Платформа LGA2066 і процесори сімейства Skylake-X були представлені Intel більш як півтора року тому. Спочатку це рішення націлювалося компанією на сегмент HEDT, тобто на високопродуктивні системи для користувачів, які займаються створенням та обробкою контенту, адже Skylake-X містили значно більшу кількість обчислювальних ядер у порівнянні зі звичними представниками сімейств Kaby Lake та Coffee Lake.
Однак за час, що минув з появи Skylake-X, ландшафт на процесорному ринку суттєво змінився, і сьогодні досить доступні CPU можуть мати шість або навіть вісім обчислювальних ядер, а перспективні масові CPU, які мають вийти протягом цього року, можуть отримати десять чи навіть дванадцять ядер. Чи робить це Skylake-X марними чіпами? Скоріш за все ні. По-перше, серед представників цієї серії існують пропозиції з 16 і 18 ядрами, і подібних до них масових варіантів найближчим часом на ринку точно не буде. По-друге, у платформі LGA2066 закладені й інші переваги, що відрізняють їх від звичайних споживчих процесорів, наприклад перевагу в числі каналів пам'яті та доступних ліній PCI Express.
Тому косметичне оновлення модельного ряду Skylake-X, яке мікропроцесорний гігант провів наприкінці минулого року, здалося цілком закономірним – воно чудово вписувалося у прийнятий у Intel графік щорічних анонсів. Проте ставлення виробника до своїх HEDT-новинок трохи здивувало: компанія не тільки не стала переглядати ціни, а й до того ж відмовилася надавати зразки процесорів IT-пресі, обмежившись лише формальною презентацією та подальшим початком продажу.
Судячи з усього, компанія порахувала нові Skylake-X вторинними та нецікавими продуктами, проте ми з таким формулюванням докорінно не згодні. Так, кількість обчислювальних ядер у представників цього модельного ряду у процесі оновлення не збільшилась. Однак у них втілені інші цікаві вдосконалення: новинки отримали тактові частоти, збільшений обсяг L3-кеша, а також покращений внутрішній термоінтерфейс. Тому ми все ж таки вирішили приділити оновленим Skylake-X деяку увагу, в чому нам сильно допоміг комп'ютерний магазин «Регард», який погодився надати для дослідження кілька нових LGA2066-десятників: Core i9-9820X і Core i9-9900X.
До того ж з самого моменту анонсу Skylake-X Refresh нам не давав спокою питання: чому для старшого десятиядерного HEDT-процесора Intel обрала подібну до ступеня змішування назву із популярним масовим восьмиядерником Core i9-9900K? Що це означає? І ось тепер у нас з'явився шанс розібратися.
Модельний ряд Skylake-X Refresh
Про появу нових LGA2066-процесорів із модельними номерами з дев'ятитисячної серії Intel оголосила ще у жовтні минулого року. До новинок увійшло сім моделей: шість процесорів серії Core i9 з числом ядер від 10 до 18 і восьмиядерна модель Core i7 умовно початкового рівня. Жодних шестиядерників і чотириядерників для LGA2066 у новому поколінні більше не передбачається, що на тлі бурхливого зростання можливостей платформи LGA1151v2 зовсім не дивно.
| Ядра/ потоки | Базова частота, ГГц | Турбочастота, ГГц | L3-кеш, Мбайт | Пам'ять | TDP, Вт | Ціна | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Основний i9-9980XE | 18/36 | 3,0 | 4,5 | 24,75 | DDR4-2666 | 165 | $ 1 979 |
| Core i9-9960X | 16/32 | 3,1 | 4,5 | 22,0 | DDR4-2666 | 165 | $ 1 684 |
| Core i9-9940X | 14/28 | 3,3 | 4,5 | 19,25 | DDR4-2666 | 165 | $ 1 387 |
| Core i9-9920X | 12/24 | 3,5 | 4,5 | 19,25 | DDR4-2666 | 165 | $ 1 189 |
| 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 |
Найпомітнішою зміною в процесорах, перерахованих у таблиці, якщо порівнювати з попередніми моделями Skylake-X семитисячної серії, стало зростання тактових частот. Номінальні частоти піднялися на 200-600 МГц, а максимальні частоти, які досягаються при включенні турборежиму, зросли на 200-300 МГц. Крім того, молодші представники серії збільшили обсяг кеш-пам'яті третього рівня. Раніше він розраховувався виходячи з правила "1,375 Мбайт на ядро", а тепер на кожне ядро може припадати приблизно до 2 Мбайт кеша. І останнє: контролер PCI Express восьмиядерного Core i7-9800X був повністю розблокований, завдяки чому цей процесор отримав у своє розпорядження всі 44 лінії, які раніше були доступні лише у процесорах із числом ядер 10 і більше.
Проте всі ці приємні зміни спричинили зростання тепловиділення. У той час, як перше покоління Skylake-X мало тепловий пакет, обмежений рамками 140 Вт, у нових процесорах характеристика TDP збільшена до 165 Вт. Іншими словами, за підвищені частот, які присвоєні новим процесорам без будь-яких принципових змін у застосовуваному для їх випуску 14-нм технологічному процесі, доводиться розплачуватися енергетичними і тепловими межами, що розширилися.
Правда, сама Intel при цьому стверджує, що підняти швидкісні характеристики дозволило впровадження виробничої технології третьої версії з умовною назвою 14 нм, за якою зараз виготовляються процесори Coffee Lake і Coffee Lake Refresh. І якби не це, то тепловиділення могло б бути ще вищим. Але побоюватися, що нові Skylake-X можуть бути схильні до перегріву, причин немає. Зменшити робочі температури нових процесорів має покращений термоінтерфейсний матеріал під теплорозподільною кришкою. Місце застосовуваної раніше полімерної термопасти зайняв припій із явно більш високою теплопровідністю.
Але все, про що сказано вище, це лише вершина айсберга. Справа в тому, що зміна специфікацій, і в першу чергу збільшення об'ємів кеш-пам'яті третього рівня, має набагато більш несподівану основу. Тепер для випуску HEDT-процесорів Intel почала використовувати дещо інші «за змістом» напівпровідникові кристали.
Означає це таке: HEDT-процесори завжди були десктопним різновидом серверних чіпів. Традиційно Intel брала молодші модифікації Xeon, адаптувала до них контролер пам'яті та деякі інші характеристики та переносила їх у десктопне оточення. При цьому, в той час як для своїх серверних продуктів Intel виробляла три варіанти напівпровідникових кристалів: LCC (Low Core Count) з 10 ядрами, HCC (High Core Count) з 18 ядрами та XCC (eXtreme Core Count) з 28 ядрами, десктопні HEDT-процесори потрапляли лише найпростіші версії кристалів. Так, у процесорах Skylake-X першого покоління з 6, 8 і 10 ядрами використовувався кристал LCC, а модифікаціях з 12, 14, 16 і 18 ядрами застосовувався кристал HCC.
У оновлених Skylake-X, про які йдеться сьогодні, молодший варіант кристала LCC більше не застосовується. Всі нові HEDT-процесори дев'ятитисячної серії, у тому числі й восьми- і десятиядерні варіанти, базуються на кристалі HCC. Тобто навіть у Core i7-9800X або Core i9-9900X потенційно є 18 ядер, але значна частина їх апаратно заблокована на стадії виробництва.
Таке дивне на перший погляд рішення було ухвалено саме задля збільшення обсягу кеш-пам'яті у нових процесорах. Внутрішній пристрій Skylake-X передбачає, що кожне обчислювальне ядро виділяється порція кеш-пам'яті обсягом 1,375 Мбайт. І якби в тому ж Core i9-9900X використовувався молодший кристал LCC, більше 13,75 Мбайт L3-кешу цей процесор свідомо отримати не міг. Найбільший кристал HCC у цьому плані гнучкіший, у ньому загалом закладено 24,75 Мбайт кешу, і цей збільшений обсяг частково задіяний у восьми- і десятиядерних процесорах нової хвилі.
В результаті всі Skylake-X стали уніфіковані по дизайну, але зворотним боком такої уніфікації стало повсюдне застосування дуже великого напівпровідникового кристала з площею близько 485 мм2, що більш ніж у два з половиною рази перевищує площу восьмиядерних кристалів Coffee Lake Refresh. Це означає, що кожен із LGA2066-процесорів дев'ятитисячної серії має значно високу собівартість проти тим самим Core i9-9900K. Але незважаючи на це, восьмиядерний Core i9-9800X в офіційному прайс-листі оцінений лише на $100 дорожче, ніж Core i9-9900K. Тому резонно припустити, що виробництво восьми- і десятиядерних процесорів на основі 18-ядерних кристалів все-таки має для Intel якийсь економічний сенс, наприклад, компанія користується цією можливістю для реалізації напівпровідникових кристалів з великою кількістю виробничих дефектів, які досі не могли знайти гідного застосування.
Докладніше про десятиядерні Core i9-9900X та Core i9-9820X
Для проведення тестування ми взяли два десятиядерні процесори «нової хвилі» – Core i9-9900X та Core i9-9820X. Незважаючи на те, що ці CPU переїхали на новий кристал HCC, у порівнянні з Core i9-7900X вони змінилися не так сильно. Зазвичай Intel під час випуску других поколінь процесорів для минулих різновидів платформи HEDT переводила їх у більш нову мікроархітектуру, але цього не сталося. Зміни торкнулися лише чисельних параметрів, якісно ж в особі Core i9-9900X та Core i9-9820X ми маємо майже те саме, що пропонував і десятиядерний Core i9-7900X зразка 2017 року.
Зате у Skylake-X другого покоління немає жодних проблем із сумісністю: вони чудово працюють у наявних LGA2066-материнських платах, заснованих на наборі системної логіки Intel X299. Як і попередники, вони мають чотириканальний контролер DDR4-пам'яті, а вбудований в них контролер PCI Express 3.0 підтримує 44 лінії, які в теорії можуть бути розділені на довільне число слотів - від трьох до одинадцяти.
Проте напівпровідниковий кристал HCC, що лежить в основі Core i9-9900X та Core i9-9820X, дещо відрізняється від кристалів, які використовувалися у старших Skylake-X раніше. Хоча формальний степінг зберіг номер M0, який був характерний для початкових версій Skylake-X з числом ядер понад 12, тепер Intel почала застосовувати у виробничому процесі видозмінені літографічні маски у зв'язку із задіянням більш зрілого техпроцесу 14++ нм замість минулого техпроцесу 14+ нм. Ключова відмінність технологій полягає в трохи більшому етапі між затворами транзисторів, що, як ми вже бачили на прикладі Coffee Lake, позитивно позначається на частотному потенціалі.
А на рівні мікроархітектури змін немає зовсім. Дивно, але нові процесори Skylake-X Refresh не потрапили навіть ніякі апаратні виправлення для боротьби з уразливістю Meltdown і Spectre. І це дуже дивно на тлі того, що в паралельному продукті Coffee Lake Refresh, який вийшов у той же час, певні латки вже з'явилися. Наприклад, сучасні LGA1151v2-процесори захищені від атак Meltdown (Variant 3) та L1TF (Variant 5) на апаратному рівні.
Але найприкріше навіть не це. Основний привід для розладу – відсутність будь-яких змін у схемі поєднання компонентів процесора в єдине ціле. У Skylake-X Refresh продовжує використовуватися однорангова комірчаста Mesh-мережа, накладена поверх масиву процесорних ядер. Така схема міжядерних з'єднань добре показує себе при значному збільшенні кількості ядер у серверних процесорах, але для HEDT-продуктів з не дуже високим числом ядер вона підходить набагато гірше за традиційну кільцеву шину, викликаючи драматичне збільшення затримок. Одним із методів боротьби з цим негативним ефектом могло стати прискорення Mesh-з'єднань, але тут все залишилося по-старому. Частота роботи міжз'єднань як у минулих, так і в нинішніх Skylake-X встановлена на позначці 2,4 ГГц, тому L3-кеш і контролер пам'яті у процесорів LGA2066 мають помітно гіршу латентність на тлі масових Coffee Lake Refresh. Щоправда, частково це компенсується розширеною кеш-пам'яттю другого рівня, яка у Skylake-X має об'єм 1 Мбайт на ядро, а не вчетверо менше.
Все це легко проілюструвати графіком латентності підсистеми пам'яті процесорів Skylake-X нинішнього покоління, порівняно з Coffee Lake Refresh. Він явно показує відсутність покращень у ситуації із затримками у нових HEDT-процесорів.
Натомість нові десятиядерники можуть похвалитися прогресом у тактових частотах та у розмірі кеш-пам'яті. Наприклад, Core i9-9900X має віктимний L3-кеш обсягом 19,25 Мбайт, що на 40 % перевищує розмір кешу в минулому десятиядерному процесорі, Core i9-7900X. Базова частота нової моделі при цьому збільшилася з 3,3 до 3,5 ГГц, але максимальна частота Core i9-9900X в турборежимі може сягати тих же 4,5 ГГц, які були доступні і десятиядернику минулого покоління. В обох випадках досягнення позначки 4,5 ГГц вимагає використання технології Turbo Boost Max 3.0, з традиційним турборежувом максимальною частотою для Core i9-9900X є 4,4 ГГц.
Втім, практично ситуація з частотами Core i9-9900X складається трохи інакше. При навантаженні всі ядра процесор працює на частоті 4,1 ГГц.
Якщо це навантаження задіяє AVX-інструкції, частота процесора знижується до 3,8 ГГц.
А найбільш ресурсомісткі 512-бітові інструкції з нового набору AVX-512 при повному навантаженні на всі ядра змушують процесор зменшувати обороти до 3,4 ГГц, що, слід зазначити, навіть нижче за оголошену в специфікаціях номінальної частоти.
Якщо говорити про десятиядерний Core i9-9820X, який стоїть на сходинку нижче, то він відрізняється від свого старшого побратима головним чином обсягом кеш-пам'яті третього рівня, який урізаний до 16,5 Мбайт. Трохи нижче і паспортні частоти, проте не слід забувати, що всі HEDT-процесори компанії Intel мають вільні множники, що дозволить ентузіастам проігнорувати цей недолік.
Проте номінальна частота Core i9-9820X – 3,3 ГГц, а максимальна частота в турборежимі – 4,1 чи 4,2 ГГц залежно від того, чи йдеться про технологію Turbo Boost 2.0 чи Turbo Boost Max 3.0.
На практиці при експлуатації процесора з налаштуваннями за умовчанням та навантаженням на всі ядра Core i9-9820X здатний працювати на частоті 4,0 ГГц.
Якщо навантаження використовує інструкції AVX, процесор знижує частоту роботи до 3,8 ГГц.
А в режимі AVX-512 частота Core i9-9820X знижується до номіналу – 3,3 ГГц.
Говорячи про те, чим нові десятиядерні LGA2066-процесори краще старого Core i9-7900X, не можна не нагадати про перехід, що відбувся в них, на використання більш ефективного внутрішнього термоінтерфейсу. Теплорозсіююча кришка тепер припаяна до кристала аналогічно тому, як це зроблено в Coffee Lake Refresh. Intel каже, що за рахунок цього нові процесори ефективніше охолоджуються і працюють на нижчих температурах, проте існує два але. По-перше, використовуваний Intel припій не викликає особливого захоплення в рядах оверклокерів, оскільки він менш ефективний, ніж рідкий метал. І по-друге, тепер для більшості ентузіастів виявилася недоступною процедура скальпування: зняти кришку, не пошкодивши процесор, стало дуже складно, тому покращити наявний термоінтерфейс дуже важко.
На завершення розповіді про характеристики Core i9-9900X та Core i9-9820X варто згадати і про ціни. Тут Intel не стала виявляти будь-яку фантазію і встановила вартість старшого десятиядерника Core i9-9900X у ті ж $989, які вона просила за процесор Core i9-7900X, що відноситься до минулого покоління. Але Core i9-9820X коштує на $100 дешевше, що робить його більш привабливою пропозицією для ентузіастів, адже менший на 15% L3-кеш навряд чи якось сильно позначиться на продуктивності, а номінальні тактові частоти для справжніх ентузіастів високої продуктивності не мають жодного. значення.
Джерело: 3dnews.ru