série nove mil, incluindo as versões de oito e dez núcleos, são baseados no chip HCC. Ou seja, mesmo no Core i7-9800X ou Core i9-9900X, potencialmente há 18 núcleos, mas uma parte significativa deles é bloqueada fisicamente na fase de produção.

Essa decisão que parece estranha à primeira vista foi tomada exatamente para aumentar o volume de cache em novos processadores. A estrutura interna do Skylake-X prevê que para cada núcleo computacional é alocada uma porção de cache de 1,375 MB. E se o mesmo Core i9-9900X utilizasse o chip inferior LCC, não poderia obter mais de 13,75 MB de cache L3. O chip maior HCC, nesse aspecto, é mais flexível, totalizando 24,75 MB de cache, e esse volume aumentado é parcialmente utilizado nos processadores de nova geração de oito e dez núcleos.

Como resultado, todos os Skylake-X foram unificados em design, mas o lado reverso dessa unificação foi a aplicação generalizada de um cristal semicondutor muito grande com uma área de cerca de 485 mm2, que é mais de duas vezes e meia a área do cristal dos Coffee Lake Refresh de oito núcleos. Isso significa que qualquer um dos processadores da série nove mil com soquete LGA2066 tem um custo de produção significativamente mais alto em comparação ao Core i9-9900K. No entanto, mesmo assim, o Core i9-9800X de oito núcleos está listado oficialmente com um preço apenas $100 superior ao do Core i9-9900K. Portanto, é razoável supor que a fabricação de processadores de oito e dez núcleos baseados em cristais de 18 núcleos ainda tem algum sentido econômico para a Intel, como, por exemplo, a empresa aproveitando essa oportunidade para utilizar cristais semicondutores com um maior número de defeitos de produção que ainda não encontraram uma aplicação adequada.

Saiba mais sobre os Core i9-9900X e Core i9-9820X de dez núcleos

Para realizar os testes, selecionamos dois processadores "de nova geração" de dez núcleos – o Core i9-9900X e o Core i9-9820X. Apesar de esses CPUs terem sido relocados para um novo cristal HCC, em comparação ao Core i9-7900X, as mudanças não foram tão significativas. Normalmente, a Intel ao lançar segundas gerações de processadores para as versões anteriores da plataforma HEDT os transferia para uma microarquitetura mais nova, mas isso não aconteceu desta vez. As alterações se limitaram apenas a parâmetros numéricos; qualitativamente, em relação ao Core i9-9900X e ao Core i9-9820X, temos praticamente o mesmo que era oferecido pelo Core i9-7900X de dez núcleos de 2017.

Mas, por outro lado, os Skylake-X de segunda geração não têm problemas de compatibilidade: eles funcionam perfeitamente nas placas-mãe LGA2066 existentes, baseadas no chipset Intel X299. Assim como seus predecessores, eles possuem um controlador de memória DDR4 de quatro canais, e o controlador PCI Express 3.0 integrado suporta 44 linhas, que em teoria podem ser divididas em um número arbitrário de slots — de três a onze.

No entanto, o cristal semicondutor HCC, que serve de base para o Core i9-9900X e o Core i9-9820X, difere um pouco dos cristais usados nas versões anteriores do Skylake-X. Embora a versão formal tenha mantido o número M0, característico das versões iniciais do Skylake-X com mais de 12 núcleos, agora a Intel começou a aplicar máscaras litográficas modificadas no processo de fabricação, utilizando um processo tecnológico mais maduro de 14++ nm em vez do anterior de 14+ nm. A principal diferença entre as tecnologias reside em um espaçamento ligeiramente maior entre os transistores, o que, como já vimos com o Coffee Lake, tem um impacto positivo no potencial de frequência.

No nível da microarquitetura, não houve mudanças. Curiosamente, os novos processadores Skylake-X Refresh não incluíram quaisquer correções de hardware para lidar com as vulnerabilidades Meltdown e Spectre. Isso é muito estranho, considerando que no produto paralelo Coffee Lake Refresh, lançado ao mesmo tempo, algumas correções já estavam disponíveis. Por exemplo, os modernos processadores LGA1151v2 estão protegidos contra os ataques Meltdown (Variante 3) e L1TF (Variante 5) em nível de hardware.

Mas o mais decepcionante nem é isso. A principal razão para descontentamento é a ausência de mudanças no esquema de integração dos componentes do processador. O Skylake-X Refresh continua a usar uma rede Mesh de células em malha, sobreposta ao conjunto de núcleos do processador. Esse esquema de interconexão entre núcleos funciona bem com um aumento significativo no número de núcleos em processadores de servidor, mas para produtos HEDT com um número relativamente baixo de núcleos, ele é muito menos eficaz do que um barramento em anel tradicional, causando um aumento dramático na latência. Um dos métodos para mitigar esse efeito negativo poderia ser a aceleração das interconexões Mesh, mas nada mudou nesse aspecto. A frequência de operação das interconexões, tanto nos Skylake-X anteriores quanto nos atuais, permanece em 2,4 GHz, portanto, o cache L3 e o controlador de memória dos processadores LGA2066 apresentam uma latência significativamente pior em comparação com os Coffee Lake Refresh em massa. No entanto, isso é parcialmente compensado pelo aumento do cache de nível 2, que nos Skylake-X possui 1 MB por núcleo, e não quatro vezes menos.

Tudo isso pode ser facilmente ilustrado por um gráfico de latência do subsistema de memória dos processadores Skylake-X de última geração em comparação com o Coffee Lake Refresh. Ele claramente mostra a falta de melhorias nas latências dos novos processadores HEDT.

Por outro lado, os novos processadores de dez núcleos podem se orgulhar do progresso nas frequências de clock e no tamanho do cache. Por exemplo, o Core i9-9900X possui um cache L3 de 19,25 MB, que é 40% maior do que o tamanho do cache do antigo processador de dez núcleos, o Core i9-7900X. A frequência base do novo modelo aumentou de 3,3 para 3,5 GHz, mas a frequência máxima do Core i9-9900X em modo turbo pode atingir os mesmos 4,5 GHz que estavam disponíveis no processador da geração anterior. Em ambos os casos, alcançar a marca de 4,5 GHz requer o uso da tecnologia Turbo Boost Max 3.0, enquanto a frequência máxima tradicional em modo turbo para o Core i9-9900X é de 4,4 GHz.

No entanto, na prática, a situação com as frequências do Core i9-9900X é um pouco diferente. Sob carga em todos os núcleos, o processador opera a uma frequência de 4,1 GHz.

Se essa carga envolver instruções AVX, a frequência do processador cai para 3,8 GHz.

E as instruções 512-bit mais exigentes do novo conjunto AVX-512 sob carga total em todos os núcleos fazem com que o processador reduza seu desempenho para 3,4 GHz, o que, cabe ressaltar, é até mesmo inferior à frequência nominal declarada nas especificações.

Falando sobre o Core i9-9820X de dez núcleos, que está um degrau abaixo, ele se diferencia de seu irmão mais velho principalmente pelo tamanho do cache de nível três, que foi reduzido para 16,5 MB. As frequências listadas também são um pouco mais baixas, no entanto, não se deve esquecer que todos os processadores HEDT da Intel têm multiplicadores desbloqueados, o que permite que os entusiastas ignorem essa desvantagem.

No entanto, a frequência nominal do Core i9-9820X é de 3,3 GHz, e a frequência máxima em modo turbo é de 4,1 ou 4,2 GHz, dependendo se estamos falando da tecnologia Turbo Boost 2.0 ou Turbo Boost Max 3.0.

Na prática, ao operar o processador com configurações padrão e carga em todos os núcleos, o Core i9-9820X é capaz de funcionar a 4,0 GHz.

Se a carga utilizar instruções AVX, o processador reduz a frequência de operação para 3,8 GHz.

E em modo AVX-512, a frequência do Core i9-9820X cai para a nominal – 3,3 GHz.

Ao discutir como os novos processadores LGA2066 de dez núcleos superam o antigo Core i9-7900X, é importante mencionar a troca realizada para um interface térmica interna mais eficiente. A tampa dissipadora de calor agora é soldada ao chip, semelhante ao que foi feito no Coffee Lake Refresh. A Intel afirma que, com isso, os novos processadores são resfriados de maneira mais eficiente e funcionam em temperaturas mais baixas, porém existem duas ressalvas. Primeiro, a solda utilizada pela Intel não é considerada ideal entre os overclockers, pois é menos eficiente do que o metal líquido. E em segundo lugar, agora a maioria dos entusiastas se vê sem a opção de fazer o 'delid': remover a tampa sem danificar o processador se tornou bastante difícil, o que torna difícil melhorar o interface térmico existente.

Para encerrar a discussão sobre as especificações do Core i9-9900X e do Core i9-9820X, é importante mencionar os preços. A Intel não demonstrou muita criatividade aqui e manteve o preço do processador de dez núcleos Core i9-9900X nos mesmos $989 que pedia pelo Core i9-7900X, do passado. Em contrapartida, o Core i9-9820X custa $100 a menos, o que o torna uma oferta mais atraente para os entusiastas, visto que a redução de 15% no cache L3 provavelmente não afetará significativamente o desempenho, e as frequências de clock nominal não têm importância para os verdadeiros entusiastas de alto desempenho.

Fonte: 3dnews.ru